BIM技術(shù)與中國國家BIM標準體系

■ 易君

BIM技術(shù)與中國國家BIM標準體系

■ 易君

BIM技術(shù)是一個綜合工程項目全部參與方所設(shè)計和運用的建筑信息來指導決策工程活動的過程。BIM技術(shù)以其在信息、周期、協(xié)同等方面的特點，使建筑項目的設(shè)計成果和管理流程產(chǎn)生了革命性的變化。我國BIM技術(shù)發(fā)展較發(fā)達國家而言雖然起步晚，但受到政府政策的支持與推動，發(fā)展勢頭強勁。通過分析BIM技術(shù)的主要特點和關(guān)鍵概念，介紹我國BIM技術(shù)發(fā)展過程和趨勢。

建筑信息模型；國家標準；BIM

1 概述

建筑信息建模（Building Information Modeling，BIM）是一個綜合工程項目的全部參與方所設(shè)計和運用的建筑信息來指導決策工程活動的過程。具體來說，BIM是在建筑工程的全生命周期中，通過管理與共享可視化建筑信息模型，實現(xiàn)各工程活動參與方之間協(xié)同合作的操作模式。2002年，BIM最早作為一個工程建設(shè)行業(yè)的專業(yè)術(shù)語被提出。十余年來，BIM技術(shù)不斷發(fā)展更新，并受到全世界建筑行業(yè)廣泛的關(guān)注和認同。

B I M的問世被建筑行業(yè)稱為繼計算機輔助設(shè)計（Computer Aided Design，CAD）之后的“二次革命”，將傳統(tǒng)的二維設(shè)計引向三維方向發(fā)展。這種引導不僅改變了設(shè)計成果的表現(xiàn)形式，而且促成了建筑產(chǎn)品整體工作流程和管理模式向協(xié)同合作方向發(fā)展的巨大轉(zhuǎn)變。

2 BIM技術(shù)的特點

2.1 全建筑信息

信息是BIM技術(shù)體系的核心。依靠統(tǒng)一的建筑信息模型，建筑項目的各方參與者，從業(yè)主、設(shè)計方和審查部門，到施工、產(chǎn)品商和運營單位，在工程不同階段賦予這個統(tǒng)一的建筑信息模型各種工程和設(shè)計信息。因此，BIM模型不僅信息量大，而且信息全面。這些信息可包括：

（1）設(shè)計信息，如構(gòu)件尺寸、材質(zhì)成分、防火等級等；

（2）生產(chǎn)信息，如產(chǎn)品編碼、型號規(guī)格、功能用途等；

（3）施工信息，如連接方式、工程做法、成本造價等；

（4）運營信息，如更換周期、維護方式、使用情況等。

利用全建筑信息模型，BIM用戶可以根據(jù)自己的使用權(quán)限方便地讀取項目數(shù)據(jù)，修改和完善相關(guān)內(nèi)容，并分享給其他有關(guān)工序使用。

2.2 全生命周期

一般來說，建筑覆蓋的全生命周期從方案規(guī)劃開始，經(jīng)歷建筑設(shè)計，施工建造，運營維護，到改建拆除結(jié)束，時間跨度長達幾十年甚至上百年。由于BIM技術(shù)圍繞一個統(tǒng)一的工作模型，并且用戶可以隨時隨地修改和查閱模型信息，所以無論建筑全生命周期的長短， BIM技術(shù)可以應用在任一階段。

基于建筑全生命周期中各個階段的不同要求，BIM技術(shù)以虛擬現(xiàn)實的方式提供一個建筑項目的整個成長過程。從設(shè)計，到施工，再到運維，BIM模型為全生命周期過程中的所有對接和共享建立了一個統(tǒng)一的交流平臺，使建筑業(yè)原本相對分離的各個行業(yè)，能夠在同一平臺上實現(xiàn)協(xié)同工作效應。

2.3 全專業(yè)協(xié)同設(shè)計

工程建設(shè)是一個復雜的、綜合的項目活動，涉及眾多專業(yè)和部門。僅在設(shè)計領(lǐng)域，工程項目的參與方就包括建筑工程師、結(jié)構(gòu)工程師、設(shè)備工程師、水暖工程師、電氣工程師、精裝工程師、園林規(guī)劃師等。無論設(shè)計階段參與的專業(yè)多少，彼此間的協(xié)同合作不可避免。

