王靜：建筑工程中BIM應(yīng)用的增值利器

我國(guó)對(duì)于BIM從1995年就做了AC的研究，包括翻譯的第一本AC的標(biāo)準(zhǔn)，社科院一直在做這方面的研究。國(guó)家對(duì)于BIM的研究向來(lái)十分重視，《2011-2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中曾多次提到BIM技術(shù)，建設(shè)行業(yè)已經(jīng)把BIM作為支撐行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的核心技術(shù)重點(diǎn)發(fā)展。 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部也組織了BIM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究工作，由中國(guó)建筑科學(xué)研究院牽頭成立了“中國(guó)BIM發(fā)展聯(lián)盟”，聯(lián)合國(guó)內(nèi)研究單位、院校、企業(yè)、軟件開發(fā)商共同承擔(dān)BIM標(biāo)準(zhǔn)的研究以及BIM軟件的開發(fā)。著名的PKPM系列建筑工程軟件也在同時(shí)開發(fā)自主平臺(tái)的BIM軟件，攻克了諸多BIM軟件技術(shù)難關(guān)。因?yàn)锽IM使得工程各階段共享工程數(shù)據(jù)和信息，要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題有交換標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)施規(guī)范、建模技術(shù)、可視化及虛擬仿真技術(shù)、多專業(yè)的協(xié)同工作等。

2010年、2012年，中國(guó)圖學(xué)學(xué)會(huì)在北京成功舉辦了“BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)、施工及房地產(chǎn)企業(yè)協(xié)同工作中的應(yīng)用”國(guó)際技術(shù)交流會(huì)，大會(huì)特邀歐美BIM技術(shù)專家介紹BIM技術(shù)在歐美建筑業(yè)的應(yīng)用情況。

目前BIM應(yīng)用存在的問(wèn)題

企業(yè)想用BIM是要產(chǎn)生利益的。那么，到底投入多長(zhǎng)時(shí)間以后產(chǎn)生利益點(diǎn)？ （如圖1）

圖1

如圖一，這個(gè)圖理想的模式是在施工圖階段，通過(guò)BIM實(shí)現(xiàn)理想狀態(tài)，后期能夠更少的把設(shè)計(jì)變更帶來(lái)的成本壓縮，在變更階段的成本是很高的，這由誰(shuí)來(lái)承擔(dān)？毋庸置疑是由BIM來(lái)承擔(dān)。BIM是希望把這個(gè)變更成本拉下來(lái)。BIM應(yīng)用真正產(chǎn)生效益了嗎？ BIM應(yīng)用誰(shuí)受益了（業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工）？ BIM應(yīng)用的投入產(chǎn)出比如何？ 誰(shuí)最熱衷推廣BIM的 應(yīng)用？ 是我們的技術(shù)還是觀念落后了？ 面對(duì)BIM，我們應(yīng)該做什么？ 如何找到BIM應(yīng)用的增值利器？目前BIM應(yīng)用存在很多問(wèn)題。CAD普及應(yīng)用經(jīng)過(guò)十年時(shí)間，BIM應(yīng)用需要花多長(zhǎng)時(shí)間？ BIM是在全生命期應(yīng)用才能發(fā)揮出其真正的價(jià)值。它推動(dòng)了單一（階段）工作模式向協(xié)同工作模式的發(fā)展。那么BIM究竟是什么？

BIM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(duì)工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體和功能特性的數(shù)字化表達(dá)。實(shí)體模型內(nèi)不僅有三維幾何形狀信息，還包含了大量的非幾何形狀信息，如建筑構(gòu)件的材料、重量、價(jià)格和進(jìn)度等，因而可用于模擬真實(shí)世界的行為。BIM的應(yīng)用貫穿于整個(gè)項(xiàng)目全生命周期的各個(gè)階段：規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)管理。（如圖2）

