BIM的深層內(nèi)涵與未來趨勢

鄭 琪

(北京市建筑設(shè)計(jì)研究院,北京 100045)

維基百科解釋 BIM寫到:建筑信息模型——Building Information Model,是近兩年來出現(xiàn)在建筑界中的一個新名詞。其實(shí),它是引領(lǐng)建筑業(yè)信息技術(shù)走向更高層次的一種新技術(shù),它的全面應(yīng)用,將大大提高建筑工程的集成化程度。

建筑信息模型,是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ),集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型,是對該工程項(xiàng)目相關(guān)信息的詳盡表達(dá)。建筑信息模型的應(yīng)用,用以解決建筑工程在軟件中的描述問題,是設(shè)計(jì)人員和工程技術(shù)人員應(yīng)對各種建筑信息,實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作的基礎(chǔ)。

建筑信息模型同時(shí)又是一種應(yīng)用于設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)字化方法,這種方法支持建筑工程的集成管理環(huán)境,可以使建筑工程在其全生命周期中顯著提高效率和大量減少風(fēng)險(xiǎn)。建筑信息模型的結(jié)構(gòu)是一個包含有數(shù)據(jù)模型和行為模型的復(fù)合結(jié)構(gòu),它除了包含與幾何圖形及數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)模型外,還包含與管理有關(guān)的行為模型,兩相結(jié)合通過關(guān)聯(lián)為數(shù)據(jù)賦予意義,因而可用于模擬真實(shí)世界的行為。例如模擬建筑的結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀況、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱狀況。當(dāng)然,行為的模擬與信息的質(zhì)量是密切相關(guān)的。

應(yīng)用建筑信息模型,可以支持項(xiàng)目各種信息的連續(xù)應(yīng)用及實(shí)時(shí)應(yīng)用,這些信息質(zhì)量高、可靠性強(qiáng)、集成程度高而且完全協(xié)調(diào),大大提高設(shè)計(jì)乃至整個工程的質(zhì)量和效率,顯著降低成本。

應(yīng)用建筑信息模型,馬上可以得到的好處就是使建筑工程更快、更省、更精確,各工種配合得更好和減少了圖紙的出錯風(fēng)險(xiǎn),而長遠(yuǎn)得到的好處已經(jīng)超越了設(shè)計(jì)和施工的階段,惠及將來的建筑物的運(yùn)作、維護(hù)和設(shè)施管理。并導(dǎo)致可持續(xù)地節(jié)省費(fèi)用。

建筑信息模型,是建筑業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的必然產(chǎn)物。多年來國內(nèi)外學(xué)術(shù)前沿一直在對計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)中的信息建模進(jìn)行深入的討論和積極的探索。目前建筑信息模型技術(shù)已經(jīng)在業(yè)界有了廣泛而深入的影響。Graphisoft公司的 Archi-CAD、Bentley公司的 TriForma以及 Autodesk公司的Revit都是應(yīng)用了建筑信息模型技術(shù)開發(fā),可以支持建筑工程全生命周期的集成管理環(huán)境。

維基百科的解釋不但內(nèi)容充分而且覆蓋范圍廣泛。在這個解釋中,可以找到三個出現(xiàn)最多的詞匯:集成、數(shù)字技術(shù)、管理,其中數(shù)字技術(shù)離不開網(wǎng)絡(luò)和軟件。如果我們把視野擴(kuò)大,將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,軟件技術(shù)的發(fā)展,建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展三者結(jié)合起來,進(jìn)行深入地觀察和分析,我們可以發(fā)現(xiàn):BIM技術(shù)的應(yīng)用是一種力量,這種力量正在推動傳統(tǒng)的建筑行業(yè)向現(xiàn)代服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)型。因此,BIM僅理解為一個技術(shù)概念是不夠的,BIM同時(shí)還具備非常有影響力的深層內(nèi)涵!

1 一個有趣的全新解釋

我們根據(jù)維基中關(guān)于 BIM的三個常用詞的含義,嘗試對 BIM這個概念作一個全新的解釋,即BIM當(dāng)中的三個字母被分別賦予了新的涵義?！癇”被定義為 B-Trix。熟悉這個詞的人知道,B-Trix是電子游戲——俄羅斯方塊的英文名字。游戲進(jìn)行時(shí),那些形狀不同的小方塊不斷從屏幕上方飛落下來,只有將他們有機(jī)地組織成一整行,才能夠不斷取勝。取勝的要點(diǎn)是將形狀各異的方塊們組織成為一個整體。因此,B-Trix形象地提示了一個道理:集成為一個有機(jī)整體是成功的關(guān)鍵。

