關(guān)于BIM建筑軟件的若干思考

宗 亮， 鄧麗瓊

(江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院土木工程系，江西贛州341000)

關(guān)于BIM建筑軟件的若干思考

宗 亮， 鄧麗瓊

(江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院土木工程系，江西贛州341000)

隨著近十年計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，BIM軟件技術(shù)產(chǎn)生并有了長足的發(fā)展，BIM技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外一些大型的項(xiàng)目上得到了應(yīng)用，由BIM引起建筑領(lǐng)域的巨大變革正初現(xiàn)端倪。然而BIM設(shè)計(jì)軟件中的模型信息互轉(zhuǎn)與數(shù)據(jù)變更機(jī)制、專業(yè)構(gòu)件的關(guān)聯(lián)性與階段信息的流動(dòng)性、建筑軟件提供的設(shè)計(jì)方式、多專業(yè)協(xié)同等等方面都存在著眾多不足。文章針對(duì)以上的不足，從信息來源、應(yīng)用與維護(hù)、模型建立以及其與現(xiàn)代技術(shù)關(guān)系的幾個(gè)方面入手，提出了幾點(diǎn)淺顯的看法。

BIM； 建筑軟件； 信息

1 BIM軟件概述

BIM (建筑信息模型)，是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。它具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大特點(diǎn)。

建筑信息模型的五大特點(diǎn)決定BIM軟件不是簡單地將數(shù)字信息進(jìn)行集成，而是將數(shù)字信息集成、管理與應(yīng)用，可以狹隘的說BIM軟件是一個(gè)信息管理的系統(tǒng)工程。在建筑工程整個(gè)生命周期中，建筑信息模型可以實(shí)現(xiàn)集成管理，使數(shù)字信息具有關(guān)聯(lián)性又具有自由流動(dòng)性。建筑數(shù)據(jù)信息會(huì)建立各種關(guān)聯(lián)，通過各種關(guān)聯(lián)使建筑模型在不同行業(yè)內(nèi)具有不同的展示形式，在建筑生命周期內(nèi)的不同階段也有不同的核心數(shù)據(jù)。BIM軟件需要管理的模型是一個(gè)既包括建筑物的信息模型，同時(shí)又包括建筑工程項(xiàng)目管理行為的模型。

2 BIM軟件信息

2.1 BIM軟件信息特點(diǎn)——流動(dòng)性、多面性、關(guān)聯(lián)性

信息是BIM軟件不可或缺的部分，信息來源于方案與設(shè)計(jì)階段的模型信息，施工與監(jiān)控階段構(gòu)件信息，運(yùn)維與養(yǎng)護(hù)階段的物業(yè)信息……

BIM信息的來源是“分布式”的，圍繞不同專業(yè)核心建立起不同專業(yè)的建筑信息。分布式信息一個(gè)主要的難點(diǎn)是信息整合，每個(gè)階段的每個(gè)單位(專業(yè))信息保持時(shí)效，同時(shí)還要保證與不同階段的其他專業(yè)信息關(guān)聯(lián)。不同專業(yè)之間的信息需要有一個(gè)互通標(biāo)準(zhǔn)和傳遞機(jī)制才能建立關(guān)聯(lián)并保證有效信息更改與更新，這個(gè)互通機(jī)制與變更過程就叫做多專業(yè)協(xié)同。

不同項(xiàng)目階段需要得到的建筑信息可以不同，這樣就要求BIM軟件信息具有流動(dòng)性，不同專業(yè)出發(fā)點(diǎn)想要得到展示的建筑信息也不相同，使得BIM信息具有多面性。使用BIM軟件的每一個(gè)相關(guān)單位(專業(yè))都希望BIM能管理本單位(專業(yè))的建筑信息，同時(shí)還希望能在需要的時(shí)候與其他單位(專業(yè))的信息進(jìn)行互通，這樣就要求BIM信息具有關(guān)聯(lián)性。流動(dòng)性、多面性、關(guān)聯(lián)性是BIM信息三個(gè)最基本的特點(diǎn)。

