淺析我國在施工階段BIM 應用中的存在問題及對策

王智佳WANG Zhi-jia；苑東亮YUAN Dong-liang；薛苗苗XUE Miao-miao

（河南理工大學，焦作 454000）

（Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454000，China）

1 BIM 概念的理解

BIM（Building Information Modeling），建筑信息模型的簡稱。1975年美國佐治亞理工大學查爾斯·伊斯特曼（Charles·Eastman）博 士 提 出 的“Building Description System（建筑表達體系）”是BIM 的雛形。自此之后BIM 在美國、日本、新加坡、歐洲、澳洲等國家迅速發(fā)展，大大提高了建筑行業(yè)的信息化進程。

BIM 從名稱上來看就是一個包含了建筑信息的模型，這里的建筑信息不僅僅是建筑的三維幾何外觀信息，還包括構件性能、結構要求、施工進度、施工環(huán)境、維護管理等整個建設工程項目壽命周期的各種相關信息。BIM 并不是靜止的單一的，它隨著建設工程項目的生命周期不斷的豐富和完善，是一種動態(tài)的技術流程。

利用BIM 中的完整建筑信息指導建設工程項目的進程，加強了建設工程項目的前期控制管理，在很大程度上減少工程資源的浪費，從而降低成本，縮短工期，在一定程度上提高建設工程項目的價值。

2 BIM 在建設施工階段的應用

BIM 在建設行業(yè)的應用開始只是在設計階段，進行三維設計，碰撞檢查等，隨著BIM 理論和功能的發(fā)展，其應用逐漸擴散到建設行業(yè)的施工、運維等階段，慢慢的形成BIM 在建設項目全壽命周期上應用的趨勢。

2.1 BIM 的功能及特點 BIM 是基于最先進的三維數(shù)字設計和工程軟件所購建的“可視化”數(shù)字模型，為設計師、建筑師、水電暖鋪設工程師、開發(fā)商乃至物業(yè)維護等各環(huán)節(jié)人員提供“模擬和分析”的科學協(xié)作平臺，幫助他們利用三維數(shù)字模型對項目進行設計、建造及運營管理。其最終目的是使整個工程項目在設計、施工和使用等各個階段都能夠有效地實現(xiàn)建立資源計劃、控制資金風險、節(jié)省能源、節(jié)約成本、減低污染和提高效率，從真正意義上實現(xiàn)工程項目的全生命周期管理。

BIM 是一種以軟件平臺為基本支撐的新的管理技術流程，具有以下特點：

2.1.2 協(xié)調性：這個方面是建筑業(yè)中的重點內(nèi)容，不管是施工單位還是業(yè)主及設計單位，無不在做著協(xié)調及相配合的工作。一旦項目的實施過程中遇到了問題，就要將各有關人士組織起來開協(xié)調會，找各施工問題發(fā)生的原因，及解決辦法，然后出變更，做相應補救措施等進行問題的解決。建筑項目涉及到的人員多且雜亂，協(xié)調可能會涉及到多方人員，造成大量的管理工作，協(xié)調過程中多方利益和責任的劃分，會在一定程度上影響工程項目的工期、質量等問題。BIM 的協(xié)調性一種是前期的碰撞處理，即BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期對各專業(yè)的碰撞問題進行協(xié)調，生成協(xié)調數(shù)據(jù)，提供出來另外一種是BIM 數(shù)據(jù)庫，建設項目的各種信息都儲存在BIM 數(shù)據(jù)庫中，如果出現(xiàn)問題，利用數(shù)據(jù)庫中的信息可以大量的減少協(xié)調工作，間接提高建筑價值。

2.1.3 模擬性：模擬性并不是只能模擬設計出的建筑物模型，還可以模擬不能夠在真實世界中進行操作的事物。在設計階段，BIM 可以對設計上需要進行模擬的一些東西進行模擬實驗，例如：節(jié)能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導模擬等；在招投標和施工階段可以進行4D模擬（三維模型加項目的發(fā)展時間），也就是根據(jù)施工的組織設計模擬實際施工，從而來確定合理的施工方案來指導施工。同時還可以進行5D 模擬（基于3D 模型的造價控制），從而來實現(xiàn)成本控制；后期運營階段可以模擬日常緊急情況的處理方式的模擬，例如地震人員逃生模擬及消防人員疏散模擬等。

