如何衡量和提高BIM技術的應用水平？

◎ 清華大學土木工程系 馬智亮

1 引言

近年來，BIM技術作為一項新技術開始在建筑工程中得到應用，甚至已經應用到一些大型的、重要工程中，例如上海第一高樓——總高度為632米的上海中心大廈。一些設計單位和施工單位都宣稱已應用了BIM技術，而一些軟件開發商也宣稱自己的產品代表了BIM技術。但是，另一方面，也有人指出，目前的信息系統未實現設計和施工一體化，所以稱不上應用了BIM技術。究竟應用如何來看這個問題？進一步的問題是，如何衡量和提高BIM技術的應用水平？

2 如何衡量是否應用了BIM技術？

為回答這些問題，首先我們有必要來看什么是BIM技術。眾所周知，BIM是Building Information Modeling（即，建筑信息模型化）的頭字母縮寫，BIM技術即指基于建筑信息模型化的技術。關于BIM技術，目前有不同的定義。歸納起來，其基本思想是，以基于三維對象、包含屬性值和標準化的建筑信息為基礎，提供更加強有力的軟件，提高建筑規劃、設計、施工管理以及運行和維護的效率和水平；實現各階段信息共享，從而實現建筑全生命期成本等關鍵方面的優化。

可以看出，BIM技術的目標是很高的，包括提高建筑全生命期各階段的效率和水平，也包括建筑全生命期關鍵方面的優化。目前的BIM技術應用是否完全實現了這些目標？當然不是。可是，我們想想，CAD技術剛出來的時候，就完全實現了它的目標嗎？答案當然也是，沒有。作為技術，它需要發展，不能因為它還沒有完全成熟，就否認它。對于BIM技術也應該這樣看待。這就基本可以回答第一個問題。即，是否應用了BIM技術，關鍵看它是否具有BIM技術的特征，例如，以基于三維對象、包含屬性值和標準化的建筑信息為基礎，提供了更加強有力的軟件，或實現了建筑全生命期信息共享，而不必過于拘泥于其最終目標是否已經完全實現。

3 如何衡量應用BIM技術的水平？

表面上看，這個問題很容易回答——就看應用BIM技術后帶來的好處大不大：同樣應用BIM技術，能夠帶來較大的好處，說明應用水平就高。實際上，沒有這么簡單。關鍵是，存在不同的BIM技術的應用模式。例如，有的只是在設計階段的某個專業，例如建筑專業設計中應用了BIM技術，有的是在多專業設計中應用了BIM技術，而有的則是在建筑全生命期使用了BIM技術，隨著BIM應用軟件及BIM相關標準的發展，BIM技術的應用模式也在不斷的演變過程中，而且有時好處很難量化。所以，很難做簡單的比較。

國外有學者將BIM技術的應用分為三個階段，第一階段為單獨應用階段，第二階段協同應用階段，第三階段為IPD階段。第一階段體現為各專業工種分別應用BIM技術，例如建筑專業設計中應用了BIM技術；第二階段體現為各專業在分別使用BIM技術基礎上實現協同應用，例如應用BIM技術檢查建筑實體之間是否存在碰撞；第三階段則體現為IPD模式的實現。需要補充說明的是，IPD是建筑項目多參與方協同工作的一種模式，在該模式下，業主、設計、總包、分包等參與方通過簽署協議，在設計階段就參與到項目中，通過應用BIM技術進行虛擬建造，共同對設計進行改進，并共同分享收益或風險。從理論上講，可以根據這個階段劃分，判斷BIM技術應用處于哪個階段，從而衡量BIM技術的應用處于什么水平。

但是，關于這一衡量標準，筆者認為在應用時應該注意以下三點。

第一，建筑工程只有適用BIM技術，衡量其BIM技術應用水平才有意義。就建筑全生命期的某個階段而言，對于某些常規建筑，應用BIM技術可能得不到什么好處。例如，對普通住宅，是否使用BIM技術進行設計，施工時是否使用BIM技術來確定施工方案，可能影響并不大。相對而言，對于大型、復雜的公共建筑則不是這樣。換一個角度來看，對于建筑全生命期而言，即使對常規的建筑，應用BIM技術可得到的好處也不一定小。例如，即使對于住宅，在運行和維護階段，如果通過應用BIM技術進行統一管理，可獲得的好處仍然是可以極大地期待的。所以，焦點在于，一定首先判斷建筑工程是否適用BIM技術，如果是，衡量其中BIM技術的應用水平才有意義。

