建筑信息模型技術在建筑工程設計中的應用*

周深圳，秦春麗

(鄭州工業(yè)應用技術學院建筑工程學院，河南鄭州 451100)

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建筑信息模型技術在建筑工程設計中的應用*

周深圳，秦春麗

(鄭州工業(yè)應用技術學院建筑工程學院，河南鄭州 451100)

近些年來，我國工程建設蓬勃發(fā)展，建筑工程設計管理層面存在的掣肘卻愈發(fā)明顯.建筑信息模型技術是基于新一代計算機輔助的設計基礎性技術，越來越多地應用于我國工程建設領域.指出了目前建筑設計管理存在的弊端；闡述了建筑信息模型技術主要內容與實用價值；進而較詳細地分析了建筑信息模型技術在建筑工程設計管理中的應用，指出了應用存在的問題，并提出了改進措施.

建筑信息模型技術；建筑工程設計；應用

社會文明發(fā)展時至今日，信息技術改變了近乎各行各業(yè)的存在業(yè)態(tài)，尤其為電子行業(yè)、制造業(yè)行業(yè)帶來了翻天覆地的變化.與之相對，建筑業(yè)信息化水平卻為人所詬病，一直在較低水平徘徊.勿庸置疑，時代發(fā)展已然指明了工程建設信息化是建筑業(yè)未來的必然發(fā)展方向[1].

1 建筑設計管理弊端

目前，建筑業(yè)信息化水平較低，建筑設計管理問題存在種種弊端，主要有以下幾方面.

1)二維設計欠整體性

二維設計是傳統(tǒng)建筑工程設計的首要特色，它是由相關設計人員借助圖紙來表達對工程項目的設計意圖，而這樣的表達方式的最終呈現(xiàn)形式可能是平面圖、主視圖或者立面圖.在這樣的圖紙遞到建筑商面前時，建筑工程項目的整體性蕩然無存，橫亙在設計方與建筑商之間的交流媒介可能卻成了信息的擋音板，從而導致矛盾出現(xiàn)，甚至出現(xiàn)返工、怠工乃至糾紛，這樣一來建筑設計工作失去了其本來的用意，而無法有序地開展.

2)功能性指標欠論證性

從細項來看，設計與施工最易出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)，是在項目設計實務中，設計人員都會有一個群體性失語表達，那就是在面對建筑項目的消防、通風與節(jié)能等功能性的指標時，往往無所適從，具體表現(xiàn)在，或是不能或者不會對這些關鍵性指標予以分析計算，或是雖然有計算，卻流于形式，最終都難免需要建筑商再與設計人員核對，甚至有過分者要多次反饋進行協(xié)調，從而出現(xiàn)建筑工程項目設計效果得不到論證，或者得不到有效提高，這樣的結果往往就是建筑工程工期被無謂的拖延.

3)造價控制欠精細度

就實踐經驗來看，建筑工程項目設計無不美輪美奐、形式精美，而在一些實質問題上，尤其工程造價控制方面，本應濃墨重彩的地方，卻存在精細度與完整性方面的不足.一個司空見慣的例子是，設計好的圖紙，突遇到管道線路交叉、預留結構處理或者圖紙變更等問題時，原有方案難以復盤，建筑工程造價失控，建筑工程量超支，建筑投資超出預期，小則引致浪費，大則引致工程停工.

4)信息利用欠效率

在很多時候，大量人力、物力、財力投入到建筑工程項目設計中，信息庫龐雜無章，重復信息、次要信息容易大量出現(xiàn)，此時，單憑人工手段，顯然無法去偽存真、去粗存精.建筑信息無法全面整合，信息利用效率難以提升，從而從根本上難以支持預期的建筑工程項目設計.

2 建筑信息模型技術在建筑工程設計中的應用內容

建筑信息模型，英文全稱Building Information Model(BIM)，翻譯過來是建筑信息模型[2].該模型是以建筑工程項目種種信息為支持，搭建的三維建筑模型.BIM有別于傳統(tǒng)粗放型的管理模式，他是貫穿于建設項目全生命周期的信息集合.具體分析來看，BIM主要包含以下幾方面的技術內容.

1)全維建模

全維建模，可用于虛擬施工，在此過程中控制施工過程，控制工程成本.該模型將建筑工藝參數(shù)與施工影響因素串聯(lián)起來，模擬反映施工模型與設計模型間的交互，從而使得施工模型具備重用性.