BIM當(dāng)中的“I”被定義為 Internet?；ヂ?lián)網(wǎng)覆蓋之廣,網(wǎng)絡(luò)速度提高之快,都早已超出之前人們的想象。這一方面縮短了人與人之間的空間距離,使天南海北的人通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起,具備了共同工作的可能;另一方面保證了大型復(fù)雜軟件的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速度,網(wǎng)格技術(shù)的發(fā)展就是最好的例證。Internet意味著:網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為平臺,軟件系統(tǒng)完全可以支持人們在這個平臺上開展工作和進(jìn)行交流。

BIM當(dāng)中的 “M”被定義為 Management。管理在網(wǎng)絡(luò)化的今天已經(jīng)顯示出非常重要的作用。管理不再是工業(yè)時(shí)代管理者與被管理者之間管與被管的關(guān)系。網(wǎng)絡(luò)時(shí)代首先強(qiáng)調(diào)的是個人自律,同時(shí)加之團(tuán)隊(duì)內(nèi)部以及團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)調(diào)管理。專業(yè)的管理者,可以形象地類比為那些玩游戲的人,他的目的是保證游戲中的一個個形狀各異的小方塊,在各種環(huán)境中能夠形成一個相互聯(lián)系并且協(xié)調(diào)一致的整體,成功實(shí)現(xiàn)既定的目標(biāo)。Management提示了:管理的價(jià)值在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代凸現(xiàn)愈發(fā)重要,忽視管理可能會導(dǎo)致失敗。

2 全新解釋揭示了 BIM深層內(nèi)涵

上述全新解釋將 BIM變成了B-Trix+Internet+Management,BIM深層內(nèi)涵因此包括了三個方面。

2.1 分工與合作

BIM深層內(nèi)涵強(qiáng)調(diào)分工與合作。B-Trix游戲的基本單元是那些形狀各異的小方塊,沒有這些基本單元游戲就不存在了;反之,方塊種類越豐富則組合方法越多,游戲的趣味性越強(qiáng)。B-Trix形象地代表了當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)。在建筑設(shè)計(jì)行業(yè)中,過去的生產(chǎn)模式正在逐步打破,專業(yè)化設(shè)計(jì)正在成為建筑設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展的主流,工作室模式的誕生就是專業(yè)化發(fā)展的代表。各個領(lǐng)域,各種專業(yè)的工作室如雨后春筍般涌現(xiàn)出來,例如專業(yè)化的醫(yī)院設(shè)計(jì)工作室、體育設(shè)計(jì)工作室。大量的專業(yè)團(tuán)隊(duì)在各自的領(lǐng)域通過實(shí)踐和研究兩方面的積累,使得建筑設(shè)計(jì)水平得到快速提高,使得設(shè)計(jì)更加注重細(xì)節(jié),更符合使用者的需求。這些如游戲中小方塊似的專業(yè)團(tuán)隊(duì)需要相互配合,因此與專業(yè)化分工相連的就是合作。合作使各個專業(yè)團(tuán)隊(duì)能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)一個目標(biāo)而共同工作,從而在設(shè)計(jì)過程中形成一個緊密聯(lián)系的有機(jī)整體。建筑因此不再僅僅是個人的設(shè)計(jì)作品,而是多個專業(yè)團(tuán)隊(duì)合作完成的一個高度集成的設(shè)計(jì)產(chǎn)品。

2.2 網(wǎng)絡(luò)與軟件

BIM的深層內(nèi)涵也強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)與軟件。分工與合作只有在網(wǎng)絡(luò)平臺上,借助軟件的支持才能實(shí)現(xiàn)跨地域的時(shí)時(shí)互動。網(wǎng)絡(luò)對于建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的影響是革命性的,網(wǎng)絡(luò)使這個曾被稱為“夕陽產(chǎn)業(yè)”的行業(yè)開始了全面轉(zhuǎn)型。就軟件而言,軟件供應(yīng)商應(yīng)盡早將各自的軟件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)向符合 BIM要求的軟件標(biāo)準(zhǔn)靠攏,適應(yīng)行業(yè)轉(zhuǎn)型。同時(shí),還應(yīng)盡快適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢,逐步從提供軟件向提供軟件服務(wù)轉(zhuǎn)變。充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺優(yōu)勢,創(chuàng)造新的商業(yè)模式。

