淺析BIM技術綜合應用方向及發(fā)展阻礙因素

文/鈕韜

一、引言

BIM技 術（Building Information Modeling）即：建筑信息模型，是近年來建筑工程行業(yè)中最為炙手可熱的關鍵詞之一，它是以三維數(shù)字技術為基礎，集成了建筑項目各相關方信息的工程數(shù)據(jù)信息模型。一個完整的信息模型，能夠鏈接建設項目生命周期不同階段的數(shù)據(jù)、過程和資源，是對工程對象的完整描述，可被建設項目各階段參與方普遍使用。因此，BIM技術已成為建筑工程行業(yè)上下游生態(tài)圈各方競相追逐的新領域，將會在很大程度上引領未來建筑工程行業(yè)的發(fā)展方向，制造出新的增長極。本文從BIM技術的本質(zhì)為出發(fā)點，結合現(xiàn)階段與未來市場需求，逐步探討其綜合應用方向及其應用發(fā)展過程中可能遇到的阻力及解決思路。

二、BIM技術簡述

（一）BIM技術的本質(zhì)是整合多維度全壽命期信息流，以消除信息不對稱

BIM技術是對工程項目設施實體、功能特性、實施進度、資金投入、運行參數(shù)等各維度的信息化表達，它的本質(zhì)是通過集成、整合各方信息，來構建貫穿項目全壽命期的信息流。主要目的是為了消除項目建設各方的信息不對稱，避免對項目的工期、造價、質(zhì)量、運營、維護等方面造成負面影響。

例如：在項目設計階段，各專業(yè)設計人員所掌握的信息不對稱，建筑平面布置、功能布局等設計過程中的調(diào)整，若因為種種原因不能及時提供給結構、機電專業(yè)，會導致返工，設計效率低下，甚至導致種種設計變更的發(fā)生、進而影響到對項目工期、造價、質(zhì)量的總體管理。

在項目建造階段，設計人員與施工方的信息不對稱，可能會導致很多不必要的現(xiàn)場服務，嚴重的可能還會導致施工建造偏離設計意圖，施工方與建設單位的信息不對稱，例如沒有及時整理趕工、變更資料及簽證確認流程，可能在竣工結算階段會產(chǎn)生矛盾糾紛、出現(xiàn)項目虧損。

在貫穿項目全壽命周期的項目管理階段，建設單位與項目管理人員、設計方、施工方、監(jiān)理方等各方的溝通交流更是存在嚴重的信息不對稱，建設各方亟需一種工具，實時共享信息并可追溯，以推進協(xié)同工作，提高整體效率，提升對工期、造價、質(zhì)量等管理關鍵環(huán)節(jié)把控的效果。BIM技術正是為解決信息不對稱問題而應運而生的。

（二）BIM技術可以解決的問題

BIM技術貫穿項目全壽命周期，可以為項目實體的物理及功能特性提供數(shù)字化表達、在相同的信息環(huán)境下共享項目背景資料、知識；各方通過在信息模型中插入、提取、修改或更新信息等協(xié)同作業(yè)來履行各自職責，并為決策提供可靠依據(jù)。

基礎應用可以從設計階段開始延伸，逐步提供更高附加值的設計成果，從設計的可行性分析（可施工性），設計的缺陷檢查（例如三維實體碰撞、管線碰撞等），逐步延伸到替代原有的二維制圖，形成所見即所得，BIM模型即為設計全部成果的設計工作模式，可以有效降低設計成果應用的技術門檻。

不僅僅是設計階段，BIM技術也是信息、資源的整合平臺，如上所述，建設項目各階段參與方——設計、施工、咨詢、管理、運營、監(jiān)管部門均可在同一平臺下履行各自職責。

