談BIM 技術的發展和應用

王占芳

(邯鄲縣城區管理局，河北邯鄲 056001)

0 引言

近些年來，建筑信息模型技術在世界各國的建筑工程領域取得了大量的應用成果。國內不少具有前瞻性與戰略眼光的施工企業開始思考如何應用BIM技術來提升項目管理水平與企業核心競爭力。但是，由于目前BIM技術應用的案例和應用軟件都以設計階段為主導，這給人以比較片面的理解，認為BIM就是某個軟件，BIM應用只是設計院的事情。事實上，BIM技術的應用由不同性能和不同階段的軟件組成，BIM的應用在設計、施工、運營維護不同階段都有比傳統管理優質的時代性變革的價值，但是其數據核心都是應用三維具有關聯性的建筑信息模型。本文從以下幾個方面對BIM技術進行分析探討，以期對BIM技術有一個更加清楚的認識。

1 建筑歷史發展與技術進步

我們可以把建筑史分為“手工時代”“機械時代”“電子時代”“信息時代”，不同歷史時期的建筑作品各包含了以下的信息以及技術。

1.1 建筑史的“手工時代”

從原始社會建筑出現一直到工業革命這漫長的時間里，人類技術相對落后，農業、手工業、畜牧業等各行各業都以手工勞作為主。建筑也是一樣，各類建設活動主要依賴匠人的手工勞作，效率很低。

1.2 建筑史的“機械時代”

隨著英國工業革命的爆發，建筑也逐步進入機械時代。自從進入現代化機器大生產時代就一直有各種出于經濟或適用的目的，試圖把最新工業技術應用到建筑中的嘗試。利用機器的幫助，人們可以比純手工操作實現更高效，更快速的建筑活動。

1.3 建筑史的“電子時代”

這里的電子時代是指隨著AutoCAD軟件的出現，建筑繪圖從傳統手工圖板發展到計算機繪圖的時代。AutoCAD的優勢不言而喻，具有完善的圖形繪制功能;有強大的圖形編輯功能;繪圖速度快了N倍;打印、復制都很方便;改圖很容易;可以采用多種方式進行二次開發或用戶定制;可以進行多種圖形格式的轉換，具有較強的數據交換能力;支持多種硬件設備;支持多種操作平臺;具有通用性、易用性，適用于各類用戶。但是它只能繪制二維矢量圖，而不包含任何建筑信息，成為它當今發展的最大局限。

1.4 建筑史的“信息時代”

自21世紀初以來，建筑行業興起了圍繞BlM為核心的建筑信息化應用。以Autodesk公司BIM軟件Revit為例，它通過應用關系數據庫來創建三維建筑模型，應用這個模型，可以生成二維圖形和管理大量相關的工程項目數據。繪制圖紙的基本要素不再是AutoCAD中的點、線、面、圖塊等幾何元素，而是墻、窗、梁、柱、樓梯、欄桿等建筑對象。

2 BIM建筑信息模型的概念及特征

2.1 BIM建筑信息模型的概念

我國目前對于BIM技術的解釋為:BIM技術是一種應用于工程設計建造管理的數據化工具，通過參數模型整合各種項目的相關信息，在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞，

使工程技術人員對各種建筑信息作出正確理解和高效應對，為設計團隊以及包括建筑運營單位在內的各方建設主體提供協同工作的基礎，在提高生產效率、節約成本和縮短工期方面發揮重要作用。

2.2 BIM建筑信息模型的特征

1)不限于在設計中的應用，它還應用在建設工程項目的全壽命周期中;

2)用BIM設計屬于數字化設計;

3)BIM的數據庫是動態變化的，在應用過程中不斷更新、豐富和充實;

4)BIM提供了一個項目參與各方協同工作的平臺。

3 BIM建筑信息模型不可比擬的優勢及其發展

BIM是繼CAD之后的更加先進的新興事物，它相對于CAD來說具有不可比擬的優勢。首先，CAD軟件在平面上進行一次修改，則其他各面都需要進行人工修改，如果操作不當會出現不同角度視圖不一致的低級錯誤;而BIM軟件進行一次修改，則平面、立面、剖面、三維視圖、明細表等都自動進行相關修改，實現了一處改動，處處改動。其次，CAD技術提供的建筑信息非常有限，它只是將紙質圖紙電子化，不具備專業知識的人是無法看懂圖紙的;但BIM技術包含了建筑的全部信息，不僅可以提供形象可視的二維和三維圖紙，而且可以提供工程量清單、施工管理、虛擬建造、造價估算等更加豐富的信息，便于項目各個部門的相互溝通，協同工作。

