BIM技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用潛力分析
——基于建筑行業(yè)用戶調(diào)研

宋羽 賴芨宇

(福建農(nóng)林大學(xué) 福建福州 350002)

BIM技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用潛力分析
——基于建筑行業(yè)用戶調(diào)研

宋羽 賴芨宇

(福建農(nóng)林大學(xué) 福建福州 350002)

基于建筑工程案例的調(diào)研，對BIM技術(shù)在國內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀及特點進(jìn)行梳理和對比，通過對業(yè)主、設(shè)計方、施工方和項目管理方等用戶的問卷調(diào)查，探討用戶對BIM的認(rèn)可度、對項目的關(guān)注點和BIM應(yīng)用價值的權(quán)衡，進(jìn)而提出BIM技術(shù)在建筑全生命周期管理(BLM)的核心應(yīng)用方向和可拓展應(yīng)用方向，最后從不同參與者的角度提出推廣BIM的建議。

BIM技術(shù)；應(yīng)用現(xiàn)狀；用戶；潛力

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0 引言

建筑信息模型(Building Information Modeling, BIM)是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的一種創(chuàng)新的建筑設(shè)計、施工和管理方法[1]，由歐特克(Autodesk, Inc.)在2002年提出?；贐IM 技術(shù)的應(yīng)用軟件最初在2004年左右進(jìn)入我國，我國“十五”科技攻關(guān)計劃給予了BIM技術(shù)的相關(guān)研究大力支持。BIM技術(shù)是一種新型的數(shù)字化方法，可以廣泛應(yīng)用在建筑設(shè)計、施工和物業(yè)運營的集成管理環(huán)境，使業(yè)主方、設(shè)計人員和工程技術(shù)人員能夠在統(tǒng)一的信息平臺上協(xié)同工作，極大地提高項目管理效率和減少風(fēng)險。盡管BIM技術(shù)在國內(nèi)的接受程度和技術(shù)的成熟度與國外還有差距，但是以BIM技術(shù)作為增值工具是建筑行業(yè)發(fā)展的趨勢。

1 國內(nèi)外BIM技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)BIM技術(shù)的應(yīng)用特點

近幾年，隨著一些復(fù)雜設(shè)計工程和大型建設(shè)項目的實施，BIM逐漸被設(shè)計單位接受并采用,但應(yīng)用現(xiàn)狀還不令人滿意。主要原因是，一方面，設(shè)計人員需要較長的學(xué)習(xí)時間學(xué)習(xí)并熟練應(yīng)用三維模型設(shè)計；另一方面，國外軟件廠商的產(chǎn)品對我國規(guī)范的支持和匹配程度較低。從Autodesk公司發(fā)布的客戶成功案例見表1，可以發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)工程項目中采用BIM技術(shù)的多數(shù)是一些資金實力和技術(shù)實力較為雄厚的設(shè)計機(jī)構(gòu)以及一批科研院校，BIM應(yīng)用的進(jìn)一步推廣普及面臨著技術(shù)上和資金上的阻力?；趯鴥?nèi)BIM應(yīng)用的階段和實際發(fā)生影響的階段比較，可以總結(jié)出國內(nèi)對于BIM技術(shù)應(yīng)用的三個特點：

(1)國內(nèi)對BIM的認(rèn)知和應(yīng)用主要集中在設(shè)計階段，包括方案設(shè)計、擴(kuò)初設(shè)計和施工圖設(shè)計三個環(huán)節(jié)，協(xié)同設(shè)計的理念已經(jīng)在一些大型項目中得到體現(xiàn)；

(2)BIM技術(shù)的主要應(yīng)用是進(jìn)行三維設(shè)計，以及在施工前準(zhǔn)備階段解決管線綜合問題，因此BIM的價值和影響也局限于設(shè)計和施工階段，針對BIM信息的深層挖掘較少，與其他專業(yè)分析軟件的配合不夠，信息利用率較低；

