BIM技術在大、中型項目設計階段的應用研究

夏建波

摘要：BIM作為建筑行業信息化發展方向，它已經開始改變了我們獲取信息、設計協同、施工協調的方式。設計、施工、運維等相關管理人員可以通過采用BIM方法與其他專業工程進行設計協同及施工過程協調，最終完成工程項目。論文旨在通過分析BIM國內外背景及近年我國建筑行業對BIM的成功應用案例，找出BIM在我國大中型建筑企業發展過程中面臨的問題和適用的應用模式。

Abstract： BIM， as the development direction of informatization in the construction industry， has begun to change the way of obtaining information， design coordination and construction coordination. Design， construction， operation and maintenance and other relevant management personnel can use BIM method to conduct design collaboration and construction process coordination of other professional engineering and finally complete the project. The paper aims to find out the problems and the suitable application model of BIM in the development process of large and medium-sized construction enterprises in China by analyzing the domestic and foreign background of BIM and the successful application cases of BIM in China's construction industry in recent years.

關鍵詞：BIM；設計協同；施工協調；發展問題；應用模式

Key words： BIM；design coordination；construction coordination；development problem；application model

中圖分類號：TP391.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）19-0224-02

1 BIM在國內外應用背景

BIM的應用始于美國，美國總務管理局在2003推出全國3d-4d-BIM程序，并出臺了一系列的BIM指南。2009年美利堅合眾國威斯康星成為需要國家使用BIM的州政府建立大型公共建筑項目的第一個國家，德克薩斯基礎設施委員會還宣布，國家投資在設計和施工中的項目應用BIM技術的要求。2010年，俄亥俄政府發布BIM協議，公布了國土資源部公布的實施BIM技術的日本國土資源部。目前，日本BIM應用已經擴展到全國范圍，并上升到政府層面推廣。歐洲、韓國等多家政府機構也致力于BIM應用標準的制定。在建筑的集體“運動”中，BIM引發了前所未有的徹底變革。中國的建筑業自2003年引入BIM技術，設計企業的應用現狀，各類BIM咨詢公司、培訓機構、政府和行業協會也開始越來越重視和BIM應用的價值意義。2016年4月27日浙江住建廳發布《浙江省建筑信息模型（BIM）技術應用導則》。文件中明確規定了浙江省BIM技術實施的組織管理和各類BIM技術應用點的主要內容，便于建立完整的BIM工作體系和標準規范。與此同時，其他建筑相關管理部門也在積極推進BIM技術發展。如，2016年七月浙江省建筑業技術創新協會就發布了一份關于《浙江省建筑施工企業BIM應用服務供應商推薦咨詢報告》。該報告中既對BIM技術應用產業鏈進行調查分析，又對中國現有建筑施工企業BIM技術應用情況做詳細梳理，為浙江省建筑行業各方主體單位在實際懸著BIM服務供應商以及未來BIM發展戰略規劃上提供重要參考依據。日前發布的“2016-2020建筑業信息化發展規劃”，積極推進“互聯網+”和建筑業的轉型升級。特別是在發展目標的重點是信息技術的具體實施計劃建設：“十三”期間，全面提高行業信息化建設水平，著力增強BIM、大數據、智能、移動通信、云計算、聯網等信息技術的集成應用能力網絡，建設行業數字化、網絡、智能突破，對行業監管與服務平臺整合的初步完成，數據資源的利用和信息服務能力顯著提高，形成了一批強大的信息技術創新和信息技術應用到國際先進水平的建筑企業和關鍵自主知識產權的建筑業信息技術企業。本文介紹了五大信息技術，其中BIM技術排名第一，全句的BIM最高頻率。同時在對企業信息化的主要任務的要求再次強調，深入研究BIM，可以看到住建部對BIM技術推廣的努力和決心。尤其是《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》中提到的推進目標，給后面推進BIM政策的各省市地區提供了重要的政策制定參考依據。在住建部政策影響下，全國十幾個省市地區已經在推進BIM技術在本地區的發展與應用。北京、上海、廣東、廣西、云南、遼寧、黑龍江、湖南等各省市地區陸續出臺相關BIM技術應用指導意見，全面貫徹落實住建部發布的BIM技術指導政策。就目標、措施等做了具體闡述。隨著《指導意見》的實施，建筑行業將進一步掀起BIM應用熱潮。

2 BIM行業的未來發展前景分析

隨著現代科技的發展，網絡信息技術與3D技術對人們的生活和生產方式產生了巨大的影響，比如影視傳媒、移動通訊、互聯網、物聯網等等。對建筑設計、工程建設行業而言，BIM影響著行業的未來發展趨勢。2003年3D參數化建筑設計技術被引入中國，發展至今已有9個年頭，隨著BIM技術發展的逐步成熟，其最終被行業所接受并認同。在過去及未來的發展過程中，BIM技術的發展軌跡總結如下：少數技術愛好者對BIM的熱衷→企業決策層從企業發展視角逐步認同BIM→行業逐步認同BIM并開始建立其相關標準→BIM開始被引入工程項目的業務流程。

