我國BIM技術(shù)研究與應(yīng)用

■ 李云貴 邱奎寧 王永義

我國BIM技術(shù)研究與應(yīng)用

■ 李云貴 邱奎寧 王永義

近幾年來，在政府推動、市場需求、企業(yè)參與、行業(yè)助力和社會關(guān)注下，BIM技術(shù)成為業(yè)界研究和應(yīng)用的重點，備受關(guān)注，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)識到BIM技術(shù)的對建筑業(yè)技術(shù)升級和生產(chǎn)方式變革的作用和意義。通過應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)工程項目全生命周期各階段、各參與方、各專業(yè)之間的信息交換、共享和協(xié)同工作；可以支持工程環(huán)境、能耗、經(jīng)濟(jì)、安全等的分析和模擬，實現(xiàn)虛擬建造；實現(xiàn)項目全過程的精細(xì)管理，能夠為項目全過程的各類決策提供科學(xué)依據(jù)，為產(chǎn)業(yè)鏈貫通提供技術(shù)保障，促進(jìn)建筑領(lǐng)域生產(chǎn)和管理方式的變革，推動建筑工業(yè)化、信息化和可持續(xù)發(fā)展。

BIM技術(shù)；設(shè)計與施工；標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；技術(shù)政策

0 引言

信息技術(shù)的發(fā)展，使工程設(shè)計、施工與運(yùn)行維護(hù)的各階段，以及每一階段的各專業(yè)、各環(huán)節(jié)都在應(yīng)用軟件輔助專業(yè)工作。目前，設(shè)計與施工等領(lǐng)域的從業(yè)人員面臨的主要問題有兩個：一是信息共享，二是協(xié)同工作。信息孤島幾乎是國內(nèi)外普遍存在的問題。大到一個行業(yè)，小到一個企業(yè)、一個部門，數(shù)據(jù)不能有序流通、信息不能共享，信息孤島給行業(yè)和企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。建筑設(shè)計、施工與運(yùn)行維護(hù)中信息應(yīng)用和交換不及時、不準(zhǔn)確的問題造成了大量人力物力的浪費(fèi)和風(fēng)險的產(chǎn)生。2007年，美國的麥克格勞·希爾（McGraw Hill）發(fā)布了關(guān)于建筑業(yè)信息互用問題的研究報告“Interoperability in the Construction Industry”。該報告的統(tǒng)計資料顯示，數(shù)據(jù)互用性不足使建設(shè)項目平均增加3.1%的成本和延長3.3%的工期。具體表現(xiàn)為，由于各專業(yè)軟件廠家之間缺乏共同的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，無法有效地進(jìn)行工程信息共享，一些軟件無法得到上游數(shù)據(jù)，其產(chǎn)生的結(jié)果也不能為下游軟件利用，使得信息脫節(jié)、重復(fù)工作量巨大。信息不能共享必然也影響到各參與方、各專業(yè)之間的協(xié)作效率和質(zhì)量。而BIM技術(shù)的核心價值之一就是解決信息共享問題。

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是在CAD技術(shù)等信息技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多維模型信息集成技術(shù)，是應(yīng)用于建筑業(yè)的信息技術(shù)發(fā)展到今天的必然產(chǎn)物。事實上，多年來國際學(xué)術(shù)界一直在對如何在計算機(jī)輔助設(shè)計中進(jìn)行信息建模開展深入的討論和積極的探索。BIM的概念是在2002年提出的，美國建筑科學(xué)研究院對BIM給出的定義是：BIM是工程項目物理和功能特性的數(shù)字化表達(dá)，是工程項目信息可以分享的知識資源，為其全生命期的各種決策構(gòu)成可靠的基礎(chǔ)。BIM是一種應(yīng)用于設(shè)計、施工、管理的數(shù)字化方法和工具。應(yīng)用BIM技術(shù)，可以支持項目各種信息的連續(xù)應(yīng)用及實時應(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)，可大大提高設(shè)計乃至整個工程質(zhì)量和工作效率，顯著降低成本。

BIM的提出和發(fā)展，除了在技術(shù)上對建筑行業(yè)行為進(jìn)行改革和創(chuàng)新外，對傳統(tǒng)的行業(yè)行為模式和管理方式也提出了挑戰(zhàn)。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，將為建筑業(yè)的科技進(jìn)步產(chǎn)生重大影響，大大提高建筑工程的集成化程度，同時，也為建筑業(yè)的發(fā)展帶來巨大效益，使工程的質(zhì)量和效率顯著提高，成本降低。

