BIM應用將給建筑業帶來什么變化(續)

◎ 何關培 李 剛

BIM應用第6層變化——工業化自動化

工業化的好處眾所周知：效率高、精度高、成本低、質量好、資源節約、不受自然條件影響等。根據住房和城鄉部住宅產業化促進中心的資料，我國住宅建造的水平與發達國家相比有很大的差距，住宅建造的生產效率僅相當于美國和日本住宅建造效率的1/6-1/5，究其原因還是住宅建設的工業化水平較低所致。

制造業的生產效率和質量在近半個世紀得到突飛猛進的發展，生產成本大大降低，其中一個非常重要的因素就是以三維設計為核心的PDM（Product Data Management產品數據管理）技術的普及應用。

建設項目本質上都是工業化制造和現場施工安裝結合的產物，提高工業化制造在建設項目中的比例是建筑業工業化的發展方向和目標。工業化建造雖然有明顯的好處，但是對技術和管理的要求也要高的多，工作流程和環節也比現場施工要復雜的多（如圖1所示）。

工業化建造至少要經過設計制圖、工廠制造、運輸儲存、現場裝配等主要環節，其中任何一個環節出現問題都會導致工期延誤和成本上升，例如：圖紙不準確導致現場無法裝配，需要裝配的部件沒有及時到達現場等等。

圖1

圖2

我國的住宅產業化工作雖然在十年的發展過程中也取得了不少成績，但整體形勢不樂觀，要達到大面積、大比例應用還有很多工作要做，可以說，任重而道遠。雖然涉及多方面的原因，但是缺少類似制造業PDM系統這樣的信息創建、管理、共享系統在整體由營運到施工、設計簽發生產計劃上提供全面信息管理是其中的一個最關鍵因素。如果要想發展住宅產業化，我們必須由設計主導或是由施工主導的方法轉變成由信息主導的管理方法。只有由信息主導的管理方法我們才能把市場的需求快速轉變成能讓工廠生產的數據。

在建筑業中的這個PDM系統就是BIM（Building Information Modeling建筑信息模型）。

工業化建造的設計跟現場施工的設計是有區別的，傳統CAD設計工具和施工圖設計方法的精度和詳細程度很難滿足要求，再加上設計、制造、物流、安裝之間信息和實物流轉的需要，出錯的概率就更大。

BIM應用為建筑業工業化不但解決了信息創建、管理、傳遞的問題，而且BIM模型、三維圖紙、裝配模擬、采購制造運輸存放安裝的全程跟蹤等手段為工業化建造方法的普及也奠定了堅實的基礎，圖2為建筑部件的BIM模型。

與此同時，工業化還為自動化生產加工做好了準備，自動化不但能夠提高產品質量和效率，而且對于復雜形體，利用BIM模型數據和數控機床的自動集成，還能完成通過傳統的“二維圖紙-深化圖紙-加工制造”流程很難完成的工作。

大量的工程實踐和理論研究證明，BIM將大大推動和加快建筑業的工業化和自動化進程，這將是BIM應用給建筑業帶來的第6層變化。

BIM應用第7層變化——打通產業鏈

建設項目的產業鏈包括業主、勘察、設計、施工、項目管理、監理、部品、材料、設備等，一般的項目都有數十個參與方，大型項目的參與方可以達到幾百個甚至更多。

二維圖紙作為產業鏈成員之間傳遞溝通信息的載體已經使用了幾百年的時間，勞苦功高的同時，其弊端也隨著項目復雜性和市場競爭的日益加大變得越來越明顯。

美國國家標準研究院（NIST - National Institute of Standards and Technology）2005年初發布的一份報告指出，僅僅由于項目成員之間數據互通性的要求而產生的成本就使建設項目效率降低6%左右。

打通產業鏈的其中一個本質就是信息共享，這種能夠有效支持產業鏈共享的信息至少需要具備下面一些特征：

·具象的：易于快速準確理解

·完整的：不會產生歧義

·關聯的：易于協調一致

·電腦可以自動解釋的：易于自動統計分析模擬

·互用的：不用重復輸入

BIM就是全球建筑業專家同仁為解決上述挑戰而進行探索的成果，使用BIM以后主要產業鏈的關系可以用下圖表示：

業主是建設項目的所有者，因此自然也是該項目BIM過程和模型的所有者，這個定位和大多數把業主也定義為BIM的其中一方的觀點有所不同。

設計和施工是BIM的主要參與者、貢獻者和使用者，這方面的資料相對較多，本文不準備作太多展開。

關于預制加工商（Fabricator）的BIM應用情況在拙文“BIM應用乾坤大挪移之第6層 - 工業化自動化”中作了介紹，此處也暫時不做深入探討。總體來看，預制加工商更多的是BIM信息的使用者。

建筑物的各類系統需要使用大量的機電設備，這些設備除了需要適當的空間、環境（溫度、濕度、荷載等）進行運輸安裝以外，還有大量的安裝、操作、維修、保養、故障處理等指導和記錄手冊需要保存供隨時調用，這些資料目前都是以紙質或電子版本的文字和圖紙形式提供給業主（或通過承包商等提供給業主），這種傳統的形式給業主的運營管理帶來的困難、低效和潛在風險是不言而喻的。

業主要建立完整的可以用于運營的BIM模型，必須有設備材料供應商的參與，供應商逐步把產品目前提供的二維圖紙資料逐步改進為提供設備的BIM模型，供業主、設計、施工直接使用，一方面促進了這三方的工作效率和質量，另一方面對供應商本身產品的銷售也提供了更多更好的方式和渠道。

產業鏈的另外一端就是數字城市或者智慧地球，在沒有BIM以前，所謂數字城市的主要內容實際上就是數字地圖，最多用三維圖塊來表達建筑物，達到可視化效果。有了建筑物的BIM模型以后，集成現有的GIS和CAD信息，城市管理人員和市民就可以走進大樓的里面了，數字城市的綜合能力和水平將得到大大提高。

打通產業鏈將BIM的價值延伸到了跟建設項目相關的所有各方，包括城市的管理和運營者、城市的建設者和城市的使用者等，這樣就可以最大限度發揮BIM的價值，這也是今天我們可以看到的BIM應用的最高層次。

結語

前面描述的BIM應用將給建筑業帶來的七個層次的變化可以集中放到下面這張圖里來表示：

需要說明的是，盡管BIM應用價值最大化的理想狀態是所有項目參與方都能夠在各個層次上使用BIM，但是我們同時必須看到BIM應用的另外一些特點：

BIM應用的各個層次不是能一步到位的，也不需要一步到位；

·BIM應用既不需要在一個項目里實現各個層次，也不需要一個項目的所有參與者都同時使用 ；

·項目參與方中有一個人使用BIM就能給項目帶來利益，進行某一個層次的應用也能給項目帶來利益 。

如果把項目的各個階段和所有參與方都整合到一起來，我們可以看到在項目范圍內跟BIM應用相關的所有元素：

千里之行，始于足下。BIM應用的宏偉藍圖需要一步一步去實現，那么業主BIM應用的第一步應該如何去開始呢？經過多年實踐，國內外專家普遍認可的BIM起步成功準則如下：

·一個項目：只有在水里才能真正學會游泳；

· 一個BIM咨詢服務商：好的教練會保證姿勢對、少喝水、有后勁；

· 一個關鍵節點應用：施工招標以前對圖紙進行協調綜合，出綜合管線圖，保證招標圖紙正確，減少設計變更和現場浪費，避免風險；

· 一份投資回報：只要找對了BIM咨詢服務商，這個決策本身就是一個賺錢的決策（省下來的錢會比花出去的錢多）。