BIM技術應用現(xiàn)狀及展望

富順

（內(nèi)蒙古建筑職業(yè)技術學院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010070）

0 引言

隨著建筑業(yè)信息化、工業(yè)化的不斷深入推進，BIM技術在建筑領域的應用也日趨廣泛，國家相繼出臺頒布多項相關技術標準來支持和規(guī)范此項技術的應用。在國內(nèi)，BIM技術經(jīng)過近20年的發(fā)展，在建筑設計、施工、運行、維護等周期中的應用逐漸深入，逐步顯現(xiàn)其優(yōu)越性，同時也暴漏了一些問題。在信息化時代如何發(fā)揮BIM技術的優(yōu)勢，BIM技術的未來發(fā)展方向如何等問題是當今建筑行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和需要思考的問題。

1 BIM技術概述

1.1 BIM的定義

BIM-Building Information Modeling，建筑信息模型，1975年由美國佐治亞理工大學Chuck Eastman教授提出該理念。1986年，美國學者RobertAish提出了“Building Modeling”的概念，在這之后不久，2002年美國Autodesk公司提出了“Building information modeling”的概念[1]。從理念的提出到引入工程建設行業(yè)，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，BIM技術已經(jīng)進入工程設計、施工、運維等各個階段。在建設項目的策劃、設計、運行和維護的全生命周期過程中，設計團隊以及包括建造、運行維護單位在內(nèi)的各參建方和建設主體利用BIM的數(shù)據(jù)化、信息化模型整合優(yōu)勢，基于協(xié)同工作平臺進行信息的共享和傳遞，對各種建筑信息做出正確理解和高效應對，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約建設成本和縮短建造工期等方面發(fā)揮重要作用。

Building Information Modeling中的“Modeling”可從3個方面理解：①模型，包含了建筑的幾何信息，材料信息、功能信息等；②模型化，是將建筑設計、施工、運營通過信息技術手段進行模型化的工作過程；③管理，在商業(yè)運營過程中利用數(shù)字模型中的信息進行有效的組織和控制，來達到提高資產(chǎn)全生命期信息共享效果的目的。

1.2 BIM的特點

BIM具有五個主要特點。

1.2.1 可視化

BIM將建筑以三維模型的形式展現(xiàn)出來，給人們提供了視覺上的直觀認識，這與二維施工圖比有明顯的差別，二維施工圖把建筑構件、設備等用圖形線條的方式表達出來，真正的實物還需要建筑各專業(yè)從業(yè)人員自行想象。同時，BIM的可視化是一種能夠同構件之間形成互動性和反饋性的可視化，可視化的結果不僅可以用效果圖展示及報表生成，更重要的是，項目設計、建造、運營過程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態(tài)下進行。

1.2.2 協(xié)調(diào)性

建筑在設計、施工、運營各個階段都需要各專業(yè)及各參建方、各工種、各產(chǎn)品供應商之間的協(xié)調(diào)。同二維施工圖設計中容易出現(xiàn)專業(yè)間的碰撞問題比較，BIM的協(xié)調(diào)性服務從設計到施工、運維全過程中，各參建方在同一個模型上進行溝通、討論、決策，能最大限度的減少或避免工程變更。

1.2.3 模擬性

BIM技術的模擬性除了設計階段的建筑物實體的模型模擬以外，還體現(xiàn)在設計階段的節(jié)能模擬、日照分析、緊急疏散模擬、熱能傳導模擬和施工階段的安裝模擬、施工組織設計模擬、進度模擬以及后期運營階段的維修模擬、緊急情況模擬，消防演練模擬等。通過模擬能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)實中無法實現(xiàn)的或較難實現(xiàn)的某一過程，施工模擬還可以做到施工難度較大部位的提前模擬預施工的目的。

1.2.4優(yōu)化性

基于BIM的建筑設計、施工、運營過程中的優(yōu)化比傳統(tǒng)優(yōu)化效果更加明顯。優(yōu)化效果主要與三種因素有關：一是信息，二是復雜程度，三是時間。BIM模型提供了建筑物實際存在的信息，其信息更準確，是優(yōu)化結果更加合理。建筑物的復雜程度較大時，參與人員無法通過傳統(tǒng)手段進行優(yōu)化工作，BIM及其配套的各種優(yōu)化工具給人們提供了對復雜項目進行優(yōu)化的可能。BIM通過其信息化、協(xié)同化優(yōu)勢有效降低了時間成本。

1.2.5 可出圖性

BIM可實現(xiàn)從建筑模型生成平、立、剖面圖和墻身詳圖等常規(guī)圖紙的三維到二維輸出，還可實現(xiàn)其他各專業(yè)圖紙及深化圖紙、加工圖紙，使工程表達更加便利和詳細。

