BIM與CAD的協(xié)同作用

(重慶交通大學(xué)河海學(xué)院 重慶 400041)

BIM與CAD的協(xié)同作用

李晉

(重慶交通大學(xué)河海學(xué)院重慶400041)

建筑信息模型(Building Information Modeling)技術(shù)簡(jiǎn)稱為BIM技術(shù)，是建筑CAD技術(shù)從基于點(diǎn)線面的二維表達(dá)向基于對(duì)象的三維形體與屬性信息表達(dá)的轉(zhuǎn)變。BIM技術(shù)方面的研究正成為國(guó)內(nèi)外土木建筑工程信息技術(shù)研究的最大熱點(diǎn)。本文詳細(xì)闡述了BIM的具體定義及在建筑業(yè)的位置，CAD、BIM與協(xié)同的關(guān)系，指出了BIM技術(shù)的目標(biāo)、核心與基礎(chǔ)是BIM研究與應(yīng)用需要深刻理解、不可回避的三個(gè)關(guān)鍵問題，最后總結(jié)了當(dāng)前BIM研究與應(yīng)用存在的幾個(gè)問題和對(duì)前景的展望。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì);建筑信息模型;協(xié)同;信息共享與轉(zhuǎn)換;數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn);BIM評(píng)價(jià)體系;BIM應(yīng)用；建筑業(yè)

一、引言

BIM是建筑信息模型(Building Information Modeling)的簡(jiǎn)稱，是基于建筑CAD技術(shù)的二維向基于對(duì)象的三維形體與屬性信息表達(dá)的轉(zhuǎn)變。

要在建設(shè)項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)BIM的價(jià)值,我們要弄清楚一些問題，例如：到底什么是BIM？BIM會(huì)在工程建設(shè)行業(yè)發(fā)生怎樣的轉(zhuǎn)變？如何在一個(gè)項(xiàng)目中使用BIM？BIM和目前普及使用的CAD是什么關(guān)系？

BIM是一個(gè)設(shè)施(建設(shè)項(xiàng)目)的數(shù)字表達(dá)和可以分享的知識(shí)資源;

內(nèi)容既包括設(shè)施的物理信息也包括設(shè)施的功能信息;

目的是為各種各樣的決策提供一個(gè)可靠的基礎(chǔ);

時(shí)間是從設(shè)施的產(chǎn)生到拆除的整個(gè)生命周期。

BIM定義中蘊(yùn)涵兩個(gè)主要信息:一是BIM的內(nèi)涵豐富,能干的事情很多;二是看完定義后對(duì)我們近一步理解BIM并沒有幫助。

CAD只改變了成果交付的工具,并沒有改變成果交付的內(nèi)容-圖紙;而BIM不僅改變了工具,還改變了成果交付的內(nèi)容,進(jìn)而逐步改變成果交付的方法和流程。這里就是BIM的理解和實(shí)施困難的根本原因。

二、CAD與BIM

CAD通常是指計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。工程中的CAD分為二維CAD與三維CAD，分別表示基于二維的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和基于三維的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。

計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，先從二維圖形的點(diǎn)、線、面開始，隨著技術(shù)發(fā)展，可以對(duì)三維圖形進(jìn)行顯示與操作。與二維圖形比較，計(jì)算機(jī)對(duì)三維圖形的處理要更復(fù)雜。所以工程師用計(jì)算機(jī)從二維開始輔助繪圖和設(shè)計(jì)，用二維的平面圖、立面圖、剖面圖來表達(dá)建筑物。隨著計(jì)算機(jī)硬件水平的提升，三維軟件技術(shù)的發(fā)展，工程師可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行三維圖形表達(dá)建筑物。

建筑物的幾何表達(dá)方式分為二維、三維，除了幾何表達(dá)外，還包含了例如材料強(qiáng)度、密度、熱膨脹系數(shù)等很多非幾何屬性的信息。建筑信息包括了建筑物的幾何屬性和非幾何屬性，組成模型稱為建筑信息模型(BIM)。

三、CAD與協(xié)同設(shè)計(jì)

建筑行業(yè)對(duì)于體型規(guī)則、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的工程項(xiàng)目，最佳選擇就是采用二維CAD;對(duì)于體型不規(guī)則、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、異形的建筑工程項(xiàng)目，采用三維CAD是更好的選擇。

要客觀公正看待BIM。不論是二維CAD，三維CAD，還是BIM設(shè)計(jì)，建筑設(shè)計(jì)企業(yè)的核心問題是認(rèn)清協(xié)同設(shè)計(jì)。

四、BIM與協(xié)同工作

協(xié)同是自然界中一個(gè)群體呈現(xiàn)有序的行為。在建筑設(shè)計(jì)階段，這個(gè)群體是指一個(gè)建筑設(shè)計(jì)企業(yè)，通過協(xié)同設(shè)計(jì)提高設(shè)計(jì)企業(yè)的管理能力。采用協(xié)同設(shè)計(jì)的建筑設(shè)計(jì)企業(yè)，各專業(yè)的設(shè)計(jì)人員能有序地通過外部參照的方式引用正確有效版本的外專業(yè)設(shè)計(jì)圖紙，從而提高設(shè)計(jì)圖紙的質(zhì)量，這使得整個(gè)建筑設(shè)計(jì)企業(yè)呈現(xiàn)有序的行為。

