新加坡BIM技術(shù)應(yīng)用考察報告

歐陽東 王春光 曹穎 魏辰 張亞斌 趙璦琳

根據(jù)“十二五”國家科技支撐計劃項目“基于BIM服務(wù)建筑工程設(shè)計的共性平臺技術(shù)研究”科研考察要求，課題組從新加坡的BIM政策、BIM軟件應(yīng)用情況、BIM項目應(yīng)用情況等三個方面，進(jìn)行了技術(shù)考察和調(diào)研，并提出本技術(shù)考察報告，以期對使用BIM技術(shù)的相關(guān)人員有所幫助。

國家課題 BIM政策 BIM技術(shù) BIM應(yīng)用

為了更好地研究“十二五”國家科技支撐計劃“基于BIM服務(wù)建筑工程設(shè)計的共性平臺技術(shù)研究”課題，應(yīng)新加坡Autodesk公司邀請，課題負(fù)責(zé)人歐陽東率課題組成員王春光、魏辰、曹穎、張亞斌、趙璦琳一行6人于2016年5月底赴新加坡，執(zhí)行BIM技術(shù)應(yīng)用實踐調(diào)研和技術(shù)交流任務(wù)，主要訪問了新加坡Autodesk公司、中國建設(shè)科技集團(tuán)的下屬企業(yè)CPG設(shè)計集團(tuán)、新加坡建設(shè)局（BCA）等三個機(jī)構(gòu)，實地考察了Autodesk公司最新技術(shù)研究展廳、CPG新辦公樓、新加坡建設(shè)局精益與虛擬建設(shè)中心、新加坡國家美術(shù)館、南洋理工大學(xué)新一代學(xué)習(xí)中心、南洋理工大學(xué)藝術(shù)學(xué)院、新加坡建設(shè)局BIM學(xué)校、新加坡公共住房達(dá)士嶺組屋共8個項目，與新加坡的BIM相關(guān)人員進(jìn)行了廣泛而深入的技術(shù)交流?，F(xiàn)將此次技術(shù)考察的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，并與大家分享。

1新加坡的BIM政策

新加坡政府十分堅定地推廣BIM技術(shù)，使新加坡成為廣泛應(yīng)用BIM技術(shù)的國家之一。對于一項新技術(shù)的發(fā)展和推廣，政府的政策導(dǎo)向、資金支持、教育推廣都是推動技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵因素。

1.1新加坡建設(shè)局政策導(dǎo)向

新加坡建設(shè)局作為政府部門，除了管理軍用外的所有建設(shè)（包括房屋建筑、工廠設(shè)施、交通設(shè)施等），在新加坡BIM技術(shù)推廣上也起到了決定性的作用。目前，新加坡已發(fā)布了BIM應(yīng)用指南2.0版、BIM發(fā)展路線、BIM建筑指南、BIM結(jié)構(gòu)工程指南、BIM機(jī)電工程指南、BIM施工指南，也即將發(fā)布BIM設(shè)備管理指南。新加坡建設(shè)局出版了Singapore BIM Guide Verson 2，其中列明了模型深度，并以不同的建筑工程階段進(jìn)行劃分。從LOD100到LOD600規(guī)定了不同的模型深度：LOD100-概念設(shè)計階段；LOD200-初步設(shè)計階段；LOD300-詳細(xì)設(shè)計階段；LOD400-施工階段；LOD500-竣工階段；LOD600-設(shè)備管理階段。建筑公司只要按照規(guī)范建模即可。此外，新加坡建設(shè)局已制定了強(qiáng)制BIM電子審查制度，工程建設(shè)項目必須進(jìn)行BIM成果提交審查，并正在研究制定強(qiáng)制BIM施工的相關(guān)政策。