隨著產品開發(fā)與施工過程推進，模型描述也會日益詳細.可見，通過BIM技術，可保證模型與模型信息的一致性及可繼承性，從而有效集成虛擬施工過程各階段和各方面的成果.

2)計算機仿真

計算機仿真，包括可視化仿真、數(shù)值仿真與虛擬現(xiàn)實仿真.

計算機仿真，是復雜的現(xiàn)實系統(tǒng)，通過計算機抽象、提煉、簡化，從而形成的一個系統(tǒng)模型，此模型在分析的基礎上運行，會重現(xiàn)系統(tǒng)一系列統(tǒng)計性能.

計算機仿真的一般分為7步：①研究系統(tǒng)；②收集數(shù)據(jù)；③建立系統(tǒng)模型；④確定仿真算法；⑤建立仿真模型；⑥運行仿真模型；⑦輸出結果.

3)優(yōu)化技術

優(yōu)化技術，指在制定的約束條件下，將實實在在的物理模型，仿真轉化為數(shù)學模型，通過優(yōu)化目標設定，并經過一定運算法則，求解目標函數(shù)最優(yōu)的最優(yōu)值或帕累托最優(yōu)，給決策者決策提供依據(jù).

優(yōu)化技術方法眾多，比較常見的有：線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、決策樹、動態(tài)規(guī)劃、決策論與對策論等等.

4)虛擬交互

虛擬交互，融合了人工智能等多種高新技術的綜合信息技術.這種技術，通過虛擬環(huán)境現(xiàn)實，使操作者沉浸其中，刺激其感官，并與之交互作用，使得操作者獲得聽覺、視覺、觸覺乃至嗅覺的帶入體驗，讓人身臨其境，欲罷不能.

3 建筑信息模型技術在建筑工程設計中應用的現(xiàn)狀、存在問題與改進措施

3.1 應用現(xiàn)狀

如前所述，建筑設計管理作為建筑工程的發(fā)軔，重要性不言而喻，而不容忽視的是傳統(tǒng)設計管理存在二維設計欠整體性、功能性指標欠論證性、造價控制欠精細度、信息利用欠效率等四個方面的弊端，建筑工程設計與工程施工矛盾已是針尖對麥芒.當然，這也從另一方面促使BIM理念慢慢開始扎根于我國建筑行業(yè)，并開始蔓延式使用，在理論研究層面，眾多學者也開始投擲越來越多的精力研究BIM技術.另一個向好的趨勢是，越來越多的建筑工程企業(yè)，也意識到BIM技術的重要性，并親力親為參與到BIM技術實際應用當中[3].

當然，我國BIM技術應用起步尚晚，雖然投入了大量的人力、物力、財力，使用效果很難立竿見影，也很難足值足量，迅速地達到預期水準.如此一來，BIM技術投資趨之若鶩，與之相對，BIM投資回報率卻遠低預期.

不過可以預見，BIM技術的價值還有待時間的最終洗煉，而且我們也相信，BIM技術的價值與收益，依然且必然存在極大的提升空間.

3.2 存在問題

BIM技術成功，但尚不成熟，在實際應用過程也正面臨這樣或那樣的問題，具體分析，主要表現(xiàn)如下.

1)工作范圍不夠精確

業(yè)務范圍不夠精確，達不到設計人員預期的設計深度.形成這一局面的原因，不是BIM技術本身的原因，往往是由于設計人員及工程項目各管理方對BIM技術了解不夠，設計過程達不到理想的設計效果.

在這種情形下，如果工程設計人員不去尋“本”而是逐“末”，一味地追求設計精確性，不問業(yè)務范圍與BIM的結合度，從而增加了項目設計成本，還浪費了寶貴的時間，徒增工作負擔，造成工作壓力[4].

2)協(xié)同量增加

BIM技術最大的優(yōu)點之一是能夠提高協(xié)同設計.但這一優(yōu)勢是為達成建設與運營后的一致意見，而將溝通協(xié)調工作提前.

于是，建筑工程項目各利益相關方都要都在設計過程中參與意見，協(xié)同量大大增加，設計管理難度加大，項目設計周期也會相應延長.

3)返工現(xiàn)象

鑒于BIM技術對計算機的高配置要求，工程項目設計過程中，往往采取不同專業(yè)各自建模，最后再系統(tǒng)整合的情況.這樣的結果往往是流程流水線，也即一個流程完成，進入下一個流程.