(3)在施工階段應(yīng)用BIM的實踐尚少，項目交付使用后，運營和維護(hù)方對模型和信息數(shù)據(jù)的使用率低，建筑信息的可持續(xù)利用價值沒有得到開發(fā)。

表1 國內(nèi)BIM應(yīng)用情況調(diào)研統(tǒng)計

資料來源:AUTODESK客戶成功案例[2]

1.2 國外BIM技術(shù)的應(yīng)用特點

BIM技術(shù)的研究和配套軟件的研發(fā)在發(fā)達(dá)國家起步較早，市場化程度很高。國外不少公司已經(jīng)將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑的設(shè)計、工程施工以及建成后維護(hù)和管理的全過程，一些大型的軟件開發(fā)商也致力于與設(shè)計和施工企業(yè)的合作，從事BIM技術(shù)配套軟件的開發(fā)和技術(shù)支持，為BIM數(shù)據(jù)的共享和平臺對接提供了解決方案。調(diào)研發(fā)現(xiàn)見表2，國外應(yīng)用BIM技術(shù)的工程項目更具多樣性，不僅是新建項目，在一些修繕工程和改擴(kuò)建、重建項目中，BIM技術(shù)的作用發(fā)揮得更加淋漓盡致。BIM技術(shù)在國外的應(yīng)用總結(jié)為以下三點特征：

(1)BIM應(yīng)用的深度和廣度都領(lǐng)先于國內(nèi)，不僅是作為一種三維設(shè)計工具，在施工階段和運營維護(hù)階段也得到可持續(xù)的利用。BIM技術(shù)與建筑全壽命周期管理(BLM)的結(jié)合更緊密，充分發(fā)揮了其作為數(shù)據(jù)載體和信息平臺的功能。

(2)BIM 技術(shù)不僅被應(yīng)用了建筑工程的局部環(huán)節(jié)中，而且形成了新的工作模式，如，集成項目交付模式[3](IPD)，即業(yè)主、設(shè)計方、總包商和分包商等參與方早在設(shè)計階段就介入項目，通過應(yīng)用BIM 技術(shù)實現(xiàn)信息共享，進(jìn)行成本方案優(yōu)化、碰撞檢查、設(shè)計方案改進(jìn)、4D虛擬建造和設(shè)施設(shè)備維護(hù)更新等，并共同分享收益，承擔(dān)項目風(fēng)險。

(3)BIM 技術(shù)已經(jīng)成為設(shè)計、施工企業(yè)承接項目的必要能力，BIM 技術(shù)在建筑行業(yè)的企業(yè)中接受度和普及率都較高，已經(jīng)出現(xiàn)專業(yè)的BIM技術(shù)咨詢公司，例如韓國的BuildingSmart協(xié)會，并且市場活躍度高，為中小企業(yè)應(yīng)用BIM 技術(shù)提供了有力的支持，極大地推動了BIM技術(shù)的普及。

表2 國外BIM技術(shù)應(yīng)用情況分析

資料來源:參考文獻(xiàn)[4]

1.3 國內(nèi)外BIM技術(shù)應(yīng)用的對比

(1)從應(yīng)用的廣度來看，國外對BIM的應(yīng)用和影響貫穿整個項目全壽命周期，國內(nèi)的BIM技術(shù)則較局限在設(shè)計和施工前準(zhǔn)備階段。

(2)從應(yīng)用的深度來看，國外對BIM的數(shù)據(jù)信息利用率高，國內(nèi)絕大多數(shù)項目都僅把BIM作為一種三維設(shè)計軟件，信息的可持續(xù)利用空間還很大。

(3)從應(yīng)用的主體來看，國外已經(jīng)形成業(yè)主驅(qū)動的開發(fā)利用模式，市場較活躍，國內(nèi)則是由專業(yè)技術(shù)人員較集中的設(shè)計單位為主導(dǎo)，業(yè)主、施工方和項目參與方的認(rèn)知和參與積極性不夠高，缺少成本和收益的分配激勵機(jī)制。

