BIM技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用研究

李東晉，莫文靜

（1重慶市設(shè)計院，重慶400015；2重慶博建建筑規(guī)劃設(shè)計有限公司，重慶401120）

BIM技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用研究

李東晉1，莫文靜2

（1重慶市設(shè)計院，重慶400015；2重慶博建建筑規(guī)劃設(shè)計有限公司，重慶401120）

近年來，國內(nèi)外對BIM技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用越來越重視，BIM已成為未來建筑行業(yè)技術(shù)的發(fā)展趨勢。該文介紹了BIM技術(shù)的起源、標準和技術(shù)特點，分析了BIM技術(shù)的應(yīng)用對建筑行業(yè)帶來的變化，討論了BIM技術(shù)在實際應(yīng)用中存在的問題并提出對策。最后得出了BIM技術(shù)的應(yīng)用需要建筑全行業(yè)一起參與，共同推進。

BIM技術(shù)；建筑行業(yè)；建筑信息模型；BIM軟件

0 引言

改革開放以來，中國的經(jīng)濟發(fā)展取得了舉世矚目的成就，建筑行業(yè)作為國民經(jīng)濟支柱之一，在其中扮演了重要角色。隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，帶來了諸如能源利用率低，原材料消耗過多等一系列問題[1]。較低的信息化水平是建筑行業(yè)生產(chǎn)效率遠低于其他行業(yè)的主要原因之一。為解決這一問題，建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）的概念應(yīng)運而生，成為了近幾年受到國內(nèi)外普遍關(guān)注的一種全新的技術(shù)。

1 BIM技術(shù)介紹

1.1 BIM起源和標準

BIM概念最早由美國在上世紀70年代提出，由于當時計算機技術(shù)的落后，BIM技術(shù)未能得到進一步應(yīng)用[2]。進入21世紀，計算機和信息技術(shù)的快速發(fā)展使BIM概念重新受到了重視[3]。目前較為成熟的BIM定義是美國BIM標準：“BIM技術(shù)是設(shè)施物理和功能特性的數(shù)字表達，是從一開始在設(shè)施的生命周期內(nèi)形成決策的可靠基礎(chǔ)，是設(shè)施信息的共享知識資源?！?/p>

1.2 BIM技術(shù)的特點和應(yīng)用軟件

BIM技術(shù)具有可視化性，協(xié)調(diào)性，模擬性，優(yōu)化性，可出圖性，信息化性的特點。目前應(yīng)用較為廣泛的BIM設(shè)計軟件有：美國Autodesk公司的Autodesk Revit、Revit MEP、Navisworks，匈牙利Graphisoft公司的ArchiCAD，德國Nemetschek公司的Nemetschek Architect，Bentley公司的Benetly Building等。國內(nèi)BIM建模應(yīng)用較多的是Autodesk Revit相關(guān)軟件[4]。

1.3 BIM技術(shù)在國內(nèi)外應(yīng)用情況

BIM技術(shù)的應(yīng)用從美國率先開始，2003年，美國總務(wù)管理局（General Services Administration）推出了國家的BIM計劃并出臺了BIM指南。2010年，日本國土交通省宣布在日本國內(nèi)推行BIM技術(shù)。歐洲也緊隨其后，開始著手制定本地區(qū)的BIM應(yīng)用標準[5]。BIM概念和技術(shù)引入我國時間較晚，2003年，BIM概念在國內(nèi)一些高校和科研機構(gòu)的介紹下進入我國，舉辦了各種研討會及相關(guān)培訓(xùn)。國內(nèi)如中建國際，上?，F(xiàn)代建筑等設(shè)計單位開始在實際項目中應(yīng)用BIM技術(shù)。我國政府對BIM技術(shù)的應(yīng)用十分重視，在國家十二五建筑信息化發(fā)展綱要中正式納入了BIM技術(shù)。

圖1 傳統(tǒng)建筑行業(yè)流程

2 BIM技術(shù)應(yīng)用對建筑行業(yè)帶來的變化

2.1 BIM技術(shù)給建筑行業(yè)流程帶來的變化

傳統(tǒng)建筑行業(yè)是一個線性流程，建設(shè)項目從業(yè)主開始立項，然后到設(shè)計，施工，裝飾等單位，最后完成后并移交給運營單位進行管理、經(jīng)營及維護（如圖1）。