20年前一場“甩圖板”的運(yùn)動幫助我國工程建設(shè)行業(yè)實現(xiàn)了從紙筆到計算機(jī)二維繪圖的飛躍。目前，二維向三維、圖形向模型的過渡和升級已經(jīng)成為必然趨勢，BIM理念在國內(nèi)的實踐也開始初見成效。盡管相對于我國的建設(shè)大潮，BIM的應(yīng)用僅僅是開始，但BIM正在改變項目參與各方的協(xié)作方式，改變?nèi)藗兊墓ぷ鲄f(xié)同理念，使每個人都能提高生產(chǎn)效率并獲得收益。BIM技術(shù)作為下一代工程項目數(shù)字化建設(shè)和運(yùn)維的基礎(chǔ)性技術(shù)，其重要性正在日益顯現(xiàn)。我國作為一個大國，特別是我國正在進(jìn)行著世界上最大規(guī)模的建設(shè)，有必要著力推進(jìn)BIM技術(shù)的應(yīng)用，以便促進(jìn)我國建筑工程技術(shù)的更新?lián)Q代和管理水平的提升。

1 BIM技術(shù)應(yīng)用的意義

BIM技術(shù)通過建立數(shù)字化的BIM參數(shù)模型，涵蓋與項目相關(guān)的大量信息服務(wù)于建設(shè)項目的策劃、規(guī)劃、設(shè)計、建造安裝、運(yùn)營等整個生命周期，為提高生產(chǎn)效率、保證生產(chǎn)質(zhì)量、節(jié)約成本、縮短工期等發(fā)揮出巨大的優(yōu)勢作用。基于BIM的工程管理模式是創(chuàng)建信息、管理信息、共享信息的數(shù)字化方式，是建設(shè)行業(yè)數(shù)字化管理的發(fā)展趨勢，對于整個建筑行業(yè)來說，必將產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的影響。當(dāng)前，BIM在中國建筑領(lǐng)域內(nèi)所發(fā)揮的作用正日益顯現(xiàn)，雖然我國的BIM應(yīng)用還未到普及階段，但是認(rèn)識并發(fā)展BIM、實現(xiàn)行業(yè)的信息化升級轉(zhuǎn)型已成必然趨勢。

1.1 可實現(xiàn)建筑全生命期的信息共享

BIM技術(shù)有力地支持建筑項目信息在規(guī)劃、設(shè)計、建造和運(yùn)行維護(hù)全過程充分共享，無損傳遞，從而使建筑全生命期得到有效的管理。應(yīng)用BIM技術(shù)可以使建筑項目的所有參與方（包括政府主管部門、業(yè)主、設(shè)計團(tuán)隊、施工單位、建筑運(yùn)營部門等）在項目從概念產(chǎn)生到完全拆除的整個生命期內(nèi)都能夠在模型中操作信息和在信息中操作模型，進(jìn)行協(xié)同工作。不像過去依靠符號文字形式表達(dá)的藍(lán)圖進(jìn)行項目建設(shè)和運(yùn)營管理，因為信息共享效率很低，導(dǎo)致難以進(jìn)行精細(xì)管理。

1.2 是實現(xiàn)可持續(xù)設(shè)計的有效工具

BIM技術(shù)有力地支持建筑安全、美觀、舒適、經(jīng)濟(jì)，以及節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材、環(huán)境保護(hù)等多方面的分析和模擬，從而容易地做到建筑全生命期全方位可預(yù)測、可控制。例如，利用BIM技術(shù)，可以將設(shè)計結(jié)果自動讀入建筑節(jié)能分析軟件中進(jìn)行能耗分析，或讀入虛擬施工軟件進(jìn)行虛擬施工，而不像現(xiàn)在需要技術(shù)人員花費(fèi)很大氣力在節(jié)能分析軟件，或在施工模擬軟件里首先建立建筑模型；又如，利用BIM技術(shù)，不僅可以直觀地展示設(shè)計結(jié)果，而且可以直觀地展示施工細(xì)節(jié)，還可以對施工過程進(jìn)行仿真，以便反映實際過程中的偶然性，增加施工過程的可控性。

1.3 促進(jìn)建筑業(yè)生產(chǎn)方式的改變

BIM技術(shù)有力地支持設(shè)計與施工一體化，減少建筑工程“錯、缺、漏、碰”現(xiàn)象的發(fā)生，從而可以減少建筑全生命期的浪費(fèi)，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。英國機(jī)場管理局利用BIM技術(shù)削減希思羅5號航站樓10%的建造費(fèi)用。美國斯坦福大學(xué)整合設(shè)施工程中心（CIFE）根據(jù)32個項目總結(jié)了使用BIM技術(shù)的以下優(yōu)勢：消除40%預(yù)算外更改；造價估算控制在3%精確度范圍內(nèi)；造價估算耗費(fèi)的時間縮短80%；通過發(fā)現(xiàn)和解決沖突，將合同價格降低10%；項目工期縮短7%，及早實現(xiàn)投資回報。