(4)從應(yīng)用的對象來看，國外在新建、改擴(kuò)建等不同投資規(guī)模的項目中都采用了BIM，BIM技術(shù)已經(jīng)為中小企業(yè)普遍接受，而國內(nèi)只有在一些大型復(fù)雜項目和大型投資項目中采用BIM，應(yīng)用的領(lǐng)域和項目較局限。

2 BIM技術(shù)的應(yīng)用潛力分析

本課題對BIM的潛在用戶，即業(yè)主、設(shè)計方、施工方和項目管理方的從業(yè)人員進(jìn)行問卷調(diào)查，共發(fā)放126份問卷，收回120份。調(diào)查從用戶對于BIM的認(rèn)知、用戶對項目的關(guān)注點以及用戶對BIM的價值的權(quán)衡三個維度，探討B(tài)IM作為增值工具的應(yīng)用潛力。

2.1 用戶對BIM技術(shù)應(yīng)用的認(rèn)可度

調(diào)查結(jié)果表明，盡管只有43%的從業(yè)人員有過BIM的使用經(jīng)驗，但有82%對使用BIM持認(rèn)可態(tài)度，他們普遍認(rèn)為BIM可以提高生產(chǎn)率，為項目增值。其中，設(shè)計人員的態(tài)度最積極，他們認(rèn)為BIM在設(shè)計環(huán)節(jié)的應(yīng)用最成熟，價值最大；項目管理方對BIM的認(rèn)可度也較高，他們認(rèn)為BIM可以實現(xiàn)可視化管理，是與業(yè)主溝通的良好平臺；而施工方和業(yè)主方則有半數(shù)以上持中立態(tài)度，施工方主要考慮到技術(shù)的成熟度和應(yīng)用的普及率，而業(yè)主的主要顧慮是實施BIM的投入與產(chǎn)出比，是否能優(yōu)化成本。

調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，用戶對BIM的認(rèn)可程度與用戶的經(jīng)驗價值有很大關(guān)系。83%的專家級用戶認(rèn)為BIM給他們帶來積極影響，大大超出初級用戶中20%的支持比例見圖1。原因在于專家級用戶能夠熟練操作BIM，使投入BIM的時間和人力成本大幅縮減，為企業(yè)自身創(chuàng)造更高的附加值。調(diào)查也證明，經(jīng)過培訓(xùn)和實踐的初學(xué)者在熟練掌握BIM技術(shù)后，他們的認(rèn)可度會明顯提高。

圖1 不同經(jīng)驗水平的用戶對BIM的認(rèn)可程度

2.2 用戶對項目的關(guān)注點

調(diào)查發(fā)現(xiàn)見圖2，70%以上的用戶對項目最關(guān)注的是成本和圖紙準(zhǔn)確，而圖紙準(zhǔn)確間接影響項目變更代價的和返工成本。其次有60%以上的用戶選擇溝通和業(yè)主需求，過半數(shù)的用戶關(guān)注建筑性能，再次是工期、施工組織，三維設(shè)計等，用戶對交付后運營管理的關(guān)注最少。具體來看，業(yè)主、設(shè)計方、施工方和項目管理方對項目的關(guān)注點也有所差異。設(shè)計方關(guān)注圖紙準(zhǔn)確和建筑設(shè)計方案本身，業(yè)主和施工方則尤其關(guān)注成本，項目管理方重視業(yè)主的需求和項目的溝通。各個參與方對項目的不同關(guān)注點直接影響他們對BIM應(yīng)用的價值權(quán)衡和推廣BIM的內(nèi)在驅(qū)動力。

