BIM技術(shù)在全過程工程咨詢的價值與應(yīng)用解析

文 / 羅 毅

一、 前言

隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，新型城鎮(zhèn)化的推進，基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)?？焖贁U大，截止2016年底，全年固定資產(chǎn)投資規(guī)模已增長至59.65 萬億，其中建筑業(yè)實際完成產(chǎn)值19.36 萬億元，規(guī)模較10年前增長達4.66倍，中國已超越美國成為全球第一建筑大國?；诮?jīng)濟建設(shè)由速度型向質(zhì)量集約型轉(zhuǎn)型要求，以及國家的創(chuàng)新發(fā)展、綠色發(fā)展、智能發(fā)展戰(zhàn)略性要求，發(fā)揮項目的投資綜合效益尤為關(guān)鍵，項目建設(shè)全過程工程咨詢的地位及其重要性變得愈加明顯。

建筑信息模型簡稱BIM技術(shù)，是在計算機輔助設(shè)計（CAD）等技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多維建筑模型信息集成管理技術(shù)，是傳統(tǒng)的二維設(shè)計建造方式向三維數(shù)字化設(shè)計建造方式轉(zhuǎn)變的革命性技術(shù)。

BIM技術(shù)有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬（虛擬）性、優(yōu)化性和可出圖性，以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可共享（Shared）和可管理性等眾多優(yōu)勢，尤其是對于造型奇特的異形建筑以及結(jié)構(gòu)和裝配工藝復(fù)雜的建筑，極大的提升工程決策、規(guī)劃、設(shè)計、施工和運營的管理水平，減少返工浪費，有效縮短工期，提高工程質(zhì)量和投資效益。這些優(yōu)勢契合了全過程工程咨詢對建筑業(yè)精細化、信息化、系統(tǒng)協(xié)同的管理需求。而目前我國的BIM技術(shù)還處于起步階段，其推進速度、運用成果與預(yù)期效果相比還不甚理想，在工程建設(shè)全過程咨詢服務(wù)中的價值體現(xiàn)更是沒有顯現(xiàn)出來，相比發(fā)達國家還有較大差距。因此，研究BIM技術(shù)在全過程工程咨詢的價值與應(yīng)用，探索提高工程建設(shè)管理水平，提升項目綜合效益的方法與途徑，具有深遠的積極意義。

二、BIM技術(shù)在全過程工程咨詢中的運用

工程建設(shè)全過程管理需要完備的管理手段，而要落實復(fù)雜的管理手段，需借助先進的工具和技術(shù)。BIM利用數(shù)字建模軟件，把真實的建筑信息參數(shù)化、數(shù)字化，在建立數(shù)字化模型平臺的基礎(chǔ)上，提高建筑工程的集成化程度，讓建設(shè)工程參與的各方都能夠共享信息，真正將BIM的應(yīng)用效應(yīng)在建筑的全生命周期內(nèi)發(fā)揮到最大。

1．BIM在設(shè)計咨詢階段的應(yīng)用

中國自2003年起在設(shè)計領(lǐng)域就引入了BIM應(yīng)用，然而15年時間過去了，BIM設(shè)計仍未成為主流。國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在《2016—2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中提出，在“十三五”期間，全面提高建筑業(yè)信息化水平，增強BIM等信息技術(shù)集成應(yīng)用能力。

針對目前國外軟件本地化功能不成熟，國內(nèi)軟件底層設(shè)計的缺陷，需要整合和過渡傳統(tǒng)模式與BIM間的轉(zhuǎn)換，在運用和探索中逐步完善BIM在設(shè)計中的應(yīng)用。例如全亞洲地區(qū)最大的生活垃圾發(fā)電廠項目“老港再生能源利用中心”，設(shè)計咨詢中應(yīng)用BIM技術(shù)使其設(shè)計過程節(jié)約了9個月時間；此外國內(nèi)最高建筑“上海中心”，僅設(shè)計咨詢團隊就多達30余家，項目設(shè)計完全基于BIM平臺，僅可持續(xù)性設(shè)計采用的CFD能源分析使造型與性能達到最優(yōu)化，就使荷載減少約24%，節(jié)約造價3.5億元。