2.1.4 優(yōu)化性：事實上整個設計、施工、運營的過程就是一個不斷優(yōu)化的過程，當然優(yōu)化和BIM 也不存在實質性的必然聯(lián)系，但在BIM 的基礎上可以做更好的優(yōu)化、更好地做優(yōu)化。優(yōu)化受三樣東西的制約：信息、復雜程度和時間。沒有準確的信息做不出合理的優(yōu)化結果，BIM 模型提供了建筑物的實際存在的信息，包括幾何信息、物理信息、規(guī)則信息，還提供了建筑物變化以后的實際存在。復雜程度高到一定程度，參與人員本身的能力無法掌握所有的信息，必須借助一定的科學技術和設備的幫助?，F(xiàn)代建筑物的復雜程度大多超過參與人員本身的能力極限，BIM 及與其配套的各種優(yōu)化工具提供了對復雜項目進行優(yōu)化的可能。目前基于BIM 的優(yōu)化可以做項目方案優(yōu)化、特殊項目的設計優(yōu)化等工作。

2.1.5 可出圖性：BIM 并不是為了出大家日常多見的建筑設計院所出的建筑設計圖紙，及一些構件加工的圖紙。而是通過對建筑物進行了可視化展示、協(xié)調、模擬、優(yōu)化以后，可以幫助業(yè)主出如下圖紙：①綜合管線圖（經(jīng)過碰撞檢查和設計修改，消除了相應錯誤以后）；②綜合結構留洞圖（預埋套管圖）；③碰撞檢查偵錯報告和建議改進方案。

BIM 不僅僅是幾種軟件產(chǎn)品，它是一種在軟件平臺上進行項目管理的一種技術流程，通過BIM 團隊的操作、應用和管理，實現(xiàn)各種功能。斯坦福設施集成化工程中心(Center for Integrated Facility Engineering)定義BIM 的8 種功能分別為：明確需求、作為與非專業(yè)人士進行溝通的工具、設計方案比選、沖突檢查與可建造性分析、創(chuàng)建圖紙、生成工程量、供應鏈管理、進行施工計劃安排。

2.2 BIM 在我國建設施工階段的功能實現(xiàn)和應用 施工階段是整個壽命周期中持續(xù)階段最長、工序最多、涉及參與人員最多的工程，施工階段的工作直接關系到工程質量、進度、成本的目標實現(xiàn)。BIM 在我國建設施工階段的功能實現(xiàn)和應用主要有以下幾個方面：

2.2.1 三維圖形平臺 三維圖形平臺是支撐BIM 建模以及基于BIM 相關產(chǎn)品的底層支撐平臺。在數(shù)據(jù)容量、顯示速度、模型建造和編輯效率、渲染速度和質量等方面，滿足BIM 應用的各種支撐。

本次實驗研究表明，RNA干擾Fascin表達后的宮頸癌細胞的體外增殖能力降低，說明Fascin在宮頸癌細胞生長中可能具有促進作用。為明確Fascin對整體動物腫瘤生長中的作用，我們進一步研究了敲低Fascin對宮頸癌細胞裸鼠成瘤能力的影響。結果發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)敲低Fascin后的宮頸癌細胞裸鼠移植瘤體積和重量均降低，說明敲低Fascin同樣可以在體內(nèi)抑制宮頸癌細胞的生長，抑制腫瘤的增殖。以上實驗結果表明，敲低Fascin具有一定的抗宮頸癌細胞生長的作用，對治療宮頸癌具有積極意義。

2.2.2 虛擬施工 借助BIM 技術可以進行項目虛擬場景漫游，在虛擬現(xiàn)實中身臨其境的開展方案體驗和論證?？梢灾苯拥亓私庹麄€施工環(huán)節(jié)的時間節(jié)點和工序，清晰地把握施工過程中的難點和要點，從而優(yōu)化方案、提高施工效率，確保施工方案的安全性。

2.2.3 碰撞檢查 BIM 的三維技術可以在前期進行碰撞檢查，快速、全面、準確地檢查出設計圖紙中的錯誤和遺漏，減少圖紙中平立剖面之間、建筑圖與結構圖之間、安裝與土建之間及安裝與安裝之間的沖突問題。施工階段的碰撞檢查還會結合施工方案、結構偏差及深化設計方案查找碰撞點，發(fā)現(xiàn)影響實際施工的碰撞點。減少設計變更和施工中的返工，提高施工現(xiàn)場的生產(chǎn)率，有利于保證質量、節(jié)約成本、縮短工期和減低風險。