圖2 用戶對項目的關(guān)注點

2.3 用戶對BIM價值的權(quán)衡

用戶對BIM的價值權(quán)衡較好地印證了參與方對項目的關(guān)注點如圖3，在現(xiàn)階段，BIM的核心價值主要在成本優(yōu)化、協(xié)同設(shè)計和碰撞檢查環(huán)節(jié)，業(yè)主早期介入和項目可視化溝通的需求較為迫切。這一調(diào)查結(jié)果對BIM技術(shù)未來在全壽命周期管理中的應(yīng)用有很大的啟示。BIM的推廣需要循序漸進(jìn)地實施，在技術(shù)還不成熟的市場階段，由設(shè)計單位為主推力，優(yōu)先發(fā)展核心價值，在具備技術(shù)條件的企業(yè)和一些大型復(fù)雜項目中嘗試逐步拓展?jié)撛趦r值，逐步開發(fā)BIM在全壽命周期管理中的延伸空間，最終形成業(yè)主驅(qū)動模式。

圖3 用戶對BIM價值的權(quán)衡

2.3.1 核心應(yīng)用方向

(1)管線綜合與碰撞檢查

調(diào)查表明，用戶對BIM的價值認(rèn)知也集中在設(shè)計和施工前準(zhǔn)備階段。而目前基于BIM的建模和設(shè)計軟件已較成熟，因此，對于一些造型獨特，異形構(gòu)件較多的項目，管線綜合和碰撞檢查是BIM核心應(yīng)用方向。在設(shè)計階段，BIM可實現(xiàn)建筑、安裝、結(jié)構(gòu)和設(shè)備各個不同專業(yè)工種協(xié)同設(shè)計,利用BIM創(chuàng)建的三維模型，可以最直觀地看到錯漏碰缺問題，設(shè)計方可以根據(jù)BIM出具的檢查報告和修改方案，及時進(jìn)行調(diào)整，輔助施工方進(jìn)行施工前的圖紙準(zhǔn)備。從而實現(xiàn)對項目風(fēng)險的事前控制，避免了發(fā)生返工和額外的變更代價，為業(yè)主極大地節(jié)約了成本。

(2)可視化溝通與業(yè)主早期介入

項目參與方都希望通過更直觀、智能的方式了解項目的方案和雛形，而目前成熟的3D建模技術(shù)搭建了可視化的溝通渠道，改變了傳統(tǒng)的溝通模式，方便各參與者之間，尤其是業(yè)主向?qū)I(yè)技術(shù)人員的需求表達(dá)和交流反饋。因此，可視化溝通與業(yè)主早期介入是BIM模型的核心價值，也是BIM應(yīng)用推廣初期的重要方向。

(3)與造價軟件配合實現(xiàn)成本優(yōu)化

目前成熟的造價軟件是BIM的核心價值實現(xiàn)的必備條件。BIM技術(shù)通過建模賦予了各類構(gòu)件的材料、尺寸、型號等綜合參數(shù)，配合造價工具快速計算工程量并進(jìn)行工程成本的預(yù)測和實時更新。投標(biāo)方利用BIM的這一功能價值可以優(yōu)化設(shè)計方案和成本投入，在激烈的市場競爭下增加方案中標(biāo)的機(jī)會。業(yè)主則可以在決策階段參與方案比選和成本優(yōu)化，為項目創(chuàng)造更高的附加值。

2.3.2 可拓展應(yīng)用方向

(1)建筑設(shè)計方案性能的專業(yè)分析

在BIM技術(shù)還不成熟的階段，設(shè)計單位是BIM應(yīng)用的重要推動力。專業(yè)分析工具在設(shè)計方案階段與BIM數(shù)據(jù)的集合，可以滿足在一些大型復(fù)雜項目中，業(yè)主對建筑品質(zhì)、綠色節(jié)能等指標(biāo)提出獨特的需求。例如，利用日照分析、能耗分析、綠色建筑分析、風(fēng)環(huán)境分析等軟件，進(jìn)行分析和模擬， BIM的應(yīng)用可以幫助設(shè)計單位為了更好地表達(dá)和展示自己的設(shè)計方案。

