BIM技術在建筑設計中的應用研究

湯曉凡

(福建省建設信息中心 福建福州 350001)

BIM技術在建筑設計中的應用研究

湯曉凡

(福建省建設信息中心 福建福州 350001)

建筑信息模型(BIM)是目前最先進的用于建筑行業(yè)進行工程管理的技術。文章從我國的政策支持、目前可以采用的軟件、可以達到的功能等方面論證了這一技術的先進性、合理性，同時也提出了在實際的項目管理中還存在如缺少制度保障、收益結果失衡、資金時間成本投入等問題，并針對上述問題進行分析，給出了此后發(fā)展的建議。

BIM；建筑行業(yè)；工程管理；應用研究

0 引言

建筑行業(yè)關乎國民經濟動脈，隨著城鎮(zhèn)化建設的加快，我國在這一領域投資持續(xù)增加。由于具有建設周期長、工藝復雜、參與人員眾多、施工條件差、管理難度大、相關數據復雜，且每一個建筑物都具有其獨特性。因此，如何更好地實現質量、進度、安全、經濟合理性這四大目標給從業(yè)人員提出了更高的要求。

我國存在建筑質量不高、作業(yè)人員素質較低、管理方法不科學、精細化施工能力不足等問題，其中最值得我們學習的是國外先進管理方法，無論是業(yè)主方還是設計、施工、運營方都需要用更加先進的理念、方法進行項目建設，使企業(yè)在市場上更具競爭力。

基于建筑信息模型(BIM)是目前最先進的用于建筑行業(yè)進行工程管理的技術，以及我國對這一新技術應用的實際情況，筆者擬對其進行詳細分析，并提出今后發(fā)展的建議，為我國建筑業(yè)產業(yè)升級、提升綜合競爭力提供參考。

1 傳統(tǒng)的工程管理方法的局限性

由于建筑行業(yè)參與方眾多，業(yè)主、設計、施工、監(jiān)理、運營各自要完成的目標有所差異，因此，所需要的信息各不相同，在信息傳遞過程中偏重點不同，對于建筑工程所涉及的信息的復雜程度不難理解。

目前，建筑行業(yè)最常用的軟件CAD，可以在一定程度上幫助建造者去認識、表達問題，明確地表達出建筑的形狀、尺寸等幾何信息，但是對于大量的非幾何信息，比如墻體的傳熱系數等卻無從表達，這對于信息的傳遞是不利的。

在傳統(tǒng)的管理模式下，由于各參與方都是在其特定的階段完成各自的任務，彼此之間的信息傳遞并不是對參與方是可視的、透明的，因此在信息交流時，容易產生遺漏、錯誤等現象[1]，這樣就會對完成進度、質量、安全目標的實現造成困擾。在信息化日益進步的今天，應采用更加先進的方法為建設工程服務。

2 BIM技術的應用

我國越來越重視BIM技術的應用，國家相繼出臺了各種政策為BIM技術的發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境，如圖1所示。廣州的小蠻腰、南京的青奧會議中心這些著名的建筑物都是在BIM技術下誕生的[2]。

圖1 BIM標準及政策的出臺示意圖

BIM是Building Information Modeling的縮寫，建筑信息模型涵蓋了幾何學、空間關系、地理信息系統(tǒng)、各建筑組件的性質及數量。建筑信息模型可以用來展示整個建筑生命周期，包括了興建過程及營運過程。提取建筑內材料的信息十分方便，建筑內各個部分、系統(tǒng)都可以呈現出來。它的全面應用，將為建筑業(yè)界的科技進步產生無可估量的影響[3]。

目前建筑信息模型的概念已經在學術界和軟件開發(fā)商中獲得共識，Graphisoft公司的ArchiCAD、Bentley公司的TriForma、Autodesk公司的Revit以及斯維爾的建筑設計(Arch)等這些引領潮流的國內和國際建筑設計軟件系統(tǒng)，都是應用了建筑信息模型技術開發(fā)的，可以支持建筑工程全生命周期的集成管理[4]。