1.4 促進(jìn)建筑行業(yè)工業(yè)化發(fā)展

我國建造水平與發(fā)達(dá)國家相比有較大的差距，主要原因是建筑工業(yè)化水平較低所致。制造業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量在近半個世紀(jì)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，生產(chǎn)成本大大降低，其中一個非常重要的因素就是以三維設(shè)計為核心的PDM（Product Data Management，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）技術(shù)的普及應(yīng)用。建設(shè)項目本質(zhì)上都是工業(yè)化制造和現(xiàn)場施工安裝結(jié)合的產(chǎn)物，提高工業(yè)化制造在建設(shè)項目中的比例是建筑行業(yè)工業(yè)化的發(fā)展方向和目標(biāo)。工業(yè)化建造至少要經(jīng)過設(shè)計制圖、工廠制造、運(yùn)輸儲存、現(xiàn)場裝配等主要環(huán)節(jié)，其中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會導(dǎo)致工期延誤和成本上升，例如：圖紙不準(zhǔn)確導(dǎo)致現(xiàn)場無法裝配，需要裝配的部件沒有及時到達(dá)現(xiàn)場等。BIM技術(shù)不僅為建筑行業(yè)工業(yè)化解決了信息創(chuàng)建、管理、傳遞的問題，而且BIM三維模型、裝配模擬、采購制造運(yùn)輸存放安裝的全程跟蹤等手段為工業(yè)化建造的普及提供了技術(shù)保障。同時，工業(yè)化還為自動化生產(chǎn)加工奠定了基礎(chǔ)，自動化不但能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率，而且對于復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)，利用BIM模型數(shù)據(jù)和數(shù)控機(jī)床的自動集成，還能完成通過傳統(tǒng)的“二維圖紙-深化圖紙-加工制造”流程很難完成的下料工作。BIM技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用將大大推動和加快建筑行業(yè)工業(yè)化進(jìn)程。

1.5 將建筑產(chǎn)業(yè)鏈緊密聯(lián)系起來

建筑工程項目的產(chǎn)業(yè)鏈包括業(yè)主、勘察、設(shè)計、施工、項目管理、監(jiān)理、部品、材料、設(shè)備等，一般項目都有數(shù)十個參與方，大型項目的參與方可以達(dá)到幾百個甚至更多。二維圖紙作為產(chǎn)業(yè)鏈成員之間傳遞溝通信息的載體已經(jīng)使用了幾百年，其弊端也隨著項目復(fù)雜性和市場競爭的日益加大變得越來越明顯。打通產(chǎn)業(yè)鏈的一個技術(shù)關(guān)鍵是信息共享，BIM就是全球建筑行業(yè)專家同仁為解決上述挑戰(zhàn)而進(jìn)行探索的成果。業(yè)主是建設(shè)項目的所有者，因此自然也是該項目BIM過程和模型的所有者，設(shè)計和施工是BIM的主要參與者、貢獻(xiàn)者和使用者，業(yè)主要建立完整的可以用于運(yùn)營的BIM模型，必須有設(shè)備材料供應(yīng)商的參與，供應(yīng)商逐步把產(chǎn)品目前提供的二維圖紙資料逐步改進(jìn)為提供設(shè)備的BIM模型，供業(yè)主、設(shè)計、施工直接使用，一方面促進(jìn)了這三方的工作效率和質(zhì)量，另一方面對供應(yīng)商本身產(chǎn)品的銷售也提供了更多更好的方式和渠道。

1.6 應(yīng)用效益明顯

如果工程建設(shè)行業(yè)通過技術(shù)升級和流程優(yōu)化能夠達(dá)到目前制造業(yè)的生產(chǎn)力水平，按照美國2008年12 800億美元的工程建設(shè)行業(yè)規(guī)模計算，每年可以節(jié)約將近4 000億美元。美國BIM標(biāo)準(zhǔn)（NBIMS）為以BIM技術(shù)為代表的信息化技術(shù)制定的目標(biāo)是：“到2020年為美國工程建設(shè)行業(yè)每年節(jié)約2 000億美元”。對于我國，同樣可以期望BIM技術(shù)的普及應(yīng)用會帶來提高效率和質(zhì)量，減少資源消耗和浪費(fèi)的巨大經(jīng)濟(jì)和社會效益。