1.2新加坡BIM技術(shù)實施計劃（見下表）

1.3推動新加坡CORENET項目

新加坡政府在1997年就啟動了建筑信息化項目CORENET（Construction and Real Estate NETwork），其目的是將建筑工業(yè)中瑣碎的業(yè)務(wù)聯(lián)系起來，形成新的建筑體系，提高建筑的質(zhì)量和生產(chǎn)率。為此，新加坡政府聯(lián)合了建設(shè)局、城市發(fā)展局、土地流轉(zhuǎn)局、新加坡電力、住房發(fā)展部等多個部門，共同推動CORENET項目。但是，由于基于2D的建筑表達(dá)方式，應(yīng)用程序的使用責(zé)任主體不清晰，無法覆蓋所有的規(guī)則條款，因此最初的項目在建筑信息化技術(shù)的應(yīng)用上仍有局限。

2000年，新加坡政府在已有工作基礎(chǔ)上積極開發(fā)了CORENET 項目的e-Plan Check，提供對建筑業(yè)國際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IFC（Industry Foundation Classes）格式的建筑圖紙的自動審圖功能。2003年，開發(fā)完成了集成建筑規(guī)劃IBP（Integrated Building Plan）系統(tǒng)；2004 年，開發(fā)完成了集成建筑服務(wù)IBS（Integrated Building Services）系統(tǒng)。

2005年，通過采用學(xué)術(shù)會議、使用BIM設(shè)計的經(jīng)濟(jì)獎勵政策、對新采用BIM系統(tǒng)提供培訓(xùn)、BIM項目全程跟蹤和服務(wù)等一系列手段，使系統(tǒng)順利啟用。新加坡的e-Plan Check是國際上政府機(jī)構(gòu)支持IFC和BIM技術(shù)的最大建筑集成服務(wù)系統(tǒng)工程，不僅表現(xiàn)了新加坡政府對建立基于IFC的建筑集成服務(wù)系統(tǒng)的信心，而且多個政府部門聯(lián)合對系統(tǒng)的發(fā)展付出了很大的努力。2008～2009年，新加坡政府7個部門聯(lián)合通過了3D電子提交建筑BIM模型；2010年，新加坡政府通過了3D電子提交結(jié)構(gòu)BIM模型。

1.4 BIM圖紙法律依據(jù)

新加坡目前是以從BIM的3D模型中抽取的不可修改的二維電子圖紙（注冊師電子簽名，并使用加密狗）作為法律文件。建筑設(shè)計單位在BIM模型上傳權(quán)限（加密狗），通過加密后將BIM模型和從模型生產(chǎn)的2D圖紙（dwf文件格式）提交審批，對交付的模型需要抽取對應(yīng)的二維圖紙?，F(xiàn)在仍然以2D圖紙為法律文件，以BIM模型作為參考。計劃2020年，要求實現(xiàn)對BIM的3D文件的在線審核，并最終作為官方要求的法律文件，自動審核可能達(dá)到90%。

1.5對于BIM技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)支持

新加坡政府對使用BIM技術(shù)的公司進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼，總額度達(dá)2.5億新幣（相當(dāng)于12.5億人民幣）。目前，補(bǔ)貼對象包括使用BIM技術(shù)的設(shè)計和施工公司，補(bǔ)貼額度根據(jù)單專業(yè)或全專業(yè)應(yīng)用BIM技術(shù)以及模型的精細(xì)程度而定（BIM設(shè)計程度一般要到LOD300以上）。每個項目的補(bǔ)貼額為2～7萬新幣，單個公司獲取BIM補(bǔ)貼累計的上限為7萬新幣。專項補(bǔ)貼可用于BIM 技術(shù)的培訓(xùn)、網(wǎng)絡(luò)、軟硬件使用等。

新加坡建筑商BIM使用的獎勵情況和新加坡設(shè)計咨詢公司BIM使用的獎勵情況分別如圖1、2所示。

2新加坡的BIM應(yīng)用情況

2.1 BIM技術(shù)應(yīng)用狀況

目前，新加坡一級注冊建筑師約3 000人。據(jù)統(tǒng)計，共有102個公共建筑項目已使用BIM技術(shù)；181個政府投資的項目強(qiáng)制要求使用BIM技術(shù)。政府已獎勵了707家BIM技術(shù)應(yīng)用的公司，合計2 000萬新幣。

