王廣斌,張 雷,2,譚 丹,陳天民
(1.同濟大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院,上海 200092;2.山東建筑大學(xué)商學(xué)院,山東 濟南 250101)
我國建筑信息模型應(yīng)用及政府政策研究
王廣斌1,張 雷1,2,譚 丹1,陳天民1
(1.同濟大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院,上海 200092;2.山東建筑大學(xué)商學(xué)院,山東 濟南 250101)
建筑信息模型 (BIM)被認為是全球建筑行業(yè)的變革性理念和里程碑技術(shù),越來越多的國家政府開始制定BIM技術(shù)實施政策。本文解釋了BIM技術(shù)的戰(zhàn)略意義,對我國BIM應(yīng)用現(xiàn)狀進行了分析,并對美國、英國、新加坡等發(fā)達國家或地區(qū)的BIM政府政策進行了比較分析,提出了我國BIM技術(shù)應(yīng)用政府政策的重點內(nèi)容。
建筑信息模型;應(yīng)用現(xiàn)狀;政府政策
建筑信息模型 (Building Information Modeling,BIM)技術(shù)是建筑行業(yè)的一個新名詞,被認為是全球建筑行業(yè)的變革性理念和里程碑技術(shù)[1-2]。建筑信息模型通過對建筑設(shè)施進行數(shù)字化、智能化表示,可有效應(yīng)用在建設(shè)項目全壽命周期的場地規(guī)劃、協(xié)同設(shè)計、碰撞檢查、能耗分析、施工進度模擬、成本控制等方面[3]??紤]到BIM技術(shù)對建筑業(yè)的潛在影響,以北美、北歐、英國、韓國為代表的發(fā)達國家政府或地區(qū)開始制定BIM技術(shù)實施政策,來促進BIM在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用,在BIM的組織機構(gòu)、戰(zhàn)略指南、項目示范和國際合作等方面取得了較為先進的經(jīng)驗。
2008年至今,BIM技術(shù)在我國建筑行業(yè)得到了快速的擴散,它在上海中心項目的應(yīng)用也引起多方關(guān)注,但目前BIM在中國的研究與應(yīng)用實踐仍處于探索階段。在這種情況下,研究如何充分而高效地調(diào)動和利用各種資源來加快我國BIM研究與應(yīng)用進程,顯得尤為迫切,而這些均需要我國政府對BIM做出正確有效的政策引導(dǎo)?;谏鲜霰尘?,本文將解釋BIM技術(shù)戰(zhàn)略意義,調(diào)查分析我國BIM應(yīng)用現(xiàn)狀,歸納和總結(jié)了美國、英國、韓國等發(fā)達國家或地區(qū)的BIM技術(shù)政府政策的先進經(jīng)驗和做法,這對于探究我國BIM技術(shù)應(yīng)用和政府政策的制定具有一定的理論和實踐意義。
在軟件開發(fā)企業(yè)的大力推廣下,2000年后BIM開始引起全球業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注,很多組織都對BIM的含義進行過詮釋,目前美國國家建筑科學(xué)協(xié)會 (NIBS)對BIM的定義被認為是較為權(quán)威的闡釋[4]:BIM是對設(shè)施的物理特征和功能特性的數(shù)字化表示,它可以作為信息的共享源從項目的初期階段為項目提供全壽命周期的信息服務(wù),這種信息的共享可以為項目決策提供可靠的保證。與傳統(tǒng)的CAD相比,BIM的主要表現(xiàn)為信息存儲結(jié)構(gòu)的多元化、建模參數(shù)化、基于IFC的數(shù)據(jù)交換標準化和模型系統(tǒng)的聯(lián)合數(shù)據(jù)庫分類模型化等特征[3-5],從而保障工程項目數(shù)據(jù)重復(fù)準確的多方協(xié)同使用。