由此可見，充分地利用BIM技術(shù)，將使我國建筑行業(yè)能夠有效地應(yīng)對面臨的新挑戰(zhàn)。

2 我國BIM標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)政策研究

2.1 BIM技術(shù)基礎(chǔ)研究

我國BIM技術(shù)研究是從IFC標(biāo)準(zhǔn)研究和應(yīng)用開始的。1998年，國內(nèi)專業(yè)人員開始接觸和研究IFC標(biāo)準(zhǔn)；2000年，IAI（the International Alliance for Interoperability，國際互操作聯(lián)盟，building SMART組織的前身）開始與我國政府有關(guān)部門、科研組織進(jìn)行接觸，使我國全面了解了IAI的目標(biāo)、組織規(guī)程、IFC標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用等問題。

對IFC標(biāo)準(zhǔn)的早期（2001—2004年）研究和應(yīng)用之一就是在國家863計劃中，通過擴(kuò)展IFC標(biāo)準(zhǔn)形成了《數(shù)字社區(qū)信息表達(dá)與交換標(biāo)準(zhǔn)》。在此研究項目中，基于IFC標(biāo)準(zhǔn)制定了一個計算機(jī)可識別的社區(qū)數(shù)據(jù)表達(dá)與交換的標(biāo)準(zhǔn)，提供社區(qū)信息的表達(dá)以及可使社區(qū)信息進(jìn)行交換的必要機(jī)制和定義。此項目的另一個收獲就是，探索了IFC標(biāo)準(zhǔn)實際工程應(yīng)用問題，以及根據(jù)我國建筑行業(yè)的實際情況進(jìn)行必要擴(kuò)充的方法。

在國家“十五”科技攻關(guān)項目中，設(shè)立了“基于國際標(biāo)準(zhǔn)IFC的建筑設(shè)計及施工管理系統(tǒng)研究”研究課題。此課題的重要研究成果包括：全文翻譯了IFC標(biāo)準(zhǔn)，為后期的國家標(biāo)準(zhǔn)等同采用打下基礎(chǔ)；開發(fā)了基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的建筑結(jié)構(gòu)CAD軟件系統(tǒng)，以及基于IFC的建筑工程4D施工管理系統(tǒng)。在“基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的建筑結(jié)構(gòu)CAD軟件系統(tǒng)”研發(fā)中，深入探索了已有CAD系統(tǒng)借助商業(yè)軟件和自主開發(fā)這兩種主要BIM軟件集成模式，為直至今日的國產(chǎn)軟件改造和系統(tǒng)集成打下堅實基礎(chǔ)。在“基于IFC的建筑工程4D施工管理系統(tǒng)”研發(fā)中，探索了通過WBS編碼集成3D模型、工程資源、進(jìn)度管理，形成4D可視化動態(tài)管理系統(tǒng)的方法，此系統(tǒng)在“廣州珠江新城西塔工程”、“青島海灣大橋工程”等重大工程中得到應(yīng)用。

在國家“十一五”科技支撐計劃項目中，通過“現(xiàn)代建筑設(shè)計施工一體化關(guān)鍵技術(shù)研究”研究課題，研發(fā)了建筑工程協(xié)同設(shè)計集成系統(tǒng)、數(shù)字工地集成控制系統(tǒng)和設(shè)計與施工一體化信息共享系統(tǒng)，進(jìn)而實現(xiàn)了設(shè)計與施工兩個階段的信息共享，同時集成和改造了現(xiàn)有的專業(yè) CAD 軟件和管理軟件。課題BIM相關(guān)研究成果包括：建筑施工管理IFC數(shù)據(jù)描述標(biāo)準(zhǔn)、基于IFC、IDM、IFD的信息共享和交換技術(shù)、基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的建筑信息模型數(shù)據(jù)集成與交換引擎裝置和方法等。

在國家“十一五”科技支撐計劃滾動支持項目“建筑業(yè)信息化關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”中，設(shè)立了“基于BIM技術(shù)的下一代建筑工程應(yīng)用軟件研究”研究課題。課題形成了諸多BIM技術(shù)相關(guān)成果，包括：基于BIM技術(shù)的建筑設(shè)計軟件系統(tǒng)、基于BIM技術(shù)的建筑成本預(yù)測軟件系統(tǒng)、基于BIM技術(shù)的建筑節(jié)能軟件系統(tǒng)、基于BIM技術(shù)的建筑施工優(yōu)化軟件系統(tǒng)、基于BIM技術(shù)的建筑工程安全分析軟件系統(tǒng)、基于BIM技術(shù)的建筑工程耐久性評估軟件系統(tǒng)、基于BIM技術(shù)的建筑工程信息資源利用軟件系統(tǒng)。

