如何衡量和提高BIM技術(shù)的應(yīng)用水平？

◎ 清華大學(xué)土木工程系 馬智亮

1 引言

近年來(lái)，BIM技術(shù)作為一項(xiàng)新技術(shù)開始在建筑工程中得到應(yīng)用，甚至已經(jīng)應(yīng)用到一些大型的、重要工程中，例如上海第一高樓——總高度為632米的上海中心大廈。一些設(shè)計(jì)單位和施工單位都宣稱已應(yīng)用了BIM技術(shù)，而一些軟件開發(fā)商也宣稱自己的產(chǎn)品代表了BIM技術(shù)。但是，另一方面，也有人指出，目前的信息系統(tǒng)未實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和施工一體化，所以稱不上應(yīng)用了BIM技術(shù)。究竟應(yīng)用如何來(lái)看這個(gè)問(wèn)題？進(jìn)一步的問(wèn)題是，如何衡量和提高BIM技術(shù)的應(yīng)用水平？

2 如何衡量是否應(yīng)用了BIM技術(shù)？

為回答這些問(wèn)題，首先我們有必要來(lái)看什么是BIM技術(shù)。眾所周知，BIM是Building Information Modeling（即，建筑信息模型化）的頭字母縮寫，BIM技術(shù)即指基于建筑信息模型化的技術(shù)。關(guān)于BIM技術(shù)，目前有不同的定義。歸納起來(lái)，其基本思想是，以基于三維對(duì)象、包含屬性值和標(biāo)準(zhǔn)化的建筑信息為基礎(chǔ)，提供更加強(qiáng)有力的軟件，提高建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工管理以及運(yùn)行和維護(hù)的效率和水平；實(shí)現(xiàn)各階段信息共享，從而實(shí)現(xiàn)建筑全生命期成本等關(guān)鍵方面的優(yōu)化。

可以看出，BIM技術(shù)的目標(biāo)是很高的，包括提高建筑全生命期各階段的效率和水平，也包括建筑全生命期關(guān)鍵方面的優(yōu)化。目前的BIM技術(shù)應(yīng)用是否完全實(shí)現(xiàn)了這些目標(biāo)？當(dāng)然不是。可是，我們想想，CAD技術(shù)剛出來(lái)的時(shí)候，就完全實(shí)現(xiàn)了它的目標(biāo)嗎？答案當(dāng)然也是，沒有。作為技術(shù)，它需要發(fā)展，不能因?yàn)樗€沒有完全成熟，就否認(rèn)它。對(duì)于BIM技術(shù)也應(yīng)該這樣看待。這就基本可以回答第一個(gè)問(wèn)題。即，是否應(yīng)用了BIM技術(shù)，關(guān)鍵看它是否具有BIM技術(shù)的特征，例如，以基于三維對(duì)象、包含屬性值和標(biāo)準(zhǔn)化的建筑信息為基礎(chǔ)，提供了更加強(qiáng)有力的軟件，或?qū)崿F(xiàn)了建筑全生命期信息共享，而不必過(guò)于拘泥于其最終目標(biāo)是否已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)。

3 如何衡量應(yīng)用BIM技術(shù)的水平？

表面上看，這個(gè)問(wèn)題很容易回答——就看應(yīng)用BIM技術(shù)后帶來(lái)的好處大不大：同樣應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠帶來(lái)較大的好處，說(shuō)明應(yīng)用水平就高。實(shí)際上，沒有這么簡(jiǎn)單。關(guān)鍵是，存在不同的BIM技術(shù)的應(yīng)用模式。例如，有的只是在設(shè)計(jì)階段的某個(gè)專業(yè)，例如建筑專業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)用了BIM技術(shù)，有的是在多專業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)用了BIM技術(shù)，而有的則是在建筑全生命期使用了BIM技術(shù)，隨著BIM應(yīng)用軟件及BIM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，BIM技術(shù)的應(yīng)用模式也在不斷的演變過(guò)程中，而且有時(shí)好處很難量化。所以，很難做簡(jiǎn)單的比較。