2 BIM技術國內(nèi)外發(fā)展應用現(xiàn)狀

2.1 BIM應用現(xiàn)狀

BIM起源于美國，隨著經(jīng)濟全球化的進程，歐洲、日本、韓國、新加坡等發(fā)達國家也相繼接受和發(fā)展BIM，目前這些國家的BIM發(fā)展和應用都達到了一定的水平。

2.1.1 BIM在美國的應用情況

由于BIM始源于美國，因此美國在BIM應用的相關研究和應用標準的制定方面也領先于其他國家，在2007年美國建筑科學研究院就發(fā)布了美國國家BIM標準，也就是NBIMS，項目論證、設計、施工、運維等生命周期內(nèi)項目參與者之間的所有業(yè)務交流都建立在NBIMS上，使項目參與方之間對問題的解決意見和方法變得協(xié)同和協(xié)作，極大地提高了工作效率。

從應用方面，根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)表明，美國建筑300強企業(yè)中近60%的企業(yè)已經(jīng)在所建設的項目中采用了BIM技術，在設計方案的論證、能量分析、場地規(guī)劃、設備系統(tǒng)分析、運營維護設計等各個階段的不同環(huán)節(jié)中均有BIM應用分布[2]。

2.1.2 BIM在英國的應用情況

在英國，政府制定政策強制要求參建企業(yè)在建設項目中使用BIM。英國建筑業(yè)BIM標準委員會先后制定了英國建筑業(yè)BIM標準和適用于主流BIM平臺的BIM應用標準，為建筑業(yè)企業(yè)提供了從CAD過渡到BIM的切實可行的方案和程序。

英國倫敦有眾多的世界一流設計公司，政府制定的強制使用BIM的相關標準及文件，在這些公司的項目設計過程中得到很好的執(zhí)行和遵守，大大提高了BIM在英國的應用水平和發(fā)展速度。

2.1.3 BIM在亞洲國家的應用情況

BIM在亞洲國家的應用較早的主要有日本、韓國、新加坡等發(fā)達國家。以新加坡為例，政府首先制定了BIM應用指南、BIM發(fā)展戰(zhàn)略、BIM建筑指南等指導文件支持和規(guī)范企業(yè)應用BIM技術，在施工圖設計審核中，審查部門要求建設方必須提交BIM成果進行審查，采用強制BIM電子審核制度來促進BIM應用發(fā)展。但由于設計階段的應用中，BIM在原設計基礎上增加了額外工作量，BIM設計成果主要用于項目審批和施工圖電子審核。在施工、運維階段，由于缺少配套軟件或軟件成熟度不夠或軟件與現(xiàn)有運維平臺無法對接等原因，信息數(shù)據(jù)共享方面仍存在不少的問題須待解決。

2.2 國內(nèi)BIM應用現(xiàn)狀

國內(nèi)2002年引入BIM概念，到2011年住建部開始在有關文件中提倡應用BIM。從2014年到2020年間相繼發(fā)布了《關于建筑業(yè)發(fā)展和改革的若干意見》、《建筑信息模型應用統(tǒng)一標準》、《建筑信息模型施工應用標準》、《建筑工程設計信息模型制圖標準》、《建筑信息模型設計交付標準》等一系列指導意見和標準，從模型表達、模型精細度、工程圖紙、模型工程量清單等方面提出要求，為BIM技術在工程設計、施工、運營維護全周期應用提供了政策和標準依據(jù)[3]。

應用方面，在一些大型項目的設計、施工過程中BIM技術的應用也逐漸多了起來。如上海中心大廈、大型機場等項目中都引入了BIM技術，效果較好。

3 BIM技術在建筑領域的主要應用

3.1 建筑設計中的應用

在建筑設計階段，BIM技術的應用主要在方案設計、展示、光照分析、規(guī)劃設計等方面。在方案設計中引入BIM技術可大大提高設計師的創(chuàng)新思維，在三維模型的基礎上提高各方的協(xié)同程度，方便進行反復修改和優(yōu)化方案。在建筑施工圖設計階段的應用目前還處于交付圖紙與BIM模型的轉(zhuǎn)換之間存在尚未解決的問題，增加了設計師的工作量，屬于摸索前行階段[4]。

3.2 建筑施工中的應用

BIM技術在建筑施工過程中的應用主要體現(xiàn)在大型項目的施工組織、施工圖碰撞檢查、施工方案的模擬等方面。比如鋼結構工程現(xiàn)場安裝施工的合理調(diào)配及交叉施工等環(huán)節(jié)中可利用BIM技術的模擬性將施工安裝過程進行提前模擬，避免施工順序不合理導致的返工現(xiàn)象，有效降低施工成本等方面發(fā)揮著較好的輔助作用。

