BIM技術在建筑行業中的應用研究

李東晉，莫文靜

（1重慶市設計院，重慶400015；2重慶博建建筑規劃設計有限公司，重慶401120）

BIM技術在建筑行業中的應用研究

李東晉1，莫文靜2

（1重慶市設計院，重慶400015；2重慶博建建筑規劃設計有限公司，重慶401120）

近年來，國內外對BIM技術在建筑行業中的應用越來越重視，BIM已成為未來建筑行業技術的發展趨勢。該文介紹了BIM技術的起源、標準和技術特點，分析了BIM技術的應用對建筑行業帶來的變化，討論了BIM技術在實際應用中存在的問題并提出對策。最后得出了BIM技術的應用需要建筑全行業一起參與，共同推進。

BIM技術；建筑行業；建筑信息模型；BIM軟件

0 引言

改革開放以來，中國的經濟發展取得了舉世矚目的成就，建筑行業作為國民經濟支柱之一，在其中扮演了重要角色。隨著建筑行業的快速發展，帶來了諸如能源利用率低，原材料消耗過多等一系列問題[1]。較低的信息化水平是建筑行業生產效率遠低于其他行業的主要原因之一。為解決這一問題，建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）的概念應運而生，成為了近幾年受到國內外普遍關注的一種全新的技術。

1 BIM技術介紹

1.1 BIM起源和標準

BIM概念最早由美國在上世紀70年代提出，由于當時計算機技術的落后，BIM技術未能得到進一步應用[2]。進入21世紀，計算機和信息技術的快速發展使BIM概念重新受到了重視[3]。目前較為成熟的BIM定義是美國BIM標準：“BIM技術是設施物理和功能特性的數字表達，是從一開始在設施的生命周期內形成決策的可靠基礎，是設施信息的共享知識資源。”

1.2 BIM技術的特點和應用軟件

BIM技術具有可視化性，協調性，模擬性，優化性，可出圖性，信息化性的特點。目前應用較為廣泛的BIM設計軟件有：美國Autodesk公司的Autodesk Revit、Revit MEP、Navisworks，匈牙利Graphisoft公司的ArchiCAD，德國Nemetschek公司的Nemetschek Architect，Bentley公司的Benetly Building等。國內BIM建模應用較多的是Autodesk Revit相關軟件[4]。

1.3 BIM技術在國內外應用情況

BIM技術的應用從美國率先開始，2003年，美國總務管理局（General Services Administration）推出了國家的BIM計劃并出臺了BIM指南。2010年，日本國土交通省宣布在日本國內推行BIM技術。歐洲也緊隨其后，開始著手制定本地區的BIM應用標準[5]。BIM概念和技術引入我國時間較晚，2003年，BIM概念在國內一些高校和科研機構的介紹下進入我國，舉辦了各種研討會及相關培訓。國內如中建國際，上海現代建筑等設計單位開始在實際項目中應用BIM技術。我國政府對BIM技術的應用十分重視，在國家十二五建筑信息化發展綱要中正式納入了BIM技術。

圖1 傳統建筑行業流程

2 BIM技術應用對建筑行業帶來的變化

2.1 BIM技術給建筑行業流程帶來的變化

傳統建筑行業是一個線性流程，建設項目從業主開始立項，然后到設計，施工，裝飾等單位，最后完成后并移交給運營單位進行管理、經營及維護（如圖1）。

建設項目工程信息從上游往下游傳遞的過程中，存在著信息流失，不能完整的傳遞到下一環節（如圖2）。

施工單位不能通過設計圖紙獲得完整的信息，必須通過其他手段比如與設計人員溝通或者設計人員出現場的形式來補充圖紙信息表達的不足，這樣會導致信息傳遞效率低下，出現耽誤工期、返工或者改圖等問題，造成材料的浪費和成本的提高。后期運營單位需要根據建筑信息來進行比如物業管理、消防疏散方案的制定、建筑設備的管理和維護等方面的工作。傳統的流程中，施工單位交付給運營單位的使用文件和項目文檔等沒有包含項目中的所有信息，這會造成后續管理上的困難和問題。

