建筑信息模型優(yōu)勢及其在國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

丁東山 趙繼偉 張?jiān)獣?/p>

(華北水利水電大學(xué)水利學(xué)院，河南鄭州 450045)

大型建筑項(xiàng)目具有投資規(guī)模大、建設(shè)時(shí)間久、參與單位多、功能要求高、項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和管理復(fù)雜性高以及生命周期信息量大和信息化程度高等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的基于二維信息共享、信息管理和信息溝通等方式不能適合現(xiàn)在的要求［1］。信息化時(shí)代對大型項(xiàng)目的信息的快速傳遞、高效共享、快速存儲及其快速修改和應(yīng)用都提出了很高的要求。所以，以建筑信息模型BIM(Building Information Modeling)為代表的建筑信息模型技術(shù)是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的一個(gè)產(chǎn)物。BIM技術(shù)通過三維的工作平臺和信息傳遞的方式，通過協(xié)同管理，在一個(gè)中心文件中實(shí)現(xiàn)多參與方共同設(shè)計(jì)、管理等操作，從而實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)、快速和準(zhǔn)確地傳遞到各個(gè)參與方，避免了因?yàn)樾畔鬟f的缺失造成的損失。

BIM技術(shù)作為一種創(chuàng)新的方式，自提出后已經(jīng)在國外引起了巨大的變革，并在無數(shù)案例中發(fā)揮著優(yōu)勢。本文就BIM價(jià)值、技術(shù)特點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀及未來發(fā)展動(dòng)態(tài)展望，分析并尋找其應(yīng)用障礙，對在我國建筑業(yè)推廣BIM技術(shù)提出自己的一些看法和建議。

1 BIM技術(shù)的價(jià)值

建筑信息模型(BIM)核心是一個(gè)由計(jì)算機(jī)建立三維模型的數(shù)據(jù)庫，是對項(xiàng)目的物理特征和功能特性的數(shù)字化表達(dá)，容納從設(shè)計(jì)到建成使用和全生命周期的信息。模型數(shù)據(jù)庫利用中心文件實(shí)現(xiàn)多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，建立后可以持續(xù)即時(shí)提供統(tǒng)一的項(xiàng)目設(shè)計(jì)、進(jìn)度和成本信息。云技術(shù)將建筑信息海量數(shù)據(jù)分布存儲，分布計(jì)算模式和平臺管理的優(yōu)勢可以在數(shù)字環(huán)境中保持?jǐn)?shù)據(jù)庫的實(shí)時(shí)不斷更新并且提供即時(shí)訪問，從建筑物開始到全生命周期提供全信息共享知識資源［2］。這樣可使各個(gè)項(xiàng)目參與方都清楚全面的了解項(xiàng)目的進(jìn)程。

歸結(jié)來說，BIM技術(shù)的精髓在于將信息貫穿項(xiàng)目的整個(gè)壽命期，全信息的特點(diǎn)對項(xiàng)目的建造以及后期運(yùn)營管理綜合集成意義重大［3］。

2 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

多維可視化:可視化是將傳統(tǒng)在二維圖紙上的離散線條式變成用三維的立體圖形的形式。BIM的可視化是一種將構(gòu)件之間形成關(guān)聯(lián)性和反饋性的可視，項(xiàng)目的全生命周期過程中的溝通、討論、決策等都在可視化中進(jìn)行。協(xié)調(diào)綜合性:傳統(tǒng)施工圖紙是各專業(yè)自行繪制，設(shè)計(jì)時(shí)溝通不及時(shí)到位就會產(chǎn)生碰撞問題。模型可在施工前對各專業(yè)的碰撞問題進(jìn)行即時(shí)檢測，生成碰撞報(bào)告，在施工前修改。多維模擬性:模擬性不僅模擬設(shè)計(jì)模型，還可以模擬真實(shí)世界中沒有的事物。在設(shè)計(jì)階段，BIM可以對設(shè)計(jì)、效果上需要分析的設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)。如:施工階段的控制成本5D模擬;運(yùn)營階段可以模擬處理日常緊急情況的模擬，如消防疏散模擬等。優(yōu)化可關(guān)聯(lián)性:大型建筑項(xiàng)目復(fù)雜程度高，參與人員無法掌握所有的信息。傳統(tǒng)的二維圖紙的修改因各專業(yè)獨(dú)自修改時(shí)可能出現(xiàn)新的問題。BIM及與其配套的優(yōu)化工具可以對復(fù)雜項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化。BIM中的模型修改一處，可以自動(dòng)在相關(guān)聯(lián)的位置發(fā)生修改，減少失誤，節(jié)省時(shí)間和投資?？沙鰣D性:BIM通過對項(xiàng)目可視化展示、模擬、優(yōu)化后，可以出設(shè)計(jì)圖、綜合管線圖、效果圖等，還可以方便的得到任意剖面和局部三維圖。帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈:建立BIM模型后，集成現(xiàn)在的GIS和CAD信息，生成虛擬的數(shù)字城市。數(shù)字城市和綜合能力將得到很大的提高，為城市規(guī)劃的決策者提供了直觀、真實(shí)的參考［4］。