第二，在適用BIM技術以及處于相同應用階段的前提下，有必要根據應用BIM技術的程度，區分BIM技術的應用水平的高低。目前，在建筑全生命期的各階段，已經有一些比較成熟的應用模式。例如在國外，得益于軟件開發商提供的性能先進的軟件，應用基于BIM技術的軟件，在設計階段，可以進行建筑設計、結構設計、設備設計、能耗分析、碰撞檢查、工程量的概算；在施工階段，可以進行成本概算、4D模擬；在運行和維護階段，可以基于BIM數據進行設施管理等。這些應用模式已經比較成熟。因此，在每個階段，這些應用模式實現得越多，可以認為BIM技術的應用水平越高。

第三，對第三階段的理解不必拘泥于IPD模式。毫無疑問，IPD模式的實現標志著BIM技術應用達到高級的階段。但是，IPD模式能否實現在很大程度上取決于文化、法律等非技術因素。具體地說，目前發達國家實現了IPD模式，不代表發展中國家也可以立即實現IPD模式。反過來，即使沒有實現IPD模式，如果實現建筑全生命期信息的共享，像我國上海中心大廈工程中所做到的一樣，同樣可以屬于BIM技術應用的高級階段。另外，從理論上講，BIM技術應用模式還可以繼續發展，因此，可以期待更新的BIM技術應用模式作為第三階段的特征應用模式出現。

很明顯，上述三個階段一般需要循序漸進地實現。雖然通過各方的努力，也存在一步實現第三階段的可能性，但顯而易見，失敗的風險是非常大的。

4 如何提高BIM技術應用水平？

從上述衡量BIM技術應用水平的標準可以得知，提高BIM技術應用水平的關鍵，在于應用者根據BIM技術的適用性，自身盡可能多地采用BIM技術應用模式，并在此基礎上，盡可能與其他項目參與方合作，同樣盡可能多地采用BIM技術應用模式，若可能，項目的多參與方一起采用BIM技術應用模式。

在此過程中，主要受到兩方面的限制。一方面是合適的、基于BIM技術的應用軟件（以下簡稱BIM應用軟件）是否可獲得。盡管BIM應用軟件對建筑全生命期的所有主要工作的覆蓋度越來越高，但在實際過程中卻遠未達到在多數工作中均能夠應用BIM應用軟件的程度。這其中最大的一個問題，就是BIM應用軟件對本地規范的支持。目前，即使是由跨國軟件開發商推出的BIM應用軟件，也未必支持本地規范。以我國為例，目前在國內能夠使用的BIM應用軟件主要是與規范關系不大的建筑設計軟件、4D應用軟件等。另一方面是，相關的BIM標準是否可獲得，特別是BIM數據交換標準。目前IFC（Industry Foundation Classes，工業基礎類）作為主流BIM數據交換標準逐步趨于成熟，并得到了很多軟件開發商的支持，但是，我國還沒有對應的標準存在。在“十五”和“十一五”期間，國家分別通過科技攻關計劃和科技支撐計劃對上述兩方面的科研課題給予了支持，為我國建筑領域BIM技術的應用奠定了基礎。但是，尚待進一步的支持，才有可能滿足應用的要求。

鑒于這樣的情況，應用單位除了自身的努力外，有必要與科研院所和大專院校合作，共同解決BIM技術應用的瓶頸問題，才能更好地應用BIM技術，提高BIM技術的應用水平。

5 結語

BIM技術是信息技術應用在建筑工程中產生的新一代的應用技術，可以促進建筑行業的技術升級，并為建筑工程的多參與方都帶來效益。提高BIM技術的應用水平大勢所趨。有關應用單位應該把握方向，有效地提高BIM技術的應用水平。有關政府部門和行業協會應該積極支持這項新技術的發展，從而推進行業的技術進步。