圖2

BIM在建筑施工中的應(yīng)用增值利器

一、可視化展示。

可視化首先體現(xiàn)在施工階段，之前往往是二維圖翻模，利用設(shè)計(jì)院提供的二維圖紙建立土建結(jié)構(gòu)及機(jī)電BIM模型。BIM在可視化展現(xiàn)中有一個(gè)很主要的工作就是模型整合。在一個(gè)施工項(xiàng)目中，所有大型工程的BIM都是多個(gè)分包商來(lái)完成BIM模型，那么BIM團(tuán)隊(duì)怎么來(lái)解決多模型的整合？多模型整合在一起，才能真正解決工程中的問(wèn)題，如多模型的碰撞問(wèn)題、安裝問(wèn)題以及各方面的協(xié)調(diào)問(wèn)題。我們用BIM要解決的是施工階段一些棘手的問(wèn)題，所以需要三維的可視化表達(dá)?？梢暬鉀Q了二維圖紙?jiān)谑┕がF(xiàn)場(chǎng)的缺陷，而在三維圖整合模型以后，各方坐在電腦前，或者通過(guò)遠(yuǎn)程視頻溝通，工程的模型應(yīng)該怎么改？每一塊所表達(dá)的是什么？所以在進(jìn)行BIM研究或者應(yīng)用時(shí)，一定要把可視化工具用好，能夠準(zhǔn)確的表達(dá)BIM模型。模型整合是一項(xiàng)技術(shù)，不是要拿著各個(gè)軟件就能夠?qū)崿F(xiàn)的。目前在工程中，我們跟各個(gè)開發(fā)商，如Bentley、Autodesk等大型軟件開發(fā)商都簽了開發(fā)協(xié)議，互相的合作更深的接口協(xié)議。到現(xiàn)在我們?cè)谧鰪?fù)雜工程、大型工程的時(shí)候，我們提出在某系統(tǒng)中展開模型，需要做更深入的接口，并直接導(dǎo)入到要求的平臺(tái)上來(lái)。在過(guò)程中的可視化需要很多技術(shù)作為支撐。（如圖3）

圖3

二、施工工序及工藝模擬

錯(cuò)誤碰撞實(shí)際上發(fā)生在大部分工程項(xiàng)目經(jīng)理在拆/裝的時(shí)候，以及安裝調(diào)動(dòng)過(guò)程當(dāng)中，甚至是在各個(gè)分類當(dāng)中。建設(shè)工程它分多個(gè)區(qū)域，而建筑是區(qū)域之間的拼裝。拼裝以后怎么進(jìn)行？先置哪個(gè)、后置哪個(gè)，先調(diào)哪個(gè)，后調(diào)哪個(gè)？這些并不能現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，必須要之前做好，所以必須要做整個(gè)專業(yè)之間的碰撞，包括塔吊之間碰撞與周圍環(huán)境的碰撞等等，甚至是各方面的調(diào)節(jié)過(guò)程。BIM技術(shù)在這方面發(fā)揮了巨大的作用，如協(xié)調(diào)鋼結(jié)構(gòu)之間在吊裝過(guò)程中的碰撞驗(yàn)證，BIM技術(shù)在深基坑施工中的應(yīng)用，都為施工企業(yè)帶來(lái)了利益。（如圖4）

在大型復(fù)雜結(jié)的應(yīng)用中，會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜結(jié)點(diǎn)的應(yīng)用，需要考慮如何安裝，如何應(yīng)用？BIM的確能夠進(jìn)行很多分析、計(jì)算、模擬，最終給出完整的安裝過(guò)程，包括它的排氣管如何做，兩個(gè)柱之間怎么連接？如在高鐵車站，就應(yīng)用BIM對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行模擬，以反映施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工序情況。在施工階段BIM能夠解決工序的很多問(wèn)題，對(duì)于工程來(lái)說(shuō)必然會(huì)提高它的效率，解決施工當(dāng)中的難題。

圖4

三、專業(yè)深化設(shè)計(jì)

圖5

圖6

專業(yè)深化設(shè)計(jì)是指建立專業(yè)BIM模型，實(shí)現(xiàn)碰撞檢查、管線綜合、數(shù)字化加工、預(yù)構(gòu)件加工、模擬安裝等應(yīng)用。除了以上提到的碰撞檢查、綜合管線的修正，在深化設(shè)計(jì)時(shí)還需要很多空間的排護(hù)，這個(gè)時(shí)間段基本需要運(yùn)用BIM技術(shù)。合理的維護(hù)也要充分橋架，那么配套也是要做很多橋架，其中需要做一些分析。施工也需要分析和設(shè)計(jì)，不是所有設(shè)計(jì)院的活施工都能干的，其中涉及到很多軟件解決施工中的小問(wèn)題，BIM需要幫助施工企業(yè)解決問(wèn)題，讓工作更便利。

四、施工進(jìn)度模擬

施工進(jìn)度模擬是指通過(guò)將BIM模型與施工進(jìn)度計(jì)劃關(guān)聯(lián)成和場(chǎng)地狀況進(jìn)行4D動(dòng)態(tài)模擬。4D動(dòng)態(tài)模擬形象地反映了施工過(guò)程中施工現(xiàn)場(chǎng)狀況以及各項(xiàng)數(shù)據(jù)的變化。通過(guò)對(duì)日期、工序的選擇，更可直觀展示當(dāng)日、當(dāng)前工序工程進(jìn)展情況以及工程量變化情況。（如圖5）