多年以來,BIM曾被以其他詞匯表述,比如建筑產(chǎn)品模型 (Building Product Modeling)或產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型 (Product Data Modeling)等,斯坦福大學(xué)的CIFE曾經(jīng)使用過更廣泛意義的“虛擬設(shè)計和施工 (Virtual Design and Construction,VDC)”[6]。可以這樣認為,BIM是一個不斷發(fā)展變化的概念[4],隨著其技術(shù)水平的提高和應(yīng)用的深入,業(yè)界對BIM內(nèi)涵認識也會逐步提高,同時對BIM的衡量標準也會逐漸提高。
BIM技術(shù)已被國際項目管理界公認為一項建筑業(yè)生產(chǎn)力革命性技術(shù),它不但可以解決長期困擾項目管理的兩大難題 (海量基礎(chǔ)信息全過程分析和工作協(xié)同),真正實現(xiàn)信息集成化,而且還被認為會給建筑業(yè)帶來巨大收益和顯著生產(chǎn)力的提高。斯坦福大學(xué)對全球BIM應(yīng)用項目的調(diào)查研究表明,通過有效應(yīng)用BIM可降低40%的設(shè)計變更,并將施工現(xiàn)場的勞動生產(chǎn)率提高20%~30%[7],F(xiàn).Leite等人研究了一系列案例文獻,認為BIM在項目的成本估算、空間計算和設(shè)計與規(guī)劃等方面存在明顯優(yōu)勢,它可以顯著提升項目的執(zhí)行效率,并能夠節(jié)約相當(dāng)可觀的項目成本[8]。甚至,隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛使用,它還可以在項目決策、設(shè)計、施工與設(shè)備管理等階段提供全壽命周期的不同價值服務(wù)[4,9],從而發(fā)揮更大作用。
為了描述我國BIM技術(shù)應(yīng)用基本狀況,同濟大學(xué)BIM研究團隊在2011年5月和7月針對我國BIM技術(shù)應(yīng)用基本狀況進行了調(diào)查,調(diào)查對象涉及建筑設(shè)計單位、業(yè)主、總承包商、分包商、監(jiān)理師、軟件開發(fā)商、管理咨詢公司、研究者、政府部門等BIM利益相關(guān)者近100人,分別對11個建筑企業(yè)的決策、管理和實施層面人員進行半結(jié)構(gòu)化訪談和結(jié)構(gòu)化的問卷調(diào)查,形成BIM應(yīng)用基本現(xiàn)狀的調(diào)研結(jié)果。
(1)BIM了解程度。
在調(diào)查對象中 (見圖1),對BIM非常了解和比較了解的僅占13.54%,而了解較少卻占到86.46%,而通過對部分調(diào)查對象跟蹤調(diào)查表明,很多放棄問卷的調(diào)查對象也多屬于對BIM的了解知之甚少者,因此,對于大多數(shù)調(diào)查對象來講,目前對BIM的了解仍屬于較初級階段。
不同的職業(yè)者對BIM了解程度是不同的 (見圖2)。BIM軟件開發(fā)者和市場營銷者的軟件開發(fā)商對BIM的了解程度最高;由于BIM技術(shù)作為建筑設(shè)計軟件首先在設(shè)計單位推廣使用,并被關(guān)注學(xué)術(shù)前沿的研究機構(gòu)所研究,因此,作為BIM研究和實踐的研究者和設(shè)計單位對BIM的了解程度也遠大于業(yè)主、施工承包商。
圖1 調(diào)查者對BIM了解程度
圖2 職業(yè)與BIM了解程度比較
(2)使用BIM基本方式。
在BIM使用的四種基本方式中,基于BIM工具來分析模型但不構(gòu)建模型的占所有調(diào)查對象的10.42%,通過BIM構(gòu)建模型占3.12%,同時構(gòu)建模型和基于BIM工具的分析占13.54%,而沒有使用過BIM占到72.92%,反映出所有調(diào)查對象普遍對BIM應(yīng)用方式層次較低,多處于BIM使用的初級水平,也從另一個側(cè)面驗證了“對BIM了解程度”的調(diào)查結(jié)果。
(3)使用BIM的年限和項目數(shù)量。
通過對調(diào)查對象使用BIM的時間期限上來看(見圖3),使用BIM技術(shù)時間不足一年和滿一年的分別占56%和14%,這說明目前我國BIM使用者大多剛剛接觸BIM,而且使用BIM層次比較膚淺。但同時看出,在過去的一年里BIM技術(shù)在中國得到了迅猛發(fā)展,BIM技術(shù)漸漸得到業(yè)內(nèi)的關(guān)注和使用,并開始得到較快的擴散。從使用BIM的項目數(shù)量來看 (見圖4),大多數(shù)調(diào)查對象沒有具體的項目BIM實施或操作 (占61.5%),而且在不同的參與者中分布不均衡,設(shè)計單位實踐項目的數(shù)量相對明顯多與其他參與者。