3 BIM技術在設計階段的應用

據查詢到的資料，BIM技術在設計階段應用處于推廣階段，利用BIM技術進行三維狀態下的設計已經在部分大型的設計院開始在采用。例如中國建筑西南院設計的成都某后臺金融服務中心，建筑面積20多萬m2；天津中天建都市建筑設計有限公司設計的天津某高層住宅都采用了Revit系列軟件實現三維設計。國內的PKPM軟件應用比較廣泛，約占市場的80-90%左右。本身PKPM軟件的模型是具有三維屬性的，因此設計單位應用BIM技術有先天優勢。但多用于結構專業，建筑專業大多數是采用天正建筑進行建模，天正建筑也具有三維屬性，能夠導出BIM數據，但是和結構專業、給排水、設備專業間共享數據還是有些困難。所以BIM技術提供了全新三維狀態下可視化的設計方法，建模設計過程是以三維狀態為基礎，不同于CAD的基于二維狀態下的設計，在BIM技術下繪制的構件本身具有各自的屬性，如柱子，點擊屬性可知柱子的位置、尺寸、高度、混凝土強度等，這些屬性通過軟件將數據保存為信息模型，也可以由其他專業導入數據，提供了協同設計的基礎；BIM技術提供各個專業協同設計的數據共享平臺，在BIM技術設計中，各專業通過相關的三維設計軟件共同努力，使設計速度最大化，并建立各專業數據平臺之間共享各種專業合作，以期為施工活動提供最科學的設計圖。另外，應將水電、暖通等設備信息倒入BIM系統中，以確保各專業之間的數據信息能夠實時共享，真正實現各專業、各模塊協同設計，防止不同組件之間出現設計沖突。

4 設計階段BIM技術的應用實例

BIM在我國建筑業應用初見成效，設計階段的碰撞檢測成效尤為明顯，如筆者參與的上海 “盛世濱江”工程項目，該項目基于BIM的碰撞檢測與施工模擬，將設計好的建筑、結構、機電等BIM模型，以IFC/.rvt文件的形式導入碰撞檢測與施工模擬系統中綜合檢驗各管線、構件的參數和性能，并對項目建造全過程或其中的關鍵節點、重要工序進行模擬分析，發現問題后及時調整施工方案和資源分配結構，盡量避免開工后再進行設計變更。基于BIM信息模擬技術對項目進行各種性能的模擬、對比、分析，并根據分析結果優化調整設計方案；針對施工階段的重點工序和關鍵節點進行可視化設計、協同設計，檢查建筑結構與設備之間、管線與設備之間、管線自身之間的碰撞問題，消除施工中可能存在的風險或隱患；運用BIM模型對建筑物的各類設備系統（建筑、結構、空調、管線等）的安裝位置及性能、參數進行模擬分析，以消除設計圖與建筑物之間可能存在的錯漏碰缺。如圖1：軸11-C1交軸11-40的車位與集水井沖突，壓力排水管上閥門影響車位使用。

利用BIM模型不但可以在設計階段通過各專業的碰撞檢測快速找出圖紙的問題所在，以高效的優化設計方案，還可針對工程成本和各種費用項進行模擬和核算，為工程管理提供可靠的參考數據，同時促使業主、建筑師、工程師、造價師、施工隊能夠協同完成項目的整體設計，并精準地預測工程成本和各種費用項，徹底解決階段割裂和專業割裂的問題，同時有效規避設計與造價控制相互脫節、設計與施工相互脫節、設計變更頻繁等問題。

5 BIM推廣應用的建議

BIM 的理念和技術已經在國內外得到實踐應用，但仍面臨諸多困難和挑戰。目前BIM在建筑業的應用帶有很大的局限性，從整體趨勢而言，BIM必將經歷一個不斷進步持續發展的過程。針對BIM應用過程中凸顯出的行業體制、標準不完善、缺乏協同管理、全壽命期集成等諸多問題，為推動BIM在我國建筑業中更廣泛更深入的應用，提出如下建議：①高校內，積極組織開展關于BIM軟件的課程，如revit， AutoCAD Civil 3D軟件的基礎應用和廣聯達這種第三方軟件的介入。積極參加各大行業、企業組織的BIM比賽，使教師和學生在比賽中學習和成長。制定高校BIM人才培養計劃。②實行行業管理和地方政府有關部門行政指導相結合管理模式。政府方面應積極出臺相應政策，行業協會積極組織做好各項工作，創新發展，探索新路，提升行業自身能力，加強機制建設，加強行業文化培育，使行業在差異化中求發展。制定相應的BIM行業標準。③軟、硬件條件支持：校內實訓基地為工程管理浙江省第一批示范實訓基地，其中廣聯達軟件、魯班軟件、品茗軟件、廣聯達軟件、Revit Architecture、Revit Structure、Revit MEP、AutoCAD Civil 3D、等專業軟件及學習資源。

6 結語

BIM的發展經歷由BIM標準、BIM工具到BIM應用的過程。現在BIM應用不僅是一個技術實現的問題，更是一個上升到行業發展戰略層面的管理問題。任何新技術、新方法的應用和推廣都需要一個過程，BIM技術在國內建筑行業需要用時間來驗證。因此，結合工程管理和計算機科學，從BIM的深度分析管理，系統研究BIM應用的國內外現狀和軟件的相互作用，探討其發展趨勢和存在的障礙，提高質量和綜合管理水平具有重要的理論和現實意義；隨著建筑行業管理水平，管理意識，在未來的幾年中，基于BIM技術在建設過程中應用的三維狀態必須能夠迅速蔓延，為BIM技術在我國的廣泛應用起著重要的作用和價值最大化的基礎研究。

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