一個(gè)建筑工程項(xiàng)目中，如同建筑設(shè)計(jì)企業(yè)內(nèi)部，各部門各專業(yè)的參與人員之間往往都是相互依賴的，一方需要其他方的圖紙、文檔的同時(shí)，所提出的變更(修改)對(duì)其他方都可能產(chǎn)生重要的影響，可能導(dǎo)致鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，項(xiàng)目參與人員越多問題就越復(fù)雜。如果沒有采用協(xié)同工作的方式進(jìn)行管理，項(xiàng)目中各部門各專業(yè)的各參與方就很容易呈現(xiàn)無序的行為。無序的具體體現(xiàn)就是建筑工程項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)管理全生命過程中出現(xiàn)的各種問題與沖突。

在建筑行業(yè)這個(gè)大群體中解決這些問題與沖突，就是將土木建筑工程與最新信息技術(shù)相結(jié)合，采用協(xié)同工作的方式進(jìn)行管理，使得各部門各專業(yè)的參與人員呈現(xiàn)有序的行為，這正是BIM的意義所在，通俗點(diǎn)說也就是整個(gè)建筑行業(yè)的協(xié)同。

五、CAD、BIM與協(xié)同研究

建筑工程項(xiàng)目從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、到運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理過程中眾多部門眾多專業(yè)要使用大量的繪圖、建模、分析、計(jì)算、管理應(yīng)用等專業(yè)軟件，甚至多達(dá)上百種。這些軟件因?yàn)閮?nèi)部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同，數(shù)據(jù)交換困難，容易形成信息孤島。BIM技術(shù)的初衷就是為了解決信息孤島的問題。

為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)建筑行業(yè)協(xié)同這個(gè)目標(biāo)，BIM技術(shù)的核心問題就是建筑全生命周期過程中的信息共享與轉(zhuǎn)換。

六、問題與前景

國(guó)內(nèi)BIM應(yīng)用最先開始對(duì)少量不規(guī)則異型建筑做三維建模，復(fù)雜項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的管線綜合。近兩年開始轉(zhuǎn)移到施工企業(yè)，主要集中在應(yīng)用BIM軟件進(jìn)行施工階段的碰撞檢查、工程量統(tǒng)計(jì)、施工進(jìn)度計(jì)劃的模擬與優(yōu)化。

現(xiàn)階段BIM應(yīng)用存在以下問題:(1)在三維建模過程中BIM軟件如Revit的各種專業(yè)構(gòu)件庫(kù)(族庫(kù))不完備，需要用戶自定義構(gòu)件。(2)BIM產(chǎn)生的一個(gè)模型文件很容易超過100MB，即便是配置很高的機(jī)器，運(yùn)行效率也會(huì)下降。(3)BIM在模型文件的數(shù)據(jù)共享上基本都采用了國(guó)際IFC數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，但是各種BIM軟件的導(dǎo)入與導(dǎo)出IFC文件水平參差不齊。(4)BIM應(yīng)用過程中，大量的非幾何屬性信息還沒有被創(chuàng)建在BIM模型中。(5)項(xiàng)目過程中各階段產(chǎn)生的BIM模型在竣工后該按什么樣的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行交付才能在后期的運(yùn)營(yíng)管理階段長(zhǎng)期(如50-100年)使用，這個(gè)問題還沒有很好的解決方案。

由于不恰當(dāng)?shù)男麄鳎蠖鄶?shù)人將BIM與三維軟件等同，他們并不了解BIM的核心是建筑信息的共享與轉(zhuǎn)換。由此可見BIM的應(yīng)用與普及還有長(zhǎng)遠(yuǎn)的路要走。

[1]赫爾曼·哈肯著，凌復(fù)華譯.協(xié)同學(xué)——大自然構(gòu)成的奧秘[M].上海世紀(jì)出版集團(tuán)，2001

[2]鄧雪原.土木工程CAD向BIM技術(shù)轉(zhuǎn)換工程中的理論與實(shí)踐探索[A].上海：第二屆工程建設(shè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新論壇大會(huì)報(bào)告，2009

[3]鄧雪原.建筑CAD協(xié)同設(shè)計(jì)概論[A].大型建筑設(shè)計(jì)企業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)推廣系列報(bào)告，2011

[4]劉西拉.我國(guó)BIM的現(xiàn)狀和對(duì)策[A].上海:第三屆工程建設(shè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新論壇大會(huì)報(bào)告，2011

[6]張建平，張洋，張新.基于IFC的BIM三維幾何建模及模型轉(zhuǎn)換[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2009，1(1):40-46.

[7]張建平.基于IFC的建筑工程4D施工管理系統(tǒng)的研究和應(yīng)用[J].中國(guó)建設(shè)信息，2010(04):52-57.

[8]馬智亮，陳耀庭.分布式工程項(xiàng)目圖檔協(xié)同工作系統(tǒng)建模及優(yōu)化[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2009，1(1):1-6.

[9]馬智亮，婁喆.IFC標(biāo)準(zhǔn)在我國(guó)建筑工程成本預(yù)算中應(yīng)用的基本問題探討[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2009，1(2):7-14.

[10]鄧雪原，蘇昶，孫朋，等上海現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)(集團(tuán))建筑協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)研究與應(yīng)用[J].土木建筑工程信息

李晉(1992-)，男，漢，河南省開封市通許人，在讀研究生，重慶交通大學(xué)，研究方向：BIM與CAD的協(xié)同作用。