BIM應用于建設工程全壽命周期的機理研究

王智博，王永

（河南交通職業技術學院，河南 鄭州 451460）

傳統的建設工程項目管理模式隨著BIM技術的引入而進行革新，BIM技術可以使眾多的參建單位在同一個平臺上實現數據共享和信息共享，從而使得建設工程項目管理更為便捷、有效。我國“十三五”規劃中提出“全面提高行業信息化水平，重點推進建筑企業管理與核心業務信息化建設和專項信息技術的應用”，可見BIM技術與項目管理的結合是發展的必然趨勢。基于BIM（建筑信息模型）的項目管理，與項目管理中的信息管理類似，其思想是將傳統的信息管理進行集成。因此，項目管理中信息管理的內容和過程,也間接映射BIM的主要內容和過程。信息管理的內容和過程也是利用BIM進行項目集成管理的內容和過程。

1 BIM應用于項目全壽命周期的建設環境分析

設計→招標→施工的交易模式是我國當前主要的項目交易模式，在這一模式下，BIM在單個階段和多個階段也進行了應用。2011年，同濟大學BIM研究團隊對國內BIM應用進行了調研。項目調研對國內9個DBB交易模式下的建設項目的調研顯示，DBB模式下BIM應用從單一設計階段向施工及后期管理階段發展。并且，一些重大、復雜的項目更注重在全生命周期內應用BIM來解決施工和后期運營的問題。對BIM在企業應用的調查中發現，設計企業為當前國內BIM應用的主要力量，BIM應用主要是設計三維建模、輔助設計出圖、三維管線綜合、建筑性能化分析、人流疏散分析、4D施工進度模擬、運營設備信息維護、BIM輔助施工及運營管理等，幾乎覆蓋了BIM在各個階段的主要價值點，但是大多數企業在組織內部沒有進行大規模推廣。目前，在軟件開發商的市場推動下，BIM技術在設計階段（特別是前期方案設計和3D演示、日照、能量、疏散分析等）得到了廣泛的傳播和應用，但在項目施工、運營和維護階段，還處于實驗性的應用階段。造成這一現狀的原因有以下幾點。

（1）專業人員需要較長的學習時間去接受并熟練應用BIM模型設計。

（2）國外軟件廠商的產品對我國規范的支持程度差。

（3）BIM軟件僅提供平臺作用，而各相關專業軟件之間的接口不兼容，需要在BIM平臺的基礎上進行專業軟件的二次開發。

在我國主要的DBB項目交付模式下，流程、合同、組織關系不利于集成性的BIM的應用。2011年，何關培教授的BIM研究團隊，對國內政府、業主、施工方、監理單位、運營單位和設計方、高校和研究機構進行調研，發表《2011年中國工程建設BIM應用研究報告》，調研結果顯示，87%的受訪人表示聽說過BIM，這個數據比2010年提高了25%，其中15%的人數表示2011年初次接觸BIM概念。對BIM的接受渠道調研顯示，43%的受訪者通過項目其他相關方得知BIM，這也說明BIM在項目參與方之間的擴散效應。對于BIM在項目中的應用調研，結果顯示39%的被調研者表示使用過BIM。其中64%的設計方和34%的施工方均表示使用過BIM。通過這兩項調研和訪談的結果，我們可以看出，目前階段DBB模式下BIM的應用特點。

國內對BIM的認知和應用集中在設計和施工的階段。設計階段包括方案設計、擴初設計和施工圖設計3個環節；施工階段包括安裝深化圖紙，協同設計的理念開始在一些大型項目(上海中心)中得到體現。現有的設計院應用推廣BIM的速度快于建筑業其他參與主體，并且向其他參與方擴散當前的設計及傳統的設計方法，部分設計院采用傳統的設計模式和基于BIM設計的并行模式，但BIM的應用項目仍更多限于圖紙的審查和驗證，以提高交付給業主的圖紙質量。在BIM實施的項目層面，缺少完善的激勵約束機制和風險分擔機制。項目參與方正在不斷探索合同條款來適應BIM應用。

