BIM在實(shí)現(xiàn)可持續(xù)建筑價(jià)值中的作用

王 東

(浙江工業(yè)大學(xué)，浙江 杭州 310004)

1 概述

可持續(xù)建筑需求者基本上是開發(fā)商、業(yè)主和用戶，可持續(xù)建筑的價(jià)值在于滿足這些消費(fèi)者對可持續(xù)建筑的期望。為了提供可持續(xù)的建筑價(jià)值，在設(shè)計(jì)階段選擇建筑系統(tǒng)時(shí)，將它們結(jié)合在一起，并與室外條件和功能相結(jié)合，并將這些放入存儲(chǔ)庫，可以方便地訪問和共享信息和實(shí)時(shí)知識(shí)，建筑信息模型(BIM)提供了建筑各階段的數(shù)據(jù)庫。

2 BIM作為提高可持續(xù)建筑價(jià)值的知識(shí)管理戰(zhàn)略的作用

將建筑信息與生成的三維建筑模型聯(lián)系起來形成了BIM。BIM是一個(gè)知識(shí)信息數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造、維護(hù)和運(yùn)營過程中數(shù)據(jù)傳達(dá)的信息。BIM數(shù)據(jù)庫是在n維：3D-模型，4D-隨時(shí)間的模型，5D-模型與成本，6D-維護(hù)和操作?；贐IM的云的存儲(chǔ)庫可以將許多基于軟件的數(shù)據(jù)庫中的信息鏈接在一起，可以很方便有效的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

2.1 規(guī)劃階段

規(guī)劃階段的活動(dòng)可包括總體規(guī)劃和城市設(shè)計(jì)?？傮w規(guī)劃是控制建筑物集合發(fā)展的管理框架，考慮到它們的高度關(guān)系、連通性和街道位置。管理框架應(yīng)在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、能源服務(wù)和安全、基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)等方面提供足夠的細(xì)節(jié)。該階段應(yīng)允許提供設(shè)施的耐久性，并考慮到設(shè)想和未設(shè)想的未來需要的靈活性。

城市設(shè)計(jì)是在設(shè)定的管理框架—總體規(guī)劃的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)和塑造城市、村鎮(zhèn)的過程?？傮w規(guī)劃與城市設(shè)計(jì)信息包含BIM的3D，4D，5D和6D可以存儲(chǔ)在BIM數(shù)據(jù)庫[1]。

2.2 設(shè)計(jì)階段

在計(jì)劃階段的BIM資源庫中生成并存儲(chǔ)的信息管理設(shè)計(jì)階段的活動(dòng)。在設(shè)計(jì)階段的主要目標(biāo)是保證和施工指導(dǎo)文件來確保建筑信息傳遞是可持續(xù)性、可維護(hù)性、可操作性和安全可靠。在設(shè)計(jì)階段作出的決定應(yīng)考慮在時(shí)間和資源投入約束下可施工性、可運(yùn)營性和可維護(hù)性。信息和知識(shí)共享對于交互設(shè)計(jì)過程的成功至關(guān)重要。BIM在設(shè)計(jì)階段提供了信息和知識(shí)共享的協(xié)作環(huán)境[2]。

