BIM在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

關(guān)欣

摘要：加快BIM普及應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)勘察設(shè)計(jì)技術(shù)升級(jí)。推廣基于BIM的協(xié)同設(shè)計(jì)，開展多專業(yè)間的數(shù)據(jù)共享和協(xié)同，優(yōu)化設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)維的質(zhì)量和效率。

關(guān)鍵詞： BIM；應(yīng)用；展望；設(shè)計(jì)；施工；運(yùn)營

引言：隨著建筑信息化的推廣及應(yīng)用BIM不僅僅帶來AEC（建筑、工程和施工）行業(yè)技術(shù)的變革，更帶來了管理、協(xié)作和交付模式的轉(zhuǎn)變。文章通過建筑信息化模型的現(xiàn)狀及未來前景兩大方面討論各參建方正在或即將面對(duì)的行業(yè)變革。

一、BIM的概念

BIM，即建筑信息模型（Building Information Modeling），1975年由“BIM之父”——喬治亞理工大學(xué)的Chuck Eastman教授提出，并開始在美國得以推廣應(yīng)用。引入我國后，根據(jù)國家住建部《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的定義，BIM是全壽命期工程項(xiàng)目或其組成部分物理特征、功能特性及管理要素的共享數(shù)字化表達(dá)。

BIM是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，建立起三維的建筑模型，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。它具有數(shù)據(jù)化、可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等特點(diǎn)，使得建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位等項(xiàng)目參與方可以在同一平臺(tái)上，共享同一建筑信息模型。

二、國家對(duì)BIM應(yīng)用的規(guī)定

2017年7月1日，國家BIM標(biāo)準(zhǔn)——《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》正式施行?！督ㄖ畔⒛Ｐ蛻?yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》是我國第一部建筑信息模型應(yīng)用的工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)了我國BIM技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的空白?！督ㄖ畔⒛Ｐ蛻?yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》提出了建筑信息模型應(yīng)用的基本要求，是建筑信息模型應(yīng)用的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，可作為我國建筑信息模型應(yīng)用及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究和編制的依據(jù)。

目前我國在湖南、福建、浙江、吉林、河南、江西、廣西、貴州、上海等各省市均出臺(tái)了BIM政策，如上海市2017年10月，市人民政府辦公廳印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)本市建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的實(shí)施意見》的通知?！秾?shí)施意見》明確提出，到2020年，上海市政府投資工程全面應(yīng)用BIM（建筑信息模型）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)政府投資項(xiàng)目成本下降10%以上，項(xiàng)目建設(shè)周期縮短5%以上，全市主要設(shè)計(jì)、施工、咨詢服務(wù)等企業(yè)普遍具備BIM技術(shù)應(yīng)用能力，新建政府投資項(xiàng)目在規(guī)劃設(shè)計(jì)施工階段應(yīng)用比例不低于60%。

由此可見，國家已經(jīng)開始對(duì)建筑信息化開始投入大量資金和精力，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化建造技術(shù)正以前所未有之勢(shì)對(duì)建筑行業(yè)發(fā)生巨大的轉(zhuǎn)變。

三、現(xiàn)階段BIM的應(yīng)用及未來展望

1.現(xiàn)階段BIM的應(yīng)用

我國BIM的應(yīng)用已進(jìn)入到深化階段，BIM技術(shù)已經(jīng)被行業(yè)認(rèn)可。筆者在設(shè)計(jì)院時(shí)曾擔(dān)任BIM設(shè)計(jì)組組長，負(fù)責(zé)信息化模型的建立與管控。其中安徽合肥華璽珠寶城項(xiàng)目（模型一）在我院眾多項(xiàng)目中第一個(gè)要求應(yīng)用REVIT軟件進(jìn)行模擬全專業(yè)出圖的項(xiàng)目，是BIM用于實(shí)際項(xiàng)目的大練兵；貴州大學(xué)食堂（模型二）是我院第一個(gè)全專業(yè)應(yīng)用BIM技術(shù)正式出圖的項(xiàng)目。這項(xiàng)技術(shù)的成功應(yīng)用需要各專業(yè)團(tuán)隊(duì)之間要比以往項(xiàng)目更加默契的配合、團(tuán)隊(duì)內(nèi)部更加高效工作、BIM小組實(shí)時(shí)運(yùn)維，匯總信息等。