BIM的使用效能企業(yè)主要體現(xiàn)在以下五個方面：1）減少失誤和遺漏41%；2）業(yè)主和設(shè)計公司溝通效率提高35%；3）空間的想象力提高32%；4）減少重復(fù)工作量31%；5）降低建造成本23%。BIM的使用效能比例如圖3所示。

新加坡努力將BIM技術(shù)應(yīng)用于包含從2D（平面）到3D（立體），再到4D（時間）、5D（費(fèi)用）、6D（綠色）、7D（物業(yè)）的各階段。當(dāng)前新加坡政府沒有對施工企業(yè)進(jìn)行強(qiáng)制BIM施工，對于一般項目BIM技術(shù)帶來的效益有限，導(dǎo)致4D施工模型僅僅停留在演示層面。由于缺少相關(guān)軟件配套，BIM模型非幾何信息的數(shù)據(jù)處于基本無法使用的狀態(tài)。對于工程量、造價等方面沒有實質(zhì)幫助，BIM在5D資金鏈及周期鏈的作用也停留在理論層面?？⒐つＰ蜎]有物業(yè)管理的數(shù)據(jù)，而且物業(yè)管理軟件與BIM軟件也不能完全銜接和兼容，因此利用BIM技術(shù)進(jìn)行物業(yè)管理也有待研究解決。在6D綠色模擬方面，雖然有很多綠色軟件，如Autodesk Simulationcfd、Ecotect等，但Revit模型無法直接導(dǎo)入使用（導(dǎo)入綠色計算軟件會有大量信息丟失，造成模型不可用），還需要重新建模，設(shè)計工作量大幅增加。目前在7D物業(yè)方面的應(yīng)用還很少，不太成熟。

新加坡政府規(guī)定設(shè)計報審必須提交BIM設(shè)計成果。但由于BIM設(shè)計帶來的額外工作量較大、BIM軟件本身不夠成熟、設(shè)計人員對軟件的掌握不夠熟練等原因，新加坡設(shè)計企業(yè)（包括CPG設(shè)計集團(tuán)等）在設(shè)計過程中一般采用“二維設(shè)計+BIM設(shè)計”的方式。項目團(tuán)隊在設(shè)計團(tuán)隊的基礎(chǔ)上配置建模團(tuán)隊，以保證按時完成。建模團(tuán)隊通過在設(shè)計過程中與設(shè)計團(tuán)隊配合，在二維設(shè)計基礎(chǔ)上完成建模。在配合二維設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化的同時，BIM成果主要用于報政府審批。

與國內(nèi)外多數(shù)設(shè)計企業(yè)一樣，CPG設(shè)計集團(tuán)在BIM使用上，主要利用BIM模型的幾何信息進(jìn)行基本的可視化輔助設(shè)計和管線碰撞優(yōu)化檢查等工作。在CPG設(shè)計集團(tuán)推廣BIM技術(shù)應(yīng)用的早期，對率先使用BIM技術(shù)的人員和團(tuán)隊進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)獎勵。

2.2 Autodesk軟件在新加坡的使用情況

Autodesk公司BIM技術(shù)較為成熟，BIM類軟件在新加坡的市場占有率高，在BIM技術(shù)推廣上十分積極，針對BIM在應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，努力在其軟件中及時解決。Autodesk公司BIM軟件產(chǎn)品線豐富，同時在自己的軟件中保留了一定的開放性，利用API接口，BIM應(yīng)用者可根據(jù)自身情況二次開發(fā)相應(yīng)插件解決遇到的軟件問題。此外，BIM技術(shù)在使用過程中想要達(dá)到預(yù)期效果、提高效率，BIM標(biāo)準(zhǔn)的制定是必須要完成的工作。Autodesk公司也積極參與編制BIM標(biāo)準(zhǔn)、制定BIM技術(shù)發(fā)展路線。