3 BIM的功能

1)BIM與成本預(yù)算。借助BIM中的可計(jì)算信息數(shù)據(jù)庫，計(jì)算機(jī)會將模型作為建筑來對待。如構(gòu)件包含本身的屬性以及與其他構(gòu)件的關(guān)系。因此，在制作構(gòu)件明細(xì)表時(shí)，它會作為一種由真實(shí)材料構(gòu)成的建筑構(gòu)件被包含在內(nèi)。在進(jìn)行成本預(yù)算時(shí)，傳統(tǒng)模式是要先將CAD圖紙導(dǎo)入成本預(yù)算軟件中或手工算量。這就增加了出現(xiàn)人為錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)，也使原圖紙中的錯(cuò)誤繼續(xù)擴(kuò)大。

如果使用BIM模型來取代圖紙，可以直接生成與設(shè)計(jì)保持一致的材料的明細(xì)表。設(shè)計(jì)出現(xiàn)的變更也自動(dòng)反映到所有與之相關(guān)的施工文檔和明細(xì)表中，利用API接口、開放式數(shù)據(jù)庫連接(ODBC)和輸出到Excel等方法將模型的數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入預(yù)算軟件或者導(dǎo)出為表格進(jìn)行預(yù)算。2)BIM模型施工動(dòng)畫的創(chuàng)建。模型建立后，利用NAVISWORKS可以方便制作動(dòng)畫。NAVISWORKS能夠快速將三維文件整合到一個(gè)共享的虛擬模型中，以便審閱幾何圖元、對象信息及關(guān)聯(lián)ODBC數(shù)據(jù)庫。沖突檢測、重力和第三方視角進(jìn)一步提高了三維體驗(yàn)的真實(shí)性，能夠快速創(chuàng)建動(dòng)畫和視點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際的施工進(jìn)度制作出施工動(dòng)畫，可以更直觀的模擬出施工過程，提早發(fā)現(xiàn)并解決問題，節(jié)省投資，縮短工期。

4 國內(nèi)外BIM發(fā)展現(xiàn)狀

BIM技術(shù)源自美國。美國制定BIM標(biāo)準(zhǔn)后就迅速得到推廣和應(yīng)用。歐洲、日本、新加坡等都在大力推廣該技術(shù)。國外的大型的項(xiàng)目都基本上應(yīng)用到了BIM技術(shù)。

建筑業(yè)發(fā)展的現(xiàn)代化、信息化、工業(yè)化的方向?qū)⑹笲IM成為中國建筑業(yè)信息化未來的主旋律。如今，BIM已被明確寫入建筑業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃。中國的香港和深圳BIM發(fā)展領(lǐng)先于其他地方。目前只有北京就民用BIM的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在征求意見。但設(shè)計(jì)院和科研機(jī)構(gòu)都在積極推進(jìn)BIM技術(shù)。

5 國內(nèi)BIM發(fā)展障礙

作為下一代的主流BIM技術(shù)，在國內(nèi)推廣比較緩慢?？偨Y(jié)的主要原因有:1)目前國內(nèi)的建筑行業(yè)體制缺乏相對統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和較為完善的BIM應(yīng)用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［5］。政府的主導(dǎo)、協(xié)調(diào)和扶持政策還沒有完全發(fā)揮應(yīng)有的作用。2)國內(nèi)的設(shè)計(jì)軟件核心技術(shù)還處于劣勢。專業(yè)技術(shù)缺乏和操作的不方便是推廣BIM技術(shù)的一個(gè)障礙。國產(chǎn)軟件創(chuàng)建三維的模型在功能要求等方面目前還不能滿足相關(guān)執(zhí)業(yè)主體對技術(shù)應(yīng)用的要求。3)國內(nèi)的建筑企業(yè)和單位的業(yè)務(wù)能力不同;設(shè)計(jì)院更不愿意投入BIM的培訓(xùn);各大高校對BIM理論的重視程度不高、科研水平薄弱等都制約了BIM在國內(nèi)的推廣發(fā)展。4)BIM理論和技術(shù)在國內(nèi)目前還處于摸索階段，在現(xiàn)今建筑業(yè)競爭日趨增大的環(huán)境下，很多單位都不愿意嘗試。