建設(shè)項目工程信息從上游往下游傳遞的過程中，存在著信息流失，不能完整的傳遞到下一環(huán)節(jié)（如圖2）。

施工單位不能通過設(shè)計圖紙獲得完整的信息，必須通過其他手段比如與設(shè)計人員溝通或者設(shè)計人員出現(xiàn)場的形式來補充圖紙信息表達的不足，這樣會導(dǎo)致信息傳遞效率低下，出現(xiàn)耽誤工期、返工或者改圖等問題，造成材料的浪費和成本的提高。后期運營單位需要根據(jù)建筑信息來進行比如物業(yè)管理、消防疏散方案的制定、建筑設(shè)備的管理和維護等方面的工作。傳統(tǒng)的流程中，施工單位交付給運營單位的使用文件和項目文檔等沒有包含項目中的所有信息，這會造成后續(xù)管理上的困難和問題。

引入BIM技術(shù)后，會帶來建筑行業(yè)整體流程的變化（如圖3）。

圖2 傳統(tǒng)建筑行業(yè)信息傳遞過程

圖3 引入BIM技術(shù)后建筑行業(yè)流程

BIM模型作為項目的信息中心，業(yè)主、設(shè)計、施工、裝飾、運營等相關(guān)單位都可以進行信息的獲取和上傳。設(shè)計單位根據(jù)業(yè)主的要求從方案階段開始建立建筑專業(yè)的BIM模型；在初設(shè)階段，結(jié)構(gòu)和設(shè)備專業(yè)進行各自專業(yè)模型的搭建；在施工圖階段再對各自專業(yè)的模型進行進一步深化與完善。在施工圖的最后階段，各專業(yè)模型之間進行碰撞檢查和優(yōu)化設(shè)計，形成設(shè)計方最終的BIM模型。施工單位根據(jù)這一模型進行施工過程模擬優(yōu)化，施工進度管理，設(shè)計和施工碰撞檢查等功能的應(yīng)用，并隨時將需要修改的信息反饋到BIM模型進行信息更新。施工完成后，運營單位除了接收建筑物及其他相關(guān)資料以外，一個具有完整信息的BIM模型也同時交付到運營單位手中，方便其進行后期的運營與管理。BIM模型本身就是信息的集合體，涵蓋了如建筑專業(yè)的門窗、墻體、構(gòu)件參數(shù)信息，結(jié)構(gòu)專業(yè)的梁板柱，設(shè)備專業(yè)的設(shè)備尺寸，管線管徑，所在位置等建筑物信息。相關(guān)各單位在工程項目中使用同一個BIM模型，這就保證了在建筑全壽命周期中信息傳遞的完整性和準確性。

2.2 BIM技術(shù)對建筑設(shè)計帶來的變化

傳統(tǒng)的建筑設(shè)計圖紙是二維的，不論是手工繪圖時代，還是應(yīng)用了CAD等計算機輔助設(shè)計工具之后，所設(shè)計出來的圖紙都是以二維形式表達出來的。建筑的平立剖及大樣圖都是二維形式，一旦其中一張平面圖有修改，勢必牽扯到其他相關(guān)圖紙的改動，導(dǎo)致改圖工作量巨大，是廣大設(shè)計師頗為頭疼的問題。二維圖紙的表達性較差，需要一定的想象力才能理解圖紙所傳達的意圖，造成設(shè)計師和施工方及業(yè)主交流上的不便，會造成部分信息流失。BIM三維模型則是一個整體，每個構(gòu)件及位置在模型中都具有唯一性，在模型中有一處修改，其所出的平立剖圖紙都會全部更新，保證了信息的一致性和系統(tǒng)性，避免了有些圖紙漏改的現(xiàn)象出現(xiàn)，提高了設(shè)計質(zhì)量和水平。

3 BIM技術(shù)在實際應(yīng)用中存在的問題及對策

3.1 BIM技術(shù)在實際應(yīng)用中存在的問題

BIM技術(shù)是未來建筑行業(yè)發(fā)展的趨勢，會對建筑行業(yè)各方面帶來顛覆性的變革，其實際應(yīng)用必然是一個比較漫長的過程。在這一過程中存在以下問題：