圖3 使用BIM的年限比例
圖4 使用BIM的項目數(shù)量比例
(4)BIM在我國應(yīng)用階段水平的判斷。
在問卷調(diào)查中,調(diào)研小組參照信息化技術(shù)的發(fā)展階段劃分標準,將目前BIM在我國的應(yīng)用階段分為概念認知、導(dǎo)入、發(fā)展、成熟和衰退四個階段,41.57%和48.31%的調(diào)查對象認為目前BIM在我國應(yīng)用階段水平分別為概念認知階段和導(dǎo)入階段,處于較低層次的應(yīng)用階段,只有10.11%的認為目前處于發(fā)展階段。
(5)未來2年內(nèi)BIM在我國應(yīng)用的態(tài)度。
BIM在我國近2年內(nèi)得到了快速的發(fā)展,大部分調(diào)查對象表現(xiàn)出了謹慎的樂觀 (選擇不好說和謹慎樂觀的占88.73%),少數(shù)被調(diào)查者對未來2年內(nèi)BIM的應(yīng)用前景存在一定的疑慮,未來BIM的運用程度和發(fā)展效果將取決于組織內(nèi)外環(huán)境的變化和各參與主體的共同努力程度。
從以上的調(diào)研結(jié)果來看,我國應(yīng)用BIM仍處于較低的發(fā)展階段,使用BIM的總體水平和應(yīng)用層次相對較低,而且業(yè)內(nèi)使用者使用呈現(xiàn)不均衡和不均勻狀態(tài),設(shè)計單位成為使用的主體,調(diào)查對象開始接受BIM理念,但對未來我國使用BIM的前景持觀望態(tài)度。
在北美、北歐、英國等為代表的發(fā)達國家或地區(qū),BIM技術(shù)先進理念得到了廣泛的傳播,在政府的大力推動下,BIM首先在公共建筑上得到了示范和推廣應(yīng)用,并逐步向私人建筑進行擴散。美國總務(wù)管理局 (GSA)自2003年就開始實施國家3D-4D-BIM項目,BIM在美國公共建設(shè)項目中得到了廣泛的應(yīng)用。芬蘭參議院資產(chǎn)部早在2001年就開始BIM和IFC應(yīng)用的項目示范,2007年10月規(guī)定所有建設(shè)項目都必須使用符合IFC標準的BIM模型。挪威防務(wù)房產(chǎn)署在2007年制定了挪威BIM指南 (BIM手冊)和BIM應(yīng)用項目示范,要求2010年起全面實施BIM技術(shù)。丹麥企業(yè)與工程署推出數(shù)字建筑規(guī)劃方案,規(guī)定自2007年1月起所有參與公共建筑的建筑設(shè)計師、承包商都必須使用基于BIM的數(shù)字路徑、方法和工具,還制定了基于IFC的3D CAD/BIM應(yīng)用指南。英國內(nèi)閣辦公室也在2011年5月發(fā)布《政府建筑戰(zhàn)略》,公布了 BIM 戰(zhàn)略白皮書[10]。據(jù) McGraw-Hill最新的報告顯示[11]:北美地區(qū) (美國和加拿大)2009年有49%的調(diào)查者使用BIM工具,比2007年的同一調(diào)查數(shù)據(jù) (28%)增長75%,達到專家或者高級應(yīng)用水平的使用者占到42%(是2007年同一數(shù)據(jù)的3倍),而2010年歐洲BIM使用率僅為36%,其中法國、德國和英國調(diào)查BIM使用率分別為38%、26%和35%,丹麥作為最早采用BIM技術(shù)的國家之一,早在2006年就約有50%的建筑師、29%的業(yè)主和40%的工程師在項目中使用BIM。