2.3 施工階段

在這個(gè)階段，構(gòu)思可持續(xù)的建筑性能思想和意圖變成現(xiàn)實(shí)。因此，這個(gè)階段的生產(chǎn)率是非常重要的。生產(chǎn)率是投入與產(chǎn)出的比率，具體地說，在施工階段，施工階段生產(chǎn)率是指在特定時(shí)期內(nèi)由一組資源(投入)，例如材料、人員、管理和設(shè)備所產(chǎn)生的建筑產(chǎn)出量，這些資源具有成本含義。在施工階段只有在有效時(shí)才被認(rèn)為是生產(chǎn)力，也就是說需要滿足客戶價(jià)值要求。高投入并產(chǎn)生最少的資源，這就沒有滿足客戶的價(jià)值要求，體現(xiàn)出生產(chǎn)效率不高。在此進(jìn)一步重申了在滿足可接受性的前提下考慮交付的建筑性能任務(wù)的重要性，同時(shí)確保建筑系統(tǒng)的耐久性、可靠性、靈活性和適應(yīng)性。為了提高施工階段的生產(chǎn)率，資源(投入)應(yīng)在保證施工活動(dòng)有效性的系統(tǒng)中運(yùn)行。系統(tǒng)管理規(guī)范性、材料的時(shí)效性和工作效率，管理業(yè)務(wù)涉及數(shù)據(jù)收集業(yè)務(wù)和生產(chǎn)控制。如果材料采購計(jì)劃、現(xiàn)場布局和物料處理有改善，材料的及時(shí)性會(huì)更好，勞動(dòng)安全狀況和激勵(lì)條件改善，勞動(dòng)效益將會(huì)提高。連續(xù)監(jiān)控施工階段生產(chǎn)力，同時(shí)將監(jiān)控結(jié)果與估算值進(jìn)行對比以改進(jìn)所需要的糾正，將會(huì)提高施工階段的生產(chǎn)力。需要改進(jìn)建筑活動(dòng)中的管理方法、材料及時(shí)性和勞動(dòng)效率，以提高施工階段生產(chǎn)力，這就為BIM在現(xiàn)階段的使用創(chuàng)造了條件。

2.3.1管理措施

1)數(shù)據(jù)收集。在構(gòu)建建筑系統(tǒng)和相關(guān)布點(diǎn)特征期間，將這些數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起將為現(xiàn)場提供信息，并幫助參與施工過程的人員在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候做出正確的決定。從這些信息中交流、理解、學(xué)習(xí)、獲得經(jīng)驗(yàn)的過程將會(huì)提高建筑生產(chǎn)率。從根本上講，一個(gè)為數(shù)據(jù)的簡單鏈接提供途徑的存儲(chǔ)庫是必需的。

Park等人(2013)[3]測試了BIM存儲(chǔ)庫的概念框架，用于管理關(guān)于建筑缺陷的收集數(shù)據(jù)。BIM存儲(chǔ)庫包含集成的缺陷特定領(lǐng)域本體和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)實(shí)驗(yàn)室模擬三維模型。開發(fā)的BIM存儲(chǔ)庫的目的是：a.收集缺陷數(shù)據(jù)并保證其準(zhǔn)確性；b.使用缺陷領(lǐng)域本體搜索和檢索項(xiàng)目或工作缺陷信息；c.使用基于AR的缺陷檢測系統(tǒng)支持缺陷管理。他們研究的主要發(fā)現(xiàn)是BIM存儲(chǔ)庫可以收集缺陷數(shù)據(jù)，將它們鏈接在一起提供信息和隨后所需的知識(shí)，以便在施工期間和施工后主動(dòng)減少建筑系統(tǒng)缺陷。

2)生產(chǎn)管理。建筑生產(chǎn)管理是預(yù)測、規(guī)劃和安排施工工作的任務(wù)，它從資源、勞動(dòng)力、材料供應(yīng)和其他能力限制等方面向消費(fèi)者提供價(jià)值，這些都有成本因素。Park(2013)[3]利用BIM知識(shí)庫中的知識(shí)來預(yù)測建筑系統(tǒng)性能的不足，防止出現(xiàn)性能缺陷。BIM提供的綜合建筑系統(tǒng)性能分析和管理解決方案有助于預(yù)測和預(yù)防建筑系統(tǒng)中的沖突及其在施工中的表現(xiàn)。

2.3.2材料的及時(shí)性

1)采購計(jì)劃。采購計(jì)劃是計(jì)何時(shí)采購與選定供應(yīng)商相關(guān)的物料交付日期和設(shè)備，使用基于BIM現(xiàn)場物料供應(yīng)動(dòng)態(tài)模型，通過案例研究驗(yàn)證，優(yōu)化采購物料的時(shí)間、數(shù)量、時(shí)間和地點(diǎn)。BIM綜合信息數(shù)據(jù)庫提供了模擬材料采購決策結(jié)果的機(jī)會(huì)，選用合適的時(shí)間合適的材料將提高施工生產(chǎn)率。