在此淺談些相關(guān)經(jīng)驗(yàn)：1.可視化：更加直觀的以3d立體實(shí)物方式展現(xiàn)出全部實(shí)體（或局部剖切），使得建模人員與電腦的人機(jī)互動(dòng)更加密切結(jié)合，準(zhǔn)確的反應(yīng)出設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的水平和理念；2.批量化：精確的數(shù)字建?？膳空{(diào)整同一類型的構(gòu)件，大大減少了重復(fù)工作量，提高了工作效率；3.數(shù)字化：詳細(xì)而精準(zhǔn)的數(shù)字模擬模型打破了理論與實(shí)際的鴻溝，不止使模型更加準(zhǔn)確細(xì)致，更是很大程度上方便了材料的預(yù)制或采購，間接上也節(jié)省了業(yè)主投入的成本；4.工種協(xié)同化：首先建立初步共享模型，各專業(yè)分別提取后進(jìn)行專業(yè)深化制作，根據(jù)不同的深化程度分階段組合各專業(yè)的成果（如報(bào)建、擴(kuò)初、深化、施工圖等），建立清單目錄進(jìn)行階段性成果管控；5.虛擬現(xiàn)實(shí)：三維可視化功能再加上時(shí)間維度，可以進(jìn)行虛擬施工。隨時(shí)隨地直觀快速地將施工計(jì)劃與實(shí)際進(jìn)展進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)進(jìn)行有效協(xié)同，施工方、監(jiān)理方、甚至非工程行業(yè)出身的業(yè)主領(lǐng)導(dǎo)都對(duì)工程項(xiàng)目的各種問題和情況了如指掌。

2.未來展望

設(shè)計(jì)階段

在討論BIM未來理想狀態(tài)時(shí)，設(shè)計(jì)院應(yīng)充分利用建筑的概念設(shè)計(jì)來擴(kuò)大其服務(wù)范圍。隨著技術(shù)進(jìn)步，人機(jī)交互式的計(jì)算和繪圖被電腦智能計(jì)算及自動(dòng)生成施工圖所取代已經(jīng)成為必然趨勢(shì)，一個(gè)模型把計(jì)算和錯(cuò)漏碰等都解決了。所以專業(yè)設(shè)計(jì)師要向?yàn)闃I(yè)主提供專業(yè)性的擴(kuò)展服務(wù)或參與施工階段發(fā)展，擴(kuò)大服務(wù)邊界才有可能做大。

目前設(shè)計(jì)院對(duì)BIM的認(rèn)識(shí)還有一個(gè)很大的誤區(qū)，就是把BIM技術(shù)作為追加設(shè)計(jì)費(fèi)的一種手段。希望通過BIM的應(yīng)用取得更多的設(shè)計(jì)收入。事實(shí)上，設(shè)計(jì)院現(xiàn)階段的BIM技術(shù)應(yīng)用水平還不能達(dá)到節(jié)省設(shè)計(jì)周期的目的，也就是說設(shè)計(jì)院使用REVIT軟件作為設(shè)計(jì)工具遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比使用AutoCAD繪圖花費(fèi)的設(shè)計(jì)時(shí)間更長、投入的人力物力更大、整合匯集的資源更多，即在對(duì)項(xiàng)目上的體現(xiàn)就是追加設(shè)計(jì)費(fèi)。但BIM技術(shù)的廣泛應(yīng)用過程中這個(gè)階段是必須會(huì)經(jīng)歷的，行業(yè)市場(chǎng)的“蛋糕”只有那么大，新技術(shù)的產(chǎn)生并不會(huì)使“蛋糕”變大——事實(shí)卻正好相反——設(shè)計(jì)院分得的部分正逐漸縮小，如果設(shè)計(jì)院缺少危機(jī)意識(shí)及敏銳的市場(chǎng)嗅覺就會(huì)逐步被“新技術(shù)革命”所淘汰。

設(shè)計(jì)行業(yè)正經(jīng)歷著第三次技術(shù)革命（第一次為標(biāo)準(zhǔn)手繪制圖階段，第二次為AutoCAD三維制圖階段，第三次為全生命周期階段），現(xiàn)階段的工程師們正面臨著嚴(yán)重的行業(yè)危機(jī)，但危機(jī)中也蘊(yùn)含著機(jī)遇。

首先，合作機(jī)制要完善。從新技術(shù)在項(xiàng)目上的應(yīng)用來看，BIM技術(shù)應(yīng)用一定是全員的，否則不可能很好地發(fā)揮其作用。專業(yè)內(nèi)部的技術(shù)交流和專業(yè)之間的技術(shù)合作相結(jié)合，建立一個(gè)良好的互動(dòng)和創(chuàng)新機(jī)制，讓大家把智慧都貢獻(xiàn)到企業(yè)的知識(shí)庫里來。實(shí)際上如果這個(gè)平臺(tái)做得足夠好，BIM的應(yīng)用發(fā)展到一定程度以后，設(shè)計(jì)院可以大量的節(jié)省人力成本，逐漸發(fā)展成設(shè)計(jì)院只做概念創(chuàng)新設(shè)計(jì)，至于圖紙繪制及出圖完全可依靠電腦本身自動(dòng)生成。雖然現(xiàn)在創(chuàng)新還只是投入，但是有了完善的運(yùn)作機(jī)制，就可以鼓勵(lì)大家去創(chuàng)新，企業(yè)就會(huì)進(jìn)一步增加效益。

其次，關(guān)注市場(chǎng)需求。有需求就會(huì)有交易，有交易就會(huì)產(chǎn)生價(jià)值。設(shè)計(jì)院積年累月的項(xiàng)目設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)既是最大的潛在市場(chǎng)需求。把這些需求變成信息價(jià)值，與有需求的人進(jìn)行交換，這樣即符合市場(chǎng)規(guī)律又讓設(shè)計(jì)院自身完成了轉(zhuǎn)型后的升值，這應(yīng)該是未來設(shè)計(jì)行業(yè)最具潛力的市場(chǎng)價(jià)值體現(xiàn)。