國(guó)外有學(xué)者將BIM技術(shù)的應(yīng)用分為三個(gè)階段，第一階段為單獨(dú)應(yīng)用階段，第二階段協(xié)同應(yīng)用階段，第三階段為IPD階段。第一階段體現(xiàn)為各專業(yè)工種分別應(yīng)用BIM技術(shù)，例如建筑專業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)用了BIM技術(shù)；第二階段體現(xiàn)為各專業(yè)在分別使用BIM技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)協(xié)同應(yīng)用，例如應(yīng)用BIM技術(shù)檢查建筑實(shí)體之間是否存在碰撞；第三階段則體現(xiàn)為IPD模式的實(shí)現(xiàn)。需要補(bǔ)充說(shuō)明的是，IPD是建筑項(xiàng)目多參與方協(xié)同工作的一種模式，在該模式下，業(yè)主、設(shè)計(jì)、總包、分包等參與方通過(guò)簽署協(xié)議，在設(shè)計(jì)階段就參與到項(xiàng)目中，通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行虛擬建造，共同對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，并共同分享收益或風(fēng)險(xiǎn)。從理論上講，可以根據(jù)這個(gè)階段劃分，判斷BIM技術(shù)應(yīng)用處于哪個(gè)階段，從而衡量BIM技術(shù)的應(yīng)用處于什么水平。

但是，關(guān)于這一衡量標(biāo)準(zhǔn)，筆者認(rèn)為在應(yīng)用時(shí)應(yīng)該注意以下三點(diǎn)。

第一，建筑工程只有適用BIM技術(shù)，衡量其BIM技術(shù)應(yīng)用水平才有意義。就建筑全生命期的某個(gè)階段而言，對(duì)于某些常規(guī)建筑，應(yīng)用BIM技術(shù)可能得不到什么好處。例如，對(duì)普通住宅，是否使用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，施工時(shí)是否使用BIM技術(shù)來(lái)確定施工方案，可能影響并不大。相對(duì)而言，對(duì)于大型、復(fù)雜的公共建筑則不是這樣。換一個(gè)角度來(lái)看，對(duì)于建筑全生命期而言，即使對(duì)常規(guī)的建筑，應(yīng)用BIM技術(shù)可得到的好處也不一定小。例如，即使對(duì)于住宅，在運(yùn)行和維護(hù)階段，如果通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，可獲得的好處仍然是可以極大地期待的。所以，焦點(diǎn)在于，一定首先判斷建筑工程是否適用BIM技術(shù)，如果是，衡量其中BIM技術(shù)的應(yīng)用水平才有意義。

第二，在適用BIM技術(shù)以及處于相同應(yīng)用階段的前提下，有必要根據(jù)應(yīng)用BIM技術(shù)的程度，區(qū)分BIM技術(shù)的應(yīng)用水平的高低。目前，在建筑全生命期的各階段，已經(jīng)有一些比較成熟的應(yīng)用模式。例如在國(guó)外，得益于軟件開發(fā)商提供的性能先進(jìn)的軟件，應(yīng)用基于BIM技術(shù)的軟件，在設(shè)計(jì)階段，可以進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)計(jì)、能耗分析、碰撞檢查、工程量的概算；在施工階段，可以進(jìn)行成本概算、4D模擬；在運(yùn)行和維護(hù)階段，可以基于BIM數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)施管理等。這些應(yīng)用模式已經(jīng)比較成熟。因此，在每個(gè)階段，這些應(yīng)用模式實(shí)現(xiàn)得越多，可以認(rèn)為BIM技術(shù)的應(yīng)用水平越高。

第三，對(duì)第三階段的理解不必拘泥于IPD模式。毫無(wú)疑問(wèn)，IPD模式的實(shí)現(xiàn)標(biāo)志著BIM技術(shù)應(yīng)用達(dá)到高級(jí)的階段。但是，IPD模式能否實(shí)現(xiàn)在很大程度上取決于文化、法律等非技術(shù)因素。具體地說(shuō)，目前發(fā)達(dá)國(guó)家實(shí)現(xiàn)了IPD模式，不代表發(fā)展中國(guó)家也可以立即實(shí)現(xiàn)IPD模式。反過(guò)來(lái)，即使沒有實(shí)現(xiàn)IPD模式，如果實(shí)現(xiàn)建筑全生命期信息的共享，像我國(guó)上海中心大廈工程中所做到的一樣，同樣可以屬于BIM技術(shù)應(yīng)用的高級(jí)階段。另外，從理論上講，BIM技術(shù)應(yīng)用模式還可以繼續(xù)發(fā)展，因此，可以期待更新的BIM技術(shù)應(yīng)用模式作為第三階段的特征應(yīng)用模式出現(xiàn)。