（1）目前對BIM技術(shù)運用主要由設(shè)計單位牽頭，許多業(yè)主單位對BIM技術(shù)并不是很了解，認為BIM技術(shù)僅僅是對CAD軟件的替代，把BIM技術(shù)和三維設(shè)計軟件等同起來。這就導(dǎo)致了兩種觀點，一種觀點認為沒有必要應(yīng)用BIM技術(shù)，現(xiàn)有的二維設(shè)計已經(jīng)滿足了行業(yè)需求；另外一種觀點認為BIM技術(shù)是設(shè)計工具的更新，是設(shè)計院的事情，跟業(yè)主單位無關(guān)。因此，許多業(yè)主單位雖然提出在項目中應(yīng)用BIM技術(shù)，但沒有意識到應(yīng)該對其付費，認為這只是項目設(shè)計方的繪圖工具。對于設(shè)計單位來說，BIM技術(shù)的應(yīng)用在項目中所增加的工作量是很大的，尤其是建模期間，有大量的土建構(gòu)件和設(shè)備信息需要進行處理。這一部分增加的工作量并未在設(shè)計收費中予以體現(xiàn)，大大挫傷了廣大設(shè)計人員應(yīng)用BIM技術(shù)的積極性。

（2）住建部和地方政府相繼發(fā)布了推廣BIM技術(shù)應(yīng)用的文件，提出了一系列發(fā)展BIM技術(shù)的目標和總體要求，但是對于BIM技術(shù)的出圖標準和出圖深度并未作明確規(guī)定。設(shè)計單位仍然依據(jù)傳統(tǒng)的二維圖紙標準由BIM模型導(dǎo)出二維圖紙，相當于是用三維軟件來進行二維設(shè)計，實際出圖效果并不好，某種程度上來說還不如現(xiàn)有的二維設(shè)計軟件CAD好用，體現(xiàn)不出來三維設(shè)計的優(yōu)勢。

（3）基于BIM技術(shù)的三維設(shè)計軟件還處在發(fā)展階段，不夠成熟好用。大量的三維設(shè)計軟件都是由國外公司開發(fā)的，不符合國內(nèi)的建筑行業(yè)標準和繪圖習(xí)慣。例如，三維設(shè)計軟件中引入了族的概念，在進行一個項目設(shè)計時，各專業(yè)需要先建立數(shù)量繁多的族，形成族庫，然后才能進行后續(xù)設(shè)計，這種情況大大增加了設(shè)計師的工作量，使得設(shè)計人員大部分精力都花在設(shè)計族而不是項目本身上。軟件中族庫很薄弱，沒有建立一個統(tǒng)一的標準族庫。

（4）在傳統(tǒng)的工作流程中，設(shè)計單位所出的圖紙不需要對施工技術(shù)進行很詳盡的描述，通過引用一些施工圖集和規(guī)定就可以滿足出圖的要求。施工單位以圖紙為指導(dǎo)，在實際的施工過程中可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況采取合理的施工技術(shù)。引入BIM技術(shù)后，由于BIM模型包含了大量本該由施工單位進行現(xiàn)場確定的信息，施工單位必須按照模型進行施工，失去了在現(xiàn)場進行調(diào)整的便利。目前BIM建模工作主要是由設(shè)計單位來進行，由于對施工技術(shù)了解不足，經(jīng)常會出現(xiàn)設(shè)計要求實際施工難以達到的情況。這種由設(shè)計單位單獨建立的BIM模型難以滿足現(xiàn)場指導(dǎo)施工的需求。

（5）國內(nèi)BIM技術(shù)應(yīng)用范圍還不夠廣泛，主要側(cè)重于設(shè)備專業(yè)的管線碰撞檢查，對于日照模擬、能耗分析和后期建筑管理維護等方面的應(yīng)用還比較少。