引入BIM技術后，會帶來建筑行業整體流程的變化（如圖3）。

圖2 傳統建筑行業信息傳遞過程

圖3 引入BIM技術后建筑行業流程

BIM模型作為項目的信息中心，業主、設計、施工、裝飾、運營等相關單位都可以進行信息的獲取和上傳。設計單位根據業主的要求從方案階段開始建立建筑專業的BIM模型；在初設階段，結構和設備專業進行各自專業模型的搭建；在施工圖階段再對各自專業的模型進行進一步深化與完善。在施工圖的最后階段，各專業模型之間進行碰撞檢查和優化設計，形成設計方最終的BIM模型。施工單位根據這一模型進行施工過程模擬優化，施工進度管理，設計和施工碰撞檢查等功能的應用，并隨時將需要修改的信息反饋到BIM模型進行信息更新。施工完成后，運營單位除了接收建筑物及其他相關資料以外，一個具有完整信息的BIM模型也同時交付到運營單位手中，方便其進行后期的運營與管理。BIM模型本身就是信息的集合體，涵蓋了如建筑專業的門窗、墻體、構件參數信息，結構專業的梁板柱，設備專業的設備尺寸，管線管徑，所在位置等建筑物信息。相關各單位在工程項目中使用同一個BIM模型，這就保證了在建筑全壽命周期中信息傳遞的完整性和準確性。

2.2 BIM技術對建筑設計帶來的變化

傳統的建筑設計圖紙是二維的，不論是手工繪圖時代，還是應用了CAD等計算機輔助設計工具之后，所設計出來的圖紙都是以二維形式表達出來的。建筑的平立剖及大樣圖都是二維形式，一旦其中一張平面圖有修改，勢必牽扯到其他相關圖紙的改動，導致改圖工作量巨大，是廣大設計師頗為頭疼的問題。二維圖紙的表達性較差，需要一定的想象力才能理解圖紙所傳達的意圖，造成設計師和施工方及業主交流上的不便，會造成部分信息流失。BIM三維模型則是一個整體，每個構件及位置在模型中都具有唯一性，在模型中有一處修改，其所出的平立剖圖紙都會全部更新，保證了信息的一致性和系統性，避免了有些圖紙漏改的現象出現，提高了設計質量和水平。

3 BIM技術在實際應用中存在的問題及對策

3.1 BIM技術在實際應用中存在的問題

BIM技術是未來建筑行業發展的趨勢，會對建筑行業各方面帶來顛覆性的變革，其實際應用必然是一個比較漫長的過程。在這一過程中存在以下問題：

（1）目前對BIM技術運用主要由設計單位牽頭，許多業主單位對BIM技術并不是很了解，認為BIM技術僅僅是對CAD軟件的替代，把BIM技術和三維設計軟件等同起來。這就導致了兩種觀點，一種觀點認為沒有必要應用BIM技術，現有的二維設計已經滿足了行業需求；另外一種觀點認為BIM技術是設計工具的更新，是設計院的事情，跟業主單位無關。因此，許多業主單位雖然提出在項目中應用BIM技術，但沒有意識到應該對其付費，認為這只是項目設計方的繪圖工具。對于設計單位來說，BIM技術的應用在項目中所增加的工作量是很大的，尤其是建模期間，有大量的土建構件和設備信息需要進行處理。這一部分增加的工作量并未在設計收費中予以體現，大大挫傷了廣大設計人員應用BIM技術的積極性。

（2）住建部和地方政府相繼發布了推廣BIM技術應用的文件，提出了一系列發展BIM技術的目標和總體要求，但是對于BIM技術的出圖標準和出圖深度并未作明確規定。設計單位仍然依據傳統的二維圖紙標準由BIM模型導出二維圖紙，相當于是用三維軟件來進行二維設計，實際出圖效果并不好，某種程度上來說還不如現有的二維設計軟件CAD好用，體現不出來三維設計的優勢。

（3）基于BIM技術的三維設計軟件還處在發展階段，不夠成熟好用。大量的三維設計軟件都是由國外公司開發的，不符合國內的建筑行業標準和繪圖習慣。例如，三維設計軟件中引入了族的概念，在進行一個項目設計時，各專業需要先建立數量繁多的族，形成族庫，然后才能進行后續設計，這種情況大大增加了設計師的工作量，使得設計人員大部分精力都花在設計族而不是項目本身上。軟件中族庫很薄弱，沒有建立一個統一的標準族庫。