針對(duì)以上BIM信息的特點(diǎn)，BIM軟件在設(shè)計(jì)底層時(shí)做成一個(gè)大容器，以一個(gè)數(shù)據(jù)文件存在。各種各樣的專業(yè)信息要能寫入其中，專業(yè)信息需要遵守容器統(tǒng)一的寫入寫出規(guī)則，也叫信息的序列化。容器里邊的專業(yè)信息想要有一定的關(guān)聯(lián)性，決定信息有一個(gè)串聯(lián)的主線，這個(gè)主線必須存在于整個(gè)建筑全生命周期內(nèi)，這個(gè)主線就是專業(yè)內(nèi)最小建模粒度—專業(yè)建筑構(gòu)件。不同專業(yè)的最小建模粒度不同，譬如說同樣是門，結(jié)構(gòu)與建筑裝修的表現(xiàn)形式是不同的，也就是最小建模粒度不同。結(jié)構(gòu)只是要表現(xiàn)有個(gè)墻洞，建筑裝修或許會(huì)精確到門上把手，而后期物業(yè)會(huì)更加詳細(xì)地在建筑裝修的基礎(chǔ)上補(bǔ)充把手的型號(hào)、生產(chǎn)以及維修信息。這樣一個(gè)容器內(nèi)的信息靠這條主線就串聯(lián)起來了。

每個(gè)專業(yè)在專業(yè)內(nèi)劃分屬于自己的最小建模粒度的專業(yè)構(gòu)件，在專業(yè)內(nèi)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)可以作為一個(gè)父類，這個(gè)父類的每個(gè)實(shí)例都要保證唯一性，其他的建筑專業(yè)信息會(huì)以這個(gè)父類為基礎(chǔ)繼承出帶有本專業(yè)信息的子類。上邊的例子中結(jié)構(gòu)不需要建立把手這樣的專業(yè)構(gòu)件，而建筑裝修需要建立把手這樣的專業(yè)構(gòu)件，物業(yè)或許需要繼承建筑裝修的把手專業(yè)構(gòu)件，繼續(xù)豐富把手信息。

2.2 BIM軟件的核心數(shù)據(jù)與冗余信息

美國Gehry Technology的BIM專業(yè)人員談到關(guān)于BIM的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn):每一個(gè)項(xiàng)目都完全在電腦中模擬，從造型設(shè)計(jì)分析到建材造價(jià)施工組織等等，通常需要數(shù)十萬小時(shí)的員工工作時(shí)間，最終一個(gè)項(xiàng)目的文件信息量總在數(shù)萬GB之上。如果BIM軟件會(huì)產(chǎn)生這樣的BIM，那與傳統(tǒng)建筑軟件相比不會(huì)具有多大優(yōu)勢(shì)，而且產(chǎn)生許多新的問題，把簡單問題復(fù)雜化。BIM要保證這樣的理念，保證核心數(shù)據(jù)與信息完備，冗余數(shù)據(jù)根據(jù)核心數(shù)據(jù)值變化而改變，同時(shí)冗余數(shù)據(jù)內(nèi)容隨項(xiàng)目階段或?qū)I(yè)的變化而改變。要做到不僅讓BIM軟件信息量盡可能的多，而同時(shí)又要保證存儲(chǔ)文件盡可能的小，同時(shí)要保證可視化這個(gè)特點(diǎn)能夠充分顯現(xiàn)，模型操作流暢自如，這樣的軟件才是具有“活”路的軟件，這樣的BIM才是“活”的出路。還要求操作運(yùn)行自如流暢。

