BIM應(yīng)用于建設(shè)工程全壽命周期的機(jī)理研究

王智博，王永

（河南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 451460）

傳統(tǒng)的建設(shè)工程項(xiàng)目管理模式隨著BIM技術(shù)的引入而進(jìn)行革新，BIM技術(shù)可以使眾多的參建單位在同一個(gè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和信息共享，從而使得建設(shè)工程項(xiàng)目管理更為便捷、有效。我國“十三五”規(guī)劃中提出“全面提高行業(yè)信息化水平，重點(diǎn)推進(jìn)建筑企業(yè)管理與核心業(yè)務(wù)信息化建設(shè)和專項(xiàng)信息技術(shù)的應(yīng)用”，可見BIM技術(shù)與項(xiàng)目管理的結(jié)合是發(fā)展的必然趨勢?；贐IM（建筑信息模型）的項(xiàng)目管理，與項(xiàng)目管理中的信息管理類似，其思想是將傳統(tǒng)的信息管理進(jìn)行集成。因此，項(xiàng)目管理中信息管理的內(nèi)容和過程,也間接映射BIM的主要內(nèi)容和過程。信息管理的內(nèi)容和過程也是利用BIM進(jìn)行項(xiàng)目集成管理的內(nèi)容和過程。

1 BIM應(yīng)用于項(xiàng)目全壽命周期的建設(shè)環(huán)境分析

設(shè)計(jì)→招標(biāo)→施工的交易模式是我國當(dāng)前主要的項(xiàng)目交易模式，在這一模式下，BIM在單個(gè)階段和多個(gè)階段也進(jìn)行了應(yīng)用。2011年，同濟(jì)大學(xué)BIM研究團(tuán)隊(duì)對(duì)國內(nèi)BIM應(yīng)用進(jìn)行了調(diào)研。項(xiàng)目調(diào)研對(duì)國內(nèi)9個(gè)DBB交易模式下的建設(shè)項(xiàng)目的調(diào)研顯示，DBB模式下BIM應(yīng)用從單一設(shè)計(jì)階段向施工及后期管理階段發(fā)展。并且，一些重大、復(fù)雜的項(xiàng)目更注重在全生命周期內(nèi)應(yīng)用BIM來解決施工和后期運(yùn)營的問題。對(duì)BIM在企業(yè)應(yīng)用的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)企業(yè)為當(dāng)前國內(nèi)BIM應(yīng)用的主要力量，BIM應(yīng)用主要是設(shè)計(jì)三維建模、輔助設(shè)計(jì)出圖、三維管線綜合、建筑性能化分析、人流疏散分析、4D施工進(jìn)度模擬、運(yùn)營設(shè)備信息維護(hù)、BIM輔助施工及運(yùn)營管理等，幾乎覆蓋了BIM在各個(gè)階段的主要價(jià)值點(diǎn)，但是大多數(shù)企業(yè)在組織內(nèi)部沒有進(jìn)行大規(guī)模推廣。目前，在軟件開發(fā)商的市場推動(dòng)下，BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段（特別是前期方案設(shè)計(jì)和3D演示、日照、能量、疏散分析等）得到了廣泛的傳播和應(yīng)用，但在項(xiàng)目施工、運(yùn)營和維護(hù)階段，還處于實(shí)驗(yàn)性的應(yīng)用階段。造成這一現(xiàn)狀的原因有以下幾點(diǎn)。

（1）專業(yè)人員需要較長的學(xué)習(xí)時(shí)間去接受并熟練應(yīng)用BIM模型設(shè)計(jì)。

（2）國外軟件廠商的產(chǎn)品對(duì)我國規(guī)范的支持程度差。

（3）BIM軟件僅提供平臺(tái)作用，而各相關(guān)專業(yè)軟件之間的接口不兼容，需要在BIM平臺(tái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行專業(yè)軟件的二次開發(fā)。

