BIM在智慧建筑方面發(fā)展的方向與成果

何繼坤，曹 丹，肖 航

（成都紡織高等專(zhuān)科學(xué)校，四川 成都 611731）

“智慧城市”是當(dāng)今發(fā)展的主要目標(biāo)，也是全球城市發(fā)展的一種新的模式，若想在自己國(guó)家建立一個(gè)智慧化城市，那么對(duì)于城市最為重要的標(biāo)志性建筑也必須全面地進(jìn)行智慧化，智慧建造是整個(gè)智慧城市構(gòu)建的主要因素?！爸腔劢ㄔO(shè)”是一種全新的建設(shè)理念，區(qū)別于傳統(tǒng)的建筑模式，要求在實(shí)際城市建筑過(guò)程之中降低產(chǎn)能消耗、降低資源輸入、降低環(huán)境污染，走可持續(xù)發(fā)展的道路。同時(shí)，信息化技術(shù)的改革可以最大程度改變傳統(tǒng)的建筑生產(chǎn)方式，“智慧建設(shè)”理念核心的技術(shù)就是Building Information Modeling，即BIM。BIM技術(shù)能夠讓信息在各個(gè)工程項(xiàng)目的部門(mén)有效的傳遞，是現(xiàn)代智慧建設(shè)主要的一種應(yīng)用技術(shù)，這也是傳統(tǒng)建筑走向智慧建筑的一大轉(zhuǎn)變。

1 BIM技術(shù)的起源

BIM技術(shù)最早是在1975年的美國(guó)，一位叫chuck EastMan的博士所提出的一項(xiàng)理念，他也被稱(chēng)為BIM之父。工程項(xiàng)目在施工的全過(guò)程以及全生命周期之內(nèi)，將建筑物的幾何特性、功能要求和建筑構(gòu)件的性能綜合到同一個(gè)建筑模型中的功能就可稱(chēng)之為建筑信息模型。該信息模型不僅僅包括上述的功能，同時(shí)還包括整個(gè)建造過(guò)程之中的建造周期、建造所使用的一些器材、人工等成本以及一些資源的信息等。世界上很多大型的軟件公司都開(kāi)始推出一系列BIM類(lèi)的建筑設(shè)計(jì)、建筑構(gòu)造、建筑模型、建筑分析的軟件，為智慧建筑的發(fā)展奠定了“軟”基礎(chǔ)，也同時(shí)為智慧城市的建造付出了一份力量。

2 BIM技術(shù)的定義

所謂的BIM技術(shù)，通俗地說(shuō)就是通過(guò)電腦軟件建模來(lái)構(gòu)建出一個(gè)建筑物，在正式施工之前，能夠?yàn)檎麄€(gè)建造的全過(guò)程“披荊斬棘”，清理“路障”，保證智慧建筑能夠按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的藍(lán)圖來(lái)進(jìn)行，從而最大程度避免在實(shí)際建筑過(guò)程之中出現(xiàn)粗放管理和問(wèn)題。有了BIM技術(shù)的支持，則能夠?yàn)榻ㄖ芷诘臎Q策提供科學(xué)的、可靠的信息支撐。BIM技術(shù)總的來(lái)說(shuō)是建立在三維數(shù)字技術(shù)之上的，三維數(shù)字技術(shù)可以有效整合在建筑工程項(xiàng)目之中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并為其提供數(shù)據(jù)模型支撐，在該技術(shù)的進(jìn)展之中，能夠不斷優(yōu)化、深化數(shù)據(jù)內(nèi)容，這也被稱(chēng)之為第一次“建筑革命”。

住建部在《2011～2015建筑業(yè)信息發(fā)展綱要》之中把BIM技術(shù)列為“十二五”重點(diǎn)推廣技術(shù)之一。BIM技術(shù)自從引入我國(guó)之后逐漸被建筑行業(yè)熱捧，成為我國(guó)智慧化建設(shè)的主旋律?？偟膩?lái)說(shuō)，BIM技術(shù)是能夠保證我國(guó)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)技術(shù)，能夠豐富建筑的規(guī)模和強(qiáng)度，能夠引領(lǐng)我國(guó)建筑發(fā)展與世界發(fā)展相同步。