再次強(qiáng)調(diào)BIM軟件不能是模型信息簡單的堆砌與集成，它是建筑信息模型的整合、優(yōu)化和再利用!BIM應(yīng)該是一個(gè)開放式的協(xié)作建筑信息模型平臺(tái)，允許在這個(gè)BIM平臺(tái)上有各式各樣的眾多的工具軟件，或者通過標(biāo)準(zhǔn)化接口，各種工具軟件能夠得到寫入寫出本專業(yè)需要的信息，在設(shè)計(jì)軟件時(shí)就應(yīng)該考慮到這一點(diǎn)。

3 BIM軟件幾個(gè)容易忽略的衍生功能

3.1 模型信息查看

BIM信息的幾個(gè)特點(diǎn)使得建筑模型具有動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)，模型的輸出或打印在現(xiàn)階段只能是某一時(shí)刻的瞬態(tài)。模型的多維性與信息的復(fù)雜性，使得模型信息查看也成為需要考慮的問題，首先可以考慮模型信息局部導(dǎo)出，其次具備局部信息查看功能。軟件是不只是能寫入信息，方便的查看信息也很重要。

3.2 模型自檢查

模型檢查可以是信息錄入合理性檢查，發(fā)生在建筑模型建立階段；也可以是模型是否符合規(guī)范的檢查，發(fā)生在建筑模型的審圖階段。設(shè)計(jì)人員的構(gòu)件合理不合理，是違反制圖標(biāo)準(zhǔn)還是違反建筑規(guī)范。不同階段的模型檢查不同，施工階段或者甲方需要檢查的內(nèi)容是模型有沒有按照自己既定要求建立。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)化的模型接口

這個(gè)功能很重要，因?yàn)锽IM本就是個(gè)動(dòng)態(tài)信息管理軟件，管理的信息具有時(shí)效性，所以永遠(yuǎn)也不可能寫出一個(gè)包括所有信息的大而全BIM軟件，在發(fā)展的過程中總是會(huì)借助于其他既有工具軟件來進(jìn)行方便的工作，那么標(biāo)準(zhǔn)化模型接口就變成BIM平臺(tái)一個(gè)重要導(dǎo)入導(dǎo)出信息手段。在數(shù)字化革命前沿，標(biāo)準(zhǔn)化總是專家學(xué)者們考慮最多的問題，這也說明了它的重要性。

以上幾個(gè)功能，模型信息查看、模型自檢查不論是通過平臺(tái)本身展示，還是通過標(biāo)準(zhǔn)化接口輸出查看，這些都是實(shí)現(xiàn)模型信息方便查看的手段，就像3D電視一樣，有裸眼的，也有需要配備3D眼鏡的，功能一定要有，只不過查看的方式不一樣罷了。

4 BIM與現(xiàn)代建筑工藝與科技技術(shù)

2011年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)《2011～2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》。針對(duì)專項(xiàng)信息技術(shù)應(yīng)用，《綱要》要求加快推廣BIM、協(xié)同設(shè)計(jì)、移動(dòng)通訊、無線射頻、虛擬現(xiàn)實(shí)、4D項(xiàng)目管理等技術(shù)在勘察設(shè)計(jì)、施工和工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用，改進(jìn)傳統(tǒng)的生產(chǎn)與管理模式，提升企業(yè)的生產(chǎn)效率和管理水平。由此可見，BIM技術(shù)與現(xiàn)代的建筑工藝與科技技術(shù)在建筑領(lǐng)域是聯(lián)系在一起的，而且是相輔相成，相互促進(jìn)的。

4.1 裝配式建筑

裝配式建筑是指用預(yù)制的構(gòu)件在工地裝配而成的建筑。這種建筑的優(yōu)點(diǎn)是建造速度快，受氣候條件制約小，節(jié)約勞動(dòng)力并可提高建筑質(zhì)量。裝配式生成要求建筑構(gòu)件有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)或者規(guī)格，這樣是不是會(huì)對(duì)建筑造型有所限制呢?答案是否定的。相反，裝配式建筑生產(chǎn)方式會(huì)促進(jìn)BIM在信息標(biāo)準(zhǔn)化方面的進(jìn)步。像汽車領(lǐng)域，零配件的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)格化，不會(huì)使汽車設(shè)計(jì)成為固定模型，相反會(huì)延伸出很多的造型。統(tǒng)一裝配使建筑有了更好的結(jié)構(gòu)力學(xué)支撐，更強(qiáng)的抗震性能，使得建筑師在造型上會(huì)更加的大膽。