2．BIM在施工咨詢階段的應(yīng)用

在工程全生命周期中，施工咨詢階段運用BIM技術(shù)，帶來的價值最為顯著。首先，BIM技術(shù)可以提高施工企業(yè)在對外投標中的項目中標率，因為BIM在工程量復(fù)核、成本優(yōu)化等方面具有快速且準確的優(yōu)勢。同時基于推行BIM技術(shù)的實踐需求，如湖南還出臺了對BIM運用于工程投標的鼓勵政策，明確為加分條件或同等條件下優(yōu)先選用。

在施工準備階段，BIM能有效進行“檢查碰撞”校驗，做到事前預(yù)防和發(fā)現(xiàn)，大幅減少施工變更，使各種疑難的現(xiàn)場技術(shù)交底可視化，變得容易理解和接受；計劃進度、人力、材料資源的網(wǎng)絡(luò)分析優(yōu)化，使各類資源得到科學(xué)化的安排；促進施工現(xiàn)場布置和管理，使空間利用更高效，提升現(xiàn)場安全文明施工作業(yè)管理水平；并可基于模型自動完成施工的總分包管理配置，全面提高工作面管理能力。

施工過程中，通過虛擬裝配、復(fù)雜構(gòu)件的數(shù)字化加工、3D模擬施工等方式解決項目技術(shù)難題，減少建筑的質(zhì)量和安全問題，減少返工和整改；利用多算對比、數(shù)據(jù)調(diào)用、快速算量，實現(xiàn)建造過程中成本的優(yōu)化管控；運用有效協(xié)同管理功能，提升項目綜合管控能力。例如裝配式施工中預(yù)制構(gòu)件的信息化管理 ，賦予預(yù)制構(gòu)件特殊的“身份證”，構(gòu)件從加工、出廠、運輸、現(xiàn)場堆放、吊運、安裝等整個施工狀態(tài)通過芯片及云平臺手段實現(xiàn)信息共享。又如BIM通過三維仿真技術(shù)的計算、演示與監(jiān)測，在基礎(chǔ)工程澆筑質(zhì)量控制、工藝管線校檢、模板及支撐配置、鋼筋配料、復(fù)雜局部施工模擬、裝飾樣板間生成、造價成本計量等各施工作業(yè)環(huán)節(jié)，尋求最優(yōu)的施工方案支持；另外在最終的成品質(zhì)量檢測環(huán)節(jié)，運用BIM+3D掃描技術(shù)，將施工現(xiàn)場的3D激光掃描結(jié)果與BIM模型進行對比，可檢查現(xiàn)場施工情況與模型、圖紙的差別，協(xié)助發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場施工的問題，這種交互式場景漫游模式，比傳統(tǒng)方式下工作人員拿著圖紙、皮尺、檢測儀器等在現(xiàn)場檢查，既省時省力，又準確客觀。

資料顯示，最近幾年BIM技術(shù)在超高層建筑、軌道交通、市政設(shè)施建設(shè)、場館精裝修、港口碼頭、城市綜合體、體育場、工業(yè)建筑、地下工程等各類工程施工中廣泛運用，取得了良好的綜合管理效益。例如：建筑高度528米的北京第一高樓“中國尊”，總投資240億，為世界上8度抗震區(qū)的最高建筑，于2017年8月21日結(jié)構(gòu)封頂，運用BIM技術(shù)，項目創(chuàng)造了8項世界之最、15項國內(nèi)紀錄。

3．BIM在運維管理咨詢階段的應(yīng)用

在項目運維階段，BIM技術(shù)需求非常大，尤其是對于商業(yè)地產(chǎn)。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和BIM技術(shù)相融合，并引入到建筑物的運維管理階段，發(fā)揮其綠色智慧的大數(shù)據(jù)運管共享平臺功能，會帶來巨大的經(jīng)濟效益。美國國家標準與技術(shù)協(xié)會（NIST）2004年進行的一次研究，統(tǒng)計表明業(yè)主和運營商在持續(xù)設(shè)施運營和維護方面耗費的成本幾乎占總成本的2/3。