2009—2012年，清華大學(xué)、Autodesk公司聯(lián)合開展了“中國BIM標(biāo)準(zhǔn)框架研究”項目，研究成果體現(xiàn)在《中國建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)框架研究》、《設(shè)計企業(yè)BIM實施指南》兩本專業(yè)書籍中。

2006—2009年，我國參與了歐盟“E u r o p e INNOVA”項目，應(yīng)用IFC標(biāo)準(zhǔn)，完成了基于性能的建造標(biāo)準(zhǔn)與實際業(yè)務(wù)過程的集成，以促進(jìn)行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展。

2.2 我國BIM標(biāo)準(zhǔn)編制

我國BIM標(biāo)準(zhǔn)必須要考慮的行業(yè)現(xiàn)狀。首先，我國有自成體系的語言、工程標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；其次，我國有相當(dāng)數(shù)量符合上述工程標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的專業(yè)應(yīng)用軟件，離開這些軟件，各類企業(yè)就沒法正常工作。當(dāng)前，尚無一個軟件或一家公司的軟件能夠滿足工程項目生命周期過程中的所有需求，技術(shù)上短期內(nèi)不可能出現(xiàn)一批可以代替上述所有專業(yè)應(yīng)用軟件的其他BIM軟件，無論是經(jīng)濟(jì)上還是技術(shù)上，建筑業(yè)企業(yè)都沒有能力短期內(nèi)更換所有專業(yè)應(yīng)用軟件。

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部（簡稱住建部）2012年1月17日《關(guān)于印發(fā)2012年工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定修訂計劃的通知》（建標(biāo)[2012]5號）和2013年1月14日《關(guān)于印發(fā)2013年工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制訂修訂計劃的通知》（建標(biāo)[2013]6號）兩個通知中，共發(fā)布了6項BIM國家標(biāo)準(zhǔn)制訂項目，分別是：《建筑工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑工程信息模型存儲標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑工程信息模型編碼標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑工程設(shè)計信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)》、《制造工業(yè)工程設(shè)計信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》和《建筑工程施工信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》。這兩個工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定修訂計劃宣告了中國BIM標(biāo)準(zhǔn)制定工作的正式啟動。這6個標(biāo)準(zhǔn)分為三個層次：統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：《建筑工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》；基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)：《建筑工程信息模型存儲標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》；執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：《建筑工程設(shè)計信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑工程施工信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》、《制造工業(yè)工程設(shè)計信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》。

BIM標(biāo)準(zhǔn)編制的基本思路是“BIM技術(shù)、BIM標(biāo)準(zhǔn)、BIM軟件同步發(fā)展”，以中國建筑工程專業(yè)應(yīng)用軟件與BIM技術(shù)緊密結(jié)合為基礎(chǔ)，開展專業(yè)BIM技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的課題研究，用BIM技術(shù)和方法改造專業(yè)軟件。我國BIM標(biāo)準(zhǔn)的研究重點主要集中在以下三個方面：信息共享能力是BIM的核心，涉及信息內(nèi)容、格式、交換、集成和存儲；協(xié)同工作能力是BIM的應(yīng)用過程，涉及流程優(yōu)化、輔助決策，體現(xiàn)與傳統(tǒng)方式的不同；專業(yè)任務(wù)能力是BIM的目標(biāo)，通過專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提升專業(yè)軟件，提升完成專業(yè)任務(wù)的效率、效果，同時降低付出的成本。

2.3 BIM技術(shù)政策研究

作為一個大國，特別是我國正在進(jìn)行著世界上最大規(guī)模的建設(shè)，有必要著力推進(jìn)BIM技術(shù)的應(yīng)用，以便促進(jìn)我國建筑工程技術(shù)的更新?lián)Q代和管理水平的提升。BIM技術(shù)是一項新技術(shù)，其發(fā)展與應(yīng)用需要政府的引導(dǎo), 以提升BIM應(yīng)用效果、規(guī)范BIM應(yīng)用行為。作為輔助BIM技術(shù)應(yīng)用的國家技術(shù)政策主要有：

