全過程BIM一體化正向設(shè)計促進建筑產(chǎn)業(yè)融合★

陸世登 謝潔敏

(1.廣西藝術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530011； 2.廣西建工集團第三建筑工程有限責(zé)任公司設(shè)計院，廣西 南寧 530000)

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，建筑技術(shù)也日新月異，建筑日漸復(fù)雜和功能多樣，建筑信息化也提上了日程。建筑行業(yè)信息化的關(guān)鍵在于打通各行業(yè)，各專業(yè)，各技術(shù)工種在體制、標(biāo)準(zhǔn)上的壁壘。其中設(shè)計行業(yè)作為龍頭專業(yè)成為了打通壁壘的關(guān)鍵。BIM技術(shù)作為一種全行業(yè)通用的管理手段，是實現(xiàn)建筑業(yè)精細化，信息化管理的重要工具。設(shè)計行業(yè)中，BIM軟件的應(yīng)用方式是整個BIM技術(shù)應(yīng)用的核心與根基。

一直以來，建筑產(chǎn)品的設(shè)計均是遵循嚴(yán)謹?shù)脑O(shè)計流程，從功能與規(guī)模的技術(shù)指標(biāo)開始，分析用戶需求，提出設(shè)計概念，建立設(shè)計模型，再由各個工種經(jīng)過策劃、方案、初步設(shè)計和施工圖設(shè)計階段來完成圖紙和最終模型。施工單位根據(jù)設(shè)計圖紙將建筑構(gòu)件逐一建造為實物。實現(xiàn)建筑的流程是由設(shè)計模型轉(zhuǎn)換為二維圖紙，然后通過圖紙建造為實物的過程，此類開發(fā)工程亦統(tǒng)稱為正向工程(ForWard Engineering)，遵循同樣流程的設(shè)計模式稱為正向設(shè)計(ForWard Design)。

在BIM體系下，施工、算量、運維行業(yè)需要設(shè)計行業(yè)提供根據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)建立的信息模型。由建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電等專業(yè)工種以及景觀、裝修、照明等設(shè)計專業(yè)按照正向設(shè)計流程，經(jīng)過方案、初步設(shè)計和施工圖階段協(xié)同建立模型和繪制圖紙的設(shè)計方式稱為全過程BIM一體化正向設(shè)計。信息化時代要求建筑產(chǎn)品的建造逐漸轉(zhuǎn)向由設(shè)計模型到施工模型到實物建造的三維到三維的過程。因此出現(xiàn)了由二維圖紙逆向建立模型的方式，稱為“翻模”。相比之下，全專業(yè)一體化正向設(shè)計是遵循建造邏輯的設(shè)計模式，是解決建造行業(yè)壁壘問題的重要方法。

1 設(shè)計行業(yè)全過程BIM一體化正向設(shè)計的必要性

在工程項目建設(shè)的過程中，項目參與方數(shù)量較多，項目信息內(nèi)容多樣、數(shù)量龐大，項目協(xié)同管理經(jīng)常出現(xiàn)信息模糊，信息流失等現(xiàn)象，導(dǎo)致了項目信息不能準(zhǔn)確地在各參與方之間傳遞與共享，降低了項目的管理效率，影響了工程項目的正常運轉(zhuǎn)。

基于BIM的協(xié)同建設(shè)是以BIM模型和平臺為基礎(chǔ)，按照項目建設(shè)各方管理流程和職責(zé)，以項目設(shè)計、工程進度、質(zhì)量、成本、安全等信息數(shù)據(jù)為驅(qū)動的項目協(xié)同管理的模式。通過模型將工程信息化，通過信息云平臺取代或部分取代了傳統(tǒng)模式下低效的協(xié)同方式。整個體系中，設(shè)計模型是重中之重。通過準(zhǔn)確而詳實的模型能夠順利打破傳統(tǒng)行業(yè)間信息傳遞的壁壘，實現(xiàn)信息之間的多向交流，減輕了工作人員的負擔(dān)，提高工作效率，減少工作錯誤，為智慧設(shè)計、智慧施工奠定基礎(chǔ)。