裝配式建筑強(qiáng)調(diào)完善建筑行業(yè)與企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)體系和相關(guān)的信息化標(biāo)準(zhǔn)，注重推動(dòng)信息資源整合，提高信息綜合利用水平。BIM在信息化標(biāo)準(zhǔn)方面會(huì)因?yàn)檠b配式建筑受益。后期的建筑設(shè)計(jì)直接與裝配式建筑構(gòu)件工廠數(shù)據(jù)共用，建筑設(shè)計(jì)(包括結(jié)構(gòu)、水暖電專業(yè))后的建筑模型會(huì)通過BIM軟件直接發(fā)送到裝配式建筑構(gòu)件工廠工人手中，生產(chǎn)工人在生產(chǎn)完畢時(shí)，已經(jīng)通過射頻技術(shù)，把構(gòu)件的材料信息與生產(chǎn)信息錄入信息模型中，當(dāng)然兩種信息如果已建立起了關(guān)聯(lián)也可以單獨(dú)保存。

4.2 射頻技術(shù)(RFID )、物聯(lián)網(wǎng)與3D技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)(IOT, Internet Of Things)指的是將各種信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別(RFID)裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其中關(guān)鍵技術(shù)是RFID電子標(biāo)簽技術(shù)。通過裝置在各類物體上的電子標(biāo)簽(RFID) ,傳感器、二維碼等經(jīng)過接口與無線網(wǎng)絡(luò)相連，從而給物體賦予智能。

BIM中的工程材料動(dòng)態(tài)管理完全符合物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控管理方式。通過物聯(lián)網(wǎng)與射頻技術(shù)能夠快速獲得建筑構(gòu)件的信息，包括模型信息、材料信息，以及生產(chǎn)信息等等，建立起計(jì)算機(jī)模型與實(shí)際構(gòu)件的關(guān)聯(lián)關(guān)系，減少因豐富信息而需要的人工消耗。同時(shí)更好的便于使用中建筑的物業(yè)維護(hù)。

未來3D技術(shù)(3D顯示與3D打印技術(shù))的發(fā)展，也會(huì)對(duì)BIM的三維設(shè)計(jì)帶來巨大的發(fā)展。

5 小結(jié)與展望

本文介紹了BIM軟件設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)想法，主要是由BIM中的信息引發(fā)而來的，在未來物聯(lián)網(wǎng)與射頻技術(shù)更會(huì)為BIM帶來一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，BIM的信息更加需要一個(gè)傳輸與互通標(biāo)準(zhǔn)。而建筑裝配式生成方式的到來會(huì)推動(dòng)BIM信息傳輸與互通接口標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展，構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化不會(huì)限制建筑的造型，相反會(huì)極大的縮短建筑工期，并極大促進(jìn)建筑設(shè)計(jì)的三維造型。

[1] 何關(guān)培.BIM和BIM相關(guān)軟件[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2010(4)：110-117.

[2] 過俊.BIM在國內(nèi)建筑全生命周期的典型應(yīng)用[J].建筑技藝，2011(1)：95-99.

[3] 姜立，張志遠(yuǎn)，張雷，等.BIM技術(shù)在PKPM建筑工程軟件系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2012(2)：78-87.

[4] 張雷，姜立，葉敏青，等.基于BIM技術(shù)的綠色建筑預(yù)評(píng)系統(tǒng)研究[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2011(1)：31-35.

宗亮(1980～)，男，碩士，講師，研究方向:建筑工程；鄧麗瓊(1983～)，女，碩士，講師，研究方向:工程管理。

TU17

A

[定稿日期]2015-07-03