BIM技術(shù)是三維可視化的，它可以把在建筑過(guò)程之中所有的數(shù)據(jù)有機(jī)的整合在一起，如果一旦在三維可視化之中發(fā)現(xiàn)建筑存在一定程度的問(wèn)題，那么就能及時(shí)解決從而最大程度地提高建筑的質(zhì)量。同時(shí)還能夠協(xié)調(diào)各部門(mén)的工作，讓各部門(mén)去承擔(dān)相應(yīng)的工作以達(dá)到最佳工作質(zhì)量和最優(yōu)工作效率。并能實(shí)現(xiàn)多階段間信息的有效流轉(zhuǎn)，減少因?yàn)樵O(shè)計(jì)和施工以及運(yùn)維等環(huán)節(jié)在分工作業(yè)時(shí)造成的失誤，最終有效降低整個(gè)建筑物的全生命周期成本。

BIM技術(shù)是整個(gè)建筑行業(yè)數(shù)字化、信息化、“互聯(lián)網(wǎng)+”的基礎(chǔ)，后續(xù)整個(gè)智能家居、智能城市也都會(huì)建立在 BIM技術(shù)之中。BIM技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GIS、3D打印技術(shù)的集成體，未來(lái)會(huì)有更多的技術(shù)建立在BIM技術(shù)之上，所以，該技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展空間可以說(shuō)是不可限量的。

3 建筑智慧化是根據(jù)用戶的實(shí)際需求的

建筑物的最終目的還是服務(wù)于人們，所以建筑物智慧化是需要根據(jù)用戶的實(shí)際需求來(lái)進(jìn)行構(gòu)建的。將建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、功能、服務(wù)和管理進(jìn)行有效的組合，以期能夠給用戶去創(chuàng)造一個(gè)更加舒適化、人性化、便捷化以及智能化的建筑環(huán)境。通過(guò)建筑物內(nèi)部的智能化系統(tǒng)把每一個(gè)功能進(jìn)行有效的聯(lián)系，來(lái)共同運(yùn)行，并能夠?yàn)橛脩舴?wù)，這是構(gòu)成智能化城市的一個(gè)有機(jī)部分。例如，當(dāng)出現(xiàn)一些應(yīng)急的安全事件的時(shí)候，智能城市所使用的系統(tǒng)就可以將安全事故報(bào)告緊急發(fā)送給城市的指揮中心，每個(gè)智能建筑物都需要服從于城市指揮中心的命令。將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)、生物識(shí)別技術(shù)、控制技術(shù)、多媒體技術(shù)和現(xiàn)代建筑藝術(shù)進(jìn)行有效的結(jié)合，還能夠?qū)ㄖ飪?nèi)置的一些智能化設(shè)備，及其使用者信息進(jìn)行采集、監(jiān)測(cè)、管理和控制，能夠把各項(xiàng)的子系統(tǒng)有效組合和優(yōu)化，能夠滿足使用者對(duì)于建筑物的各功能需求，并具備將現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用與需求相結(jié)合等功能。

4 基于BIM技術(shù)的智慧建設(shè)的發(fā)展策略

4.1 加強(qiáng)政府的支持

實(shí)現(xiàn)智慧建造新型理念，這是能夠引起現(xiàn)代建筑行業(yè)的一種革命性的理念。采用BIM技術(shù)，可以將復(fù)雜的工程簡(jiǎn)單化、可視化，能夠通過(guò)電腦的軟件功能，將建筑圖3D模式化，就可以根據(jù)建模過(guò)程所體現(xiàn)的建筑來(lái)解決可能會(huì)存在的問(wèn)題，減少建筑所存在的一些風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)計(jì)階段，建筑團(tuán)隊(duì)的各單位協(xié)同合作，共同發(fā)揮出自身專(zhuān)業(yè)的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)三維建模及時(shí)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的調(diào)整，保證各項(xiàng)資源能夠“物盡其用”，施工階段，通過(guò)BIM技術(shù)，使施工人員實(shí)現(xiàn)整個(gè)施工周期的可視化管理和施工模擬，避免管理問(wèn)題導(dǎo)致的成本抬升。運(yùn)維階段，項(xiàng)目建筑物的所有信息協(xié)調(diào)一致，完全可以共享和重復(fù)利用這些信息。智慧建造新型建造理念是未來(lái)建筑行業(yè)發(fā)展的大勢(shì)所趨，所以這就需要政府及主管部門(mén)能夠?qū)IM的技術(shù)應(yīng)用多加推廣和宣傳，讓相關(guān)的建筑行業(yè)部門(mén)正確認(rèn)識(shí)并理解這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于我國(guó)建筑行業(yè)的健康發(fā)展所具備的高度價(jià)值，政府還需要給予相關(guān)政策的傾斜，讓各個(gè)單位更加積極使用該項(xiàng)技術(shù)，力爭(zhēng)產(chǎn)、學(xué)、研，單位和政府形成一個(gè)合力，共同發(fā)展好這項(xiàng)技術(shù)。