與美國、北歐的BIM應(yīng)用水平較高地區(qū)相比,亞洲地區(qū)整體相對滯后,但勢頭發(fā)展迅猛,特別像韓國、新加坡和中國香港發(fā)揮政府主導(dǎo)作用,在各參與組織的共同努力下,制定BIM戰(zhàn)略,明晰BIM應(yīng)用發(fā)展思路,極大促進了BIM應(yīng)用的深度和廣度。韓國行業(yè)內(nèi)使用BIM時間較早,在2010年實施了以BIM為技術(shù)的“公共采購服務(wù)”項目,據(jù)韓國工程與咨詢協(xié)會 (KENCA)最新調(diào)查顯示,自2007年至今已有85%的企業(yè)采用BIM技術(shù),大多數(shù)企業(yè)擁有超過5名的BIM技術(shù)員(但60.2%處于低級應(yīng)用技能);新加坡建筑建設(shè)局 (BCA)2010年制定了BIM推廣5年規(guī)劃,要求到2012年所有的公共建設(shè)項目都必須使用BIM[12];香港房屋署自2006年起已率先研究使用BIM,MTR內(nèi)部設(shè)計團隊及個別發(fā)展商開始在復(fù)雜外形建筑設(shè)計項目使用BIM[13],到2008年開始在建筑及結(jié)構(gòu)設(shè)計完全實現(xiàn)BIM模型,目前正逐步推展至整個建筑生命周期的應(yīng)用。
各發(fā)達國家或地區(qū)政府部門都根據(jù)本國或地區(qū)的行業(yè)情況,制定了相應(yīng)的政府政策來保障BIM在行業(yè)內(nèi)的發(fā)展應(yīng)用。雖然他們的建筑業(yè)管理體制、行業(yè)發(fā)展水平及信息化建設(shè)現(xiàn)狀有所不同,但在BIM政府政策上的許多方面存在共同特點。
(1)政府主導(dǎo):從6個發(fā)達國家或地區(qū)來看,各政府機構(gòu)對推動BIM應(yīng)用的干預(yù)能力不斷加強,發(fā)揮十分重要的作用。各國政府相繼出臺BIM在具體時間表的實施步驟,為配合規(guī)劃目標的實現(xiàn),政府還發(fā)揮協(xié)調(diào)作用,協(xié)會、學(xué)術(shù)研究、設(shè)計施工公司、研究機構(gòu)、標準組織、軟件開發(fā)商等相關(guān)參與主體通力合作,開展政策引導(dǎo)、技術(shù)研究、教育培訓(xùn)等工作,共同推動BIM的順利實施。例如在美國,除了美國總務(wù)局 (GSA)外,與BIM緊密相關(guān)還有美國標準與技術(shù)協(xié)會 (NIST)、building SMART聯(lián)盟、國際協(xié)同聯(lián)盟 (IAI)、CAD/BIM技術(shù)中心、建設(shè)工程研究實驗室(CERL)、斯坦福大學(xué)CIFE、Bentley軟件開發(fā)商等眾多合作組織。
(2)戰(zhàn)略先行:為推動BIM技術(shù)的應(yīng)用,上述國家或地區(qū)無一例外都制定了國家層面的BIM技術(shù)實施戰(zhàn)略,在此基礎(chǔ)上制定了適合本國或地區(qū)的BIM指南,以指導(dǎo)BIM在行業(yè)的具體實施。英國商業(yè)創(chuàng)新技能部 (BIS)在BIM戰(zhàn)略白皮書中描述了政府機構(gòu)提升BIM應(yīng)用的5年計劃 (截止到2016年),規(guī)定超過5000萬英鎊的所有公共項目必須應(yīng)用BIM,而且必須在5年內(nèi)最低達到成熟度模型的2級水平。BIS還制定了英國BIM應(yīng)用階段模型[10],評價參與主體 BIM應(yīng)用的水平與差距,對應(yīng)不同BIM應(yīng)用水平階段,循序漸進地采用相應(yīng)措施,從而保障戰(zhàn)略規(guī)劃5個階段的順利實施。新加坡建筑建設(shè)局 (BCA)在2010年提出了2020年愿景,制定了利用BIM提升建筑業(yè)的5年規(guī)劃,在2010年6月推出了25億美元的建筑生產(chǎn)率和能力基金 (CPCF)計劃[12],并制定了綜合計劃實施檢查BIM指南。
(3)項目示范:通過政府力量,強制在公共建筑中推動BIM應(yīng)用是國際上通用的做法。由于政府或投資的公共建筑的特殊性,示范項目便于政府協(xié)調(diào)和控制,是全面落實BIM指南或規(guī)劃的重要試驗田,并隨著實踐經(jīng)驗的增加,技術(shù)標準和政府政策也進一步完善,逐步過渡到引導(dǎo)私人建筑中的BIM技術(shù)運用。美國威斯康辛州政府2008年至2009年在13個總投資超過30億美元的建設(shè)項目中進行了BIM示范。在北歐、新加坡、韓國和中國香港地區(qū),除了公共建筑,也已經(jīng)開始在私人投資建設(shè)項目中推廣使用,但與公共建筑政府強制推行不同,私人建筑的BIM應(yīng)用多為市場的自發(fā)行為。