三、BIM技術的綜合應用方向

如圖所示，在設計階段，BIM技術可以通過建模來提供施工圖紙，模型一經(jīng)建立完畢，即可交付成果，直接導出二維圖紙，在模型中，可任意選擇投影方向、剖切位置，提供各種形式的平面、立面、剖面、節(jié)點大樣圖；可以在設計過程中進行各種日照、節(jié)能、綠建等性能分析，以及在各設計階段通過BIM模型所生成的各種指標，進行投資方案經(jīng)濟性的實時分析，便于實行限額設計；在施工模型設計階段可以進行實體碰撞、管線碰撞檢測、空間凈高優(yōu)化，以提高設計成果的質(zhì)量。

在施工階段，可以進行施工模擬，選擇合適的施工組織設計、三維可視化交底；精準下料、采購以節(jié)省成本，提升效益；在3D模型基礎上加入工期進度數(shù)據(jù)，形成4D模型，可以精確控制某時間段內(nèi)人工、材料、機械的投入計劃；在4D模型的基礎上加入造價數(shù)據(jù)，形成5D模型，可以控制某時間段內(nèi)的資金投入計劃；貫穿施工全過程，可以進行趕工、索賠、變更等證據(jù)資料的整理、上報、云端備份等，避免因各方人員流動、工作調(diào)動等各種原因導致的工作交接盲區(qū)，減少竣工結算階段的矛盾糾紛。

在設計及施工階段整合了兩方技術、資源優(yōu)勢的BIM模型，綜合考慮設計師所關注的成型結果和建造師所關注的過程及工藝，做到一模多用，避免重復建模，可以大幅節(jié)省EPC承包商的信息收集、洽商、溝通等成本，提升服務附加值。通過BIM技術支持的限額設計提高項目利潤率，是現(xiàn)階段國家大力推行的EPC工程總承包模式創(chuàng)造價值的有力武器。

對于全過程工程咨詢單位來說，BIM技術可以進行各階段造價指標、單方含量的提取及分析，形成全過程全壽命期數(shù)據(jù)庫，作為投資估算、各階段審核的數(shù)據(jù)支撐。

對于各級政府及監(jiān)管部門來說，可以在建設、規(guī)劃主管部門推行BIM信息模型備案制，滿足政府、監(jiān)管部門收集市場、社會數(shù)據(jù)的需求。隨著技術的逐步發(fā)展，如果適時建立起政府級別的BIM大數(shù)據(jù)信息平臺，還可以做到監(jiān)控區(qū)域規(guī)劃（地方）、整體規(guī)劃（部委）的落實情況。與云計算、智慧城市等技術進行對接，還可以開拓出更廣泛、更具想象力的民用應用空間。

對于建設單位來說，更是項目管理的有效工具，結合監(jiān)理單位的三控三管一協(xié)調(diào)，實現(xiàn)投資控制（目標成本、多算對比、進度款支付、變更價款支付）、工期控制、質(zhì)量控制、合同管理及變更管理、安全管理、信息管理、以及各方面的全面組織協(xié)調(diào)；還可以做到電子化交付驗收，形成材料、設備維護數(shù)據(jù)庫，便于后期運營維保。

對于項目交付之后的使用，也可以將BIM技術延伸至運營階段，結合各種物聯(lián)網(wǎng)、智能化系統(tǒng)，可以對于不同類型的項目細分出不同的應用方向，商業(yè)類項目可以進行商戶管理、業(yè)態(tài)策劃等；公建項目可以與智慧城市相結合，實現(xiàn)各種便民舉措，還可以與綠色建筑節(jié)能運營相結合，節(jié)約運營成本，提升運營效率；居住類項目可以結合現(xiàn)階段大力推廣租售并舉的租賃式住宅、結合智慧社區(qū)提升產(chǎn)品競爭力、建立業(yè)主數(shù)據(jù)庫，提供個性化物業(yè)服務等方向；生產(chǎn)類項目，可以進行工廠運行數(shù)據(jù)監(jiān)測、生產(chǎn)人員實時調(diào)配、生產(chǎn)安全監(jiān)察巡查等。

