何關(guān)培
(華中科技大學(xué) BIM工程中心,武漢 430074;廣州優(yōu)比建筑咨詢有限公司,廣州 510640)
我國(guó) BIM發(fā)展戰(zhàn)略和模式探討(一)
何關(guān)培
(華中科技大學(xué) BIM工程中心,武漢 430074;廣州優(yōu)比建筑咨詢有限公司,廣州 510640)
在目前 BIM技術(shù)有了一定范圍和程度應(yīng)用的前提下,研究和實(shí)踐未來(lái) BIM在我國(guó)的可能發(fā)展戰(zhàn)略和模式將對(duì)快速實(shí)現(xiàn) BIM技術(shù)在工程建設(shè)行業(yè)的價(jià)值最大化具有重要意義。
BIM;建筑信息模型;戰(zhàn)略;模式
從 2002年 BIM成為全球工程建設(shè)行業(yè)共同認(rèn)可的專業(yè)術(shù)語(yǔ)到今天,特別是近幾年 BIM在北京奧運(yùn)會(huì)部分工程、上海世博會(huì)部分工程以及中國(guó)在建第一高樓上海中心等相當(dāng)數(shù)量的項(xiàng)目中進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用以后,我們可以這樣說(shuō),BIM在我國(guó)已經(jīng)發(fā)展到了大面積普及應(yīng)用的前夜,因此,探索和實(shí)踐未來(lái)BIM在我國(guó)將會(huì)以什么樣的模式發(fā)展,我國(guó)工程建設(shè)行業(yè)應(yīng)該采取何種 BIM發(fā)展戰(zhàn)略等問(wèn)題已經(jīng)成為擺在國(guó)內(nèi)全體 BIM同行面前的共同問(wèn)題,對(duì)下一階段 BIM技術(shù)的健康和快速發(fā)展具有重要意義。
根據(jù)作者的研究,可以用如下三句話來(lái)描述國(guó)內(nèi)建筑業(yè)三個(gè)主要參與方業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工使用 BI M的情況:
· 用 BIM受益最大的是業(yè)主
· 用 BIM貢獻(xiàn)最大的是設(shè)計(jì)
· 用 BIM動(dòng)力最大的是施工下面我們來(lái)仔細(xì)看看得出上述結(jié)論的理由。
圖 1是美國(guó)建筑科學(xué)研究院(NIBS-National Institute of Building Sciences)下屬機(jī)構(gòu) buildingS MART聯(lián)盟提供的項(xiàng)目生命周期成本分布圖:圖 1說(shuō)明了下面幾個(gè)問(wèn)題:
圖 1 項(xiàng)目生命周期成本分布圖
· 對(duì)項(xiàng)目性能的影響能力時(shí)間越早越大、越晚越小;對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行變化所需要的成本時(shí)間越早越小、越晚越大。
· 一個(gè)建筑物在建設(shè)階段(策劃、設(shè)計(jì)、施工)發(fā)生的成本只占其生命周期總成本的 25%,使用階段的成本占 75%。
· 利用 BIM技術(shù)使得在項(xiàng)目早期就可以對(duì)建筑物不同方案的性能做各種分析、模擬、比較,從而得到高性能的建筑方案;同時(shí)積累的信息不但可以支持建設(shè)階段降低成本、縮短工期、提高質(zhì)量,而且可以為建成后的運(yùn)營(yíng)、維護(hù)、改建、擴(kuò)建、交易、拆除、使用等服務(wù)。
· 從時(shí)間上來(lái)看,項(xiàng)目建設(shè)階段的時(shí)間是數(shù)年,而使用階段的時(shí)間是數(shù)十年上百年,信息對(duì)于建筑物使用階段的重要性一點(diǎn)都不亞于建設(shè)階段的重要性。
· 不管是建設(shè)階段還是使用階段,利用 BI M技術(shù)對(duì)建筑物質(zhì)量和性能的提高其最大的受益者永遠(yuǎn)是業(yè)主。
建筑物的性能基本上是由設(shè)計(jì)決定的,而且設(shè)計(jì)的好壞對(duì)施工實(shí)現(xiàn)的難易程度(難易程度直接影響到質(zhì)量和工期)也起著至關(guān)重要的作用,同時(shí)設(shè)計(jì)雖然只使用了 5%左右(國(guó)內(nèi) 2%)的建設(shè)成本但卻決定了 70%的建造成本,如圖 2所示。