3.3 深化設計中的應用

BIM技術在復雜構件的深化設計，裝配式構件的深化設計、二次工廠加工深化設計等方面的應用效果也得到了參建各方的肯定。比如在勁性混凝土結構構件復雜節(jié)點的深化設計、衛(wèi)生間裝配式沉箱的深化設計，疊合板的深化設計等方面的應用效益也較突出。

3.4 其他方面的應用

BIM技術在施工圖優(yōu)化、圖紙會審、鋼結構工廠加工圖等方面的應用也較傳統(tǒng)施工圖會審等有明顯的優(yōu)勢。

4 BIM技術應用存在的問題

BIM技術的應用也存在一些實際的問題。

4.1 BIM技術應用應從源頭開始

BIM技術的應用應該從前期項目規(guī)劃、初步設計、施工圖設計就開始應用，也就是所謂的正向應用，而不是目前的CAD施工圖翻樣。

4.2 BIM配套軟件缺乏

美國Autodesk公司的Revit軟件是目前最主流的BIM設計應用平臺，國內(nèi)BIM配套軟件有廣聯(lián)達、魯班、品茗等，國外BIM軟件功能較齊全，但存在與國內(nèi)規(guī)范、做法兼容問題，國內(nèi)BIM軟件功能還不夠完備，大多為偏向單專業(yè)或?qū)儆诙伍_發(fā)類插件，還沒有一個真正的國產(chǎn)BIM軟件平臺與國外主流平臺軟件抗衡。

4.3 BIM技術人才缺乏

BIM技術在國內(nèi)的發(fā)展和應用時間都較短，BIM應用人才主要通過學校培養(yǎng)，由于在學校學生通過學習BIM相關課程來獲得BIM技術應用技能和知識，缺乏時間和工程實踐的鍛煉和考驗，畢業(yè)生還不能達到真正實現(xiàn)畢業(yè)即能在實際工程中應用的水平[5]。

4.4 BIM應用效益不明顯

一項新技術能不能推廣應用，主要看其技術本身有沒有應用價值，能不能為企業(yè)創(chuàng)造價值。從短期來看，不管是設計院還是施工企業(yè)，使用BIM額外增加了企業(yè)人才培養(yǎng)和團隊建設支出，BIM建模也額外增加了人、財、時間成本，最后做出來的BIM模型實際應用價值并不明顯。這也是企業(yè)應用BIM積極性不高的主要原因。

5 BIM技術應用展望

在國內(nèi)，BIM技術從發(fā)展的初期到熱捧再到目前的理性穩(wěn)健發(fā)展階段，已經(jīng)到了一個發(fā)展的瓶頸期。即，相關軟件的配套，規(guī)范標準的對接，政策的出臺落實等一系列的問題需要解決。但總的發(fā)展趨勢是明確的，也就是建筑的信息化、工業(yè)化潮流勢不可擋。將在以下方面可有較大的變革和發(fā)展。

5.1 實現(xiàn)BIM正向設計

建筑設計從規(guī)劃、方案階段到施工圖階段將實現(xiàn)BIM設計，從落后的二維到三維的施工圖設計轉(zhuǎn)變?yōu)槿S到二維的施工圖設計，從BIM模型實現(xiàn)生成可用于施工的二維平、立、剖面施工圖。

5.2 實現(xiàn)從交付圖紙到交付模型

在BIM技術發(fā)展成熟階段將實現(xiàn)從現(xiàn)在的設計院交付藍圖到交付信息化三維模型的轉(zhuǎn)變。在施工階段有施工方按照施工需要從BIM模型自行生成想要的二維施工圖，提高施工圖的靈活度。

5.3 實現(xiàn)工程量和工程造價的自動生成

二維圖紙的缺點是缺少工程量計算的體積信息，只能人工計算，而BIM模型中已經(jīng)包含了構件體積、材料等所有信息，能夠輕松生成整個建筑物的工程量，在軟件實現(xiàn)工程量與定額對接的情況下，可生成工程造價。

5.4 實現(xiàn)BIM工程運營和維護

在建筑物的后期運營過程中將實現(xiàn)BIM信息化物業(yè)管理，在建筑維護過程中將實現(xiàn)BIM精準定位查找等任務。整整發(fā)揮BIM技術的信息化、可視化等特點并應用到實際中。

6 結語

BIM技術是信息技術在建筑工程領域的一種新型應用技術，一種新技術的應用必然會經(jīng)過較長時間的磨合過程，在實際應用過程中也會遇到需要解決的一些問題，只要這項技術對行業(yè)帶來革新，創(chuàng)造價值就是可持續(xù)的、有價值的。相信BIM技術作為一項有價值、可持續(xù)發(fā)展的一項技術得到更廣泛、更實際的發(fā)展和應用。