(2)研發(fā)配套軟件，實現(xiàn)施工模擬與方案優(yōu)化

BIM技術(shù)可以與4D和5D軟件配合進(jìn)行施工模擬與施工方案優(yōu)化。例如，通過進(jìn)度計劃軟件(如MS Project，P3等)和BIM的數(shù)據(jù)集成實現(xiàn)施工進(jìn)程可視化和關(guān)鍵環(huán)節(jié)可建性模擬，通過綜合分析施工安全、環(huán)境影響等，進(jìn)行方案優(yōu)化和實時調(diào)整。BIM技術(shù)還可以與5D軟件結(jié)合，實現(xiàn)施工計劃和工程造價信息集成，按需領(lǐng)料，零庫存施工等。BIM技術(shù)在未來還有很大的開發(fā)利用空間，行業(yè)協(xié)會需推進(jìn)BIM標(biāo)準(zhǔn)的制定，為企業(yè)搭建平臺，增強設(shè)計單位、施工企業(yè)與相關(guān)軟件開發(fā)公司的合作，以需求為導(dǎo)向研發(fā)BIM配套軟件，積極解決當(dāng)前建筑軟件的適用性和導(dǎo)入性問題，達(dá)到共贏的效果。

(3)精確實施運營和維護(hù)管理

隨著BIM技術(shù)的普及和成熟，設(shè)計方主導(dǎo)的應(yīng)用模式將逐步轉(zhuǎn)變?yōu)闃I(yè)主主導(dǎo)。業(yè)主可以借助BIM竣工模型和前期工程存儲的數(shù)據(jù)信息，準(zhǔn)確記錄和評估存量物業(yè)，充分發(fā)揮BIM技術(shù)在數(shù)據(jù)記錄和空間定位的優(yōu)勢，結(jié)合運營維護(hù)管理系統(tǒng)，制定合理的維護(hù)計劃和設(shè)備采購方案，合理分配人力資源，降低設(shè)施、設(shè)備的故障率，為物業(yè)保值增值。因此，從中遠(yuǎn)期來看，精確實施物業(yè)交付后的運營管理是BIM潛在的開發(fā)價值。

3 國內(nèi)推廣BIM技術(shù)的建議

在國內(nèi)，BIM的應(yīng)用方興未艾，越來越多的大型項目和復(fù)雜工程，都在尋求更高效的設(shè)計方式和更科學(xué)的管理模式。BIM技術(shù)的推廣還面臨著諸多挑戰(zhàn)：對于業(yè)主，要考慮投資回報率；對于設(shè)計師，面臨設(shè)計思維和設(shè)計方法的轉(zhuǎn)型；對于設(shè)計企業(yè)，面臨管理模式的轉(zhuǎn)變，短期成本提高的問題；對于外部環(huán)境，建筑行業(yè)還沒有形成健全的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)的法律責(zé)任也需要進(jìn)一步明確。推廣BIM技術(shù)需業(yè)主、設(shè)計方、施工方和工程咨詢企業(yè)多方參與者齊力。

(1)調(diào)動業(yè)主積極性，發(fā)揮業(yè)主的牽頭作用

調(diào)查表明，BIM技術(shù)應(yīng)用于建設(shè)工程的全壽命周期管理，業(yè)主的參與度最高，也是最大的受益方。BIM實質(zhì)上是建筑信息和一系列配套軟件集合的增值服務(wù)體系，不僅能夠?qū)⒔ㄖこ淘O(shè)計、施工、管理和運營等環(huán)節(jié)連接起來，還使工程的各個參與方成為了利益共同體，因此，業(yè)主需充分發(fā)揮其牽頭作用，推動BIM技術(shù)的應(yīng)用。

(2)建筑設(shè)計企業(yè)需做好業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型和技術(shù)人員再教育的準(zhǔn)備