對于這些障礙，提出如下建議:首先要探索出與中國市場經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的建筑業(yè)發(fā)展的商業(yè)模式，政府要在BIM發(fā)展中起到主導(dǎo)、政策扶持和協(xié)調(diào)等作用，盡快制定符合國內(nèi)建筑業(yè)發(fā)展的BIM標(biāo)準(zhǔn)。BIM的推廣在社會總成本、總效益及環(huán)境保護(hù)等各大方面是非常有利的。其次，高校要積極投入到研究符合國內(nèi)BIM發(fā)展的理論和軟件上，要將BIM納入教學(xué)體系中，推動(dòng)BIM在中國建筑業(yè)的發(fā)展。再次，國外的BIM發(fā)展處于領(lǐng)先水平，我們充分總結(jié)其經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國內(nèi)實(shí)際，理清BIM技術(shù)的核心關(guān)系，會取得比發(fā)達(dá)國家更快的進(jìn)步。

6 BIM在國內(nèi)發(fā)展的思考

目前國內(nèi)在BIM領(lǐng)域并沒有很好的發(fā)展環(huán)境。表現(xiàn)在:1)從業(yè)人員并沒有因?yàn)樽鯞IM收入增加，這是早期的一批人從傳統(tǒng)業(yè)務(wù)中轉(zhuǎn)來做BIM又返回去的根本原因;2)國內(nèi)BIM發(fā)展的環(huán)境下，從事BIM服務(wù)短時(shí)間很難獲得很好的回報(bào);3)很少有業(yè)主方真正在BIM方面進(jìn)行持久和穩(wěn)定的投入。

作為一個(gè)被期待著產(chǎn)生巨大創(chuàng)新價(jià)值的新方法和技術(shù)，BIM領(lǐng)域在過去的幾年一直吸引著業(yè)界的目光。通常一個(gè)這樣的新技術(shù)會產(chǎn)生一批收益豐厚的業(yè)務(wù)或崗位，從而能夠吸引行業(yè)中的佼佼者和敢于創(chuàng)新的人們不斷的投身進(jìn)來，但這一點(diǎn)并沒有能如許多人所愿［7］。

7 結(jié)語

BIM技術(shù)將引領(lǐng)建筑信息化進(jìn)入新的高度，BIM是從技術(shù)上、傳統(tǒng)思路和方法對建筑行業(yè)的革新。盡管BIM技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展緩慢，但必定是建筑業(yè)的發(fā)展趨勢。只要我們總結(jié)國外經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國內(nèi)實(shí)際、堅(jiān)持探索、高度認(rèn)識其重要性，就會取得很大的進(jìn)步。我國建筑市場活躍，參與主體很大，相信在各參與方的積極努力下，BIM技術(shù)必將成為我國建筑業(yè)的科技進(jìn)步新高度。

［1］陳 前，張 原.淺談 BIM 技術(shù)及其應(yīng)用［J］.Value Engineering，2012，31(23):61-64.

［2］魏魯雙，劉尚蔚.云技術(shù)在鋼閘門工程軟件中的應(yīng)用［J］.華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，34(3):16-18.

［3］魏 群，魏魯雙，孫 凱.BIM技術(shù)在平板鋼閘門三維設(shè)計(jì)軟件研發(fā)中的應(yīng)用［J］.華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，34(3):5-8.

［4］何關(guān)培，李 剛.BIM應(yīng)用將給建筑業(yè)帶來什么變化(續(xù))［J］.信息化·特別關(guān)注，2011(9):47-49.

［5］何清華，錢麗麗.BIM技術(shù)在國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀及障礙研究［J］.工程管理學(xué)報(bào)，2012(2):79-80.

［6］張春霞.BIM技術(shù)在我國建筑行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展障礙研究［J］.建筑經(jīng)濟(jì)，2011(9):120-121.

［7］中國 BIM 論壇.http://www.bim123.com/.