4.2 制定BIM準(zhǔn)則

由于BIM技術(shù)應(yīng)用可以作用于整個(gè)建筑行業(yè)的各部分、各環(huán)節(jié)之中，其中的應(yīng)用模式可以包括建筑物的設(shè)計(jì)模型、施工單位的建造模型、預(yù)制構(gòu)件模型、工程造價(jià)模型、運(yùn)營(yíng)維護(hù)模型等等。

例如，通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)，西咸空港綜合保稅區(qū)事務(wù)辦理服務(wù)中心項(xiàng)目，工程的計(jì)算精度可以無(wú)限接近100%，工期的提前率更是能夠突破10%的屏障，還可將成本降低5%。由于該建筑物的總體面積已達(dá)到7×104m2，而且其結(jié)構(gòu)大多數(shù)都是通過(guò)鋼筋混凝土澆筑而成的，并由68條球面曲肋組成一個(gè)內(nèi)球面，其造型和施工難度即使是在國(guó)內(nèi)也是極為罕見(jiàn)的，更是被業(yè)界冠以“小鳥(niǎo)巢”的美譽(yù)。如此復(fù)雜的工程項(xiàng)目，能夠保證完美達(dá)到工程質(zhì)量的目標(biāo)，BIM技術(shù)的應(yīng)用功不可沒(méi)。通過(guò)BIM的虛擬仿真來(lái)進(jìn)行計(jì)算，在工程未開(kāi)設(shè)之前就已經(jīng)在電腦里面進(jìn)行了運(yùn)算和檢驗(yàn)，能夠及時(shí)根據(jù)相關(guān)的參數(shù)來(lái)調(diào)整和修改，最大程度消除安全隱患，給工程的施工實(shí)施“保駕護(hù)航”，從而達(dá)到避免風(fēng)險(xiǎn)，降低工程期限，提升工程質(zhì)量以及保證工程成本的目的。在中鐵二十局集團(tuán)六公司西空港綜合保稅區(qū)項(xiàng)目部還設(shè)立一個(gè)專(zhuān)門(mén)研究和使用BIM技術(shù)的部門(mén)，確立BIM技術(shù)能夠有效地在整個(gè)施工環(huán)節(jié)之中具體應(yīng)用。

4.3 完善設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)的管理

BIM是綠色建筑設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)管理的基礎(chǔ)支撐。在復(fù)雜工程體系之中采用BIM技術(shù)，可以通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)本身具備的優(yōu)勢(shì)，對(duì)工程建設(shè)時(shí)所需要的物理信息進(jìn)行綜合的分析，這樣可以最大程度把后置計(jì)劃提前，有助于建筑師在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的過(guò)程中，綜合考慮到綠色建筑的要求。在實(shí)際工程開(kāi)始前，首先利用BIM技術(shù)進(jìn)行建模，在系統(tǒng)功能的支撐之下，可以進(jìn)行自我的檢查、模擬、分析碰撞，最后提交一份碰撞報(bào)告，從根本上杜絕資源浪費(fèi)和工期損失。BIM技術(shù)為減少碳排放提供了強(qiáng)力的保障，建筑物建成運(yùn)營(yíng)階段，基于BIM模型和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠適時(shí)分析建筑物的實(shí)際能耗，并對(duì)其進(jìn)行有效的分析，解決城市能源浪費(fèi)問(wèn)題，節(jié)省經(jīng)濟(jì)投入還能夠達(dá)到綠色環(huán)保目的，構(gòu)建出綠色環(huán)保的智能城市。

4.4 業(yè)主方推進(jìn)智慧建筑的發(fā)展

若想讓智慧建筑能夠健康穩(wěn)定地在我國(guó)建筑領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，那么一定是離不開(kāi)業(yè)主方的推進(jìn)以及高層管理部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)的重視。