《2011—2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》：住建部在2011年5月發(fā)布了《2011—2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》（簡稱《綱要》）。在《綱要》全文中，9次提到BIM技術(shù)，把BIM作為支撐行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級的核心技術(shù)重點發(fā)展。《綱要》中設(shè)定“加快BIM、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作等新技術(shù)在工程中的應(yīng)用”總體目標(biāo)，對于勘察設(shè)計類企業(yè)的企業(yè)信息化建設(shè)，以“推動基于BIM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用”為具體目標(biāo)，對于專項信息技術(shù)應(yīng)用，以“加快推廣BIM、協(xié)同設(shè)計、4D項目管理等技術(shù)在勘察設(shè)計、施工和工程項目管理中的應(yīng)用，改進(jìn)傳統(tǒng)的生產(chǎn)與管理模式”為具體目標(biāo)。對于勘察設(shè)計類企業(yè)，BIM技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展重點是“推進(jìn)BIM技術(shù)、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作技術(shù)應(yīng)用，提升和完善企業(yè)綜合管理平臺”；“研究發(fā)展基于BIM技術(shù)的集成設(shè)計系統(tǒng)，逐步實現(xiàn)建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電等專業(yè)的信息共享及協(xié)同”。對于專項信息技術(shù)應(yīng)用，BIM技術(shù)發(fā)展重點是“設(shè)計階段：探索研究基于BIM技術(shù)的三維設(shè)計技術(shù)”；“施工階段：在施工階段開展BIM技術(shù)的研究與應(yīng)用，推進(jìn)BIM技術(shù)從設(shè)計階段向施工階段的應(yīng)用延伸”；“研究基于BIM技術(shù)的4D項目管理信息系統(tǒng)在大型復(fù)雜工程施工過程中的應(yīng)用，實現(xiàn)對建筑工程有效的可視化管理”。

《勘察設(shè)計和施工BIM發(fā)展對策研究》：住建部質(zhì)量安全監(jiān)管司于2012年啟動了勘察設(shè)計和施工BIM發(fā)展對策研究課題，針對我國特有的國情和行業(yè)特點，參考發(fā)達(dá)國家和地區(qū)BIM技術(shù)研究與應(yīng)用經(jīng)驗,提出了我國在勘察設(shè)計與施工領(lǐng)域的BIM技術(shù)應(yīng)用技術(shù)政策、BIM發(fā)展發(fā)展模式與技術(shù)路線、近期應(yīng)開展的主要工作等建議。

《關(guān)于推進(jìn)BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的指導(dǎo)意見》（征求意見稿）：住建部質(zhì)量安全監(jiān)管司于2013年組織編寫了關(guān)于推進(jìn)BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的指導(dǎo)意見，該文件將于2014年上半年發(fā)布。在《指導(dǎo)意見》中，設(shè)定了BIM技術(shù)近期和遠(yuǎn)期發(fā)展目標(biāo)。近期目標(biāo)：2017年起以下新立項項目在設(shè)計、施工中采用BIM技術(shù)的達(dá)到80%：全部使用國有資金投資的2萬m2以上大型公共建筑；全部使用國有資金投資的10萬m2以上居住建筑；申報綠色建筑的公共建筑和綠色生態(tài)示范小區(qū)。中長期目標(biāo)：2021年起，建筑行業(yè)甲級設(shè)計企業(yè)以及特級、一級房屋建筑工程施工企業(yè)中普遍實現(xiàn)BIM技術(shù)與企業(yè)管理系統(tǒng)和其他信息技術(shù)的集成應(yīng)用。以下新立項項目在設(shè)計、施工、運(yùn)營維護(hù)中全面實現(xiàn)BIM技術(shù)集成應(yīng)用的達(dá)到95%：全部使用國有資金投資或者以國有資金投資為主的大中型建筑；申報綠色建筑的公共建筑和綠色生態(tài)示范小區(qū)。《指導(dǎo)意見》對于典型企業(yè)（建設(shè)單位、勘察設(shè)計企業(yè)、施工企業(yè)、工程總承包企業(yè)、運(yùn)營維護(hù)企業(yè)）給出了各自的工作重點。

3 我國設(shè)計與施工領(lǐng)域BIM技術(shù)的應(yīng)用

3.1 工程設(shè)計領(lǐng)域

2007年，BIM技術(shù)開始進(jìn)入中國大陸的設(shè)計領(lǐng)域，從上海國家電網(wǎng)館工程、天津中鋼大廈工程到深圳機(jī)場擴(kuò)建等大型工程均采用BIM技術(shù)設(shè)計，但此時的BIM應(yīng)用還僅停留于設(shè)計階段。2010年5月，BIM進(jìn)入上海中心工程，由業(yè)主牽頭對設(shè)計、施工和運(yùn)營全過程的BIM技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了全面規(guī)劃，整合設(shè)計、施工和設(shè)備安裝單位，啟動BIM在“設(shè)計-施工-安裝-運(yùn)維”的一體化應(yīng)用。作為當(dāng)時在建的第一高樓，上海中心項目成為第一個由業(yè)主主導(dǎo)，在項目全生命周期中應(yīng)用BIM的標(biāo)桿。

在工程設(shè)計中，BIM應(yīng)用較多的方面包括：

（1）建立了三維設(shè)計模型，各專業(yè)設(shè)計之間可以共享三維設(shè)計模型數(shù)據(jù)，進(jìn)行專業(yè)協(xié)同、碰撞檢查，避免數(shù)據(jù)重復(fù)錄入。

