BIM軟件在建設(shè)項(xiàng)目中的應(yīng)用研究

摘 要：本文從兩個(gè)維度闡述BIM在建設(shè)項(xiàng)目中的具體應(yīng)用：BIM在建設(shè)項(xiàng)目各階段的應(yīng)用與BIM在不同建設(shè)項(xiàng)目管理模式的應(yīng)用，其中包括有可行性研究階段、施工階段與運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段，具體的建設(shè)項(xiàng)目管理模式包括設(shè)計(jì)—招標(biāo)—建造模式、設(shè)計(jì)—建造模式、代理型施工管理模式、風(fēng)險(xiǎn)型施工管理模式、精益建造管理模式與一體化項(xiàng)目管理模式。最后針對(duì)BIM在建設(shè)項(xiàng)目中廣泛應(yīng)用的困難與挑戰(zhàn)、以及BIM未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：建筑信息建模（BIM）；建設(shè)項(xiàng)目管理模式；發(fā)展趨勢(shì)

進(jìn)入信息化時(shí)代，信息技術(shù)已經(jīng)為制造業(yè)、電子業(yè)等行業(yè)帶來(lái)了革新性的變化。在制造業(yè)，數(shù)字化模型作為其重要生產(chǎn)工具已有數(shù)年的歷史，數(shù)控操作，三維軟件等技術(shù)為提高生產(chǎn)效率發(fā)揮了顯著的作用。而建筑業(yè)信息化程度仍處于較低的水平，針對(duì)目前建筑業(yè)向低能耗、低污染、可持續(xù)發(fā)展方向的發(fā)展趨勢(shì)，并伴隨著國(guó)外同行業(yè)日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)與挑戰(zhàn)，信息化技術(shù)是我國(guó)建筑行業(yè)現(xiàn)階段應(yīng)運(yùn)而生的發(fā)展方向。

目前，我國(guó)的建筑行業(yè)在設(shè)計(jì)與施工兩個(gè)領(lǐng)域存在著明確的分工，大多數(shù)建設(shè)項(xiàng)目管理模式采用設(shè)計(jì)—招標(biāo)—建造模式，其中信息的溝通不暢成為提高生產(chǎn)效率的主要瓶頸。故人們開(kāi)始探索新型的技術(shù)與管理模式，如3D制圖、一體化項(xiàng)目管理模式、精益建造管理模式等等。而B(niǎo)IM的出現(xiàn)，真是順應(yīng)了建筑業(yè)主的發(fā)展需求。

BIM最初發(fā)源于上世紀(jì)70年代的美國(guó)，由美國(guó)喬治亞理工大學(xué)建筑與計(jì)算機(jī)學(xué)院的查克易士曼博士提出。其被定義為：“Building information modeling integrates all of the geometrics and capabilities，and piece behavior information into a single interrelated descripition of a building project over its lifecycle.It also includes process information dealing with construction schedules and fabrication processes”[1]。翻譯為：“建筑信息建模是將一個(gè)建筑建設(shè)項(xiàng)目在整個(gè)生命周期內(nèi)的所以幾何特性、功能要求與構(gòu)件的性能信息綜合到一個(gè)單一的模型中。同時(shí)，這個(gè)單一模型的信息還包括了施工進(jìn)度、建造過(guò)程的過(guò)程控制信息。”

1 BIM概念綜述

（1）BIM作為模型結(jié)果

在此引用美國(guó)國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)對(duì)BIM的定義—“BIM是建設(shè)項(xiàng)目的兼具物理特性與功能特性的數(shù)字化模型，且是從建設(shè)項(xiàng)目的最初概念設(shè)計(jì)開(kāi)始的整個(gè)生命周期里做出任何決策的可靠共享信息資源?！?/p>

BIM作為模型結(jié)果，與傳統(tǒng)的3D建筑模型有著本質(zhì)的區(qū)別，其兼具了物理特性與功能特性。其中，物理特性（Physical Characteristic），可以理解為幾何特性（GeometricCharacteristic）；而功能特性（Functional Characteristic），是指此模型具備了所有一切與該建設(shè)項(xiàng)目有關(guān)的信息。