在我國主要的DBB項(xiàng)目交付模式下，流程、合同、組織關(guān)系不利于集成性的BIM的應(yīng)用。2011年，何關(guān)培教授的BIM研究團(tuán)隊(duì)，對(duì)國內(nèi)政府、業(yè)主、施工方、監(jiān)理單位、運(yùn)營單位和設(shè)計(jì)方、高校和研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)研，發(fā)表《2011年中國工程建設(shè)BIM應(yīng)用研究報(bào)告》，調(diào)研結(jié)果顯示，87%的受訪人表示聽說過BIM，這個(gè)數(shù)據(jù)比2010年提高了25%，其中15%的人數(shù)表示2011年初次接觸BIM概念。對(duì)BIM的接受渠道調(diào)研顯示，43%的受訪者通過項(xiàng)目其他相關(guān)方得知BIM，這也說明BIM在項(xiàng)目參與方之間的擴(kuò)散效應(yīng)。對(duì)于BIM在項(xiàng)目中的應(yīng)用調(diào)研，結(jié)果顯示39%的被調(diào)研者表示使用過BIM。其中64%的設(shè)計(jì)方和34%的施工方均表示使用過BIM。通過這兩項(xiàng)調(diào)研和訪談的結(jié)果，我們可以看出，目前階段DBB模式下BIM的應(yīng)用特點(diǎn)。

國內(nèi)對(duì)BIM的認(rèn)知和應(yīng)用集中在設(shè)計(jì)和施工的階段。設(shè)計(jì)階段包括方案設(shè)計(jì)、擴(kuò)初設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)3個(gè)環(huán)節(jié)；施工階段包括安裝深化圖紙，協(xié)同設(shè)計(jì)的理念開始在一些大型項(xiàng)目(上海中心)中得到體現(xiàn)?，F(xiàn)有的設(shè)計(jì)院應(yīng)用推廣BIM的速度快于建筑業(yè)其他參與主體，并且向其他參與方擴(kuò)散當(dāng)前的設(shè)計(jì)及傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，部分設(shè)計(jì)院采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式和基于BIM設(shè)計(jì)的并行模式，但BIM的應(yīng)用項(xiàng)目仍更多限于圖紙的審查和驗(yàn)證，以提高交付給業(yè)主的圖紙質(zhì)量。在BIM實(shí)施的項(xiàng)目層面，缺少完善的激勵(lì)約束機(jī)制和風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)機(jī)制。項(xiàng)目參與方正在不斷探索合同條款來適應(yīng)BIM應(yīng)用。

2 BIM是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全壽命周期集成化和可持續(xù)化的基礎(chǔ)

目前，建設(shè)生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品信息還處于分割狀態(tài)，這種分割首先體現(xiàn)在不同專業(yè)之間的產(chǎn)品信息分割。在過去的幾十年里，建筑設(shè)施在功能上得到了很大發(fā)展，包含的物理系統(tǒng)越來越多，如建筑、結(jié)構(gòu)、水電暖、智能化、消防安全等，這些專業(yè)大都只涉及工程項(xiàng)目生命周期的某個(gè)階段或某個(gè)領(lǐng)域。由于缺乏統(tǒng)一、規(guī)范的信息標(biāo)注，不同專業(yè)的產(chǎn)品信息在工程項(xiàng)目實(shí)施的各個(gè)階段都是相互孤立、自成體系，無法形成統(tǒng)一的產(chǎn)品信息。其次，即使在某一專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，信息的分割也十分明顯，目前，二維圖紙(包括紙質(zhì)圖紙和電子圖紙)和說明依然是建設(shè)生產(chǎn)過程中最主要的信息媒介，二維圖紙將各專業(yè)的產(chǎn)品信息分割成平面圖、立面圖、剖面圖、大樣圖，每一份圖紙都只是有關(guān)整體的孤立表達(dá)，這種分割不僅限制了工作人員對(duì)建筑產(chǎn)品信息的理解和把握，而且也是造成產(chǎn)品信息錯(cuò)誤的根源。BIM的應(yīng)用可以從根本上改變當(dāng)前建筑產(chǎn)品信息被割裂的情況。首先，BIM的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)各專業(yè)內(nèi)的產(chǎn)品信息集成。BIM本身就可作為模型協(xié)同工作的平臺(tái)，BIM以集成的方式表達(dá)了傳統(tǒng)二維圖紙零散的產(chǎn)品信息，同時(shí)也可以方便地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息的分解，BIM可以根據(jù)工程需要生成平面圖、立面圖、剖面圖、大樣圖等，這對(duì)建筑工作人員理解和使用建筑產(chǎn)品信息大有好處。