四、BIM技術綜合應用發(fā)展的阻礙因素

BIM技術在現(xiàn)階段的應用還存在著很多問題，從不同程度上阻礙了其推廣和發(fā)展，下面分技術因素與非技術因素分別展開討論。

（一）技術因素

首先，從本質(zhì)上來說，BIM技術的本質(zhì)是構建信息流以消除信息不對稱，所以在使用過程中，項目各方BIM模型的統(tǒng)一是前提條件。但在現(xiàn)實應用過程中，存在很多信息（模型）不統(tǒng)一的情況。重復建模、一模一用等在應用各階段“各自為戰(zhàn)”的情況十分普遍，例如：設計階段，有Trimble公司的SketchUp、GraphiSoft的 ArchiCAD、Autodesk公 司的 Revit、Cival 3D、Navisworks、Bentley公司的AECOsim Building Designer、MicroStation；國內(nèi)的專業(yè)設計軟件YJK、PKPM、探索者、鴻業(yè)；造價軟件廣聯(lián)達、魯班等等，幾乎所有專業(yè)軟件僅適用于全壽命周期中的某個或某幾個階段，且缺乏完整的信息交互渠道，如果沒有在各應用階段無縫銜接交互操作的能力，BIM技術帶來的效益可能會被各階段間交互成本抵消，不僅沒有做到消除信息不對稱，反而可能制造了信息不對稱的情況，完全違背了BIM技術的初衷，信息模型的價值并未完全發(fā)揮出來，造成了人力、物力、財力的浪費。

其次，關于BIM技術的國內(nèi)標準尚不完善。雖然國家住房和城鄉(xiāng)建設部在2016年12月發(fā)布了《建筑信息模型應用統(tǒng)一標準》，但標準只是提出了要求、劃定了范圍，業(yè)界還并沒有形成類似“作業(yè)指導書”、“技術指引”等能夠指導具體工作的實踐標準。

第三，由于建筑工程行業(yè)屬于傳統(tǒng)行業(yè)，各種專業(yè)的國家標準、地方標準、規(guī)范條文、資質(zhì)限制等體系制度的存在形成了強大的專業(yè)技術壁壘；規(guī)劃、建筑、結構、給排水、采暖通風空調(diào)、強電、弱電及智能化、市政、景觀、技術經(jīng)濟等等專業(yè)領域過多，各行業(yè)工作軟件平臺模式復雜，提供兼容統(tǒng)一的標準信息接口、平臺和制定出切實可行的行業(yè)規(guī)范短期內(nèi)較難實現(xiàn)；觸及現(xiàn)有軟件供應商利益鏈，一旦做成BIM平臺即可控制信息入口，做到一家獨大。

第四，現(xiàn)階段普遍使用的傳統(tǒng)軟件供應商大部分均是國外公司，例如Autodesk、Bentley等，產(chǎn)品開發(fā)所面向的環(huán)境與國內(nèi)建筑行業(yè)環(huán)境存在一定程度的隔閡，不能提供完全適應中國建筑工程市場的軟件產(chǎn)品，例如使用Revit軟件進行建筑、結構設計，當梁板柱相交時的工程量劃分、產(chǎn)生較小洞口時是否扣除等情況下，所使用的工程量計算規(guī)則與國內(nèi)普遍采用的工程量計算規(guī)則不一致，這就在跨專業(yè)應用上限制了BIM技術的發(fā)展。上述種種原因導致現(xiàn)階段工作效率低下，設計人員沒有使用BIM技術進行設計的積極性，如果從前期開始BIM技術介入就存在困難，勢必導致后期BIM技術與前期銜接差、問題多、推廣難。

（二）非技術因素

首先，同時具有工程專業(yè)知識與BIM技術技能的人才嚴重缺乏。根據(jù)《中國建設行業(yè)施工BIM應用分析報告（2017）》，對來自施工總承包單位、BIM咨詢單位、專業(yè)分包公司、造價咨詢單位等的調(diào)查顯示，缺乏BIM人才是大多數(shù)企業(yè)共同面臨的問題，占比遠高于其他問題，達63.3%，這與我國高等教育的學科設立、專業(yè)劃分、學生培養(yǎng)周期等有關，也與企業(yè)自身的人才培養(yǎng)體系建設、BIM技術的應用發(fā)展進程有關。