很明顯，上述三個(gè)階段一般需要循序漸進(jìn)地實(shí)現(xiàn)。雖然通過(guò)各方的努力，也存在一步實(shí)現(xiàn)第三階段的可能性，但顯而易見，失敗的風(fēng)險(xiǎn)是非常大的。

4 如何提高BIM技術(shù)應(yīng)用水平？

從上述衡量BIM技術(shù)應(yīng)用水平的標(biāo)準(zhǔn)可以得知，提高BIM技術(shù)應(yīng)用水平的關(guān)鍵，在于應(yīng)用者根據(jù)BIM技術(shù)的適用性，自身盡可能多地采用BIM技術(shù)應(yīng)用模式，并在此基礎(chǔ)上，盡可能與其他項(xiàng)目參與方合作，同樣盡可能多地采用BIM技術(shù)應(yīng)用模式，若可能，項(xiàng)目的多參與方一起采用BIM技術(shù)應(yīng)用模式。

在此過(guò)程中，主要受到兩方面的限制。一方面是合適的、基于BIM技術(shù)的應(yīng)用軟件（以下簡(jiǎn)稱BIM應(yīng)用軟件）是否可獲得。盡管BIM應(yīng)用軟件對(duì)建筑全生命期的所有主要工作的覆蓋度越來(lái)越高，但在實(shí)際過(guò)程中卻遠(yuǎn)未達(dá)到在多數(shù)工作中均能夠應(yīng)用BIM應(yīng)用軟件的程度。這其中最大的一個(gè)問(wèn)題，就是BIM應(yīng)用軟件對(duì)本地規(guī)范的支持。目前，即使是由跨國(guó)軟件開發(fā)商推出的BIM應(yīng)用軟件，也未必支持本地規(guī)范。以我國(guó)為例，目前在國(guó)內(nèi)能夠使用的BIM應(yīng)用軟件主要是與規(guī)范關(guān)系不大的建筑設(shè)計(jì)軟件、4D應(yīng)用軟件等。另一方面是，相關(guān)的BIM標(biāo)準(zhǔn)是否可獲得，特別是BIM數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。目前IFC（Industry Foundation Classes，工業(yè)基礎(chǔ)類）作為主流BIM數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)逐步趨于成熟，并得到了很多軟件開發(fā)商的支持，但是，我國(guó)還沒有對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)存在。在“十五”和“十一五”期間，國(guó)家分別通過(guò)科技攻關(guān)計(jì)劃和科技支撐計(jì)劃對(duì)上述兩方面的科研課題給予了支持，為我國(guó)建筑領(lǐng)域BIM技術(shù)的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。但是，尚待進(jìn)一步的支持，才有可能滿足應(yīng)用的要求。

鑒于這樣的情況，應(yīng)用單位除了自身的努力外，有必要與科研院所和大專院校合作，共同解決BIM技術(shù)應(yīng)用的瓶頸問(wèn)題，才能更好地應(yīng)用BIM技術(shù)，提高BIM技術(shù)的應(yīng)用水平。

5 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)是信息技術(shù)應(yīng)用在建筑工程中產(chǎn)生的新一代的應(yīng)用技術(shù)，可以促進(jìn)建筑行業(yè)的技術(shù)升級(jí)，并為建筑工程的多參與方都帶來(lái)效益。提高BIM技術(shù)的應(yīng)用水平大勢(shì)所趨。有關(guān)應(yīng)用單位應(yīng)該把握方向，有效地提高BIM技術(shù)的應(yīng)用水平。有關(guān)政府部門和行業(yè)協(xié)會(huì)應(yīng)該積極支持這項(xiàng)新技術(shù)的發(fā)展，從而推進(jìn)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。