BIM在實現(xiàn)可持續(xù)建筑價值中的作用

王 東

(浙江工業(yè)大學，浙江 杭州 310004)

1 概述

可持續(xù)建筑需求者基本上是開發(fā)商、業(yè)主和用戶，可持續(xù)建筑的價值在于滿足這些消費者對可持續(xù)建筑的期望。為了提供可持續(xù)的建筑價值，在設計階段選擇建筑系統(tǒng)時，將它們結(jié)合在一起，并與室外條件和功能相結(jié)合，并將這些放入存儲庫，可以方便地訪問和共享信息和實時知識，建筑信息模型(BIM)提供了建筑各階段的數(shù)據(jù)庫。

2 BIM作為提高可持續(xù)建筑價值的知識管理戰(zhàn)略的作用

將建筑信息與生成的三維建筑模型聯(lián)系起來形成了BIM。BIM是一個知識信息數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)在規(guī)劃、設計、建造、維護和運營過程中數(shù)據(jù)傳達的信息。BIM數(shù)據(jù)庫是在n維：3D-模型，4D-隨時間的模型，5D-模型與成本，6D-維護和操作。基于BIM的云的存儲庫可以將許多基于軟件的數(shù)據(jù)庫中的信息鏈接在一起，可以很方便有效的實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

2.1 規(guī)劃階段

規(guī)劃階段的活動可包括總體規(guī)劃和城市設計?？傮w規(guī)劃是控制建筑物集合發(fā)展的管理框架，考慮到它們的高度關(guān)系、連通性和街道位置。管理框架應在社會、經(jīng)濟、環(huán)境、能源服務和安全、基礎(chǔ)設施和服務等方面提供足夠的細節(jié)。該階段應允許提供設施的耐久性，并考慮到設想和未設想的未來需要的靈活性。

城市設計是在設定的管理框架—總體規(guī)劃的基礎(chǔ)上設計和塑造城市、村鎮(zhèn)的過程?？傮w規(guī)劃與城市設計信息包含BIM的3D，4D，5D和6D可以存儲在BIM數(shù)據(jù)庫[1]。

2.2 設計階段

在計劃階段的BIM資源庫中生成并存儲的信息管理設計階段的活動。在設計階段的主要目標是保證和施工指導文件來確保建筑信息傳遞是可持續(xù)性、可維護性、可操作性和安全可靠。在設計階段作出的決定應考慮在時間和資源投入約束下可施工性、可運營性和可維護性。信息和知識共享對于交互設計過程的成功至關(guān)重要。BIM在設計階段提供了信息和知識共享的協(xié)作環(huán)境[2]。

2.3 施工階段

在這個階段，構(gòu)思可持續(xù)的建筑性能思想和意圖變成現(xiàn)實。因此，這個階段的生產(chǎn)率是非常重要的。生產(chǎn)率是投入與產(chǎn)出的比率，具體地說，在施工階段，施工階段生產(chǎn)率是指在特定時期內(nèi)由一組資源(投入)，例如材料、人員、管理和設備所產(chǎn)生的建筑產(chǎn)出量，這些資源具有成本含義。在施工階段只有在有效時才被認為是生產(chǎn)力，也就是說需要滿足客戶價值要求。高投入并產(chǎn)生最少的資源，這就沒有滿足客戶的價值要求，體現(xiàn)出生產(chǎn)效率不高。在此進一步重申了在滿足可接受性的前提下考慮交付的建筑性能任務的重要性，同時確保建筑系統(tǒng)的耐久性、可靠性、靈活性和適應性。為了提高施工階段的生產(chǎn)率，資源(投入)應在保證施工活動有效性的系統(tǒng)中運行。系統(tǒng)管理規(guī)范性、材料的時效性和工作效率，管理業(yè)務涉及數(shù)據(jù)收集業(yè)務和生產(chǎn)控制。如果材料采購計劃、現(xiàn)場布局和物料處理有改善，材料的及時性會更好，勞動安全狀況和激勵條件改善，勞動效益將會提高。連續(xù)監(jiān)控施工階段生產(chǎn)力，同時將監(jiān)控結(jié)果與估算值進行對比以改進所需要的糾正，將會提高施工階段的生產(chǎn)力。需要改進建筑活動中的管理方法、材料及時性和勞動效率，以提高施工階段生產(chǎn)力，這就為BIM在現(xiàn)階段的使用創(chuàng)造了條件。

2.3.1管理措施

1)數(shù)據(jù)收集。在構(gòu)建建筑系統(tǒng)和相關(guān)布點特征期間，將這些數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起將為現(xiàn)場提供信息，并幫助參與施工過程的人員在適當?shù)臅r候做出正確的決定。從這些信息中交流、理解、學習、獲得經(jīng)驗的過程將會提高建筑生產(chǎn)率。從根本上講，一個為數(shù)據(jù)的簡單鏈接提供途徑的存儲庫是必需的。