建筑設(shè)計企業(yè)是BIM應(yīng)用的主體，提高設(shè)計人員的技術(shù)水平和軟件應(yīng)用熟練度，對BIM功能的實現(xiàn)起著關(guān)鍵作用。因此設(shè)計單位需要招兵買馬，增加在工程施工、項目管理方面的人才儲備，順應(yīng)新的業(yè)務(wù)需求。對核心骨干建筑設(shè)計師進(jìn)行再教育和強化培訓(xùn)，增強設(shè)計師在工程施工技術(shù)、成本控制、進(jìn)度管理等方面的知識技能，為協(xié)同設(shè)計和業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型做足準(zhǔn)備。

(3)工程咨詢單位應(yīng)制定合理的BIM成本和利益分配策略

投入產(chǎn)出比是項目所有參與方都關(guān)注的問題。作為工程咨詢單位，有必要從BIM的投入與利益角度來分析并制定較合理的成本和利益分配策略，平衡業(yè)主方、設(shè)計方和施工方的利益關(guān)系，調(diào)動各個參與方的積極性，激勵各方將BIM技術(shù)應(yīng)用于工程全壽命周期管理的各階段，從而產(chǎn)生最大的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

(1)相較于國外的項目實踐，國內(nèi)的BIM應(yīng)用在項目全壽命周期管理(BLM)中還有很大的擴(kuò)展空間。從廣度上看，BIM的應(yīng)用可以逐步由設(shè)計階段向項目決策、施工、運營和維護(hù)階段延伸；從深度上看，BIM可以與4D、5D和專業(yè)模擬軟件等配合，提高信息利用率，挖掘信息潛能。

(2)在BIM技術(shù)發(fā)展初期階段，BIM的核心應(yīng)用主要在成本優(yōu)化、協(xié)同設(shè)計、碰撞檢查和可視化溝通等，隨著BIM技術(shù)的成熟和專業(yè)技術(shù)人員熟練度的提升，BIM可以進(jìn)一步擴(kuò)展其在施工模擬、性能分析、運營管理等領(lǐng)域的開發(fā)價值。

(3)用戶對BIM的價值權(quán)衡反映了BIM未來推廣的路徑，設(shè)計方主導(dǎo)是初期發(fā)展模式，工程咨詢公司應(yīng)設(shè)置成本利益分配的激勵機(jī)制，促進(jìn)行業(yè)逐步發(fā)展形成業(yè)主驅(qū)動模式，從而最大化BIM的應(yīng)用潛力。

[1]Eastman C，Teicholz P，Sacks R，et al．BIM handbook：A guide to building information modeling for owners，managers，designers， engineers and contractors[M]．NY：John Wiley and Sons，2008.6 -15．

[2]Autodesk工程成功案例[EB/OL].http://www.autodesk.com.cn/adsk/servlet/index?siteID=1170359&id=10679600.

[3]王禹杰,侯亞瑋.BIM在建設(shè)項目IPD管理模式中的應(yīng)用研究[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2015(9)，52-55.

[4]Gao J, Fischer M.Framework & case studies comparing implementations & impacts of 3D/4D modeling across projects.[EB/OL].http://cife.stanford.edu/Publications/index.html, 2008-02-07.

宋 羽(1986.2- ),女，助教，主要從事工程管理、房地產(chǎn)方面的工作。

賴芨宇(1962.02- ), 男，碩士生導(dǎo)師，教授，主要從事工程管理、房地產(chǎn)方向的研究。

Analysis of application potential of BIM technology in domestic——Based on research of users from the construction industry

SONGYuLAIJiyu

(Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002)

Based on case study of building engineering, the article first summarized and compared the application of BIM technology at home and abroad. Then the article analyzed users' recognition of BIM, the focus of the project and value of BIM application by questionnaire investigation of owner, designer, contractor and project consultant. The values include core application direction, expandable direction in building life management (BLM). Finally the article gave proposals to promote BIM technology from different users’ view.

BIM technology; Present application; Users; Potential

福建省軟科學(xué)項目課題“福建省建筑行業(yè)碳排放核算與減排策略研究”(2014R0015)

宋羽(1986.2- ),女，助教。

2015-10-15

TP391

A

1004-6135(2015)12-0112-05