建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用研究

□文/廖奇云 胡三妹

（重慶大學(xué)建設(shè)管理與房地產(chǎn)學(xué)院 重慶）

一、背景介紹

在美國，自從制造業(yè)于20世紀(jì)五十年代年引入了CAD的概念，這種轉(zhuǎn)型就從未結(jié)束。在建筑業(yè)中，生產(chǎn)各環(huán)節(jié)缺乏協(xié)同作用和重復(fù)工作不斷造成了工程建設(shè)成本上升，而傳統(tǒng)的2D圖紙也阻礙了工程建設(shè)參與各方的信息交流，從而導(dǎo)致了工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)和成本的上升。由于上述原因，美國建筑工程市場的效率也變得低下，如圖1。從圖1中可以看出，美國建筑業(yè)的效率需要得到提升。（圖1）

為了能解決上述問題，Autodesk公司于2002年提出了建筑信息模型（BIM）。基于這個概念，一系列軟件先后被推向市場，例如Autodesk的Revit等。目前，在美國工程市場，BIM作為一項(xiàng)新的技術(shù)，正在被推廣和使用，但整個行業(yè)目前只獲得了BIM技術(shù)的一部分使用價值，進(jìn)一步的價值還有待開發(fā)和利用。目前，在美國市場使用較廣泛的BIM軟件有Revit，Bentley，ArchiCAD，Tekla，Digital Project（CATLA）。

我國建筑業(yè)目前正在高速發(fā)展，在2006年全球建筑業(yè)總產(chǎn)量達(dá)到4.6萬億中，東亞（主要是中國）就占了1萬億。因此，面對如此大的市場規(guī)模，減少能耗和保護(hù)環(huán)境，成為一個值得關(guān)注的問題。BIM軟件的出現(xiàn)，恰能在一定程度上解決這個問題。（圖2）

二、建筑信息模型技術(shù)（BIM）概念

（一）建筑信息模型技術(shù)的概念。BIM就是在開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)下建筑物和構(gòu)筑物的物理和功能特征及其相關(guān)的項(xiàng)目全壽命周期信息的可計(jì)算或可運(yùn)算的表現(xiàn)形式。BIM的技術(shù)核心是一個由計(jì)算機(jī)三維模型所形成的數(shù)據(jù)庫，包含了以設(shè)計(jì)圖紙（3D圖形為主，輔以2D各平面草圖）為依據(jù)，集成了從設(shè)計(jì)到建設(shè)施工直至使用周期終結(jié)的全壽命周期內(nèi)所有工程項(xiàng)目信息。

表1 BIM經(jīng)濟(jì)分析（Holder Construction Company，Atlanta，GA）

根據(jù)《Building Information Modeling：Planning and Managing Construction Projects with 4D CAD and Simulations》，建筑模型的定義為：A building information model is a project simulation consisting of the 3D models of the project components with links to all the required information connected with the project’s planning，construction or operation，and decommissioning。其大意為：建筑信息模型是一個模擬項(xiàng)目，由與涉及到項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工與報(bào)廢的所需信息關(guān)聯(lián)的三維模型所組成。

（二）建筑信息模型技術(shù)的功能與特點(diǎn)。建筑信息模型技術(shù)的功能：（1）使建筑場景可視化；（2）通過建筑信息模型技術(shù)軟件，能夠方便準(zhǔn)確地計(jì)算工程造價，對于3D模型中所做的修改，造價系統(tǒng)也能及時自動進(jìn)行調(diào)整；（3）由于可以在工程建設(shè)前構(gòu)造出3D模擬圖，設(shè)計(jì)上的沖突和弊端就可以在三維的環(huán)境中得到體現(xiàn)。