2.2.4 精細化材料管理 在建設成本中，材料費約占60%，材料管理和施工成本和質量密切相關，直接影響建設項目價值。目前我國建設行業(yè)材料方面還處于粗放型管理階段，材料浪費等各種問題不斷出現(xiàn)。應用BIM 可精細化材料計劃，進行材料用量對比，限額領料，控制材料飛單等。在材料的運輸及垂直運輸方面的材料控制都發(fā)揮一定的作用。

2.2.5 精確算量與成本控制 工程量統(tǒng)計結合4D 的進度控制，就是BIM 在施工中的5D 應用。BIM 是一個豐富的工程信息數(shù)據(jù)庫，可以真實地提供造價管理所需的工程量信息，借助這些信息，計算機可以快速地對各種構件進行統(tǒng)計分析，進行工程量計算，保證了工程量計算的準確性。在對內(nèi)成本中可進行內(nèi)部多算對比和分包班組工程量核對，還可以作為索賠的支撐。

2.2.6 現(xiàn)場整合與協(xié)同工作 BIM 集成了建筑物的完整信息，給項目參建各方提供了一個三維的、便于交流、便于協(xié)同工作的平臺，從而幫助現(xiàn)場人員更好地理解項目，方便洽商，達成共識。

2.2.7 數(shù)字化加工與工廠化生產(chǎn) BIM 結合數(shù)字化制造，對預制構件進行數(shù)字加工，能夠提高建筑企業(yè)的生產(chǎn)效率。

BIM 在建設施工階段的這些作用的綜合效應，就是減少施工過程中的人力物力時間等資源的浪費，提高工作效率，保證工程質量，從而增加了建設工程的經(jīng)濟效益和價值。

3 我國建設施工階段BIM 應用過程中存在的問題

BIM 自2002年引入中國建筑行業(yè)，其發(fā)展一直比較緩慢，直到2009年才開始受到行業(yè)各界的重視，近幾年有發(fā)展BIM 熱的趨勢。

BIM 在我國建筑業(yè)的應用主要集中在設計和施工階段。建設施工階段持續(xù)時間較長，人力物力等各種資源繁多復雜，工序和各方交接冗雜，這些特點給施工階段帶來各種問題，影響建設工程項目的成本、工期和質量。在建設施工階段有效的應用BIM 可以很大程度上提高建設工程項目價值。經(jīng)過這些年的發(fā)展應用，根據(jù)我國一些企業(yè)的總結，在建設項目中應用BIM 以加快進度10%左右，提高利潤10%左右。

現(xiàn)在很多施工單位都認識到了BIM 的價值，積極開展應用，但在這中間存在這一些問題，不同程度上影響B(tài)IM 的價值體現(xiàn)和發(fā)展。本文從以下三個方面分析我國建設施工階段BIM 應用存在的問題，并探討其解決方向：

3.1 BIM 認識的不完全 BIM 在國外的發(fā)展所帶來的利益是有目共睹的，我國很多施工企業(yè)也開始大力發(fā)展BIM 應用。但是有很多企業(yè)沒有清楚或者完全的認識到BIM 是什么，BIM 可以做什么，怎么應用BIM 等問題，就開始樹立BIM 的大旗。這樣就導致了BIM 熱的表象，從根本上偏離了引入BIM 的初衷，甚至給企業(yè)帶來虧損。比如在選擇BIM 產(chǎn)品的時候，沒有正確的評估本企業(yè)的引入目標和各種BIM 產(chǎn)品的功能，導致引入的BIM 產(chǎn)品根本達不到預期的效果，干不了活，白白浪費資金的同時也間接降低了BIM 的價值。

所以從根本上正確完整地認識BIM 是很重要的，這是一個方向性的問題，企業(yè)發(fā)展BIM 的根本。在沒有認清BIM 的情況下，盲目的“拿來主義”會帶著施工階段的BIM應用走上彎路。馬智亮等人在建設BIM 技術研究與應用論壇上也提到過BIM 熱的不理性。這種不理性的BIM 熱不僅不能幫助施工企業(yè)進行技術發(fā)展，還會給BIM 的發(fā)展造成很大的阻礙。

3.2 模型建立不完善 BIM 模型中包含的建筑信息不是一次完成輸入的，它是隨著建設項目生命周期的發(fā)展不斷完善的，動態(tài)豐富發(fā)展的，這些信息跟著工程項目進程要及時更新，否則BIM 就會損失或失去其指導管理的意義。