BIM在國外已經開始廣泛使用，應用領域貫穿整個設計階段、施工階段以及建成后的維護和管理階段。我國也已經將BIM建筑信息模型系統作為國家科技部“十二五”的重點研究項目《建筑業信息化關鍵技術研究與應用》，并被住建部認可為“建筑信息化的最佳解決方案”。2010年是BIM在中國快速發展的一年，BIM的理念正在深入人心，中國已有非常多的建筑企業在使用BIM技術，BIM應用引爆了工程建設信息化熱潮。

4 BIM建筑信息模型的應用

BIM建筑信息模型在國內外的應用越來越廣泛，比如歐特克建筑工程分公司事業部總部大樓、昆明東部生態城、杭州奧體博覽城主體育場、上海中心大廈等等。

以上海中心大廈建筑為例，該建筑高632 m，總面積57萬m2，它的外形完全是基于數字化平臺來實現的，傳統的二維平臺根本無法滿足異型建筑各個細部的銜接，而BIM在設計階段的參數化運用，完美地解決了這個復雜的幾何問題。在設計階段運用BIM通過三維設計完成了整個設備層的設計工作，有效地避免了桿件之間的相互碰撞。在施工階段面臨的最大挑戰就是它的高度，通過將BIM納入其中，整個周期都是通過精細化的管理手段來完成的，正是BIM實現了從模擬階段輕松過渡到實際的建造上來。以深化設計階段所擁有的BIM模型為基礎，通過必要的數據轉換、機械設計以及歸類標注、材料統計等工作，將BIM模型轉換為預制加工設計圖紙，指導工廠生產加工，在保證高品質管道制作的前提下，減少現場加工的工作量。尤其值得一提的是，BIM在項目竣工之后的運營管理和維護方面的巨大作用。傳統的運營管理要依靠很多的圖紙來開展工作，一旦發生事故，查找圖紙就變得非常復雜，耗時耗力。如今，上海中心大廈通過BIM系統建立起來的完整的信息模型，可以非常便捷地進行圖紙查詢和檢修，有利于及時解決突發事故。

5 基于建筑信息模型(BIM)的進度控制與成本控制

隨著BIM的發展，已產生將空間信息和時間信息整合在一個可視的4D(3D+時間)模型中的軟件產品，也已產生再整合費用信息，形成可視的5D(3D+時間和費用)模型的軟件產品，并被應用于工程建設實踐。

傳統的施工進度計劃以及網絡圖、橫道圖在實際施工進度控制中經常出現這樣或那樣的問題，比如由于設計缺陷、施工進度計劃編制不合理、現場人員的素質不高等原因造成實際施工進度控制出現問題。而基于BIM的4D虛擬建造技術的進度管理通過反復的施工過程模擬，讓那些在施工階段可能出現的問題在模擬的環境中提前發生，逐一修改，并提前制定應對措施，使進度計劃和施工方案最優，再用來指導實際的項目施工，從而保證項目施工的順利完成。

BIM技術在處理實際工程成本控制中有著巨大的優勢。建立BIM的5D施工資源信息模型(3D實體、時間、工序)關系數據庫，讓實際成本數據及時進入5D關系數據庫，成本匯總、統計、拆分對應瞬間可得。建立實際成本BIM模型，周期性(月、季)按時調整維護好該模型，統計分析工作就很輕松，軟件強大的統計分析能力可輕松滿足我們各種成本分析需求。基于BIM的實際成本控制方法具有極大優勢:首先，由于建立基于BIM的5D實際成本數據庫，匯總分析能力大大加強，速度快，短周期成本分析不再困難;其次，由于可視的5D模型集成了空間信息、時間信息和費用信息，它能動態地反映工程進展的資金需求量，也可以用于比較不同進度方案的資金需求計劃，有利于工程成本控制。

6 結語

信息時代是一個技術與改革并進的時代。社會發展的規律是新的技術往往比舊的東西有一定程度的改進和突破。雖然我國國內設計行業仍然以傳統AutoCAD軟件為主，但BIM的巨大優勢顯示其必將在不長的時間內迅速成為建筑行業的全新設計流程。建筑信息模型目前正被越來越多的設計機構采用，BIM必將引領建筑業的信息革命。

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