圖 2 產(chǎn)品成本影響因素
通過(guò)使用 BIM技術(shù),設(shè)計(jì)師可以做在目前建設(shè)環(huán)境下(項(xiàng)目復(fù)雜、規(guī)模大、時(shí)間緊、設(shè)計(jì)費(fèi)不高、競(jìng)爭(zhēng)激烈)使用 CAD技術(shù)幾乎無(wú)法完成的工作,從而使得設(shè)計(jì)的項(xiàng)目性能和質(zhì)量有根本性的提高,這些工作包括但并不限于:
· 利用 BIM模型提供的信息從設(shè)計(jì)初期開始對(duì)各個(gè)發(fā)展階段的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行各種性能分析、模擬和優(yōu)化,例如日照、風(fēng)環(huán)境、熱工、景觀可視度、噪音、能耗、應(yīng)急處理、造價(jià)等,從而得到具有最佳性能的建筑物。在 CAD技術(shù)基礎(chǔ)上要完成這些工作需要大量的時(shí)間和人力物力投入,因此目前除了特別重要的建筑物有條件開展這項(xiàng)工作以外,絕大部分建筑物的所謂性能分析都還處于合規(guī)驗(yàn)算的水平,離主動(dòng)、連續(xù)的性能分析還有很大差距。
· 利用 BIM模型對(duì)新型式、新結(jié)構(gòu)、新工藝和復(fù)雜節(jié)點(diǎn)等施工難點(diǎn)進(jìn)行分析模擬,從而改進(jìn)設(shè)計(jì)方案以利于現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)現(xiàn),使原本在施工現(xiàn)場(chǎng)才能發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題盡早在設(shè)計(jì)階段就得到解決,以達(dá)到降低成本、縮短工期、減少錯(cuò)誤和浪費(fèi)的目的。
· 利用 BIM模型的可視化特性和業(yè)主、施工、預(yù)制、設(shè)備供應(yīng)商、用戶等對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行溝通,提高效率,降低錯(cuò)誤。
· 利用 BIM模型對(duì)建筑物的各類系統(tǒng)(建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、消防、電梯等)進(jìn)行空間協(xié)調(diào),保證建筑物產(chǎn)品本身和描述產(chǎn)品的施工圖沒有常見的錯(cuò)漏碰缺現(xiàn)象。
· 施工企業(yè)可以在設(shè)計(jì)提供的 BIM模型基礎(chǔ)上對(duì)施工計(jì)劃和施工方案進(jìn)行分析模擬,充分利用空間和資源,消除沖突,得到最優(yōu)施工計(jì)劃和方案;通過(guò) BI M技術(shù)與三維掃描、視頻、照相、移動(dòng)通訊、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)集成,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度和質(zhì)量進(jìn)行跟蹤;通過(guò) BI M技術(shù)和管理信息系統(tǒng)集成,有效支持造價(jià)、采購(gòu)、庫(kù)存、財(cái)務(wù)等的動(dòng)態(tài)和精確管理;最終生成項(xiàng)目竣工模型和相關(guān)文檔。
· 業(yè)主可以利用設(shè)計(jì)、施工提供的 BIM模型信息
進(jìn)行運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理。
設(shè)計(jì)決定了建筑物產(chǎn)品本身的性能和質(zhì)量,設(shè)計(jì)對(duì)施工效率和施工質(zhì)量可以產(chǎn)生巨大影響,設(shè)計(jì)階段形成的信息在建筑物整個(gè)生命周期中都需要使用,因此設(shè)計(jì)用 BIM對(duì)項(xiàng)目的貢獻(xiàn)是最大的。