項目的設(shè)計階段是項目全生命期內(nèi)最為重要的BIM模型創(chuàng)建環(huán)節(jié)，它直接影響著建造成本以及運維成本，對工程質(zhì)量、工程投資、工程進度，以及建成后的使用效果、經(jīng)濟效益等方面都有著直接的影響。建筑設(shè)計階段可大體分為方案階段、初步設(shè)計階段、施工圖設(shè)計階段這三個階段。從方案設(shè)計、初步設(shè)計到施工圖的設(shè)計是一個迭代變化的過程，是建筑產(chǎn)品從粗略到細致的過程，其中包括模型的各種性能模擬分析調(diào)整，各個專業(yè)間協(xié)同調(diào)整，本專業(yè)的校對審核。在這個過程中需要對BIM設(shè)計進行必要的管理，從建筑價值目標(biāo)、性能、功能、成本到BIM設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、BIM成果交付都需要進行管控。經(jīng)過了全專業(yè)一體化正向設(shè)計流程的設(shè)計模型和圖紙為BIM系統(tǒng)提供了完整的信息化基礎(chǔ)，提供了可視化數(shù)據(jù)管理工具，全面優(yōu)化設(shè)計過程的設(shè)計方法和管理手段，高效協(xié)調(diào)項目各參建方與上下游建設(shè)流程。全過程BIM一體化正向設(shè)計機制通過相應(yīng)的工作流程和管理制度按照合理的設(shè)計流程和BIM設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)BIM設(shè)計應(yīng)用管理的目標(biāo)，為項目的BIM體系打下堅實的基礎(chǔ)。

2 全過程BIM一體化正向設(shè)計有利于設(shè)計與算量一體化

工程量計算的高效、準(zhǔn)確是工程造價管理的基本要求，工程量計算具有工作量大工作繁瑣、精度要求高等特點。目前市場主流傳統(tǒng)工程量計算軟件均存在一個明顯的缺點：需要重新輸入工程圖紙信息并進行圖形或模型處理，仍然需要占用工程造價人員相當(dāng)多的精力。因為這些軟件沒有很好地共享設(shè)計過程中的產(chǎn)品設(shè)計信息，建筑經(jīng)濟專業(yè)人員無法將其主要精力投入工程計價與合同管理方面，在一定程度上影響了工程造價工作質(zhì)量以及效率。

隨著在BIM軟件中直接映射算量的造價軟件的發(fā)展，準(zhǔn)確率和效率都在提升，更有利于成本控制貫穿于整個建筑生命期。全過程BIM一體化正向設(shè)計在方案、初步設(shè)計及施工圖階段便為工程算量提供相應(yīng)的模型，為全生命周期控制建筑造價提供了基礎(chǔ)。預(yù)算工程量清單編制可以在BIM設(shè)計模型基礎(chǔ)上，按照工程量計算原則，深化設(shè)計模型，形成預(yù)算模型，再利用算量軟件進行“一鍵工程量計算”編制工程量清單，并與設(shè)計模型實現(xiàn)聯(lián)動修改，提高施工圖預(yù)算工程量清單編制的效率和準(zhǔn)確性。預(yù)算模型可以正確體現(xiàn)計量要求，可以根據(jù)空間(樓層)、時間、區(qū)域(標(biāo)段)、構(gòu)件屬性參數(shù)及時、準(zhǔn)確的統(tǒng)計工程量數(shù)據(jù)。模型更準(zhǔn)確地表達預(yù)算工程量計算的結(jié)果與相關(guān)信息，配合建筑全生命期成本管控的相關(guān)工作。工程量從由正向設(shè)計模型調(diào)整的預(yù)算算量模型中提取，預(yù)算編制基于預(yù)算算量模型，關(guān)聯(lián)或附加地方定額信息完成計價，這樣的算量方式在信息化時代更有利于設(shè)計與算量一體化，從而促進項目造價管理更高效，更準(zhǔn)確。

3 全過程BIM一體化正向設(shè)計有利于設(shè)計與施工一體化

隨著BIM技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展，BIM技術(shù)在土建施工中的應(yīng)用點非常廣泛，不僅包括普遍應(yīng)用的可視化技術(shù)交底、深化設(shè)計、綜合協(xié)調(diào)、施工模擬、施工方案優(yōu)化等BIM應(yīng)用，還涉及前期場地平整BIM應(yīng)用、主體施工(如鋼筋工程、混凝土工程、質(zhì)量安全管理等)BIM應(yīng)用。

經(jīng)過不斷的實踐和發(fā)展，BIM技術(shù)與各類硬件設(shè)備的集成應(yīng)用在土建施工過程中發(fā)揮作用，如三維激光掃描儀器、測量機器人、VR(虛擬現(xiàn)實)設(shè)備、AR(增強現(xiàn)實)設(shè)備等在施工管理過程中得到應(yīng)用。