但是，這樣的流程作業(yè)弊端也顯而易見，如果設計出現(xiàn)失誤，因為流程作業(yè)，發(fā)現(xiàn)可能會較晚，從而失誤加延誤造成返工加倍現(xiàn)象，沒有及早亡羊補牢的機會和可能.

4)設計成本高

BIM技術應用設計管理，前期往往需要投入資金購買軟件，對相關人員進行培訓和轉培，因此資金投入過高，很多企業(yè)望而卻步.

另外的原因是，在整個建筑項目投資中，項目設計費用能花費的比例空間本身有限，難以讓所有設計企業(yè)去花心思、花精力去為項目設計管理投入過多的人力、物力、財力.

5)信息數(shù)據(jù)安全

BIM技術在應用過程中，會耦合處理大量的信息數(shù)據(jù)，且往往需要多個軟件、機器與接口搭接.為實現(xiàn)信息共享，還需要一個共同平臺，保持信息數(shù)據(jù)更新[5].

這樣一來，平臺會承載大量信息，信息數(shù)據(jù)安全就存在隱患.比如，實際應用過程的權限設置不當、誤操作等，都會造成信息數(shù)據(jù)的丟失，影響設計管理有序進行.

3.3 改進措施

在建筑工程BIM技術設計管理實際應用中，確實存在上文所述問題，但我們不能因噎廢食、投鼠忌器，而是要扎緊自身籬笆，提出相應改進措施，要求設計企業(yè)要做到以下幾點.

1)管理軟件選取

做好設計管理軟件選取工作.管理軟件的選取，首先要選取保證與計算機配置相兼容的BIM軟件；如果不能與現(xiàn)有計算機配置相兼容，則要升級更新計算機配置；在不能進行計算機配置升級的情況下，選擇其它高效率的設計管理軟件，但也要注意軟件間的功能配合.

2)設計標準溝通

為避免工作范圍不夠準確的問題，建筑設計單位要充分理解、溝通并提報相應的建筑設計標準.在利用BIM技術進行設計管理時，也要加強信息數(shù)據(jù)管理工作，做好操作指引、文件權限設置與管理平臺分享工作.

3)協(xié)同設計工作

設計企業(yè)要加大力度建設好BIM設計團隊，理順BIM設計管理流程[6].

同時，BIM設計團隊要根據(jù)設計企業(yè)自身實力，優(yōu)化管理目標，明確工作內容，規(guī)范管理流程，確保BIM技術在工程設計管理的有效應用.

4 結語

BIM技術具有很好的應用價值與投資價值，我國的推廣和應用道險且艱.但是比照歐美發(fā)達國家走過的道路，伴隨著未來利好政策的出臺與主管部門的扶持，BIM技術在建筑工程設計管理中的應用，必將有更廣闊的發(fā)展空間，成為建筑行業(yè)發(fā)展的目標和方向.

[1]袁紅亮．基于BIM技術的建筑工程設計管理[J]．城市建筑，2015(6)：138-139．

[2]王云衢．基于BIM的建筑工程設計管理初步研究[J]．青年與社會，2014(17)：285.

[3]張建平．BIM技術的研究與應用[J]．施工技術，2011(1)：15，18．

[4]李玉娟．BIM技術在住宅建筑設計中的應用研究[D]．重慶：重慶大學，2008．

[5]張洋．基于BIM的建筑工程信息集成與管理研究[D]．北京：清華大學，2009．

[6]趙昂．BIM技術在計算機輔助建筑設計中的應用初探[D]．重慶：重慶大學，2006．

Application of Building Information Model Technology in Construction Engineering Design

ZHOU Shen-zhen, QIN Chun-li

(Architectural Engineering School, Zhengzhou University of Industrial Technology, Zhengzhou Henan 451100, China)

In recent years, with the vigorous development of China's construction, constraints of management level of construction engineering design have become more and more obvious. Building information model is based on a new generation of basic technology of computer aided design and more and more applied in the field of engineering construction in our country. This paper points out the disadvantages existing in current architectural design management and expounds main content and the practical value of the building information model technology. Then it analyses in detail the construction technology application in construction engineering design management information model, points out the existing problems in the application, and puts forward some improvement measures.

building information modeling technology; architectural engineering; application

1673-2103(2016)05-0091-04

2016-07-04

河南省教育廳項目(hmx2015034)

周深圳(1990-)，男，河南省虞城縣人，助教，研究方向:土木工程.

TU97

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