(4)國際合作:積極開展BIM的國際交流與合作是保障BIM實施的重要手段。在IAI組織推出的IFC標準基礎(chǔ)上,IFC2X4版本已經(jīng)被ISO標準化組織接受,北美地區(qū)開始使用NBIM標準,許多國家加強國際合作,制定開放BIM標準的國際框架。例如在2008年1月,由美國、丹麥、芬蘭、挪威、荷蘭5國達成了“支持Open BIM標準的意向聲明”,開展Open BIM相關(guān)內(nèi)容的全面合作,將IFC作為Open BIM的標準,建立IFD、IDM、MVD、COBie等滿足設(shè)計、施工及運營信息需求和GIS界面相關(guān)開放標準的國際框架。
2010年以來,我國已經(jīng)意識到BIM技術(shù)對改造和提升傳統(tǒng)的建筑行業(yè)的重要意義,并嘗試在政策上推動BIM的實踐應(yīng)用。住建部在2011年5月下發(fā)的《2011—2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》[14]中,已明確把BIM技術(shù)作為設(shè)計和施工階段專項信息技術(shù)應(yīng)用的重要內(nèi)容,在《建筑業(yè)10項新技術(shù) (2010版)》[15]中將BIM技術(shù)作為主要的新技術(shù)進行推廣使用,國內(nèi)有10余項國家級研究課題已經(jīng)開始涉及BIM的相關(guān)研究[16]。但與發(fā)達國家政府政策的支持性相比,我國的BIM技術(shù)的政府政策仍然顯得比較粗放[17],沒有把BIM技術(shù)提升到產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略高度上。因此,借鑒國外發(fā)達國家或地區(qū)的先進經(jīng)驗,結(jié)合我國實際,制定我國BIM技術(shù)的政府政策具有重要的戰(zhàn)略意義。
(1)要充分發(fā)揮政府的關(guān)鍵支持和協(xié)調(diào)作用。
一方面,我國市場經(jīng)濟還不成熟,政府的強有力政策導(dǎo)向是實現(xiàn)技術(shù)進步的重要手段;另一方面,從北京奧運“水立方”、上海世博會場館的BIM設(shè)計,到上海中心的BIM設(shè)計施工使用,我國BIM雖然在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用已積累了一定經(jīng)驗,但多屬于企業(yè)自發(fā)行為,缺乏有效的政府引導(dǎo);此外,以Autodesk為代表的軟件開發(fā)商基本上完成我國市場的認知推廣階段,我國目前參與BIM應(yīng)用的組織包括中國勘察設(shè)計協(xié)會、中國建筑行業(yè)協(xié)會為代表的行業(yè)組織,中國建筑科學(xué)研究院、CCDI為代表的設(shè)計單位,以清華大學(xué)、同濟大學(xué)、華中科技大學(xué)為代表的學(xué)術(shù)機構(gòu),以上海建工為代表的施工企業(yè),對我國的BIM應(yīng)用起著重要的支撐作用,但也存在組織相對分散、各自為政、缺乏系統(tǒng)管理等問題,亟待政府協(xié)調(diào)明確各方的責(zé)任。
(2)要制定適合我國行業(yè)特點的BIM技術(shù)實施戰(zhàn)略。
雖然《2011—2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》已把BIM作為信息技術(shù)來進行推廣,但強制力不足,沒有專門制定BIM實施戰(zhàn)略。此外,BIM的成功應(yīng)用需要一套整個建筑產(chǎn)業(yè)各相關(guān)方統(tǒng)一遵循的標準框架體系,清華大學(xué)2010年建立了中國建筑信息模型標準 (CBIMS)的框架,但具體實施仍存在諸多困難,這些都需要政府制定明確的BIM戰(zhàn)略規(guī)劃來加以指導(dǎo),制定出戰(zhàn)略實施步驟與行動指南。
(3)要開展公共建筑的BIM應(yīng)用示范項目。