施工階段

隨著建筑信息化技術(shù)的推廣與應(yīng)用，國內(nèi)建設(shè)行業(yè)呈現(xiàn)井噴式的發(fā)展時(shí)代已經(jīng)過去了，精細(xì)化經(jīng)營成了決定施工企業(yè)能否在激烈的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中存活的必要手段。施工行業(yè)的利潤率較低，這一現(xiàn)象的根源就在于多年以來施工行業(yè)的管理過于粗放。以前項(xiàng)目利潤高，粗放式的管理有利于企業(yè)發(fā)展；現(xiàn)在粗放的管理不足以支撐項(xiàng)目的利潤目標(biāo)，企業(yè)的發(fā)展就需要通過精細(xì)化管理來提升企業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)能力。

基于對(duì)于我國施工行業(yè)在整個(gè)建設(shè)周期的不可控因素和風(fēng)險(xiǎn)性均較高，BIM技術(shù)的應(yīng)用可以提高工程項(xiàng)目管理水平與生產(chǎn)效率，項(xiàng)目管理從溝通、協(xié)作、預(yù)控等方面都可以得到極大地加強(qiáng)，方便參建各方人員基于統(tǒng)一的BIM模型進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)與協(xié)同工作。利用BIM技術(shù)可以提升工程質(zhì)量，保證執(zhí)行過程中造價(jià)的快速確定、建材的使用及消耗情況、控制設(shè)計(jì)變更、降本增效，能大大降低建設(shè)周期內(nèi)施工企業(yè)所面臨的風(fēng)險(xiǎn)。BIM模型提供了貫穿項(xiàng)目始終的數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了工程項(xiàng)目全生命周期數(shù)據(jù)的集成與整合，并有效支撐了管理信息系統(tǒng)的運(yùn)行與分析，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目與企業(yè)管理信息化的有效結(jié)合。

可以說BIM技術(shù)引領(lǐng)著施工行業(yè)信息化建設(shè)走向了更高的水平，BIM技術(shù)的全面應(yīng)用將大大提升工程項(xiàng)目的質(zhì)量與效率，促進(jìn)項(xiàng)目的精益管理，加快行業(yè)的發(fā)展步伐，為施工行業(yè)的科技進(jìn)步產(chǎn)生不可估量的影響。

運(yùn)維階段

BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)和施工階段已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，而在設(shè)施維護(hù)中的應(yīng)用并不多，尚未被廣泛應(yīng)用。但在運(yùn)維階段，BIM技術(shù)需求非常大，尤其是對(duì)于商業(yè)地產(chǎn)的運(yùn)維將創(chuàng)造巨大的價(jià)值。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，BIM技術(shù)在運(yùn)維管理階段的應(yīng)用也迎來一個(gè)新的發(fā)展階段。物聯(lián)網(wǎng)一方面可以提高經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約成本；另一方面可以為全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇提供技術(shù)動(dòng)力。我們相信將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和BIM技術(shù)相融合，并引入到建筑全生命周期的運(yùn)維管理階段，將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

近期騰訊、京東等大型網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)已與國內(nèi)知名地產(chǎn)企業(yè)簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，旨在發(fā)展網(wǎng)絡(luò)地產(chǎn)，為廣大的民眾提供一站式體驗(yàn)服務(wù)，VR等全景體驗(yàn)就是其中的一項(xiàng)應(yīng)用，為大家提供了身臨其境的效果，而這種虛擬體驗(yàn)離不開建筑信息化的全面廣泛的應(yīng)用。

綜上所述，建筑行業(yè)是最需要大數(shù)據(jù)的行業(yè)，但實(shí)際上整個(gè)行業(yè)的數(shù)據(jù)積累并不多。如果可以通過BIM技術(shù)解決基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、交流工作，針對(duì)項(xiàng)目類別、項(xiàng)目規(guī)模、項(xiàng)目特點(diǎn)等形成成本、勞動(dòng)力資源等分析數(shù)據(jù)，從而匯聚成項(xiàng)目大數(shù)據(jù)，這會(huì)對(duì)整個(gè)行業(yè)的精細(xì)化管理形成有效的支撐。當(dāng)然，這些數(shù)據(jù)的形成需要收集大量樣本，現(xiàn)在BIM在做的就是這件事，這需要經(jīng)歷一個(gè)過程。在這一過程中，必須要保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和及時(shí)性，而通過基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目管理平臺(tái)積累的工程數(shù)據(jù)，正是對(duì)具體項(xiàng)目全過程管理的真實(shí)記錄。再通過技術(shù)手段對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，形成行業(yè)大數(shù)據(jù)，為更多企業(yè)和項(xiàng)目提供決策依據(jù)和建議，這可能是軟件公司接下來為建設(shè)行業(yè)提供的增值服務(wù)的方向。

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[3]中國BIM門戶網(wǎng).BIM的建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)研究，2018