目前PKPM軟件和Revit軟件能夠?qū)崿F(xiàn)雙向數(shù)據(jù)互連。Revit的模型數(shù)據(jù)可導(dǎo)入PKPM進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算、工程量計(jì)算。PKPM模型數(shù)據(jù)也可導(dǎo)入Revit作為建筑設(shè)計(jì)、水暖電設(shè)計(jì)及成本控制。具有很好的易用性，只需簡(jiǎn)單三步實(shí)現(xiàn)4D施工管理：導(dǎo)入BIM模型、導(dǎo)入進(jìn)度計(jì)劃、計(jì)劃和模型關(guān)聯(lián)實(shí)現(xiàn)4D施工管理。兼容目前市場(chǎng)上的多種建模軟件，如：Revit、Archicad、Magicad、PKPM等。此外，本管理系統(tǒng)可導(dǎo)入IFC格式的文件，在系統(tǒng)中形成建筑模型，方便用戶的使用，免除了用戶每次應(yīng)用時(shí)需要打開多個(gè)系統(tǒng)的問(wèn)題。建筑構(gòu)件與進(jìn)度計(jì)劃的雙向關(guān)聯(lián)，平臺(tái)通過(guò)分析場(chǎng)地布置與施工進(jìn)度、各種施工設(shè)施、材料供給與需求之間等諸多復(fù)雜的依存關(guān)系，將BIM模型和施工進(jìn)度計(jì)劃鏈接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了BIM模型與進(jìn)度軟件之間的雙向數(shù)據(jù)交流和反饋。（如圖6）

五、施工成本管理

施工成本管理在BIM模型中已經(jīng)包含了完備的成本數(shù)據(jù)，與進(jìn)度信息結(jié)合，隨著形象進(jìn)度的動(dòng)態(tài)展示，實(shí)時(shí)生成S型成本曲線。通過(guò)PKPM-5D施工動(dòng)態(tài)模擬軟件，利用BIM模型，實(shí)現(xiàn)了工程量計(jì)算與計(jì)價(jià)的雙向數(shù)據(jù)銜接，當(dāng)模型改動(dòng)時(shí)能夠?qū)崟r(shí)反映工程造價(jià)的變化。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在建筑業(yè)有多達(dá)將近三分之二的建設(shè)工程項(xiàng)目在做竣工決算時(shí)發(fā)現(xiàn)最終超過(guò)預(yù)算，做好施工階段成本管理是工程項(xiàng)目管理的重要任務(wù)。成本在企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)至關(guān)重要的地位，通過(guò)加強(qiáng)成本控制和項(xiàng)目管理對(duì)提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和經(jīng)濟(jì)效益具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。項(xiàng)目施工過(guò)程中，必須根據(jù)工程預(yù)算對(duì)施工成本進(jìn)行控制。BIM不僅是一個(gè)概念，而是各專業(yè)、各階段信息的共享，從而解決每個(gè)階段工作的技術(shù)問(wèn)題。（如圖7）

圖7

六、數(shù)字化構(gòu)件加工

鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)BIM深化設(shè)計(jì)，（1）鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)、建立鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)的BIM模型，同時(shí)考慮土建幕墻設(shè)備專業(yè)之間的沖突和關(guān)系，完整高效的交付深化模型。（2）族庫(kù)的制作以及預(yù)制件加工。

以上六個(gè)方面的應(yīng)用及基于BIM的應(yīng)用軟件開發(fā)，是中國(guó)建筑科學(xué)研究院建研科技股份有限公司BIM研究中心結(jié)合部分實(shí)施的BIM咨詢項(xiàng)目總結(jié)的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，也是施工BIM應(yīng)用的增值利器，希望對(duì)其他打算開展BIM工作的企業(yè)有所幫助。

BIM應(yīng)用有一系列關(guān)鍵技術(shù)需要解決，其中BIM產(chǎn)生的價(jià)值、BIM標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)軟件協(xié)同工作等問(wèn)題需要解決。BIM的應(yīng)用，從硬件、網(wǎng)絡(luò)到軟件都需要進(jìn)一步完善，但是企業(yè)應(yīng)該跨出BIM這一步，這是對(duì)企業(yè)負(fù)責(zé)的一步。