特大型建筑綜合體“上海中心”，樓高632米，總建筑面積57.41萬平米，已于2016年3月竣工。 通過引入全生命周期的BIM應(yīng)用，在運維管理階段將BIM信息模型與綜合集成管理系統(tǒng)（IBMS）、設(shè)施設(shè)備管理系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)相整合，通過信息對比、分析、統(tǒng)計、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，實現(xiàn)對設(shè)施設(shè)備的4D實時動態(tài)監(jiān)控管理，形成系統(tǒng)、高效、節(jié)能、智慧、人文的超高層建筑運維管理服務(wù)模式。

4．BIM在其他咨詢階段的應(yīng)用

在全過程咨詢的其他階段，如項目可研、前期咨詢、施工監(jiān)理、節(jié)能咨詢、投產(chǎn)或交付使用后的評價等階段，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，從ERP信息到基于BIM的工程管理，數(shù)字化建造技術(shù)正以前所未有之勢對整個建筑行業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。

三、研究結(jié)論及建議

（一）國內(nèi)BIM技術(shù)在全過程工程咨詢中的運用成效差距明顯

1．BIM在設(shè)計上的運用并不廣泛，多數(shù)項目業(yè)主、設(shè)計、施工、咨詢等建設(shè)主體的主動性和積極性均未調(diào)動起來。BIM的正向設(shè)計，本應(yīng)是直接在三維環(huán)境下進行設(shè)計，利用三維模型自動生成所需要圖檔的過程。但目前國內(nèi)BIM往往流于外在表現(xiàn)形式，即先完成施工圖，然后根據(jù)施工圖再建立三維模型，稱之為“翻?！保喈斢谀嫦蛟O(shè)計，加之部分設(shè)計人員對BIM軟件Revit族庫的不適應(yīng)，因此許多項目設(shè)計根本未體現(xiàn)BIM的優(yōu)勢。許多設(shè)計院嫌“麻煩”，又因收費不足，缺乏主動革新的動力，據(jù)調(diào)研一些地市的地方性龍頭設(shè)計院至今仍未開展過一例BIM設(shè)計。

2．全過程咨詢信息化水平提升空間大。中國作為當今全球第一建筑大國，每年新增建筑面積超過20億平方米，新建房屋占全球一半以上，但建筑資源再利用率還不到5%，而同比日本、韓國等國家資源化率已經(jīng)達到 90%。建筑業(yè)信息化率僅約 0.03%，相較全球 0.3%的平均水平差距巨大。信息化率每提升 0.1%個百分點將帶來約200億的增量市場，未來提升空間巨大。

3．我國仍處于普及BIM標準的初級階段。英國是目前全球BIM應(yīng)用增長最快的地區(qū)之一，英國政府預(yù)計于2025年前達成：降低33%的營建初期成本與生命周期間的維護成本；興建與更新工程中減少50%的工期；降低50%的溫室氣體排放量。美國國家BIM標準（第一版）以BIM為核心的信息化技術(shù)設(shè)定的目標是：到2020年為美國建筑業(yè)每年節(jié)約2000億美元。美國早在2012 年工程建設(shè)行業(yè)采用BIM 的比例就已超過 70%，而我國BIM 應(yīng)用的普及率現(xiàn)階段還處于較低水平，有近50%企業(yè)的幾乎很少使用 BIM。

4．中國企業(yè)在BIM技術(shù)行業(yè)高端認證還未實現(xiàn)“零突破”。英國標準協(xié)會（BSI）推出的BIM風(fēng)箏標志認證（Kitemark），為全球建筑企業(yè)在設(shè)計和施工階段交付項目的BIM能力提供標準認證服務(wù)。目前全球首批獲得認證6家企業(yè)，我國還暫無企業(yè)通過認證。

（二）抓住機遇，強力推進BIM技術(shù)在全過程工程咨詢中的運用

2015年國務(wù)院城市工作會議明確提出在未來建筑業(yè)的發(fā)展中，建筑綠色化、建筑信息化、建筑工業(yè)化進程成為現(xiàn)代建筑業(yè)發(fā)展的三大趨勢。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在《關(guān)于推進建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》指出，到2020年末，新立項以國有資金投資為主的大中型建筑，以及申報綠色建筑的公共建筑和綠色生態(tài)示范小區(qū)，項目勘察設(shè)計、施工、運營維護中，集成應(yīng)用BIM的項目比率達到90%以上。