（2）使用相應(yīng)的軟件直接進(jìn)行建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等各專業(yè)設(shè)計，部分專業(yè)的二維設(shè)計圖紙可以從三維設(shè)計模型自動生成。

（3）可以將三維設(shè)計模型的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到各種分析軟件，例如能耗分析、日照分析、風(fēng)環(huán)境分析等軟件中，快速地進(jìn)行各種分析和模擬，還可以快速計算工程量并進(jìn)一步進(jìn)行工程成本的預(yù)測。

（4）設(shè)計成果的可視化表達(dá)與溝通。

3.2 工程施工領(lǐng)域

我國建筑業(yè)雖有超過十萬億的年產(chǎn)值規(guī)模，但產(chǎn)業(yè)集中度依然不高，信息化水平相對落后，建筑業(yè)生產(chǎn)效率更與國內(nèi)其他行業(yè)、國外的建筑業(yè)均有著較大的差距。我國建筑企業(yè)一直在提倡集約化、精細(xì)化，但信息化技術(shù)的支持不夠，難以落實。而BIM技術(shù)的出現(xiàn)讓建筑企業(yè)精細(xì)化提供了可能。

施工階段BIM應(yīng)用的基礎(chǔ)是施工BIM模型的建立。目前，施工BIM模型的建立方式有兩種。一是從設(shè)計三維模型直接導(dǎo)入到施工階段相關(guān)軟件，實現(xiàn)設(shè)計階段BIM模型的有效利用；方式之二是在施工階段利用設(shè)計提供的二維施工圖重新建模。由于目前我國建筑行業(yè)的割裂管理方式，第二種方式在施工階段應(yīng)用較多，雖然是重復(fù)建模，需要一定成本投入，但相比BIM能夠提供的價值是遠(yuǎn)超過這點建模成本的。無論哪種方式，施工階段與設(shè)計階段的數(shù)據(jù)信息要求是不盡相同的。例如施工階段的鋼筋數(shù)量與形式在設(shè)計階段是沒有的；施工階段的單價、定額等信息是這個階段特有的。因此，BIM從設(shè)計階段到施工階段的轉(zhuǎn)化，本身就是一個動態(tài)的過程。隨著項目的進(jìn)展，數(shù)據(jù)信息將更加豐富，更加詳盡。

根據(jù)《施工企業(yè)BIM應(yīng)用研究報告（2012）》對施工領(lǐng)域BIM應(yīng)用調(diào)研的結(jié)果，施工企業(yè)BIM應(yīng)用的主要模式歸納如下：

（1) 中建三局一公司：利益驅(qū)動。通過BIM技術(shù)應(yīng)用，獲得巨大效益，安裝公司BIM已經(jīng)成為每個員工必備工具，把BIM應(yīng)用延伸到項目運(yùn)維階段，為工程檔案數(shù)字化進(jìn)行探索實踐，并作為為業(yè)主提供增值服務(wù)和提高企業(yè)核心競爭力的要素。

（2) 上海建工：業(yè)主驅(qū)動。根據(jù)上海中心和上海迪斯尼項目業(yè)主要求通過典型項目探索BIM全面應(yīng)用，在碰撞檢查、深化設(shè)計等BIM常規(guī)應(yīng)用基礎(chǔ)上，進(jìn)一步把BIM應(yīng)用到地形測量和特殊造型構(gòu)件三維直接成型等工作上。

（3) 中建八局：制度保證。建立局BIM工作站，要求下屬公司建立對接，與下屬公司簽訂責(zé)任狀，將BIM應(yīng)用納入到主管領(lǐng)導(dǎo)的績效考核中。

（4) 浙江建工：一把手工程。企業(yè)管理信息化系統(tǒng)涵蓋所有業(yè)務(wù)流，成為各個崗位日常工作的必備工具，施工現(xiàn)場遠(yuǎn)程監(jiān)控已經(jīng)覆蓋主要項目，BIM單向功能應(yīng)用在重點項目中開展，有意識地探索BIM和企業(yè)管理信息化系統(tǒng)的集成應(yīng)用。

3.3 我國BIM應(yīng)用存在的問題

根據(jù)對國內(nèi)一些設(shè)計單位BIM應(yīng)用情況調(diào)查發(fā)現(xiàn),我國勘察設(shè)計BIM應(yīng)用存在的主要問題大致包括有以下幾個方面。

（1）應(yīng)用大環(huán)境：我國現(xiàn)有的建筑行業(yè)體制不統(tǒng)一，缺乏較完善的 BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，BIM的法律責(zé)任界限不明。