我們先來(lái)看幾組數(shù)據(jù):
根據(jù)中國(guó)建筑業(yè)協(xié)會(huì)的資料,“2009年我國(guó)建筑業(yè)總產(chǎn)值再創(chuàng)歷史新高。日前從有關(guān)方面了解到,2009年全國(guó)共完成建筑業(yè)總產(chǎn)值 75 864億元,比上年增長(zhǎng) 22.3%;建筑業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)利潤(rùn) 2 663億元,增長(zhǎng) 21.0%”。也就是說(shuō) 2009年我國(guó)施工企業(yè)的平均利潤(rùn)為 3.51%。
查看上市公司的公開資料我們可以得到國(guó)內(nèi)典型施工企業(yè)的相關(guān)數(shù)據(jù):上海建工(600170)2010年前 3季實(shí)現(xiàn)主營(yíng)收入 5 096 996.96萬(wàn)元,營(yíng)業(yè)利潤(rùn)68 610.04萬(wàn)元,利潤(rùn)率為 1.35%;中國(guó)建筑(601668)2010年前 3季實(shí)現(xiàn)主營(yíng)收入 24 663314.10萬(wàn)元,營(yíng)業(yè)利潤(rùn) 1 207 933.10萬(wàn)元,利潤(rùn)率為 4.9%。
再來(lái)了解一下建筑業(yè)其他兩個(gè)主要參與方(開發(fā)商和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu))的經(jīng)營(yíng)情況,萬(wàn)科 A(000002)2010年前 3季實(shí)現(xiàn)主營(yíng)收入 2 238 042.99萬(wàn)元,營(yíng)業(yè)利潤(rùn) 500 814.40萬(wàn)元,利潤(rùn)率為 22.38%。東華科技 (002140)2010年前 3季實(shí)現(xiàn)主營(yíng)收入96 880.98萬(wàn)元,營(yíng)業(yè)利潤(rùn) 11 744.14萬(wàn)元,利潤(rùn)率為12.12%。其中萬(wàn)科為房地產(chǎn)開發(fā)商,東華科技為設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)。
在上述數(shù)字背后可能還有這樣一個(gè)心照不宣的趨勢(shì):施工企業(yè)的財(cái)報(bào)希望盡可能把利潤(rùn)率做高,以爭(zhēng)取市場(chǎng)的支持,而房地產(chǎn)企業(yè)和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)卻希望盡可能把利潤(rùn)率做低,以實(shí)現(xiàn)良性的可持續(xù)的發(fā)展。也就是說(shuō),施工企業(yè)的實(shí)際利潤(rùn)率可能比公開的數(shù)字還要低,而開發(fā)商和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的實(shí)際利潤(rùn)率可能比公開的數(shù)字還要高。
“哪里有壓迫,哪里就有反抗”。由上面的數(shù)據(jù)可以看到,施工企業(yè)對(duì)利用新技術(shù)、新方法提高生產(chǎn)效率和利潤(rùn)率的動(dòng)力會(huì)比開發(fā)商和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)高得多。下面是 BIM可以為施工企業(yè)帶來(lái)的部分價(jià)值列表:
· 設(shè)計(jì)效果可視化
· 施工方案優(yōu)化
· 支持深化設(shè)計(jì)
· 4D施工模擬、可建性模擬
· 施工質(zhì)量與進(jìn)度監(jiān)控
· 提高施工預(yù)算的精度和效率
· 支持預(yù)制加工
· 分包協(xié)調(diào)管理
任何技術(shù)普及的爆發(fā)都只有兩種形式:一種是自發(fā)的,另一種是被迫的。當(dāng)然絕大部分的實(shí)際情況極少以純粹的前述某一種形式發(fā)生,基本上是這兩種形式的組合或者混合,而且大多數(shù)是“一定程度被迫下的自發(fā)革命”這種混合,這也就很好地解釋了為什么“沒有壓力就沒有動(dòng)力”這個(gè)道理。
