王靜：建筑工程中BIM應用的增值利器

我國對于BIM從1995年就做了AC的研究，包括翻譯的第一本AC的標準，社科院一直在做這方面的研究。國家對于BIM的研究向來十分重視，《2011-2015年建筑業信息化發展綱要》中曾多次提到BIM技術，建設行業已經把BIM作為支撐行業產業升級的核心技術重點發展。 住房和城鄉建設部也組織了BIM相關標準的研究工作，由中國建筑科學研究院牽頭成立了“中國BIM發展聯盟”，聯合國內研究單位、院校、企業、軟件開發商共同承擔BIM標準的研究以及BIM軟件的開發。著名的PKPM系列建筑工程軟件也在同時開發自主平臺的BIM軟件，攻克了諸多BIM軟件技術難關。因為BIM使得工程各階段共享工程數據和信息，要解決的關鍵技術問題有交換標準、實施規范、建模技術、可視化及虛擬仿真技術、多專業的協同工作等。

2010年、2012年，中國圖學學會在北京成功舉辦了“BIM技術在設計、施工及房地產企業協同工作中的應用”國際技術交流會，大會特邀歐美BIM技術專家介紹BIM技術在歐美建筑業的應用情況。

目前BIM應用存在的問題

企業想用BIM是要產生利益的。那么，到底投入多長時間以后產生利益點？ （如圖1）

圖1

如圖一，這個圖理想的模式是在施工圖階段，通過BIM實現理想狀態，后期能夠更少的把設計變更帶來的成本壓縮，在變更階段的成本是很高的，這由誰來承擔？毋庸置疑是由BIM來承擔。BIM是希望把這個變更成本拉下來。BIM應用真正產生效益了嗎？ BIM應用誰受益了（業主、設計、施工）？ BIM應用的投入產出比如何？ 誰最熱衷推廣BIM的 應用？ 是我們的技術還是觀念落后了？ 面對BIM，我們應該做什么？ 如何找到BIM應用的增值利器？目前BIM應用存在很多問題。CAD普及應用經過十年時間，BIM應用需要花多長時間？ BIM是在全生命期應用才能發揮出其真正的價值。它推動了單一（階段）工作模式向協同工作模式的發展。那么BIM究竟是什么？

BIM以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，是對工程項目設施實體和功能特性的數字化表達。實體模型內不僅有三維幾何形狀信息，還包含了大量的非幾何形狀信息，如建筑構件的材料、重量、價格和進度等，因而可用于模擬真實世界的行為。BIM的應用貫穿于整個項目全生命周期的各個階段：規劃、設計、施工和運營管理。（如圖2）

圖2

BIM在建筑施工中的應用增值利器

一、可視化展示。

可視化首先體現在施工階段，之前往往是二維圖翻模，利用設計院提供的二維圖紙建立土建結構及機電BIM模型。BIM在可視化展現中有一個很主要的工作就是模型整合。在一個施工項目中，所有大型工程的BIM都是多個分包商來完成BIM模型，那么BIM團隊怎么來解決多模型的整合？多模型整合在一起，才能真正解決工程中的問題，如多模型的碰撞問題、安裝問題以及各方面的協調問題。我們用BIM要解決的是施工階段一些棘手的問題，所以需要三維的可視化表達。可視化解決了二維圖紙在施工現場的缺陷，而在三維圖整合模型以后，各方坐在電腦前，或者通過遠程視頻溝通，工程的模型應該怎么改？每一塊所表達的是什么？所以在進行BIM研究或者應用時，一定要把可視化工具用好，能夠準確的表達BIM模型。模型整合是一項技術，不是要拿著各個軟件就能夠實現的。目前在工程中，我們跟各個開發商，如Bentley、Autodesk等大型軟件開發商都簽了開發協議，互相的合作更深的接口協議。到現在我們在做復雜工程、大型工程的時候，我們提出在某系統中展開模型，需要做更深入的接口，并直接導入到要求的平臺上來。在過程中的可視化需要很多技術作為支撐。（如圖3）

圖3

二、施工工序及工藝模擬

錯誤碰撞實際上發生在大部分工程項目經理在拆/裝的時候，以及安裝調動過程當中，甚至是在各個分類當中。建設工程它分多個區域，而建筑是區域之間的拼裝。拼裝以后怎么進行？先置哪個、后置哪個，先調哪個，后調哪個？這些并不能現場進行，必須要之前做好，所以必須要做整個專業之間的碰撞，包括塔吊之間碰撞與周圍環境的碰撞等等，甚至是各方面的調節過程。BIM技術在這方面發揮了巨大的作用，如協調鋼結構之間在吊裝過程中的碰撞驗證，BIM技術在深基坑施工中的應用，都為施工企業帶來了利益。（如圖4）