BIM技術(shù)在項目施工過程中的全生命周期特別是土建施工應(yīng)用中已經(jīng)起到關(guān)鍵作用，隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展，各類BIM相關(guān)應(yīng)用軟件的不斷開發(fā)和完善，BIM技術(shù)在今后的土建施工技術(shù)應(yīng)用中占的比重會越來越大。

BIM應(yīng)用流程總圖，可參考如下過程(見圖1)。

由圖1可以看出，設(shè)計行業(yè)不僅需要為施工階段提供準(zhǔn)確而詳盡的BIM模型，按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)建立符合按施工單位拆分方式的模型，還要為建立全過程的模型信息庫奠定基礎(chǔ)。BIM技術(shù)的理念是建立涵蓋建筑工程全生命周期的模型信息庫，并實現(xiàn)各個階段、不同專業(yè)之間基于模型的信息集成和共享。BIM設(shè)計與施工集成應(yīng)用，主要內(nèi)容包括建立統(tǒng)一的構(gòu)件庫和工法庫等信息庫，目的是應(yīng)用BIM信息庫，使得適合施工條件的構(gòu)件和工法能夠在項目中完整傳遞，設(shè)計輔助施工建造。

隨著建設(shè)工程設(shè)計施工總承包的推進和裝配式建筑的推廣，通過施工單位設(shè)計階段便介入設(shè)計，通過統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的模型和平臺，控制項目的造價、工法和材料，從而提高項目質(zhì)量的同時降低造價。在全過程BIM一體化正向設(shè)計的基礎(chǔ)上，加快基于BIM技術(shù)的建設(shè)全過程生命期管理、招投標(biāo)供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，促進規(guī)劃、設(shè)計、制造、施工、業(yè)務(wù)、財務(wù)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)集成，可以更好地實現(xiàn)建筑工程全過程數(shù)字化的智能管控。

4 全過程BIM一體化正向設(shè)計有利于設(shè)計與運維一體化

BIM體系中，運維管理需要準(zhǔn)確而詳實的設(shè)計模型的支持，基于此的竣工模型的信息會影響到運維的直接效益，例如一些空間信息、管線綜合、隱蔽工程等?？⒐つＰ瓦€需要整理出運營所需的資料以方便后期在運維平臺的統(tǒng)一管理，所以竣工模型準(zhǔn)備和運營資料整理是能否有效實施運維的重要前提和依據(jù)。

交付是運維管理的重要工作，除了進行實體工程驗收外，還需要將包括工程質(zhì)量文檔、安全資料文檔、設(shè)計圖紙和模型、施工圖紙、BIM模型等資料—并進行提交。基于全過程BIM一體化正向設(shè)計的竣工模型的提交，可以確保模型的準(zhǔn)確性外，運維團隊還可以通過早期介入設(shè)計，使得設(shè)計能夠結(jié)合BIM運維應(yīng)用，滿足運維需求。

運維管理信息系統(tǒng)搭建是運營維護階段應(yīng)用BIM技術(shù)的基礎(chǔ)，也是運維階段的核心工作。運維系統(tǒng)應(yīng)在運維管理方案的總體框架下，結(jié)合短期、中期、遠期規(guī)劃，通過從設(shè)計開始的全過程控制達到實用、可持續(xù)發(fā)展，利用一體化設(shè)計的模型建立運維管理系統(tǒng)信息模型、中心數(shù)據(jù)庫。通過運維管理信息系統(tǒng)搭建，定義建筑的管理，將各種不同的系統(tǒng)連接起來，在同一平臺進行呈現(xiàn)和操作，賦予建筑全生命周期管理不同的表達，真正使管理人員的精力集中于為建筑提供更多的價值，讓運維提供更多的服務(wù)以及提升環(huán)境品質(zhì)中來。

5 結(jié)語

隨著經(jīng)濟全球化的發(fā)展，新的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革蓄勢待發(fā)，我國經(jīng)濟發(fā)展步入新常態(tài)，提倡“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的發(fā)展理念，要求大力實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略。在科技迅速發(fā)展的環(huán)境下，能耗大、效率低、管理粗放的傳統(tǒng)建筑行業(yè)面臨著向科技化、信息化、工業(yè)化的轉(zhuǎn)變的趨勢。全專業(yè)一體化三維正向設(shè)計是推進建筑產(chǎn)業(yè)更好的融合發(fā)展的重要方法，不僅利于推動建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，還利于提高城鄉(xiāng)建設(shè)管理的信息化水平，有利于落實國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，實現(xiàn)新型城鎮(zhèn)化、建筑工業(yè)化和信息化三化融合發(fā)展的戰(zhàn)略需要。