盡管影響B(tài)IM普及爆發(fā)的因素有很多,但是通過(guò)分析建筑業(yè)三個(gè)主要參與方業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工應(yīng)用 BIM的“受益大小、自身動(dòng)力和技術(shù)力量”三個(gè)主要因素,我們可以得到這樣的結(jié)論:
· 業(yè)主:受益最大,動(dòng)力不足,技術(shù)力量較弱
· 設(shè)計(jì):受益不大,動(dòng)力中等,技術(shù)力量最強(qiáng)
· 施工:受益中等,動(dòng)力最大,技術(shù)力量中等為了使這個(gè)分析有可比性,我們用同樣的方式對(duì)已經(jīng)爆發(fā)過(guò)的 CAD普及進(jìn)行了分析,如圖 3所示。
圖 3 BI M和 CAD普及形勢(shì)分析
從圖中的數(shù)據(jù)可以看到,當(dāng)年 CAD革命的爆發(fā)毫無(wú)懸念地首先在設(shè)計(jì)領(lǐng)域爆發(fā)了,然后逐步波及到施工和業(yè)主,因?yàn)閼?yīng)用 CAD技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)對(duì)來(lái)說(shuō)受益最大、動(dòng)力最大、技術(shù)力量也最雄厚。
對(duì)于 BIM技術(shù)而言,從數(shù)據(jù)分析的比較來(lái)看顯然施工企業(yè)具有最先爆發(fā)的可能,但是有一點(diǎn)和CAD技術(shù)非常不同的是,從受益、動(dòng)力和技術(shù)力量三個(gè)維度對(duì)業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工三個(gè)主要參與方應(yīng)用 BIM技術(shù)進(jìn)行評(píng)估的差距并不明顯(CAD三個(gè)參與方的評(píng)估值分別為 3-6-9,差距明顯;而BIM為 5-6-7,非常接近),因此,BIM普及首先會(huì)在業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工的哪一個(gè)領(lǐng)域爆發(fā),還需要時(shí)間來(lái)檢驗(yàn),盡管從上述分析來(lái)看施工企業(yè)的可能性最大。
最近一段時(shí)間連續(xù)碰到幾件事情。
首先是春節(jié)期間和陳光見面,談到他對(duì) BI M三個(gè)等級(jí)應(yīng)用的理解,陳光把 BIM應(yīng)用劃分為個(gè)人應(yīng)用、企業(yè)應(yīng)用和行業(yè)應(yīng)用三個(gè)等級(jí)。有興趣的朋友可以參考他在新浪博客上的這篇文章 http://blog.sina.com.cn/s/blog_6303b8b10100os3k.htm l。
其次,周末參加廣州南方建筑設(shè)計(jì)研究院的年會(huì),和沈耀明院長(zhǎng)在討論 BIM應(yīng)用前景和道路的時(shí)候又重溫了一次十多年前他提出的“CAD發(fā)展模型-德賽三角形”,沈院長(zhǎng)認(rèn)為只有使用的人多了,水平才有可能不斷提高。形象的歸納就是所謂的“底邊長(zhǎng),頂端高”。
再次,www.ChinaBIM.com和新浪微博上不斷看到業(yè)內(nèi)人士在討論 BIM利益鏈和誰(shuí)付錢來(lái)推動(dòng)的問(wèn)題,因?yàn)槟壳暗那闆r是獲益最大的業(yè)主方不出錢,出力最大的設(shè)計(jì)方獲益不大,因此也就沒有積極性。BI M應(yīng)用似乎頗有點(diǎn)“先有雞還是先有蛋”的困境。
那么我國(guó)的 BIM應(yīng)用究竟如何才能發(fā)展起來(lái)、普及開來(lái)、水平提升上來(lái)呢?下面作者從技術(shù)和市場(chǎng)兩個(gè)角度作的一些思考供同行進(jìn)一步討論。
站在沈耀明和陳光兩位先生的肩膀上,從技術(shù)角度我們可以把 BIM的發(fā)展模型用圖 4表示。
圖 4 BI M發(fā)展技術(shù)模型