2.3 管理與溝通

BIM的深層內(nèi)涵還強(qiáng)調(diào)管理與溝通。對于眾多的專業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)體,順利合作的前提是加強(qiáng)管理與溝通。管理的作用體現(xiàn)在制定標(biāo)準(zhǔn),組織協(xié)調(diào),把握進(jìn)程與調(diào)整方向。首先在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)設(shè)置專門的管理崗位,使那些具備設(shè)計(jì)專業(yè)背景,兼具管理才能的項(xiàng)目經(jīng)理脫穎而出,成為建筑設(shè)計(jì)行業(yè)中的新角色和新興力量。設(shè)計(jì)項(xiàng)目經(jīng)理的職責(zé)區(qū)別于項(xiàng)目總建筑師,專門負(fù)責(zé)整個團(tuán)隊(duì)的管理協(xié)調(diào)。建筑設(shè)計(jì)由個人工作轉(zhuǎn)變?yōu)閳F(tuán)隊(duì)工作,將設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)組織在一起的管理團(tuán)隊(duì)的價(jià)值應(yīng)該得到承認(rèn)。管理同樣是專業(yè)工作。在管理的過程中,溝通是實(shí)現(xiàn)管理目的的重要手段。通過溝通,將各個團(tuán)隊(duì)組織成為一個有機(jī)整體,共同實(shí)現(xiàn)工作目標(biāo)。

以上三個方面之間存在緊密的內(nèi)部聯(lián)系,分工與合作是新的趨勢,這一目標(biāo)必須依托網(wǎng)絡(luò)平臺展開,只有通過有效的管理才能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。最近,托夫勒在他的新著作《財(cái)富的革命》一書中寫道:財(cái)富的第三次革命是現(xiàn)代服務(wù)業(yè)成為主流,實(shí)現(xiàn)財(cái)富創(chuàng)新?，F(xiàn)代服務(wù)業(yè)的特點(diǎn)被歸納為三方面:專門化被劃分為具體的單元;通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交流和合作;團(tuán)隊(duì)的管理與組織。對比可見,BIM引導(dǎo)著建筑設(shè)計(jì)行業(yè)正在向現(xiàn)代服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)型!

BIM是一項(xiàng)系統(tǒng)工程而不僅僅是未來的理想,建筑設(shè)計(jì)行業(yè)已經(jīng)走在了實(shí)現(xiàn) BIM的道路上,正在向未來不斷拓進(jìn)。

3 BIM已經(jīng)取得的進(jìn)展

BIM已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的工作包括了許多方面。在分工與配合方面,專業(yè)工作室的出現(xiàn)是實(shí)現(xiàn)未來愿景的重要基礎(chǔ)。專業(yè)工作室推動建筑設(shè)計(jì)行業(yè)向?qū)I(yè)化方向進(jìn)步。全行業(yè)各類設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)在發(fā)展方向上出現(xiàn)了一些變化,有些規(guī)模較小的公司在逐步走向?qū)I(yè)化方向;中等規(guī)模的設(shè)計(jì)公司中有一些逐步實(shí)現(xiàn)與總承包企業(yè)的聯(lián)合;而那些規(guī)模大,綜合實(shí)力較強(qiáng)的公司中有些正在加快提高管理水平,逐步向設(shè)計(jì)總包的方向努力。

另外在網(wǎng)絡(luò)和軟件方面,目前全行業(yè)所有的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)都已實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。發(fā)展水平高的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)萬兆網(wǎng),絕大多數(shù)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)千兆網(wǎng)。適用于異地之間聯(lián)系的 VPN技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)專線技術(shù)、遠(yuǎn)程視頻會議以及多點(diǎn)并發(fā)的文件傳輸技術(shù)已經(jīng)被用于設(shè)計(jì)工作過程中。極大地發(fā)展了跨地域之間的相互合作。同時(shí)在軟件方面,許多新的專業(yè)軟件加入到建筑設(shè)計(jì)行列中來,擴(kuò)大了設(shè)計(jì)范圍,豐富了設(shè)計(jì)手段。GIS系統(tǒng)的軟件被大量應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中,如 Autodesk公司的 Civil 3D軟件。這類軟件將設(shè)計(jì)過程向前推進(jìn)到建筑場地選擇階段,對場地進(jìn)行數(shù)字分析,是建筑和自然環(huán)境的關(guān)系更加緊密。Sketch-up與 Google結(jié)合,使得建筑方案可以和周圍建筑相互比較,提升了方案階段的設(shè)計(jì)手段。軟件之間的互聯(lián)互通取得新的發(fā)展,Revit軟件與 Etabs軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通,大大提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率?？傊?軟件的應(yīng)用水平在迅速提高,軟件之間的聯(lián)系與配合在不斷加強(qiáng)。