我國也應(yīng)首先在公共建筑中進行BIM示范化項目試點,積累經(jīng)驗,制定相關(guān)BIM技術(shù)指南,再加以強制推行,然后政府再進一步明確BIM責(zé)任主體,進行逐步有序的BIM技術(shù)組織和示范管理。上海中心項目是目前我國應(yīng)用BIM的典型案例,是第一個實現(xiàn)真正意義BIM應(yīng)用的工程項目,項目BIM應(yīng)用涉及總包方上海建工集團以及機電安裝公司上安集團,設(shè)計方同濟設(shè)計院及BIM應(yīng)用咨詢CCDI,更重要的是還有近百個分包商參與BIM應(yīng)用,項目參與各方創(chuàng)造性的建立BIM應(yīng)用的新型組織結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)流程、合同約定等,對于我國采用BIM技術(shù)的建設(shè)項目具有較高的參考價值。
(4)要積極開展BIM國際技術(shù)合作。
BIM技術(shù)是全球化和開放的。近年來,我國政府及行業(yè)協(xié)會也開始逐步與GSA、Building SMART等組織建立一定合作關(guān)系,我國許多設(shè)計及施工企業(yè)內(nèi)開始設(shè)置BIM事業(yè)部、BIM技術(shù)中心或BIM工作室等機構(gòu),華中科技大學(xué)、重慶大學(xué)、同濟大學(xué)等近10所高校成立了BIM研究中心或BIM實驗室,開始與美國、韓國、日本、中國香港和中國臺灣等地的BIM組織建立了良好的合作關(guān)系,舉辦多次國際BIM論壇和主題討論會,既有效傳播了BIM技術(shù),也促進了國外對我國應(yīng)用BIM的了解。今后,我國還應(yīng)不斷拓寬BIM交流的深度和廣度,特別是BIM標準的合作,只有這樣才能促使BIM在中國應(yīng)用走向成熟,真正實現(xiàn)BIM的開放性。
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(責(zé)任編輯 譚果林)
Application and Government Policies of Building Information Model in China
Wang Guangbin1,Zhang Lei1,2,Tan Dan2,Chen Tianmin1
(1.School of Economics and Management,Tongji University,Shanghai 200092,China;2.School of business,Shandong Jianzhu University,Jinan 250101,China)
Building information modeling(BIM)is considered the concept of transformative technology and milestone around the global construction industry,more and more governments have begun to develop policies to implement BIM technology.This paper explains the strategic importance of BIM,analyzes BIM applications in China,makes a comparative analysis of government policies in some developed countries or areas,including USA,UK and Singapore,and puts forward to the importance contents of government policies to BIM.
Building information model;Application status;Government policies
F062.5
A
科技部2012年中韓聯(lián)合研究項目“基于Open BIM的建設(shè)項目管理信息化研究”課題 (OS2012GR0050),上海市科技支撐計劃資助項目“基于BIM的上海西站樞紐項目集成管理關(guān)鍵技術(shù)研究”(10DZ1202603)。
2012-02-10
王廣斌 (1967-),男,山東鄄城人,工學(xué)博士,教授;研究方向:工程管理信息化。