圖中三角形的底邊代表使用 BI M的總?cè)藬?shù);頂點(diǎn)代表 BIM的整體使用水平;斜率代表 BIM的使用效率:包括軟件水平、硬件水平、人員掌握軟硬件的程度、流程優(yōu)化水平、標(biāo)準(zhǔn)化水平等一些列影響 BI M生產(chǎn)力水平的要素綜合;三角形的面積代表使用BIM取得的成果。我們的目標(biāo)應(yīng)該是很明確的:使用水平高,取得成果大。
根據(jù)上述模型,要提高 BIM整體使用水平,理論上可以有如下兩種方式:
(1)方式 1:粗點(diǎn)劃線三角形-在現(xiàn)有 BIM使用效率保持不變的前提下(即三角形的斜率不變),如果 BIM使用人數(shù)增加(底邊變長(zhǎng)),則 BI M整體使用水平隨之提高(頂點(diǎn)上升)。
(2)方式 2:細(xì)虛線三角形-在 BIM使用人數(shù)保持不變的前提下(即三角形的底邊保持不變),如果 BI M使用效率提高(斜邊變陡),則 BIM整體使用水平也隨之提高(頂點(diǎn)上升)。
我想大家都已經(jīng)看明白了,理論歸理論,但是如果從實(shí)際情況分析,提高 BIM整體應(yīng)用水平主要得靠方式 1,即增加 BI M使用人數(shù),也就是說(shuō),只有BIM使用人數(shù)增加了,BIM整體使用水平才有可能真正得到提高。下面我們來(lái)看看為什么會(huì)有這樣的判斷。
首先,BIM使用效率的提升空間是比較有限的,而且要受到軟件、硬件等技術(shù)發(fā)展水平等客觀條件的制約;而 BIM使用人數(shù)的提高具有非常大的擴(kuò)展空間,相對(duì)來(lái)說(shuō)主要的制約因素是主觀條件。
從另外一個(gè)角度也可以這樣來(lái)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題,要達(dá)到同樣的使用水平,培養(yǎng)更多的人達(dá)到一定的使用效率比讓正在使用的人提高更多的效率的實(shí)現(xiàn)可能性來(lái)得大。
如果在達(dá)到同樣整體使用水平的情形下(頂點(diǎn)相同)再考慮使用 BIM實(shí)現(xiàn)的成果(粗點(diǎn)劃線三角形面積和細(xì)虛線三角形面積)大小,那么第一種方式的優(yōu)勢(shì)顯然更明顯。
而從應(yīng)用等級(jí)角度來(lái)分析也顯而易見,沒有足夠數(shù)量個(gè)人級(jí)的應(yīng)用,就不會(huì)有企業(yè)級(jí)的應(yīng)用;同理,如果沒有足夠數(shù)量企業(yè)級(jí)的應(yīng)用,當(dāng)然也就不會(huì)有行業(yè)級(jí)的應(yīng)用。
當(dāng)然,在現(xiàn)實(shí)世界中,BI M使用人數(shù)和使用效率是在同時(shí)變化的,而且也不可能所有使用人員都達(dá)到同樣的使用效率。但是這些因素不會(huì)影響從上述簡(jiǎn)化模型中得出的結(jié)論-即增加 BIM使用人數(shù)是提高 BIM整體使用水平和增大 BIM使用成果的關(guān)鍵。
隨著了解和嘗試BI M的人數(shù)不斷增加,關(guān)于誰(shuí)來(lái)使用 BIM、誰(shuí)從 BIM獲益最多、誰(shuí)應(yīng)該為 BIM應(yīng)用買單的問(wèn)題討論也相當(dāng)火爆,分析這些討論大概可以歸納出這樣一個(gè)“共識(shí)”-使用 BIM以后,業(yè)主獲益最大,因此業(yè)主應(yīng)該出錢請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)和施工企業(yè)使用BI M;而設(shè)計(jì)和施工企業(yè)使用 BI M需要多付出勞動(dòng),如果沒有相應(yīng)的收入增加,這些企業(yè)的老板們就不愿意使用。
上述看法理論上有其合理性,而且當(dāng) BIM應(yīng)用進(jìn)入到一個(gè)相對(duì)成熟的階段后也可能會(huì)成為一種主要的模式。問(wèn)題是,一開始推動(dòng) BIM應(yīng)用走到那個(gè)狀態(tài)的上帝的手在哪里呢?我們需要從市場(chǎng)角度去尋找。