在管理方面,眾多知名建筑設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)設(shè)置了項(xiàng)目管理專職崗位,從事設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的管理協(xié)調(diào)工作。這種進(jìn)步正在不斷嘗試中,有待進(jìn)一步深入。北京市建筑設(shè)計(jì)研究院與緯衡公司合作開發(fā)了 Synergy Design System協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng),第一次大膽嘗試了在兩維條件下的專業(yè)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)分工與合作,同時(shí)演繹了在網(wǎng)絡(luò)平臺上,依托協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行組織管理和協(xié)調(diào),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了異地之間的協(xié)同設(shè)計(jì)。這種探索將 BIM理念向前推進(jìn)了一大步,為眾多設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)所關(guān)注。

4 BIM正在進(jìn)行的工作

BIM正在進(jìn)行的工作也可以從三個方面加以介紹。首先在分工與合作方面,專業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)尚未穩(wěn)定地形成契約關(guān)系。一種新型的合同范本正在制定中,這種合同將有別于設(shè)計(jì)公司與地產(chǎn)商之間的合同。它將對設(shè)計(jì)內(nèi)容,時(shí)間進(jìn)度,相互要求做出更具體的約定。

其次在網(wǎng)絡(luò)與軟件方面,清華大學(xué)的科研小組正在研究中國 BIM標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)將是一個開放的標(biāo)準(zhǔn),它包括軟件標(biāo)準(zhǔn)和通訊標(biāo)準(zhǔn)兩部分。依據(jù)這個標(biāo)準(zhǔn),將會有更多的專業(yè)設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通,將會有更多的通訊方式加入到建筑設(shè)計(jì)的過程中來。

與此同時(shí),信息資源的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為一個熱門的話題。北京市建筑設(shè)計(jì)研究院與中國數(shù)字圖書館合作建設(shè)了中國數(shù)字圖書館——建筑設(shè)計(jì)分館,將信息資源建設(shè)提高到一個新水平。數(shù)字圖書館解決了專業(yè)咨詢與交流的問題,接下來的問題是如何將圖形信息與材料等信息資源結(jié)合起來。信息資源分類成為一個重要的課題。對于信息資源的分類方法的觀點(diǎn)此起彼伏。從目前的發(fā)展趨勢分析,信息資源建設(shè)應(yīng)突破傳統(tǒng)的分類方法,引入“單品”的概念,利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢減少分類層次,是使用者直接發(fā)現(xiàn)資源目標(biāo)。

第三在管理與溝通方面,目前協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)、項(xiàng)目管理系統(tǒng)、通信聯(lián)系系統(tǒng)各自在獨(dú)立使用,將三者結(jié)合起來,必將進(jìn)一步密切設(shè)計(jì)與管理的關(guān)系,密切專業(yè)團(tuán)隊(duì)之間的溝通與交流。因此,目前很多公司在研究如何實(shí)現(xiàn)三個系統(tǒng)嵌入式地結(jié)合,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)管理的價(jià)值。

5 BIM未來目標(biāo)

在前面的論述之后,可以看到 BIM未來的目標(biāo)非常清晰。

第一,進(jìn)一步細(xì)化設(shè)計(jì)分工和設(shè)計(jì)角色分工。

第二,在三維環(huán)境下實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)、項(xiàng)目管理系統(tǒng)、通信聯(lián)系三個系統(tǒng)嵌入式地結(jié)合。

第三,將信息資源信息與空間模型完全結(jié)合,形成完整的建筑信息模型。

第四,完整的建筑信息模型向前延伸,進(jìn)一步提高虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)水平;完整的建筑信息模型向后延伸,推動施工水平及物業(yè)管理水平提高,以統(tǒng)一的模型貫穿于建筑使用年限,實(shí)現(xiàn)全生命周期管理。

6 開啟 BIM未來目標(biāo)的鑰匙

實(shí)現(xiàn) BIM未來的目標(biāo)并不遙遠(yuǎn),在已經(jīng)和正在取得的進(jìn)步的基礎(chǔ)上,對于建筑的綠色與低碳設(shè)計(jì)方法研究是開啟 BIM未來目標(biāo)的鑰匙。將建筑的能耗狀況加載到完整的建筑信息模型中,才能判斷出是否實(shí)現(xiàn)了綠色低碳的設(shè)計(jì)目標(biāo)。這對那些極為重要或極具影響力的建筑,尤顯重要。綠色低碳設(shè)計(jì)要求一定會推動設(shè)計(jì)向三維環(huán)境發(fā)展,愈來愈接近 BIM未來的目標(biāo)。

信息是什么?維基百科中作了非常詳盡的解釋。一位美國學(xué)者曾簡單定義:信息是物質(zhì)的有序度。BIM是什么?我想,就是將與建筑設(shè)計(jì)有關(guān)的所有信息集結(jié)成序的方法。建筑設(shè)計(jì)的過程是千變?nèi)f化而且不斷進(jìn)步的,BIM也一定會經(jīng)歷一個不斷進(jìn)步的發(fā)展過程!