其次，BIM的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)間產(chǎn)品信息的集成。當(dāng)前，全球最大的BIM軟件開發(fā)商都積極遵從國際協(xié)同工作聯(lián)盟制定的信息標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行軟件開發(fā)，這意味著不同軟件系統(tǒng)間按照統(tǒng)一的信息標(biāo)準(zhǔn)可以實(shí)現(xiàn)信息的協(xié)同，借助于專業(yè)的產(chǎn)品信息集成系統(tǒng)，就可以將各專業(yè)產(chǎn)品信息集成為綜合的產(chǎn)品信息模型，該模型可用于更加復(fù)雜的分析和模擬工作，如利用集成后的產(chǎn)品信息模型，可以對(duì)不同專業(yè)的產(chǎn)品信息模型進(jìn)行沖突檢查，在施工前，發(fā)現(xiàn)和消除不同專業(yè)系統(tǒng)間的沖突，保證不同專業(yè)間產(chǎn)品信息的統(tǒng)一性和協(xié)調(diào)性。

第三，BIM的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)不同階段產(chǎn)品信息的集成。BIM中的信息都是可運(yùn)算的數(shù)字化信息，前一階段組織完成的成果可以直接被后續(xù)組織利用，保證信息在不同階段無縫傳遞，隨著建設(shè)階段的推進(jìn)，BIM中富含的信息會(huì)越來越豐富。

3 BIM催化項(xiàng)目全壽命周期的集成化管理

BIM作為一種新的生產(chǎn)工具，對(duì)傳統(tǒng)的建設(shè)生產(chǎn)模式產(chǎn)生了巨大的沖擊，這種沖擊并不僅僅體現(xiàn)在生產(chǎn)工具的變革上，也體現(xiàn)在對(duì)生產(chǎn)流程、組織合作方式的改變及組織間的權(quán)利和義務(wù)的重新定義，正是這些差異使BIM對(duì)應(yīng)用環(huán)境的要求與傳統(tǒng)的生產(chǎn)工具有很大的區(qū)別。

首先，BIM的應(yīng)用需要下游項(xiàng)目參與方及早進(jìn)入項(xiàng)目與上游參與方，以共同對(duì)BIM的應(yīng)用事宜進(jìn)行規(guī)劃。如選擇BIM工具、明確BIM要實(shí)現(xiàn)的功能、定義信息在不同組織間的流轉(zhuǎn)方式等，而集成化的建設(shè)模式在這方面具有明顯的優(yōu)勢。

其次，BIM的應(yīng)用需要項(xiàng)目組織間加強(qiáng)聯(lián)系。在基于模型的生產(chǎn)流程下，信息的可達(dá)性和可用性都將極大提高，上游參與方創(chuàng)建的信息將會(huì)給下游的使用者帶來更多的價(jià)值。但是在傳統(tǒng)的建設(shè)模式下，上下游的組織間缺少直接的經(jīng)濟(jì)關(guān)聯(lián)，上游的模型創(chuàng)建者并不愿意將其創(chuàng)建的信息模型直接交給下游的使用者，而在集成化的建設(shè)模式下，如DB模式，設(shè)計(jì)方與施工方作為一個(gè)聯(lián)合體來共擔(dān)責(zé)任和分享成果，這將有效突破傳統(tǒng)建設(shè)模式下BIM的應(yīng)用障礙，促進(jìn)組織間的信息共享。

最后，BIM的應(yīng)用需要組織間加強(qiáng)合作。在集成化的建設(shè)模式下，組織間的合作要比在傳統(tǒng)的建設(shè)模式下更加容易，良好的組織合作氛圍也會(huì)促進(jìn)BIM的應(yīng)用向縱深發(fā)展。BIM對(duì)建設(shè)環(huán)境的要求將會(huì)促進(jìn)建設(shè)方式向集成化方式發(fā)展。

4 結(jié)語

本文從建設(shè)工程全生命周期應(yīng)用BIM的機(jī)理出發(fā)，分析基于BIM理念建設(shè)項(xiàng)目全生命周期的建設(shè)環(huán)境，認(rèn)為BIM的應(yīng)用可以從根本上改變當(dāng)前建筑產(chǎn)品信息割裂的情況，從而推動(dòng)建設(shè)工程實(shí)現(xiàn)全壽命周期內(nèi)的集成化和可持續(xù)化，最終促進(jìn)BIM的應(yīng)用與推廣，創(chuàng)建基于BIM的數(shù)字化工程管理體系，有利于實(shí)現(xiàn)全生命周期管理的目標(biāo)。