全球最大教育出版集團麥克勞希爾和清華大學(xué)共同完成的《2014中國BIM報告》顯示，中國BIM應(yīng)用發(fā)展速度已經(jīng)位列全球第四。未來建筑業(yè)綠色化、信息化、工業(yè)化進程中，BIM技術(shù)在全過程建設(shè)及咨詢管理過程中將全方位地發(fā)揮作用。但目前BIM仍處于初級應(yīng)用階段，應(yīng)該著力做好以下的推進工作：

1．順應(yīng)國家發(fā)展和改革委員會2017年頒布的《工程咨詢行業(yè)管理辦法》改革要求，整合工程咨詢業(yè)務(wù)，咨詢企業(yè)間強強聯(lián)合、優(yōu)勢互補，以資信評價代替資質(zhì)管理，個人信用等級和企業(yè)資信作為開展業(yè)務(wù)的“通行證”。

2．改革工程管理模式。推廣“工程總承包模式”、“全過程咨詢模式”，提高咨詢企業(yè)信息管理水平，提升行業(yè)集中度，完善工程建設(shè)組織模式。

3．借鑒國外成熟的模式流程和標準規(guī)范，形成本土化的標準。從基礎(chǔ)做起，發(fā)揮BIM在三維設(shè)計、可視設(shè)計、協(xié)同設(shè)計、糾錯檢測、節(jié)能設(shè)計等方面綜合優(yōu)勢，在運用和探索中逐步完善BIM在設(shè)計中的應(yīng)用。

4．研發(fā)新品，推廣集成應(yīng)用。以BIM為基礎(chǔ)，開發(fā)BIM+PM、BIM+3D、BIM+虛擬現(xiàn)實、BIM+IBMS、BIM+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，組成一個以IFC格式為網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)集成與應(yīng)用平臺。

5．全過程咨詢共享。充分利用BIM的可共享性及可管理性等特性，以可視的數(shù)字模型把項目可研、設(shè)計、建造和運營全過程串聯(lián)起來，為項目全過程咨詢管理的各項業(yè)務(wù)提供完整管理閉環(huán)，提升項目綜合管理能力和管理效率。

6．創(chuàng)新性轉(zhuǎn)型。不僅僅將BIM視作單純的軟件或模型，而應(yīng)以協(xié)同互聯(lián)的信息化管理，為項目帶來強大的數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)支撐，突破以往傳統(tǒng)管理技術(shù)手段的瓶頸，從而帶來項目管理革命。

7．適時擴大BIM技術(shù)運用范疇。行業(yè)管理部門要強力推進BIM技術(shù)，應(yīng)當在合適時期，提出全行業(yè)BIM咨詢技術(shù)運用的比例管理要求，而不僅僅限定于國有資金投資為主的項目。

8．全過程工程咨詢的各階段應(yīng)完善國家應(yīng)用標準及政策規(guī)范。從數(shù)字化的信息管理到實現(xiàn)VR的應(yīng)用有章可循，創(chuàng)新信息平臺開發(fā)，讓BIM成為新技術(shù)應(yīng)用的強大推動力。

四、結(jié)束語

國家提出“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略，實施以信息化帶動工業(yè)化戰(zhàn)略，是改造和提升傳統(tǒng)建筑行業(yè)的一個突破口，BIM 作為核心的技術(shù)平臺，是實現(xiàn)建筑全生命周期的建設(shè)管理、項目全過程咨詢的精細化管理、企業(yè)集約化經(jīng)營的最有效途徑。 BIM技術(shù)在全過程中的互聯(lián)互通、協(xié)同管理可以將這一新技術(shù)的優(yōu)勢發(fā)揮到極致，促進建筑工業(yè)邁向4.0時代，帶動建筑業(yè)由要素驅(qū)動、投資驅(qū)動向創(chuàng)新驅(qū)動轉(zhuǎn)型。發(fā)揮BIM技術(shù)在工程建設(shè)全過程咨詢中的經(jīng)濟效益、社會效益和長期效益，助力中國從“建造大國”走向“建造強國”的升級轉(zhuǎn)型。