傳統(tǒng)設(shè)計模式中，這些不同專業(yè)的工作進度存在明顯的先后關(guān)系。受二維圖紙表達空間構(gòu)造的局限性，結(jié)構(gòu)、設(shè)備等專業(yè)往往需要等待建筑設(shè)計初步完成后，才可以逐步確定和添加各自專業(yè)的特有信息。當各專業(yè)的初步設(shè)計按照建筑要求基本完成后，如果這時建筑方案再發(fā)生任何變動，與之相關(guān)的其他專業(yè)便要再次等待改版后的建筑方案完成，才能逐步更新自己的設(shè)計。專業(yè)間的溝通協(xié)作都是建立在點對點的串行傳遞上。顯然，這樣的工作流程費時又費力（見圖1）。

BIM理念的誕生，使各設(shè)計專業(yè)有可能通過統(tǒng)一的協(xié)作平臺，圍繞著同一信息模型工作。包括建筑結(jié)構(gòu)設(shè)備等在內(nèi)的所有設(shè)計專業(yè)，可以在建筑設(shè)計的最開始就參與進來。這樣既能整合各方有利資源，縮短設(shè)計工作總時長，又能避免大量后期各專業(yè)方案間的碰撞和摩擦。此外，由于BIM模型具有全專業(yè)的信息，所以如果某一專業(yè)的設(shè)計思路發(fā)生變化，其他專業(yè)可以及時在BIM模型上發(fā)現(xiàn)改變的細節(jié)，并且同時開始修改各自對應的信息。這種并聯(lián)訪問模式，使BIM模型作為專業(yè)間協(xié)同的中介媒體，充分提高了設(shè)計效率（見圖2）。

2.4 鏈條協(xié)同管理

建筑工程全鏈條概念與建筑全生命相對應，指在建筑生命的各個階段中工程項目活動所涉及的全部參與方。舉例來說，有設(shè)計階段的設(shè)計方、業(yè)主、管理部門等，施工階段的施工方、產(chǎn)品供應商等，運維階段的運營商等。

正如前面所述，在建筑設(shè)計領(lǐng)域，BIM模型為不同參與方提供了一個協(xié)同合作的中轉(zhuǎn)站。利用BIM技術(shù)覆蓋建筑生命全周期的特征，這個“中轉(zhuǎn)站”的作用可以擴展到建筑生命的其他階段，如施工建造和運營維護。

具體來說，BIM全鏈條協(xié)同管理模式中，使用者關(guān)注全生命周期費用，考慮長期運營時的節(jié)約和便利而不僅是節(jié)省一次性投資。建筑產(chǎn)品供應商考慮全建筑系統(tǒng)下產(chǎn)品之間的協(xié)調(diào)和匹配。施工單位通過豐富詳盡的BIM模型完全掌握設(shè)計信息，以使施工過程更加科學化，施工完成后可將豐富的建筑信息交付給業(yè)主。運營商在建筑使用階段積累新的信息，與前面各階段的信息集成，從而獲得寶貴的運維基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在BIM全鏈條協(xié)同管理模式下，建筑項目的各參與方不但考慮自身的利益和對工程的影響，而且從建筑生命的全局角度為其他參與方提供便利而最大化建筑全生命價值。

圖1 傳統(tǒng)建筑設(shè)計模式

圖2 BIM建筑設(shè)計模式

目前，BIM技術(shù)理念下的協(xié)同模式發(fā)展迅速。要達到建筑全生命周期的全鏈條協(xié)同，需要建筑全行業(yè)通力合作建立建筑工程的全局意識，因此具有一定難度。但是，隨著BIM技術(shù)引領(lǐng)整個建筑業(yè)進入信息化時代，這種全局建筑觀念的建立必然會成為大勢所趨。

3 我國BIM技術(shù)的發(fā)展

我國建筑行業(yè)信息化發(fā)展的時間并不很長，只有十多年，在政府的重視和支持下，近幾年發(fā)展迅速。如今，BIM技術(shù)在建設(shè)行業(yè)受到越來越頻繁的關(guān)注，得到越來越廣泛的應用。