BIM的應用貫穿了整個建筑工程全生命周期，即設計—招投標—施工—運維的全過程應用，但從發(fā)展的角度來看，BIM被認為將從設計階段向施工階段延伸，且由單一軟件向多軟件集成發(fā)展[5]，如圖2所示。

圖2 BIM技術的應用示意圖

BIM技術的價值主要體現在以下6個方面：

(1)參數化設計

BIM技術不僅可以表達出建筑的幾何信息，還可以表達出更為豐富的信息，比如圍護結構的導熱性能，供應商的相關信息，這是對于將要建筑的實體更為真實的表達。

(2)信息傳遞的一致性、同步性

在BIM界面，各參與方協(xié)同辦公，一方調整了某一項信息，其他方也同時可以接受到信息的改變，這樣不但提高了辦事效率，更加保證了信息的一致性、完整性。

(3)施工模擬(含工況)

可通過BIM技術提前模擬整個施工過程，預測在實際建筑過程中遇到的實際問題，比如場地的布置、材料的需求、資金的使用等，來指導實際的施工。

(4)模型集成瀏覽

可通過三維的模型了解任意信息，比如可點擊某一構建就可了解其材質、體積等信息。

在實際的施工中，由于各個專業(yè)相對的獨立性，往往造成各專業(yè)之間的一些沖突的情況，比如在管線安裝時可能發(fā)現施工圖與實際建筑物的結構位置沖突，這樣會造成修改設計圖紙、返工的現象。若運用BIM技術，可以很好通過碰撞檢查發(fā)現彼此之間的沖突，為工期、成本、進度目標的實現服務。

(6)快速工程量統(tǒng)計

通過BIM技術可輕松實現某一樓層或某一流水段工程量的統(tǒng)計，可實現限額領料制度，提高物資管理水平；對比實際施工的用量情況，指導實際施工；作為向甲方申請進度款的依據[6]。

3 BIM在中國建筑領域應用中的局限性

BIM技術在中國受到越來越多人的推崇。作為一種顛覆傳統(tǒng)觀念的新的技術，從長遠角度BIM 技術的確可以帶來技術上的變革和豐厚的回報。但是目前應用主要以設計公司為主，而占據建設經費最大比例的施工階段應用并不多見。根據《2015年中國建筑業(yè)發(fā)展報告》顯示：有超過四成的人認為，在建筑工程中BIM在施工階段的應用具有重要意義。而據調查顯示，目前施工企業(yè)BIM的應用率還不到1/3，國內的發(fā)展緩慢主要有以下5個方面原因：

(1)缺少制度保障

BIM技術應用過程中的法律責任界定等相關的規(guī)章制度并沒有完善，政府作為行業(yè)的主導地位的影響以及針對技術應用相關的扶持政策還沒有很好的落實。

(2)收益結果失衡

如何平衡參與建筑各方的收益是BIM技術深入發(fā)展下去需要解決的一個難題。目前運用這一技術收益最多的是建設方和設計方，而作為占投入資金比重最大的施工方收益卻不顯著，而BIM技術需要各方同時協(xié)作才能更好地運行。在追逐市場經濟利益的環(huán)境條件下，這樣的情況還遠遠沒有達到。

“互聯網+”與教育的結合就是以“云+網+端”為基礎，構建“數字校園”和“智慧校園”，簡稱“互聯網+教育”。從本質上看“互聯網+教育”就是借助互聯網，對學習者進行有效教學和學習活動的過程，就是結合人工智能，運用云計算、移動互聯、大數據等信息技術的過程，就是基于互聯網思維對教育的重新改造和審視的過程。

(3)需投入時間成本及資金成本

作為一種新的技術，在前期的投入很大。BIM 技術核心是建筑信息的集成和共享，是對全生命周期的整體優(yōu)化。國內的工程技術人員經過知識和經驗的積累，對現在的工作模式非常熟練。在業(yè)務能力與收入水平相關聯的市場經濟模式下，工程技術人員不愿意放棄已經熟練的工作方式來學習 BIM 技術。各大科研單位和研究所也不愿投入大量人力物力到新的技術探索中來。