（2）BIM作為過(guò)程

在此引用美國(guó)喬治亞理工大學(xué)建筑與計(jì)算機(jī)學(xué)院的查克伊士曼博士等四人所著的《BIM：業(yè)主、項(xiàng)目管理者、設(shè)計(jì)人員、工程師及承包商的建筑信息建模指南（BIM：AGuide toBuildingInformation Modeling for Owners，Managers，Designers，Engineers andContractors）》一書(shū)中關(guān)于BIM的定義：“BuildingInformation Modeling（BIM）is a new approach todesign，construction，and facility mangement...BIM is not a thing or a type of software but a hunman activity that ultimately involves broad process changes in construcion.”[2] 將其翻譯如下：“建筑信息建模是對(duì)于項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理的一種新型過(guò)程方法……BIM不是某一個(gè)物體或者某一種軟件，它是一種管理具有眾多不確定因素的項(xiàng)目施工過(guò)程的人為舉措?！?/p>

2 BIM在建設(shè)項(xiàng)目各階段的具體應(yīng)用

BIM對(duì)于可行性研究階段建設(shè)項(xiàng)目在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上可行性論證提供了幫助，提高了論證結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。在可行性研究階段，業(yè)主需要確定出建設(shè)項(xiàng)目方案在滿足類型、質(zhì)量、功能等要求下是否具有技術(shù)與經(jīng)濟(jì)可行性。但是，如果想得到可靠性高的論證結(jié)果，需要花費(fèi)大量的時(shí)間、金錢與精力。BIM可以為業(yè)主提供概要模型對(duì)建設(shè)項(xiàng)目方案進(jìn)行分析、模擬，從而為整個(gè)項(xiàng)目的建設(shè)降低成本、縮短工期并提高質(zhì)量。

BIM在建設(shè)項(xiàng)目各階段的具體應(yīng)用

對(duì)于傳統(tǒng)CAD時(shí)代存在于建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的2D圖紙冗繁、錯(cuò)誤率高、變更頻繁、協(xié)作溝通困難等缺點(diǎn)，BIM所帶來(lái)的價(jià)值優(yōu)勢(shì)是巨大的：在概念設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員需對(duì)擬建項(xiàng)目的選址、方位、外形、結(jié)構(gòu)形式、耗能與可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題、施工與運(yùn)營(yíng)概算等問(wèn)題做出決策，BIM技術(shù)可以對(duì)各種不同的方案進(jìn)行模擬與分析、且為集合更多的參與方投入該階段提供了平臺(tái)，使做出的分析決策早期得到反饋，保證了決策的正確性與可操作性。不同于CAD技術(shù)下3D模型需要由多個(gè)2D平面圖共同創(chuàng)建，BIM軟件可以直接在3D平臺(tái)上繪制3D模型，并且所需的任何平面視圖都可以由該3D模型生成，準(zhǔn)確性更高且直觀快捷，為業(yè)主、施工方、預(yù)制方、設(shè)備供應(yīng)方等項(xiàng)目參與人的溝通協(xié)調(diào)提供了平臺(tái)。