新加坡政府從1997年即開始推廣電子化，啟發(fā)了Autodesk與政府的合作。從最早的dwg格式文件到現(xiàn)在的BIM文件都要進(jìn)行電子交付。所有的管理都要按政府要求的電子交付系統(tǒng)進(jìn)行交付，對其中的交付要求進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定，并檢查模型是否滿足交付要求。當(dāng)前新加坡政府對工程項目的審批環(huán)節(jié)，要求圖紙和模型都要交付，并檢查模型和圖紙是否一致，最終目標(biāo)要在5年內(nèi)實現(xiàn)政府審批無紙化。由于每項工程項目都需要至少7、8個部門進(jìn)行配合，這就要求各政府相關(guān)部門的工作人員對BIM都要熟悉。Autodesk公司與新加坡政府各個部門保持了良好交流與技術(shù)支持。

在Autodesk公司的努力下，目前新加坡90%以上的工程項目均使用了Autodesk的BIM軟件，包括Revit、Navisworks等，使用情況良好。對BIM在使用中遇到的問題，通過專門的途徑解決，包括軟件技術(shù)支持和針對具體問題的研發(fā)等。由于BIM技術(shù)仍處于發(fā)展階段，還存在著不成熟的方面，且各個國家使用環(huán)境和BIM完成目標(biāo)均有各自的特點，Autodesk公司當(dāng)前首先集中研發(fā)資源解決客戶普遍遇到的問題，努力推動BIM的發(fā)展。

2.3云計算應(yīng)用

針對BIM技術(shù)在推廣過程中存在的硬件投資高、軟件種類多、建筑全生命周期環(huán)節(jié)眾多、模型信息傳遞不便等問題，Autodesk公司努力開發(fā)云平臺應(yīng)用。利用云平臺、云計算解決相應(yīng)問題，為未來提供服務(wù)平臺，并提供CORENET2.0的技術(shù)支持，未來可實現(xiàn)僅提供模型提交建筑報批文件。因BIM類軟件對硬件和產(chǎn)業(yè)鏈整合的要求高，如不能充分利用云計算、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)整合，BIM的推進(jìn)將受到嚴(yán)重阻力（如硬件成本高、全流程產(chǎn)業(yè)鏈整合困難等問題），所以建議大力推進(jìn)云平臺技術(shù)。

2.4 BIM推廣

BIM技術(shù)是三維信息化、互聯(lián)網(wǎng)化的技術(shù)。對于工程設(shè)計應(yīng)轉(zhuǎn)變二維設(shè)計時代的傳統(tǒng)思路，需要在意識上首先進(jìn)行轉(zhuǎn)變，因此專業(yè)的BIM培訓(xùn)、BIM教育必不可少。

2.4.1新加坡政府的BIM應(yīng)用推廣

BIM技術(shù)推進(jìn)目前還處于藍(lán)海領(lǐng)域，BIM全產(chǎn)業(yè)鏈的打通仍在努力中，堅持下去則大有可為。新加坡政府大力推廣BIM的應(yīng)用，成立BIM督導(dǎo)委員會，指導(dǎo)BIM應(yīng)用、制定BIM發(fā)展策略，與大學(xué)合作進(jìn)行BIM應(yīng)用與研發(fā)的課程，在世界各地舉辦BIM峰會進(jìn)行技術(shù)推廣。