2001年，我國建設(shè)部提出《建設(shè)領(lǐng)域信息化工作基本要點》，并組織“建筑業(yè)信息化關(guān)鍵技術(shù)研究”等科技攻關(guān)項目。許多施工企業(yè)受到建設(shè)部組織的數(shù)字化示范項目的推動，開始信息化工作。之后在“十五”、“十一五”期間，我國開展對BIM技術(shù)的研究，主要涉及“建筑業(yè)信息化標準體系及關(guān)鍵標準研究”與“基于BIM技術(shù)的下一代建筑工程應用軟件研究”兩項子課題。這些研究為BIM標準的引進轉(zhuǎn)化、工具軟件的開發(fā)奠定了良好的工作基礎(chǔ)，使我國建筑信息化技術(shù)獲得了長足的進步。

2011年5月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布《2011—2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，強調(diào)在“十二五”期間，要“基本實現(xiàn)建筑企業(yè)信息系統(tǒng)的普及應用，加快建筑信息模型（BIM）、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作等新技術(shù)在工程中的應用，推動信息化標準建設(shè)，促進具有自主知識產(chǎn)權(quán)軟件的產(chǎn)業(yè)化，形成一批信息技術(shù)應用達到國際先進水平的建筑企業(yè)”。同時，科技部在“十二五”科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃中，也明確將BIM技術(shù)作為國家重點研究項目。正因為如此，2011年被我國建筑行業(yè)稱為“中國的BIM元年”。

受上述國家相關(guān)政策的鼓勵和推動，適用于中國本土的BIM標準的研究與制定工作也取得了階段性成果。2007年舉辦的“全國勘察設(shè)計行業(yè)信息化發(fā)展技術(shù)交流論壇”首次討論BIM技術(shù)在建筑設(shè)計方面的應用。2010年，清華大學向社會公布《中國BIM標準框架體系研究報告》。2012年初，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部確立了四個中國BIM國家標準制定項目。其中，《建筑工程設(shè)計信息模型交付標準》和《建筑工程設(shè)計信息模型分類和編碼標準》由中國建筑標準設(shè)計研究院負責主編，《建筑工程信息模型應用統(tǒng)一標準》和《建筑工程信息模型存儲標準》由中國建筑科學研究院負責主編。目前，這四部BIM標準的編寫工作均已啟動。2012年11月，中國建筑標準設(shè)計研究院主辦了首屆中國BIM論壇，正式啟動《建筑工程設(shè)計信息模型交付標準》和《建筑工程設(shè)計信息模型分類和編碼標準》的編制工作。目前，國家BIM標準的編寫工作均已取得階段性成果。

制定《建筑工程設(shè)計信息模型交付標準》的目的是提供一個具有可操作性的，兼容性強的統(tǒng)一基準，以指導基于建筑信息模型的建筑工程設(shè)計過程中，各階段數(shù)據(jù)的建立、傳遞和解讀。特別是各專業(yè)之間的協(xié)同，工程設(shè)計參與各方的協(xié)作以及質(zhì)量管理體系中的管控等過程。另外，該標準也用于評估建筑信息模型數(shù)據(jù)的完整度，以用于在建筑工程行業(yè)的多方交付。 制定《建筑工程設(shè)計信息模型分類和編碼標準》的目的是實現(xiàn)建筑工程建設(shè)與使用各階段建筑工程信息的有序分類與傳遞以及為建筑工程規(guī)劃、設(shè)計、施工階段的成本預算與控制，設(shè)計階段項目描述建立，建筑信息模型數(shù)據(jù)庫建立，規(guī)范建筑工程中建筑產(chǎn)品信息交換、共享，促進建筑工程信息化發(fā)展。

2013年5月，中國建筑標準設(shè)計研究院獲得國際權(quán)威BIM標準化機構(gòu)buildingSMART組織認可，正式成立buildingSMART中國分部。buildingSMART是一個中立化、國際性、獨立的服務(wù)于BIM全生命周期的非營利組織，旨在促進建筑工程全生命周期各參與方之間的信息交流與協(xié)同合作。立足于全球最大的建筑工程市場，buildingSMART中國分部的成立標志著中國國家BIM標準體系與世界先進國家BIM標準成功接軌，在引領(lǐng)中國建筑工業(yè)的信息化發(fā)展與國家建筑技術(shù)創(chuàng)新研究突破的方向上，邁出了堅實的一步。

易君：中國建筑標準設(shè)計研究院，工程師，北京，100082

責任編輯陳曉云

T-652.1

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1672-061X（2014）02-0042-03