張維迎先生對(duì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)有這樣的描述“市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的核心在于市場(chǎng)邏輯的發(fā)揮,也即從行為,而非動(dòng)機(jī)角度的利他邏輯。市場(chǎng)本身并不在乎行為的動(dòng)機(jī)如何,而僅關(guān)注行為本身,由此也就促成了不同社會(huì)成員之間的分工合作,并且形成了市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)意義上的利他與利己的一致”。
簡(jiǎn)單的解讀,就是從利己開始,到利他結(jié)束,不利他最后也沒法實(shí)現(xiàn)利己的目的。根據(jù)這樣的市場(chǎng)邏輯,結(jié)合中國(guó)政府和行業(yè)管理體制和 BI M現(xiàn)狀,我們可以預(yù)測(cè) BIM在中國(guó)將按照?qǐng)D 5的市場(chǎng)模式發(fā)展:
圖 5 BI M發(fā)展市場(chǎng)模式
分析圖 5我們發(fā)現(xiàn),驅(qū)動(dòng)用戶使用 BIM的動(dòng)力可以分為五種類型如表 1所示,其中只有一種“用戶A找到 BIM對(duì)自身的價(jià)值”從而使用 BIM是主動(dòng)應(yīng)用,其他都是被動(dòng)應(yīng)用。
表 1 BI M應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)因素分析
所謂主動(dòng)應(yīng)用和被動(dòng)應(yīng)用的區(qū)別就跟汽車的主動(dòng)輪和被動(dòng)輪類似:沒有主動(dòng)應(yīng)用,被動(dòng)應(yīng)用就不會(huì)發(fā)生。因此,無(wú)論今后在 BIM的發(fā)展過(guò)程中我們找到哪一種有利于BI M快速健康發(fā)展的模式,政府推動(dòng)也罷,市場(chǎng)引導(dǎo)也好,初始的推動(dòng)力只能也只可能是用戶因?yàn)檎业?BIM對(duì)自身的價(jià)值而開始的應(yīng)用,而這個(gè)用戶可以是任何工程建設(shè)行業(yè)的參與方或利益相關(guān)方-業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等等等等。
[1]www.buildsmartalliance.org
[2]中國(guó)建筑業(yè)協(xié)會(huì)官方網(wǎng)站 www.zgjzy.org
[3]陳光博客 http://blog.sina.co m.cn/s/blog_6303b8b 10100os3k.h tm l
China BIM Development Strategy and Model Study
H e Guanpei
(BI MCenter,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan430074,China;UbiquitousT echnology Co.,Ltd.,Guangzhou510640,China)
Under the situation of BIMadoption in a kind of breadth and depth in China,studying and trying future BI Mdevelopment strategy and modelwould be very important forAEC industry to max im ize BI Mvalue.
BIM;Strategy;Model
TU17;TP39
A
1674-7461(2011)02-0114-05
何關(guān)培(1963-),男,高級(jí)工程師,廣州優(yōu)比建筑咨詢有限公司 CEO。長(zhǎng)期從事工程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,目前致力于 BI M技術(shù)等行業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用前沿領(lǐng)域的戰(zhàn)略發(fā)展研究。