Park等人(2013)[3]測試了BIM存儲庫的概念框架，用于管理關(guān)于建筑缺陷的收集數(shù)據(jù)。BIM存儲庫包含集成的缺陷特定領(lǐng)域本體和增強現(xiàn)實(AR)實驗室模擬三維模型。開發(fā)的BIM存儲庫的目的是：a.收集缺陷數(shù)據(jù)并保證其準確性；b.使用缺陷領(lǐng)域本體搜索和檢索項目或工作缺陷信息；c.使用基于AR的缺陷檢測系統(tǒng)支持缺陷管理。他們研究的主要發(fā)現(xiàn)是BIM存儲庫可以收集缺陷數(shù)據(jù)，將它們鏈接在一起提供信息和隨后所需的知識，以便在施工期間和施工后主動減少建筑系統(tǒng)缺陷。

2)生產(chǎn)管理。建筑生產(chǎn)管理是預測、規(guī)劃和安排施工工作的任務，它從資源、勞動力、材料供應和其他能力限制等方面向消費者提供價值，這些都有成本因素。Park(2013)[3]利用BIM知識庫中的知識來預測建筑系統(tǒng)性能的不足，防止出現(xiàn)性能缺陷。BIM提供的綜合建筑系統(tǒng)性能分析和管理解決方案有助于預測和預防建筑系統(tǒng)中的沖突及其在施工中的表現(xiàn)。

2.3.2材料的及時性

1)采購計劃。采購計劃是計何時采購與選定供應商相關(guān)的物料交付日期和設備，使用基于BIM現(xiàn)場物料供應動態(tài)模型，通過案例研究驗證，優(yōu)化采購物料的時間、數(shù)量、時間和地點。BIM綜合信息數(shù)據(jù)庫提供了模擬材料采購決策結(jié)果的機會，選用合適的時間合適的材料將提高施工生產(chǎn)率。

2)點位布局和處理。施工活動的管理包括現(xiàn)場的物資、人員和設備的協(xié)調(diào)和移動，以確保工作環(huán)境的高效和安全。BIM為站點布局規(guī)劃提供了虛擬環(huán)境，以加強站點設施的標識和它們之間的相互關(guān)系。BIM模擬優(yōu)化布局、規(guī)模設施和在現(xiàn)場的其他約束。

Kumar(2015)[4]建立了一個優(yōu)化的概念框架，通過案例研究進行驗證，它考慮了現(xiàn)場人員和設備的實際移動路徑、場地的空間限制、設施的尺寸和建筑物內(nèi)部的存儲，使用BIM數(shù)據(jù)庫中的信息，他們的研究表明，與傳統(tǒng)方法相比，在不使用BIM的情況下，總移動距離減少了13.5%。

3)工作效率。由于建筑勞務合同的安全而導致的勞動力不可用，可能導致施工進度延遲和勞動效率的降低。使用BIM來識別和防止?jié)撛诘陌踩珕栴}將提高建筑工地勞動的安全性和可用性。環(huán)境安全和施工方法的改進創(chuàng)新將增加施工現(xiàn)場的工作效率。采用預制構(gòu)建體系會提高施工效率[5]，事先了解如何在安全的工作環(huán)境中有效地安裝裝配式建筑系統(tǒng)，將有助于提高工人的安全性和動力。

2.4 維護與運營

在這個階段，BIM數(shù)據(jù)庫將積累集成的、豐富的和智能的信息，這些信息被組織和處理，以傳達所有參與交付客戶所需的可持續(xù)建筑價值的專業(yè)人員的表達、理解、經(jīng)驗、積累的學習和專業(yè)知識。輕松地訪問一個單一的虛擬數(shù)據(jù)庫(6D)將減少對運營的建筑所需的時間和成本，進行預測和糾正維護、空間管理以及增強建筑生命周期。BIM數(shù)據(jù)庫還可以為設施管理人員提供在建筑物維護和運營過程中避免潛在安全風險所需的知識[6]，現(xiàn)有的建筑也可以開發(fā)BIM數(shù)據(jù)庫。

3 結(jié)語

BIM數(shù)據(jù)庫提供了信息共享和傳播的途徑，從信息中獲得和應用知識，為開發(fā)人員、所有者和構(gòu)建用戶提供價值。它提供了一個數(shù)據(jù)庫，用于管理來自可持續(xù)建筑專業(yè)人員所產(chǎn)生的所有信息。從所生成的信息中獲得的所有知識的管理對于對一個建筑系統(tǒng)的決策。利用BIM技術(shù)服務于建筑全生命周期，為我們創(chuàng)造更多的利益，實現(xiàn)可持續(xù)建筑的價值。

參考文獻:

[1] 雷文建.基于BIM技術(shù)的綠色建筑設計應用研究[J].建筑知識，2017(4):23-24.

[2] 秦 軍.建筑設計階段的BIM應用[J].建筑技藝，2011(2):160-163.

[3] Park C S,Lee D Y,Kwon O S,et al.A framework for proactive construction defect management using BIM,augmented reality and ontology-based data collection template.Autom.Constr,2013(33):61-71.

[4] Kumar S S,Cheng J C P.BIM-based automated site layout planning framework for congested construction sites.Autom.Constr,2015(59):24-37.

[5] 于龍飛，張家春.基于BIM的裝配式建筑集成建造系統(tǒng)[J].土木工程與管理學報，2015(12):73-78.

[6] 王 婷，肖莉萍.基于BIM的工程運營管理信息系統(tǒng)架構(gòu)研究[J].建筑經(jīng)濟，2015(5):107-109.