（2）三維建模：目前的3D建模軟件效率不高，BIM模型的規(guī)范檢查尚缺失，缺乏本地化構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)。

（3）施工圖：從三維模型生成的平面、剖面圖尚不能完全符合施工圖設(shè)計表達(dá)要求，生成的統(tǒng)計報表等表單樣式亦不符合現(xiàn)有設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

（4）協(xié)同設(shè)計：設(shè)計院現(xiàn)有的工作模式不能適應(yīng)BIM條件下的協(xié)同理念，大多數(shù)設(shè)計院未實現(xiàn)二維CAD協(xié)同，難以一步到位地開展CAD/BIM協(xié)同設(shè)計。

（5）BIM項目全周期應(yīng)用：缺乏各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)，沒有形成有效的價值利益鏈。

我國施工領(lǐng)域BIM應(yīng)用存在的問題大致體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）目前國內(nèi)施工領(lǐng)域使用的BIM軟件大都停留在解決單項技術(shù)問題、提供單項使用功能的水平上，且在其應(yīng)用中也遇到了信息難以互通、設(shè)計與施工產(chǎn)業(yè)鏈割裂、未形成明晰的商業(yè)模式等重大“瓶頸”。

（2）總體來說，目前BIM設(shè)計使用的軟件多，施工使用的軟件少；建模軟件多，模型應(yīng)用和集成管理軟件少。

（3）受現(xiàn)行工程建設(shè)法律法規(guī)以及施工合同的制約，施工階段直接使用設(shè)計階段BIM模型還沒有先例，既缺少相應(yīng)保障，也缺少有效數(shù)據(jù)和接口，一般情況下，施工企業(yè)需單獨(dú)另行建模。

4 結(jié)束語

我國具有全球最大的工程建設(shè)規(guī)模以及自成體系的建筑業(yè)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，必須探索和實踐與我國工程建設(shè)行業(yè)相適應(yīng)的BIM普及應(yīng)用和發(fā)展提高的道路、理論和制度，引導(dǎo)行業(yè)BIM應(yīng)用、提升BIM應(yīng)用效果、規(guī)范BIM應(yīng)用行為，以促進(jìn)我國建筑工程技術(shù)的更新?lián)Q代和管理水平的提升。

BIM的價值在于對其理解與應(yīng)用的深度和廣度，在于創(chuàng)建并利用數(shù)字模型對項目進(jìn)行設(shè)計、建造及運(yùn)營管理的過程。建筑信息模型正在引發(fā)建筑行業(yè)一次史無前例的變革。該模型利用數(shù)字建模軟件，提高項目設(shè)計、建造和管理的效率，并給采用該模型的建筑企業(yè)帶來極大的新增價值。同時，通過促進(jìn)項目周期各個階段的知識共享，開展更密切的合作，將設(shè)計、施工和運(yùn)營專業(yè)知識融入整個設(shè)計，建筑企業(yè)之間多年存在的隔閡正在被逐漸打破。這改善了易建性、對計劃和預(yù)算的控制和整個建筑生命周期的管理，并提高了所有參與人員的生產(chǎn)效率。BIM的優(yōu)勢包括不同軟件、不同項目參與者之間的出色協(xié)調(diào)、提高生產(chǎn)率、改善溝通、加強(qiáng)質(zhì)量控制等；但應(yīng)用好BIM的障礙也十分突出，包括需要大量充足的培訓(xùn)，要求高級管理層統(tǒng)一認(rèn)識，軟件成本高昂，硬件升級所需的成本等。目前，BIM技術(shù)應(yīng)用既有很強(qiáng)的動力，也面臨著前進(jìn)路程中的障礙，既了解到改善生產(chǎn)力和協(xié)調(diào)有序的益處，但同時面臨成本、人才、軟件能力限制等的挑戰(zhàn)，需要平衡上述幾個方面的關(guān)系，才能將BIM技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。推進(jìn)BIM技術(shù)研究與應(yīng)用任重道遠(yuǎn)。

[1] 住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部. 2011—2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要[S]，2011.

[2] 住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部. 勘察設(shè)計和施工BIM發(fā)展對策研究報告[R]，2012.

[3] 住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部. 關(guān)于推進(jìn)BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的指導(dǎo)意見（征求意見稿）[S]，2013.

李云貴：中國建筑工程總公司技術(shù)中心，副主任，研究員，北京，101300

邱奎寧：中國建筑工程總公司技術(shù)中心，副研究員，北京，101300

王永義：中國建筑工程總公司中建交通，總工程師，北京，101300

責(zé)任編輯楊倩

TP319；TP3-05

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1672-061X（2014）02-0036-06