BIM 是一個貫穿建設項目全壽命周期的過程管理，從設計到施工到運維，這些階段的BIM 不可能用一種BIM產(chǎn)品做下來，這中間就會出現(xiàn)模型數(shù)據(jù)的傳輸問題。各階段的重點不同，前一階段的模型后一階段很難直接拿來使用，如設計階段的模型在施工階段必須經(jīng)過詳細的完善才能用來指導施工；其次由于利益和知識的保護，企業(yè)之間的模型很難實現(xiàn)共用；第三，各種BIM 產(chǎn)品之間的數(shù)據(jù)傳輸，BIM 理論和應用的快速發(fā)展，刺激著BIM 軟件的飛速發(fā)展，現(xiàn)在市場上的BIM 產(chǎn)品雖不能說是百家齊放也是多種多樣，但是各種BIM 產(chǎn)品之間的數(shù)據(jù)傳輸并不能暢通的進行，甚至有些產(chǎn)品的數(shù)據(jù)不能互相傳遞，這種情況就要再次建模，造成大量人力物力的浪費，也阻礙了BIM的工作效率。

3.3 BIM 應用不全面 在建設施工階段很好的應用BIM 可以帶來很大的價值，如精細化管理能力的提升，技術能力的提升，管理效率的提升，更流暢的協(xié)同共享等等。我國建設施工階段的BIM 應用處在發(fā)展初期，BIM 功能實現(xiàn)和應用都不太全面，很多建設工程項目的施工階段BIM 應用，只是發(fā)揮其中一項或者幾項作用，且各作用不能很好的系統(tǒng)應用，大大降低了BIM 的功能。在BIM 采購費用一定的情況下，功能的大幅度下降，降低了BIM 在建設施工階段的應用價值，阻礙BIM 在建設施工階段的發(fā)展。

BIM 在我國建設施工階段的應用可能還存在其他各種的問題，但歸根結底都離不開這幾方面，我們應該及時認識并解決這些問題，使BIM 這種先進的管理技術流程在我國建設施工階段發(fā)揮其真正的功能和作用，提高施工質量，減少資源浪費，最終達到提高建設項目價值的目的。

4 對策

BIM 要發(fā)展這些問題是必須要解決的，這些問題的存在會降低BIM 應用的價值，使其功能和作用不能得到完全的發(fā)揮，在事物發(fā)展初期會嚴重阻礙其發(fā)展。

首先，要學習BIM 掌握BIM，不停留于淺層次的了解解和知道，在大方向上正確把握，應用BIM 指導施工，幫助施工企業(yè)技術進步，提高建設工程項目價值。企業(yè)的高層一定要參與到BIM 中，在方向上給企業(yè)導航，培養(yǎng)BIM專業(yè)團隊，使BIM 應用專業(yè)化。

其次，各種BIM 產(chǎn)品之間的數(shù)據(jù)傳輸，我國現(xiàn)在幾家大的建筑軟件公司如魯班、廣聯(lián)達等都已經(jīng)在BIM 方面投入了研究，做出的BIM 產(chǎn)品也投入市場，收到了一定的效果，相信未來的不久數(shù)據(jù)的傳輸也可以很好的解決，使各種BIM 產(chǎn)品之間可以暢通的進行傳輸，且盡量避免傳輸過程中的數(shù)據(jù)丟失。

第三，數(shù)據(jù)共享，建設項目各參與方屬于不同的利益體，數(shù)據(jù)是企業(yè)的保護點，這是數(shù)據(jù)共享的門檻。短時間內(nèi)不可能跨過去，要加強設計、施工等階段和施工各方的銜接溝通，共同建立完善的BIM 模型，就要使他們擁有共同的利益體，比如現(xiàn)在提倡的設計施工采購總承包模式，這種模式可以在一定范圍內(nèi)解決這一問題，減少BIM 工作量，提高BIM 模型的價值。

最后要加強BIM 應用在人才的培訓教育，逐漸使BIM 應用普遍化全面化，提高其在施工階段的應用價值，有助于其快速發(fā)展。

建設項目應用BIM 是不可阻擋的趨勢，不發(fā)展BIM就跟不上時代的發(fā)展腳步，建設行業(yè)就會落后。我國建設施工階段的BIM 應用在發(fā)展中存在這樣那樣的問題，但是相信這些問題都會很快的得到解決，進入BIM 高速發(fā)展的時代。

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