此外，新加坡政府還建立了相應(yīng)的BIM學(xué)院，舉辦了一系列的BIM大賽、活動，針對需要幫助的公司提供BIM技術(shù)支持。政府還建設(shè)了虛擬現(xiàn)實和增強(qiáng)現(xiàn)實的展示室用以展示BIM應(yīng)用，并可進(jìn)行三維互動交流，以及AR、VR展示室和培訓(xùn)教室，租用給小型公司進(jìn)行培訓(xùn)和應(yīng)用。BCA Academy新加坡建設(shè)局學(xué)院精益與虛擬建設(shè)中心是東南亞首個類似的大型建設(shè)中心，運(yùn)用BIM技術(shù)，將模型重點放在虛擬設(shè)計與施工（簡稱VDC）上，尤其是精益建設(shè)方面的建筑原則，讓使用者通過虛擬實境和身入其境的方式感受虛擬的建設(shè)環(huán)境與建成環(huán)境（圖4，5）。目的是希望業(yè)內(nèi)人士在親身體驗這些技術(shù)和原則的實用和好處后，能夠推動這些工具在建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣。利用精益與虛擬建設(shè)中心，建筑師、工程師及承包商等建筑專業(yè)人才，在同一個設(shè)計平臺上溝通和協(xié)調(diào)，并且分析建筑結(jié)構(gòu)，以在施工前及早發(fā)現(xiàn)問題。這項技術(shù)比傳統(tǒng)二維（2D）平面設(shè)計更精準(zhǔn)。

2.4.2 CPG設(shè)計集團(tuán)的BIM應(yīng)用推廣

CPG設(shè)計集團(tuán)作為新加坡最大的設(shè)計企業(yè)，在新加坡政府的強(qiáng)力推廣下，CPG集團(tuán)在新加坡大于5 000m2的項目中均使用了BIM技術(shù)，主要使用的設(shè)計軟件為Revit，同時也利用BIM技術(shù)進(jìn)行管理、咨詢、顧問等工程相關(guān)業(yè)務(wù)，并為本地設(shè)計企業(yè)制作適應(yīng)新加坡本地要求的BIM族庫。CPG設(shè)計集團(tuán)成立了Dihub公司，幫助集團(tuán)內(nèi)的設(shè)計團(tuán)隊完成BIM設(shè)計，規(guī)劃BIM發(fā)展藍(lán)圖（MAP）。Dihub公司從CPG ATC（Autodesk Training Center）發(fā)展起來，開始的功能只是服務(wù)CPG集團(tuán)，進(jìn)行內(nèi)部培訓(xùn)和完成BIM設(shè)計模型，目前已經(jīng)將服務(wù)推廣到幫助集團(tuán)外公司實施BIM和制定BIM應(yīng)用策略。Dihub公司目前有10個員工，每人并行負(fù)責(zé)2～3個項目。CPG設(shè)計集團(tuán)在BIM相關(guān)技術(shù)上的使用（如點云技術(shù)、物業(yè)管理系統(tǒng)開發(fā)）和BIM技術(shù)實際應(yīng)用的嘗試（預(yù)制構(gòu)件設(shè)計生產(chǎn)等）值得學(xué)習(xí)。

3 新加坡的BIM項目情況

3.1 新加坡國家美術(shù)館

新加坡國家美術(shù)館（圖6）的建筑設(shè)計由Studio Milou Singapore聯(lián)合新加坡CPG設(shè)計集團(tuán)完成，于2015年10月竣工，總面積達(dá)6萬m2（其中1.8萬m2是展廳），由新加坡前高等法院和新加坡政府大廈兩座80年歷史的老建筑改建而成，見證了老建筑再利用后的全新時代意義。為了建造國家美術(shù)館，在舊有的最高法庭與市政大廳建筑旁邊建起了一座有玻璃拱頂?shù)奶炀?，由巨大的金屬樹狀結(jié)構(gòu)所支撐。屋頂花園上開了多個時尚餐廳，同時這兩棟建筑的內(nèi)部保持著原貌：柱子、大理石地板、棕色天花板與鮮紅色的墻壁。新加坡國家美術(shù)館項目中應(yīng)用點云技術(shù)，完成了美術(shù)館點云掃描，同時進(jìn)行BIM模型搭建，并和FM物業(yè)管理系統(tǒng)結(jié)合，開發(fā)API，進(jìn)行相應(yīng)的物業(yè)管理功能。國家美術(shù)館項目目前已完工，但當(dāng)時沒有做設(shè)計BIM模型，之后是在竣工后根據(jù)二維竣工圖紙建立BIM模型，并以3D激光掃描的點云數(shù)據(jù)作為最后參考依據(jù)，對BIM模型進(jìn)行完善。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)接口軟件，將BIM模型與物業(yè)管理系統(tǒng)進(jìn)行對接，形成美術(shù)館的物業(yè)管理系統(tǒng)。