(4)氛圍不夠

目前國內沒有很好的 BIM 發(fā)展環(huán)境。BIM 從業(yè)人員沒有因為做 BIM 而收入增加，這也是傳統(tǒng)業(yè)務中優(yōu)秀者做 BIM 之后又放棄的根本原因。在目前的環(huán)境下， BIM 服務短時間內很難獲得較好的回報。

(5)國產軟件技術欠缺且缺少兼容性

依照 BIM 理念的相關核心的國產設計軟件與國外的 BIM 軟件相比處于競爭劣勢，軟件的國產化還不到位，特別是在三維設計方面的功能要求遠沒有達到項目的需求。我國具備部分建模功能的軟件主要有CAD、PKPM等軟件，這些建模軟件與國外軟件還有較大距離。

另外，我國目前常用的BIM軟件有魯班、廣聯達、清華斯維爾等，由于不同軟件廠家之間的競爭及商業(yè)利益，并不能完全實現所有數據之間的共享、交換，因此對于不同的項目參與方，要想真正實現所有的數據交換、共享，實現協(xié)同辦公并非易事[7]。

4 結語

BIM已成為繼CAD之后的建筑行業(yè)第二次技術革命。能否在2020年實現國家制定的目標以及在此過程中培養(yǎng)出企業(yè)的BIM應用人才，制定出合理的管理體制，并借助BIM技術帶來的產業(yè)升級這次機遇提升綜合競爭力，是每一個施工企業(yè)值得深思的大事[8]。結合這一技術在應用過程中遇到的實際情況，提出以下建議：

(1)加強政府扶持力度，以資金鼓勵附以強制措施，使得這一技術實實在在地運用于建筑行業(yè)。

(2)由于目前我國缺少相關的制度及標準保障，因此應加快制定出臺符合國情的相關BIM標準。

(3)從人才培養(yǎng)的基礎做起，各高校可開設相關課程及技能培訓、大賽等，培養(yǎng)出更多的BIM人才。

(4)學習英、美等國先進的經驗、技術，結合我國國情，開發(fā)出更實用的各類軟件。

(5)如何將這一先進的思想、理念運用到其他行業(yè)，也值得我們深思。

[1] 滿慶鵬,孫成雙.基于IFC標準的建筑施工信息模型[J]．土木工程學報，2011，44(S1)：239-243.

[2] 婁喆.基于BIM技術的建筑成本預算軟件系統(tǒng)模型研究[D]．北京：清華大學，2009.

[3] 何關培.BIM和BIM相關軟件[J].土木建筑工程信息技術，2010，2(4)：110-117.

[4] 張洋.基于BIM的建筑工程信息集成與管理研究[D]．北京：清華大學，2009.

[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)：51-53.

[6] 劉娟花．基于BIM的虛擬施工技術應用研究[D]．西安：西安建筑科技大學，2012.

[7] 龍文志． 建筑業(yè)應盡快推行建筑信息模型 ( BIM) 技術[J]． 建筑技術，2011 (2) ：102-107.

[8] 耿躍龍． BIM 工程實施策略分析[J]．土木建筑工程信息技術， 2011，3 (2) ：51-54.

A Review on Research and Application of BIM on Construction Industry

TANGXiaofan

(Construction of fujian province information center,Fuzhou 350001)

BIM is the most advanced engineering management technology used in construction industry at present. The technology advancement and rationality have been demonstrated according to policy supporting of our country, the software to be used and the achieved function . Meanwhile it is found that the problems such as the lack of institutional guarantee , the imbalances of earning results,the cost of money and time were existed in the actual project management.,Suggestions have been provided for future refernce based on the above analysis.

BIM; Construction industry; Engineering management; Application research

湯曉凡(1963.10- ),男,工程師。

E-mail:tangxiaofan@126.com

2017-03-24

TU71

A

1004-6135(2017)06-0044-03