設(shè)計(jì)圖紙的實(shí)際可施工性（constructability）是國(guó)內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)常遇到的問(wèn)題。由于專業(yè)化程度的提高及國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)建設(shè)工程所采用的設(shè)計(jì)與施工分別承發(fā)包模式的局限性，設(shè)計(jì)與施工人員之間的交流甚少，加之很多設(shè)計(jì)人員缺乏施工經(jīng)驗(yàn)，極易導(dǎo)致施工人員難以甚至無(wú)法按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工。BIM可以通過(guò)提供3D平臺(tái)加強(qiáng)設(shè)計(jì)與施工的交流，讓有經(jīng)驗(yàn)的施工管理人員參與到設(shè)計(jì)階段早期植入可施工性理念，更深入地可以推廣新的工程項(xiàng)目管理模式如一體化項(xiàng)目管理模式IPD（Integrated ProjectDelivery mode）以解決可施工性的問(wèn)題。在設(shè)計(jì)的任何階段，BIM技術(shù)都可以按照定額計(jì)價(jià)模式根據(jù)當(dāng)前BIM模型的工程量給出工程的總概算；隨著初步設(shè)計(jì)的深化，項(xiàng)目各個(gè)方面如建設(shè)規(guī)模、結(jié)構(gòu)性質(zhì)、設(shè)備類型等均會(huì)發(fā)生變動(dòng)與修改，BIM模型平臺(tái)導(dǎo)出的工程概算可以在簽訂招投標(biāo)合同之前給項(xiàng)目各參與方提供決策參考，也為最終的設(shè)計(jì)概算提供基礎(chǔ)。

BIM在建設(shè)項(xiàng)目管理模式的具體應(yīng)用

傳統(tǒng)的建設(shè)項(xiàng)目管理模式如設(shè)計(jì)一招標(biāo)一建造模式、設(shè)計(jì)一建造模式、代理型施工管理模式、風(fēng)險(xiǎn)型施工管理模式等都有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，即各參與方處于對(duì)立的位置，各參與方的目標(biāo)和項(xiàng)目總體的目標(biāo)不一致，如出現(xiàn)項(xiàng)目的目標(biāo)沒(méi)有達(dá)到（例如造價(jià)超出預(yù)算），但某個(gè)參與方的目標(biāo)卻圓滿完成（例如施工方實(shí)現(xiàn)盈利）等。

3 BIM軟件挑戰(zhàn)與未來(lái)發(fā)展應(yīng)用

目前市場(chǎng)上的BIM軟件紛繁蕪雜，不僅BIM核心建模軟件多種多樣，與之具有互用性的行業(yè)軟件也種類繁多。選擇合適的軟件對(duì)于初步嘗試BIM應(yīng)用的建筑企業(yè)并不是一件易事，且軟件的價(jià)格不菲，而開(kāi)發(fā)BIM軟件需要大量的人力、物力及時(shí)間投入，收益的不確定性往往讓許多企業(yè)望而卻步。

由于BIM的可視化平臺(tái)可以讓業(yè)主隨時(shí)檢查其設(shè)計(jì)是否符合業(yè)主的要求，且BIM技術(shù)所帶來(lái)的價(jià)值優(yōu)勢(shì)是巨大的，如能縮短工期、早期得到可靠的工程預(yù)算、得到高性能的項(xiàng)目結(jié)果、方便設(shè)備管理與維護(hù)等等。

在新加坡，一些項(xiàng)目的BIM模型已經(jīng)具備了自動(dòng)檢測(cè)是否符合規(guī)范與施工性

能；而一些以創(chuàng)新為主的公司，如Solibri和EPM，其基于IFC標(biāo)準(zhǔn)（Industry FoundationClasses data model，IFC，由buildingSMART聯(lián)盟——即美國(guó)建筑科學(xué)研究院在信息資源和技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)專業(yè)委員會(huì)——開(kāi)發(fā)的BIM普遍使用的格式）已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了具有模型自動(dòng)檢測(cè)功能的軟件（Jotne 2007，Solibri2007）。

參考文獻(xiàn)

[1]Goldberg，H.E.，The Building Information Model，CADalyst，Nov 2004.Vol.21，56-58.

[2] Gudgel，J.，Building Information Modeling：Transforming Design and Construction toAchieve GreaterIndustry Productivity，McGraw-Hill SmartMarket Report.Retrieved from www.analyticsstore.construction.com

作者簡(jiǎn)介

劉韋臣（1994-），男，漢族，河南開(kāi)封市人，工學(xué)碩士，河南大學(xué)土木建筑學(xué)院土木工程專業(yè)，研究方向：結(jié)構(gòu)工程。