建立企業(yè)級(jí)的BIM信息化系統(tǒng)平臺(tái)。通過(guò)企業(yè)級(jí)的BIM信息化系統(tǒng)平臺(tái)，可以有效整合龐大的數(shù)據(jù)資料，把項(xiàng)目工程建設(shè)的所有數(shù)據(jù)上傳到該平臺(tái)之中，依據(jù)系統(tǒng)強(qiáng)大的功能將項(xiàng)目信息的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化處理，方便相關(guān)的工作人員能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢和修改，最大程度優(yōu)化了企業(yè)內(nèi)部的信息管理，提高企業(yè)的信息化水平，同時(shí)也能夠?yàn)槠髽I(yè)實(shí)現(xiàn)智慧建造打下良好的基礎(chǔ)。與此同時(shí)，若想讓系統(tǒng)和技術(shù)能夠最大化的實(shí)現(xiàn)，培養(yǎng)高素質(zhì)的BIM人才也是刻不容緩的，基于BIM智慧建造的實(shí)施，其中最為關(guān)鍵也是相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)操作人才。作為業(yè)主可以選擇BIM咨詢公司來(lái)承擔(dān)這個(gè)項(xiàng)目的任務(wù)，以降低BIM技術(shù)應(yīng)用的投入。但是，BIM咨詢公司往往會(huì)在溝通和專(zhuān)業(yè)技術(shù)支持方面存在一定的滯后，基于這一點(diǎn)，公司需要配備相應(yīng)的BIM技術(shù)人才，才能夠解決這一個(gè)問(wèn)題。培養(yǎng)一個(gè)BIM人才隊(duì)伍，可以將智慧建造技術(shù)貫穿到整個(gè)項(xiàng)目之中，不依賴于別人，憑自身來(lái)完善各種疑難問(wèn)題，以高質(zhì)量的要求、高效率的速度來(lái)進(jìn)行各項(xiàng)工作。

4.5 促進(jìn)培訓(xùn)以及試點(diǎn)運(yùn)行

目前BIM的工作推進(jìn)，主要的阻力來(lái)自于人才的不足。所以，我國(guó)的各項(xiàng)工作單位都需要開(kāi)展針對(duì)性的人才培訓(xùn)。同時(shí)，各高校也可以把 BIM技術(shù)融入到高校課程之中，以期有效的為我國(guó)建筑領(lǐng)域輸送專(zhuān)業(yè)的人才，從源頭上解決這一個(gè)問(wèn)題。多途徑、多方式、多領(lǐng)域地開(kāi)展 BIM應(yīng)用知識(shí)和培訓(xùn)。高?？梢蚤_(kāi)展 BIM大講堂，各建筑公司也可以通過(guò)其他途徑為公司納入一些專(zhuān)業(yè)性高的BIM技術(shù)人才或者講師來(lái)給公司的員工進(jìn)行項(xiàng)目示范。以試點(diǎn)促進(jìn)運(yùn)用，再帶動(dòng)推廣，不斷提高我國(guó)全行業(yè)對(duì)于BIM的應(yīng)用水平。

5 結(jié)語(yǔ)

建筑業(yè)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)之中占據(jù)著半壁江山，但是隨著我國(guó)人口的提升，以及勞動(dòng)成本的提高，建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)也遇到了根源性的問(wèn)題，其生產(chǎn)的效率也只是維持在曾經(jīng)的標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，難以實(shí)現(xiàn)提高。目前，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)需求存在一定的矛盾，這又導(dǎo)致了建筑行業(yè)所獲得的利潤(rùn)逐年降低，而且隨著工程量增大、工程設(shè)計(jì)復(fù)雜性提升，管理起來(lái)是非常困難的。通過(guò)BIM技術(shù)作用于建筑領(lǐng)域之中，則可以最大程度減小甚至解決這些問(wèn)題，使得工程項(xiàng)目投資風(fēng)險(xiǎn)、工期、質(zhì)量、管理效果均趨于穩(wěn)定。如今低碳生活和智能化生活是導(dǎo)向，采用BIM技術(shù)就可以最大程度地保證建筑物進(jìn)行低耗能、高效率的轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步研究BIM技術(shù)在實(shí)踐之中的運(yùn)用可以有效縮短工期、節(jié)省人工與管理成本，為我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。