施工階段BIM應用“標準”探索

卞若寧

(上海建工集團股份有限公司，上海200080)

1 引言

BIM已成為工程建設行業最前沿的理念和技術。事實證明，對于復雜工程，BIM的介入確能有效地滿足日趨復雜的工程深化設計和設計綜合需求，改變設計和施工的工作效率，優化各方成本投入，提高經濟利益?，F在已不是爭論BIM是否有用，而是各方面努力如何更好地使用BIM，提升項目和企業甚至產業鏈的效益。在這樣的大背景之下，BIM標準的缺失已經成為制約BIM發展的主要因素之一。俗話說:“沒有規矩，不成方圓”，工程建設行業最怕的就是標準的缺失。所謂標準，是為了在一定范圍內獲得最佳秩序，經協商一致制定并有公認機構批準，共同使用和重復使用的一種規范性文件[1]。創意性工作當然需要各抒己見地自由發揮，項目的具體實施階段則需要諸多項目參建方必須按照統一的規則，即標準做事。相對于傳統工程建設行業已體系化的標準大軍，BIM因為是新興事物，行業數據協議標準尚在襁褓[2]，各級標準仍未確定，對此問題馬智亮[3](2010)和何清華[4](2012)等均已指出。而隨著行業內特別是大型項目對BIM應用需求的急劇增加，迫切需要解決項目層面上對類似于專業規范的BIM應用標準的需求，以確保項目BIM合同的順利有效履行，進而全面發揮BIM的威力，為項目增值。

遠觀國外，歐洲、美國、新加坡等國家和地區都頒布了自己的BIM標準，作為BIM在工程中應用的重要參考。但是，一方面這些現行的各種BIM標準主要集中在項目設計階段[5]，另一方面，工程發包和實施的樣式在不同地區也各不相同，因此這些標準對國內工程的適用性還有待研究。本文依托某重大工程BIM實施過程，淺析項目BIM實施者對項目BIM應用標準的需求和認識。本文所論述的項目BIM應用“標準”顯而易見只并不是真正的BIM規范性技術文件，實為項目BIM應用“規則”。稱為“標準”并不是作者井底之蛙似地嘩眾取寵，只是想表達工程一線BIM實施單位和人員在施工實踐中為獲得BIM實施的最佳秩序，對國家層面盡快制定BIM標準的渴求和期盼。

2 工程BIM應用背景

某重大工程建造伊始曾為國內最高建筑物，且建筑復雜、結構異形、系統繁多，涵蓋土建、鋼結構、幕墻、機電系統、裝飾、電梯等多種專業。業主與總承包單位簽訂了國內史無前例的重大工程全面應用BIM的合同，對BIM為工程的增值有著特殊的期許?？偝邪鼏挝槐局鴮こ特撠?，突破傳統，提高創新的決心，投入充分的人力物力開展BIM應用。但國內工程邊設計邊施工的通病、工程的復雜性、工期的緊張等因素使得BIM應用面對著嚴峻的考驗。且諸多專業分別使用各類專業軟件進行專業系統設計與建模，必然涉及到數據系統的兼容性，給總包的整合和BIM應用帶來極大的困難。面對種種難題和成熟案例的匱乏，總承包參考傳統工程技術、質量、安全等條線的實施經驗，確定了必須制定一份符合項目特點的BIM實施規則的重要決定。事實證明，一份有效的“標準”決定了整個施工階段BIM應用的成敗。

3 BIM應用標準建立原則

項目BIM應用標準的原則應該是確保BIM實施和實施過程的規范化和制度化。我們參考已有的對BIM設計階段[6]和專業應用階段工作流程的研究[7]，并重點依據制造業的特點將項目BIM應用工作的內容和流程切割細分，再盡可能地優化工作流程設計，使BIM應用中的每一個環節都盡量無縫貼合，所有模型、信息都可以被快速檢索，且過程不依賴于人員，形成了一種接近制造業流水線化的工作模式，如圖1。這樣可以解決當前項目BIM實施常遇到的兩個問題:

圖1 項目BIM工作流程示例

3.1 工作效率

每一次BIM應用都需要由一項一項細小的，甚至是瑣碎的工作行為累計而成，例如:模型精度確定、模型傳送、模型分類、模型整合、數據查找、數據附著、撰寫報告等等。每一項具體的工作都需要占用時間，如果不能把這些瑣碎的工作耗時壓縮到可接受的范圍，那么每一次BIM應用所需的周期就將很長，工作效率必然不高。

3.2 人員更替

BIM雖已日益成為高等學校教學及應用關注的焦點[8]，必將培養出大量專業人才。但現階段市場對具有BIM專長人員的旺盛需求使BIM人才流動成為必然。BIM應用過程中，硬件設備和軟件系統畢竟只是工具，人員才是更重要的基礎資源。比如，熟練工與新手使用的工具往往沒有什么區別，但是工作的成果卻會有很大的區別。而老手的離開和新人的進入，勢必會造成工作效率的降低，所以通過制度化和規范化的職責和流程界定，盡快讓新人清楚工作要求和進入工作狀態就顯得至關重要。

4 BIM應用標準架構

該工程施工階段BIM應用標準主要明確了以下四項內容:

4.1 工作責權與體系架構

這是流水線化管理的第一步，責權明確，則可做到各司其職。其中專業分包在整個BIM運作體系中主要充當內容供應的角色，即提供模型與數據;而工程總包就需要承擔分配任務、數據中轉和匯總等協調工作。

在整個BIM運作體系中，所有的專業分包單位都有可能需要相互調用相關專業的模型或數據，就可能產生如圖2的關系模式，每一個專業必須與多個相關專業溝通。對于本身已經承擔建模、修改、數據處理等基礎工作的團隊來說，不斷地與不同團隊協調溝通將牽扯大量精力，必將影響他們職責內的工作效率。

圖2 項目BIM工作關系

圖3 項目BIM工作星形拓撲關系

依據實際工作的經驗，BIM應用過程中約有85%以上的人員和70%以上的時間被投入到模型制作和信息添加這類基礎工作中去。如果能夠提升基礎工作的效率，必然會對整個BIM應用帶來好的效果。相對來說，采用如圖3所示星形的拓撲關系就能夠有效地提升整個體系的工作效率。每個專業分包只對總包負責，而總包則需向分包提供符合要求的模型和數據。被簡化的組織體系可以節省專業分包BIM團隊在交流上的時間和人力，從而把主要精力投入到基礎模型和數據的架構上。

4.2 軟件鏈與數據兼容

雖然說在BIM應用中，人是決定成敗的最大因素，但是選擇合適的工具組合(也就是“軟件鏈”)也可以促成事半功倍的效果。該工程實施過程中，選擇了Autodesk Revit作為土建、管線綜合等專業的建模軟件;選擇了Rhino 3D作為幕墻專業的建模軟件;選擇了Tekla作為鋼結構專業的建模軟件。模型文檔、輸出格式和坐標體系都逐一規定，保證在模型整合時不存在任何兼容性問題。數據傳遞路徑如圖4所示，自左至右四列分別為軟件名稱、文檔格式、輸出格式和整合平臺。

圖4 項目BIM數據傳遞途徑

確定軟件鏈和數據格式的工作應該在工程早期策劃時完成，并且把這種策劃明確地記錄在項目BIM應用標準中，這樣才能保證到應用階段不會因為選擇的不謹慎而導致工作效率下降，甚至是數據傳遞中斷。

4.3 文件交換

在BIM應用過程中，基本都會搭建基于互聯網的資訊交互平臺，用于儲存模型、交換文檔和互通信息。但是隨著工程推進，數據資料會呈現幾何級數的增長，于是文件快速檢索和模型內構件的快速檢索就顯得尤其重要。

要確保檢索的高效，最通用也是最有效的方式就是規范文件命名和構件編號。在該工程標準中詳細定義了文件和文件夾的命名規則，實施效果如圖5所示。

圖5 項目BIM文件命名示例

與此同時，在模型內部的編號和顏色定義也有相應的規定。

所有需要使用模型或查閱信息的人員，只需要根據標準中說明的規則，就可以快速得到自己所需要的內容，文件交換的效率就可以保持在一個較高的水平。

4.4 工程應用實踐

為了提高工作效率，標準中如上述三點的系統性的規定必不可少，而針對具體工作行為的規定也可以提供很大的幫助。

圖6 項目BIM模型定義

以最常見的碰撞分析為例，通常在被用來測評軟件性能的案例中，都會列舉出上千次碰撞結果，然后逐一解決。但是在超100層的該工程BIM應用初期，每一層的碰撞次數都可能破千。對于這樣一個規模，“逐一列舉、逐一解決”就幾乎是“不可能完成的任務”。所以就需要設計一套“檢測——歸納——報告——反饋——復檢”的程序，提升“理解——尋找——修改”這個過程的效率。不然，BIM團隊的精力就可能被完全消耗在這漫長的碰撞分析過程中。

通過在標準中設置這種“最佳實踐”的程序，使得該項目每個功能分區的碰撞檢測從初期四周完成一次，到后期兩周完成一次;施工計劃模擬從兩月完成一次到三周完成一次。

5 結語

實踐表明該工程BIM施工應用標準提升了BIM應用的效率，實施下來效果顯著。但由于缺乏相應參考資料，特別是國標等指導性資料的缺失，使項目BIM標準的編制過程屬于“摸著石頭過河”，走了許多彎路，如今回顧歷歷在目。今作此文，敘述個中要點，為日后工程借鑒參考。

[1]GB/T 20000.1-2002《標準化工作指南:第1部分:標準化和相關活動的通用詞匯》.北京:中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，2002:229.

[2]何關培.BIM總論[M].北京:中國建筑工業出版社，2011:9.

[3]馬智亮.BIM技術及其在我國的應用問題和對策[J].中國建設信息，2010(4):12-15.

[4]何清華，錢麗麗，段運峰等.BIM在國內外應用的現狀及障礙研究及[J].工程管理學報，2012(9):15.

[5]周毅，李曦，陳永祥.工程設計中應用建筑信息模型的主要障礙與對策[J].建筑經濟，2012(11):102.

[6]劉鵬.A公司基于BIM技術企業建筑設計流程優化研究[D].北京:北京工業大學，2012.

[7]羅蘭，趙靜雅.裝飾工程BIM應用流程初探[J].土木建筑工程信息技術，2013(12):81-87.

[8]葛文蘭，于曉明，何波.BIM第二維度[M].北京:中國建筑工業出版社，2011:9.