2 BIM是實現項目全壽命周期集成化和可持續化的基礎

目前，建設生產過程中的產品信息還處于分割狀態，這種分割首先體現在不同專業之間的產品信息分割。在過去的幾十年里，建筑設施在功能上得到了很大發展，包含的物理系統越來越多，如建筑、結構、水電暖、智能化、消防安全等，這些專業大都只涉及工程項目生命周期的某個階段或某個領域。由于缺乏統一、規范的信息標注，不同專業的產品信息在工程項目實施的各個階段都是相互孤立、自成體系，無法形成統一的產品信息。其次，即使在某一專業領域內，信息的分割也十分明顯，目前，二維圖紙(包括紙質圖紙和電子圖紙)和說明依然是建設生產過程中最主要的信息媒介，二維圖紙將各專業的產品信息分割成平面圖、立面圖、剖面圖、大樣圖，每一份圖紙都只是有關整體的孤立表達，這種分割不僅限制了工作人員對建筑產品信息的理解和把握，而且也是造成產品信息錯誤的根源。BIM的應用可以從根本上改變當前建筑產品信息被割裂的情況。首先，BIM的應用可以實現各專業內的產品信息集成。BIM本身就可作為模型協同工作的平臺，BIM以集成的方式表達了傳統二維圖紙零散的產品信息，同時也可以方便地實現產品信息的分解，BIM可以根據工程需要生成平面圖、立面圖、剖面圖、大樣圖等，這對建筑工作人員理解和使用建筑產品信息大有好處。

其次，BIM的應用可以實現不同專業間產品信息的集成。當前，全球最大的BIM軟件開發商都積極遵從國際協同工作聯盟制定的信息標準進行軟件開發，這意味著不同軟件系統間按照統一的信息標準可以實現信息的協同，借助于專業的產品信息集成系統，就可以將各專業產品信息集成為綜合的產品信息模型，該模型可用于更加復雜的分析和模擬工作，如利用集成后的產品信息模型，可以對不同專業的產品信息模型進行沖突檢查，在施工前，發現和消除不同專業系統間的沖突，保證不同專業間產品信息的統一性和協調性。

第三，BIM的應用可以實現不同階段產品信息的集成。BIM中的信息都是可運算的數字化信息，前一階段組織完成的成果可以直接被后續組織利用，保證信息在不同階段無縫傳遞，隨著建設階段的推進，BIM中富含的信息會越來越豐富。

3 BIM催化項目全壽命周期的集成化管理

BIM作為一種新的生產工具，對傳統的建設生產模式產生了巨大的沖擊，這種沖擊并不僅僅體現在生產工具的變革上，也體現在對生產流程、組織合作方式的改變及組織間的權利和義務的重新定義，正是這些差異使BIM對應用環境的要求與傳統的生產工具有很大的區別。

首先，BIM的應用需要下游項目參與方及早進入項目與上游參與方，以共同對BIM的應用事宜進行規劃。如選擇BIM工具、明確BIM要實現的功能、定義信息在不同組織間的流轉方式等，而集成化的建設模式在這方面具有明顯的優勢。

其次，BIM的應用需要項目組織間加強聯系。在基于模型的生產流程下，信息的可達性和可用性都將極大提高，上游參與方創建的信息將會給下游的使用者帶來更多的價值。但是在傳統的建設模式下，上下游的組織間缺少直接的經濟關聯，上游的模型創建者并不愿意將其創建的信息模型直接交給下游的使用者，而在集成化的建設模式下，如DB模式，設計方與施工方作為一個聯合體來共擔責任和分享成果，這將有效突破傳統建設模式下BIM的應用障礙，促進組織間的信息共享。

最后，BIM的應用需要組織間加強合作。在集成化的建設模式下，組織間的合作要比在傳統的建設模式下更加容易，良好的組織合作氛圍也會促進BIM的應用向縱深發展。BIM對建設環境的要求將會促進建設方式向集成化方式發展。

4 結語

本文從建設工程全生命周期應用BIM的機理出發，分析基于BIM理念建設項目全生命周期的建設環境，認為BIM的應用可以從根本上改變當前建筑產品信息割裂的情況，從而推動建設工程實現全壽命周期內的集成化和可持續化，最終促進BIM的應用與推廣，創建基于BIM的數字化工程管理體系，有利于實現全生命周期管理的目標。