其次，沒有充分的外部動機應用BIM技術，例如成熟的住宅房地產(chǎn)項目，大部分沒有復雜的管線交流，開發(fā)商一切目的都圍繞高周轉進行考核，要求迅速出圖施工，現(xiàn)階段設計模式可以較好地滿足要求，并非必須使用BIM技術，缺乏大規(guī)模外部因素倒逼。

再次，BIM技術的應用發(fā)展存在一定的“中層阻力”。在很多建筑行業(yè)上下游的企事業(yè)、機關單位，從技術負責層到主力設計、工程師年齡較高，對于BIM技術這種新生事物來說，在繁雜的工作中抽出時間進行深入學習的積極性不高，假設使用BIM模型交付設計成果，校審環(huán)節(jié)勢必將顛覆之前的圖紙校審流程，推廣成本高，初期效率低下。

第四，在實際應用過程中，也會出現(xiàn)很多各方需求、目標不一致導致的問題。比如模型建立者（設計人員）與模型使用者（造價人員）目標不一致，舉例來說，比如設計人員為了追求建模速度，使用貫通多層的外墻構件，二維圖紙及三維視覺效果均可滿足要求，但一旦統(tǒng)計墻體工程量進行造價計算，便無法將工程量細分至各層以指導造價管理工作，此類問題需要通過項目統(tǒng)籌管理制度尋求解決辦法，例如連通設計、施工、咨詢的EPC模式。

第五，現(xiàn)有系統(tǒng)轉換成本高。BIM技術運行所需的軟件平臺功能多、體系復雜，成體系購買專業(yè)軟件的費用與現(xiàn)階段BIM技術應用所產(chǎn)生的效益不成正比，且BIM專業(yè)應用軟件對計算機硬件有較高的要求，大規(guī)模應用還需企業(yè)額外投資更新設備。

綜上，上述種種原因相互制約，造就行業(yè)整體的高技術壁壘、市場壁壘，導致代表著創(chuàng)新的“互聯(lián)網(wǎng)+”模式難以進入，使得BIM技術的推廣速度不盡如人意。

但同時，也要看到一些令人驚喜的進步，例如：互聯(lián)網(wǎng)家裝市場，互聯(lián)網(wǎng)住房租賃市場，已經(jīng)可以做到通過VR技術，實現(xiàn)身臨其境的網(wǎng)上實景看房。一般來說，具有以下特點的領域，軟件供應商或服務提供商的開發(fā)意愿相對較強：屬于新興市場、市場規(guī)模相對大、用戶多、應用模式相對簡單，多為單專業(yè)單一應用模式。

五、結束語

綜上所述，現(xiàn)階段BIM技術的應用理論與實際脫節(jié)情況較為嚴重，信息滯后、應用滯后、流程倒掛的情況比較普遍。隨著建筑工程行業(yè)從粗放式發(fā)展逐漸轉變?yōu)榧s型發(fā)展，原本的傳統(tǒng)設計、建造、管理、運營模式各自為戰(zhàn)已經(jīng)不能滿足未來的精細化、效率化、高綜合效益的發(fā)展方向和市場需求，

鑒于此，BIM技術必定是未來工程行業(yè)發(fā)展的重點領域。很多地區(qū)已經(jīng)出臺各種政策，大力推廣BIM技術，但由于項目各方各自為戰(zhàn)難以形成合力，一定程度上缺乏大規(guī)模的示范引領作用，雄安新區(qū)這個國家級新區(qū)的建設是一個很好的時間窗口，可以利用雄安新區(qū)的高水平、高格局規(guī)劃建設作為技術示范區(qū)，引領BIM技術的突破。

房地產(chǎn)行業(yè)、工程行業(yè)及信息技術行業(yè)等各行業(yè)從業(yè)人員應一起克服阻礙，努力實現(xiàn)BIM技術的全生命周期數(shù)據(jù)共享和信息化管理。相信在不久的將來，BIM技術將會成為提高效率、節(jié)省成本、提升效益的普通工具，融入我們每天的工作當中。