3.2 針對上述問題提出的對策

（1）BIM技術(shù)的應(yīng)用不僅僅是設(shè)計單位的事情，建筑行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈都應(yīng)該參與進來。業(yè)主單位和施工單位尤其應(yīng)該加強BIM技術(shù)方面的培訓(xùn)，提高對BIM技術(shù)的認識。BIM技術(shù)的應(yīng)用給業(yè)主和施工方帶來的效益是明顯的，可以減少施工問題、優(yōu)化施工管理從而節(jié)約建筑材料和資金。為了保證設(shè)計單位的利益，國家有關(guān)部門應(yīng)該著手制定BIM技術(shù)相關(guān)收費標準，這對我國BIM市場的健康發(fā)展有著十分重要的意義。

（2）國家建設(shè)主管部門應(yīng)該制定BIM三維出圖標準，對BIM的出圖深度作出規(guī)定，指導(dǎo)設(shè)計單位由二維出圖向三維出圖轉(zhuǎn)變，提高三維設(shè)計軟件的出圖效率。

（3）國內(nèi)軟件商應(yīng)充分認識到BIM相關(guān)軟件的市場潛力，努力開發(fā)符合國內(nèi)標準和設(shè)計習(xí)慣的二次開發(fā)軟件。開發(fā)軟件的目的是給設(shè)計師提供得心應(yīng)手的工具而不是加重設(shè)計師的負擔。國家應(yīng)該制定統(tǒng)一的BIM標準族庫，將族的開發(fā)和制作這一工作交由專業(yè)的軟件開發(fā)商來完成。

（4）在建立BIM模型的過程中應(yīng)該將施工方納入進來，參與設(shè)計討論，對模型與實際施工相沖突的情況及時提出意見，避免到了實際施工中才發(fā)現(xiàn)問題，從而節(jié)約了時間，提高了BIM模型的可操作性。

（5）開發(fā)建筑全生命周期不同階段相關(guān)應(yīng)用軟件，擴大BIM技術(shù)的應(yīng)用范圍。

4 結(jié)論

BIM技術(shù)的應(yīng)用對提高我國能源和資源的利用效率有著十分重要的意義，有利于我國建筑行業(yè)的健康發(fā)展。同時，也要認識到目前BIM技術(shù)的局限性，并不能完全替代現(xiàn)有的二維設(shè)計軟件。政府層面要結(jié)合我國建筑行業(yè)實際情況逐步推進BIM技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，科研機構(gòu)和高校要開展BIM在建筑全行業(yè)應(yīng)用技術(shù)的研究，軟件公司要開發(fā)適應(yīng)我國廣大設(shè)計人員工作習(xí)慣的配套軟件。只有建筑全行業(yè)上上下下都參與進來，BIM技術(shù)才能真正的落地生根，成為未來建筑行業(yè)應(yīng)用的核心技術(shù)。

[1]鄭華海，劉勻，李元齊.BIM技術(shù)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀[J].結(jié)構(gòu)工程師，2015，31（4）：233-241.

[2]何清華，錢麗麗，段運峰，等.BIM在國內(nèi)外應(yīng)用的現(xiàn)狀及障礙研究[J].工程管理學(xué)報，2012，26（1）：12-16.

[3]張建平，余芳強，李丁.面向建筑全生命期的集成BIM建模技術(shù)研究[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2012，4（1）：6-13.

[4]李驍.綠色BIM在國內(nèi)建筑全生命周期應(yīng)用前景分析[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2012，4（2）：52-57.

[5]周春波.BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用研究[J].青島理工大學(xué)學(xué)報，2013，34（1）：51-54.

責任編輯：孫蘇，李紅

Research on Application of BIMTechnology in Construction Industry

In recent years,more and more attention has been paid to the application of BIMtechnology in the construction industry athome and abroad. BIMhas become the future development trend of the construction industry.This paper introduces the origin of BIM technology,standards and technical characteristics,analyzes the change of the application of BIM technology in the construction industry,and discusses the BIMtechnology in the practical application problems and countermeasures.Finally,itis concluded thatthe application of BIMtechnology needs the participation and jointpromotion of the whole construction industry.

BIMtechnology;construction industry;building information model;BIMsoftware

TU18

A

1671-9107（2017）02-0024-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.02.024

2016-11-30

李東晉（1986-），男，山西臨汾人，研究生，工程師，主要研究方向為建筑電氣與智能化及供配電研究。

莫文靜（1988-），女，重慶潼南人，研究生，工程師，主要研究方向為建筑設(shè)計、建筑歷史及其理論。