建筑信息模型技術(shù)的特點(diǎn)：（1）使信息共享，方便工程各參與方獲取有用信息，并能對信息進(jìn)行動態(tài)管理；（2）使建筑場景可視化，減少設(shè)計(jì)沖突，降低工程風(fēng)險(xiǎn)，同時也能提高設(shè)計(jì)質(zhì)量；（3）客戶可以通過3D場景更直觀地了解項(xiàng)目；（4）相比傳統(tǒng)方式，建筑信息模型技術(shù)使工程造價更易控制，建筑工程對周圍環(huán)境的影響也在一定程度上可測。

（三）數(shù)據(jù)分析。本文選取10個由Holder Construction Company，Atlanta，GA 參與的項(xiàng)目的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表來說明BIM給美國建筑業(yè)帶來的凈收益和投資報(bào)酬率（ROI，Return on Investment），如表 1 所示。（表 1）

表1中的ROI的計(jì)算式如下：

Net BIM Savings÷BIM Cost＝BIM ROI

BIM凈收益÷BIM使用費(fèi)用=投資報(bào)酬率

通過表1可以知道，對于不同的項(xiàng)目，BIM帶來的ROI不同，在140%～39900%之間。由于不同的工程項(xiàng)目的性質(zhì)的同步，所以不能通過統(tǒng)計(jì)得出BIM帶來的具體的ROI區(qū)間，但從表中可以知道，BIM帶來了一定程度的凈收益。另外，值得注意的是，表1中的凈收益并未包括間接收益，因此BIM帶來的實(shí)際收益要大于表1中所陳述的收益。由此可見，BIM技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用確實(shí)帶來了一定程度的收益。

三、BIM技術(shù)在中國的發(fā)展及展望

BIM技術(shù)在中國剛剛開始推行，沿海一些地區(qū)已經(jīng)開始接觸并使用BIM軟件，但是在西部地區(qū)，BIM技術(shù)的使用仍然是比較少的。其中，由香港理工大學(xué)的Professor Heng Li領(lǐng)銜的Construction Virtual Prototyping Laboratory，即建筑及虛擬模型實(shí)驗(yàn)室推動了4D技術(shù)在香港地區(qū)的使用。根據(jù)他們的研究結(jié)果，BIM技術(shù)在推廣過程中受到限制的原因有：①此項(xiàng)技術(shù)對計(jì)算機(jī)的要求較高；②就使用的CATIA和DELMIA軟件而言，使用成本較高；③需要專業(yè)的軟件使用人員。因此，公司需要對技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)，而這些培訓(xùn)是成本較高并且周期較長的。因此，要推廣BIM技術(shù)在中國的發(fā)展，不僅需要建筑行業(yè)的參與，更需要學(xué)校、研究所的參與，使學(xué)生在學(xué)校的學(xué)習(xí)過程中就能逐漸了解掌握BIM技術(shù)，然后在畢業(yè)后的工作中就可以減少公司培訓(xùn)的時間。同時，研究所對BIM技術(shù)的研究成果也可以應(yīng)用于企業(yè)和學(xué)校。

四、結(jié)論

本文通過介紹BIM在美國建筑業(yè)的應(yīng)用情況，旨在說明BIM技術(shù)給美國建筑業(yè)帶來的效益。中國作為建筑業(yè)的一個大市場，更需要減少能耗，提高效率，因此BIM技術(shù)必然是未來國內(nèi)建筑業(yè)發(fā)展和改革的一個方向。

[1]Wi11em Kymmell，Bui1ding Information Modeling：Planning and Managing Construction Projects with 4D CAD and Simulations，McGraw_Hi11，2008.

[2]Interoperability in the Construction Industry.McGraw Hi11 Construction.2007 Interoperability Issue.

[3]張文彬，韋文國.建筑信息模型在工程項(xiàng)目管理中的研究和應(yīng)用.山西建筑，2008.10.

[4]Salman Azhar，Sara Richter，Building Information Modeling（BIM）：Cost-Benefit and Return-on-Investment（ROI）Analysis，McWhorter School of Building Science，Auburn University，Alabama.

[5]Chan Kang Yuen，Construction Virtual Prototyping-Case Study of Ho Tung Lau Development，Department of Building Estate，the Hong Kong Polytechnic University.