3.2南洋理工大學(xué)新一代學(xué)習(xí)中心

南洋理工大學(xué)新一代學(xué)習(xí)中心（圖7）由Heatherwick Studio設(shè)計，并由CPG集團(tuán)執(zhí)行，于2015年3月竣工，服務(wù)33 000位學(xué)生，是一座創(chuàng)新型教育建筑。新一代學(xué)習(xí)中心“創(chuàng)新之室”利用BIM技術(shù)進(jìn)行綠色設(shè)計、參數(shù)化設(shè)計及施工模擬，嘗試?yán)肂IM模型進(jìn)行面包圈式預(yù)制構(gòu)件設(shè)計生產(chǎn)（由于預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)更傾向使用傳統(tǒng)方法生產(chǎn)導(dǎo)致擱置）。利用API的二次開發(fā)生成了3D幕墻，并生成算量交付給生產(chǎn)廠家作為幕墻生成的參考。

3.3新加坡建設(shè)局學(xué)院BIM培訓(xùn)學(xué)校項目

新加坡建設(shè)局BIM培訓(xùn)學(xué)校（圖8），建筑面積2.4萬m2，共10層，施工時間約20個月，零能耗，獲得美國LEED認(rèn)證白金獎。方案、初設(shè)、施工圖均采用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計。

3.4新加坡公共住房達(dá)士嶺組屋項目

達(dá)士嶺組屋是政府建設(shè)的公租房項目（圖9），是新加坡至今最高、最優(yōu)秀的公共住屋。建筑設(shè)計由ARC Studio Architecture+ Urbanism完成，占地面積2.5萬m2，建筑總高度為145m。達(dá)士嶺組屋由7座住宅大樓組成，約2 700個單位住戶，地上50層，第二十六和第五十層是空中花園，通過7棟樓連續(xù)編織，形成一個簡單但功能強(qiáng)大的天際線，為項目創(chuàng)建了一個強(qiáng)大的標(biāo)志，并擁有兩個世界之最，即最長的空中花園與最重的空中橋梁。一、二層為停車場，且7座樓的停車場連為一體。車位不需要購買，只交管理費(fèi)即可。三層是幼兒園、活動室、音美陶藝舞蹈室、會議室等。

該項目先由加工工廠預(yù)制剪力墻、樓板、梁、柱、衛(wèi)生間、樓梯、垃圾槽等各個部件，再進(jìn)行組裝，整棟建筑的預(yù)制裝配率達(dá)到94%。雖然該項目的建筑成本至少比普通組屋高出30%左右，但卻完美地實現(xiàn)了建筑產(chǎn)品的綠色、節(jié)能、環(huán)保、智能、全生命周期價值的最大化。

4結(jié)語

考察團(tuán)通過與新加坡政府、BIM軟件公司、建筑設(shè)計集團(tuán)等機(jī)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)交流（圖10），實地考察了新加坡應(yīng)用BIM的展覽建筑、教育建筑和住宅建筑等項目，了解和掌握了新加坡對BIM技術(shù)推進(jìn)的扶持政策、獎勵措施、推進(jìn)BIM的辦法以及工程項目大量應(yīng)用BIM技術(shù)現(xiàn)狀等情況。通過本次BIM技術(shù)應(yīng)用考察，課題組按課題計劃和考察要求，較好地完成了考察任務(wù)。