在大型復雜結的應用中，會產生復雜結點的應用，需要考慮如何安裝，如何應用？BIM的確能夠進行很多分析、計算、模擬，最終給出完整的安裝過程，包括它的排氣管如何做，兩個柱之間怎么連接？如在高鐵車站，就應用BIM對復雜結構的梁柱節點進行模擬，以反映施工現場實際工序情況。在施工階段BIM能夠解決工序的很多問題，對于工程來說必然會提高它的效率，解決施工當中的難題。

圖4

三、專業深化設計

圖5

圖6

專業深化設計是指建立專業BIM模型，實現碰撞檢查、管線綜合、數字化加工、預構件加工、模擬安裝等應用。除了以上提到的碰撞檢查、綜合管線的修正，在深化設計時還需要很多空間的排護，這個時間段基本需要運用BIM技術。合理的維護也要充分橋架，那么配套也是要做很多橋架，其中需要做一些分析。施工也需要分析和設計，不是所有設計院的活施工都能干的，其中涉及到很多軟件解決施工中的小問題，BIM需要幫助施工企業解決問題，讓工作更便利。

四、施工進度模擬

施工進度模擬是指通過將BIM模型與施工進度計劃關聯成和場地狀況進行4D動態模擬。4D動態模擬形象地反映了施工過程中施工現場狀況以及各項數據的變化。通過對日期、工序的選擇，更可直觀展示當日、當前工序工程進展情況以及工程量變化情況。（如圖5）

目前PKPM軟件和Revit軟件能夠實現雙向數據互連。Revit的模型數據可導入PKPM進行結構計算、工程量計算。PKPM模型數據也可導入Revit作為建筑設計、水暖電設計及成本控制。具有很好的易用性，只需簡單三步實現4D施工管理：導入BIM模型、導入進度計劃、計劃和模型關聯實現4D施工管理。兼容目前市場上的多種建模軟件，如：Revit、Archicad、Magicad、PKPM等。此外，本管理系統可導入IFC格式的文件，在系統中形成建筑模型，方便用戶的使用，免除了用戶每次應用時需要打開多個系統的問題。建筑構件與進度計劃的雙向關聯，平臺通過分析場地布置與施工進度、各種施工設施、材料供給與需求之間等諸多復雜的依存關系，將BIM模型和施工進度計劃鏈接起來，實現了BIM模型與進度軟件之間的雙向數據交流和反饋。（如圖6）

五、施工成本管理

施工成本管理在BIM模型中已經包含了完備的成本數據，與進度信息結合，隨著形象進度的動態展示，實時生成S型成本曲線。通過PKPM-5D施工動態模擬軟件，利用BIM模型，實現了工程量計算與計價的雙向數據銜接，當模型改動時能夠實時反映工程造價的變化。

據統計，在建筑業有多達將近三分之二的建設工程項目在做竣工決算時發現最終超過預算，做好施工階段成本管理是工程項目管理的重要任務。成本在企業競爭中占據至關重要的地位，通過加強成本控制和項目管理對提高企業的競爭力和經濟效益具有重大的現實意義。項目施工過程中，必須根據工程預算對施工成本進行控制。BIM不僅是一個概念，而是各專業、各階段信息的共享，從而解決每個階段工作的技術問題。（如圖7）

圖7

六、數字化構件加工

鋼結構專業BIM深化設計，（1）鋼結構專業進行深化設計、建立鋼結構專業的BIM模型，同時考慮土建幕墻設備專業之間的沖突和關系，完整高效的交付深化模型。（2）族庫的制作以及預制件加工。

以上六個方面的應用及基于BIM的應用軟件開發，是中國建筑科學研究院建研科技股份有限公司BIM研究中心結合部分實施的BIM咨詢項目總結的一點經驗，也是施工BIM應用的增值利器，希望對其他打算開展BIM工作的企業有所幫助。

BIM應用有一系列關鍵技術需要解決，其中BIM產生的價值、BIM標準、專業軟件協同工作等問題需要解決。BIM的應用，從硬件、網絡到軟件都需要進一步完善，但是企業應該跨出BIM這一步，這是對企業負責的一步。