（4）在傳統的工作流程中，設計單位所出的圖紙不需要對施工技術進行很詳盡的描述，通過引用一些施工圖集和規定就可以滿足出圖的要求。施工單位以圖紙為指導，在實際的施工過程中可以根據現場實際情況采取合理的施工技術。引入BIM技術后，由于BIM模型包含了大量本該由施工單位進行現場確定的信息，施工單位必須按照模型進行施工，失去了在現場進行調整的便利。目前BIM建模工作主要是由設計單位來進行，由于對施工技術了解不足，經常會出現設計要求實際施工難以達到的情況。這種由設計單位單獨建立的BIM模型難以滿足現場指導施工的需求。

（5）國內BIM技術應用范圍還不夠廣泛，主要側重于設備專業的管線碰撞檢查，對于日照模擬、能耗分析和后期建筑管理維護等方面的應用還比較少。

3.2 針對上述問題提出的對策

（1）BIM技術的應用不僅僅是設計單位的事情，建筑行業全產業鏈都應該參與進來。業主單位和施工單位尤其應該加強BIM技術方面的培訓，提高對BIM技術的認識。BIM技術的應用給業主和施工方帶來的效益是明顯的，可以減少施工問題、優化施工管理從而節約建筑材料和資金。為了保證設計單位的利益，國家有關部門應該著手制定BIM技術相關收費標準，這對我國BIM市場的健康發展有著十分重要的意義。

（2）國家建設主管部門應該制定BIM三維出圖標準，對BIM的出圖深度作出規定，指導設計單位由二維出圖向三維出圖轉變，提高三維設計軟件的出圖效率。

（3）國內軟件商應充分認識到BIM相關軟件的市場潛力，努力開發符合國內標準和設計習慣的二次開發軟件。開發軟件的目的是給設計師提供得心應手的工具而不是加重設計師的負擔。國家應該制定統一的BIM標準族庫，將族的開發和制作這一工作交由專業的軟件開發商來完成。

（4）在建立BIM模型的過程中應該將施工方納入進來，參與設計討論，對模型與實際施工相沖突的情況及時提出意見，避免到了實際施工中才發現問題，從而節約了時間，提高了BIM模型的可操作性。

（5）開發建筑全生命周期不同階段相關應用軟件，擴大BIM技術的應用范圍。

4 結論

BIM技術的應用對提高我國能源和資源的利用效率有著十分重要的意義，有利于我國建筑行業的健康發展。同時，也要認識到目前BIM技術的局限性，并不能完全替代現有的二維設計軟件。政府層面要結合我國建筑行業實際情況逐步推進BIM技術的應用發展，科研機構和高校要開展BIM在建筑全行業應用技術的研究，軟件公司要開發適應我國廣大設計人員工作習慣的配套軟件。只有建筑全行業上上下下都參與進來，BIM技術才能真正的落地生根，成為未來建筑行業應用的核心技術。

[1]鄭華海，劉勻，李元齊.BIM技術研究與應用現狀[J].結構工程師，2015，31（4）：233-241.

[2]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[J].工程管理學報，2012，26（1）：12-16.

[3]張建平，余芳強，李丁.面向建筑全生命期的集成BIM建模技術研究[J].土木建筑工程信息技術，2012，4（1）：6-13.

[4]李驍.綠色BIM在國內建筑全生命周期應用前景分析[J].土木建筑工程信息技術，2012，4（2）：52-57.

[5]周春波.BIM技術在建筑施工中的應用研究[J].青島理工大學學報，2013，34（1）：51-54.

責任編輯：孫蘇，李紅

Research on Application of BIMTechnology in Construction Industry

In recent years,more and more attention has been paid to the application of BIMtechnology in the construction industry athome and abroad. BIMhas become the future development trend of the construction industry.This paper introduces the origin of BIM technology,standards and technical characteristics,analyzes the change of the application of BIM technology in the construction industry,and discusses the BIMtechnology in the practical application problems and countermeasures.Finally,itis concluded thatthe application of BIMtechnology needs the participation and jointpromotion of the whole construction industry.

BIMtechnology;construction industry;building information model;BIMsoftware

TU18

A

1671-9107（2017）02-0024-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.02.024

2016-11-30

李東晉（1986-），男，山西臨汾人，研究生，工程師，主要研究方向為建筑電氣與智能化及供配電研究。

莫文靜（1988-），女，重慶潼南人，研究生，工程師，主要研究方向為建筑設計、建筑歷史及其理論。