2)點(diǎn)位布局和處理。施工活動(dòng)的管理包括現(xiàn)場的物資、人員和設(shè)備的協(xié)調(diào)和移動(dòng)，以確保工作環(huán)境的高效和安全。BIM為站點(diǎn)布局規(guī)劃提供了虛擬環(huán)境，以加強(qiáng)站點(diǎn)設(shè)施的標(biāo)識(shí)和它們之間的相互關(guān)系。BIM模擬優(yōu)化布局、規(guī)模設(shè)施和在現(xiàn)場的其他約束。

Kumar(2015)[4]建立了一個(gè)優(yōu)化的概念框架，通過案例研究進(jìn)行驗(yàn)證，它考慮了現(xiàn)場人員和設(shè)備的實(shí)際移動(dòng)路徑、場地的空間限制、設(shè)施的尺寸和建筑物內(nèi)部的存儲(chǔ)，使用BIM數(shù)據(jù)庫中的信息，他們的研究表明，與傳統(tǒng)方法相比，在不使用BIM的情況下，總移動(dòng)距離減少了13.5%。

3)工作效率。由于建筑勞務(wù)合同的安全而導(dǎo)致的勞動(dòng)力不可用，可能導(dǎo)致施工進(jìn)度延遲和勞動(dòng)效率的降低。使用BIM來識(shí)別和防止?jié)撛诘陌踩珕栴}將提高建筑工地勞動(dòng)的安全性和可用性。環(huán)境安全和施工方法的改進(jìn)創(chuàng)新將增加施工現(xiàn)場的工作效率。采用預(yù)制構(gòu)建體系會(huì)提高施工效率[5]，事先了解如何在安全的工作環(huán)境中有效地安裝裝配式建筑系統(tǒng)，將有助于提高工人的安全性和動(dòng)力。

2.4 維護(hù)與運(yùn)營

在這個(gè)階段，BIM數(shù)據(jù)庫將積累集成的、豐富的和智能的信息，這些信息被組織和處理，以傳達(dá)所有參與交付客戶所需的可持續(xù)建筑價(jià)值的專業(yè)人員的表達(dá)、理解、經(jīng)驗(yàn)、積累的學(xué)習(xí)和專業(yè)知識(shí)。輕松地訪問一個(gè)單一的虛擬數(shù)據(jù)庫(6D)將減少對運(yùn)營的建筑所需的時(shí)間和成本，進(jìn)行預(yù)測和糾正維護(hù)、空間管理以及增強(qiáng)建筑生命周期。BIM數(shù)據(jù)庫還可以為設(shè)施管理人員提供在建筑物維護(hù)和運(yùn)營過程中避免潛在安全風(fēng)險(xiǎn)所需的知識(shí)[6]，現(xiàn)有的建筑也可以開發(fā)BIM數(shù)據(jù)庫。

3 結(jié)語

BIM數(shù)據(jù)庫提供了信息共享和傳播的途徑，從信息中獲得和應(yīng)用知識(shí)，為開發(fā)人員、所有者和構(gòu)建用戶提供價(jià)值。它提供了一個(gè)數(shù)據(jù)庫，用于管理來自可持續(xù)建筑專業(yè)人員所產(chǎn)生的所有信息。從所生成的信息中獲得的所有知識(shí)的管理對于對一個(gè)建筑系統(tǒng)的決策。利用BIM技術(shù)服務(wù)于建筑全生命周期，為我們創(chuàng)造更多的利益，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)建筑的價(jià)值。

參考文獻(xiàn):

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[4] Kumar S S,Cheng J C P.BIM-based automated site layout planning framework for congested construction sites.Autom.Constr,2015(59):24-37.

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[6] 王 婷，肖莉萍.基于BIM的工程運(yùn)營管理信息系統(tǒng)架構(gòu)研究[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2015(5):107-109.