淺析BIM技術綜合應用方向及發展阻礙因素

文/鈕韜

一、引言

BIM技 術（Building Information Modeling）即：建筑信息模型，是近年來建筑工程行業中最為炙手可熱的關鍵詞之一，它是以三維數字技術為基礎，集成了建筑項目各相關方信息的工程數據信息模型。一個完整的信息模型，能夠鏈接建設項目生命周期不同階段的數據、過程和資源，是對工程對象的完整描述，可被建設項目各階段參與方普遍使用。因此，BIM技術已成為建筑工程行業上下游生態圈各方競相追逐的新領域，將會在很大程度上引領未來建筑工程行業的發展方向，制造出新的增長極。本文從BIM技術的本質為出發點，結合現階段與未來市場需求，逐步探討其綜合應用方向及其應用發展過程中可能遇到的阻力及解決思路。

二、BIM技術簡述

（一）BIM技術的本質是整合多維度全壽命期信息流，以消除信息不對稱

BIM技術是對工程項目設施實體、功能特性、實施進度、資金投入、運行參數等各維度的信息化表達，它的本質是通過集成、整合各方信息，來構建貫穿項目全壽命期的信息流。主要目的是為了消除項目建設各方的信息不對稱，避免對項目的工期、造價、質量、運營、維護等方面造成負面影響。

例如：在項目設計階段，各專業設計人員所掌握的信息不對稱，建筑平面布置、功能布局等設計過程中的調整，若因為種種原因不能及時提供給結構、機電專業，會導致返工，設計效率低下，甚至導致種種設計變更的發生、進而影響到對項目工期、造價、質量的總體管理。

在項目建造階段，設計人員與施工方的信息不對稱，可能會導致很多不必要的現場服務，嚴重的可能還會導致施工建造偏離設計意圖，施工方與建設單位的信息不對稱，例如沒有及時整理趕工、變更資料及簽證確認流程，可能在竣工結算階段會產生矛盾糾紛、出現項目虧損。

在貫穿項目全壽命周期的項目管理階段，建設單位與項目管理人員、設計方、施工方、監理方等各方的溝通交流更是存在嚴重的信息不對稱，建設各方亟需一種工具，實時共享信息并可追溯，以推進協同工作，提高整體效率，提升對工期、造價、質量等管理關鍵環節把控的效果。BIM技術正是為解決信息不對稱問題而應運而生的。

（二）BIM技術可以解決的問題

BIM技術貫穿項目全壽命周期，可以為項目實體的物理及功能特性提供數字化表達、在相同的信息環境下共享項目背景資料、知識；各方通過在信息模型中插入、提取、修改或更新信息等協同作業來履行各自職責，并為決策提供可靠依據。

基礎應用可以從設計階段開始延伸，逐步提供更高附加值的設計成果，從設計的可行性分析（可施工性），設計的缺陷檢查（例如三維實體碰撞、管線碰撞等），逐步延伸到替代原有的二維制圖，形成所見即所得，BIM模型即為設計全部成果的設計工作模式，可以有效降低設計成果應用的技術門檻。

不僅僅是設計階段，BIM技術也是信息、資源的整合平臺，如上所述，建設項目各階段參與方——設計、施工、咨詢、管理、運營、監管部門均可在同一平臺下履行各自職責。

三、BIM技術的綜合應用方向

如圖所示，在設計階段，BIM技術可以通過建模來提供施工圖紙，模型一經建立完畢，即可交付成果，直接導出二維圖紙，在模型中，可任意選擇投影方向、剖切位置，提供各種形式的平面、立面、剖面、節點大樣圖；可以在設計過程中進行各種日照、節能、綠建等性能分析，以及在各設計階段通過BIM模型所生成的各種指標，進行投資方案經濟性的實時分析，便于實行限額設計；在施工模型設計階段可以進行實體碰撞、管線碰撞檢測、空間凈高優化，以提高設計成果的質量。

在施工階段，可以進行施工模擬，選擇合適的施工組織設計、三維可視化交底；精準下料、采購以節省成本，提升效益；在3D模型基礎上加入工期進度數據，形成4D模型，可以精確控制某時間段內人工、材料、機械的投入計劃；在4D模型的基礎上加入造價數據，形成5D模型，可以控制某時間段內的資金投入計劃；貫穿施工全過程，可以進行趕工、索賠、變更等證據資料的整理、上報、云端備份等，避免因各方人員流動、工作調動等各種原因導致的工作交接盲區，減少竣工結算階段的矛盾糾紛。

在設計及施工階段整合了兩方技術、資源優勢的BIM模型，綜合考慮設計師所關注的成型結果和建造師所關注的過程及工藝，做到一模多用，避免重復建模，可以大幅節省EPC承包商的信息收集、洽商、溝通等成本，提升服務附加值。通過BIM技術支持的限額設計提高項目利潤率，是現階段國家大力推行的EPC工程總承包模式創造價值的有力武器。

對于全過程工程咨詢單位來說，BIM技術可以進行各階段造價指標、單方含量的提取及分析，形成全過程全壽命期數據庫，作為投資估算、各階段審核的數據支撐。

對于各級政府及監管部門來說，可以在建設、規劃主管部門推行BIM信息模型備案制，滿足政府、監管部門收集市場、社會數據的需求。隨著技術的逐步發展，如果適時建立起政府級別的BIM大數據信息平臺，還可以做到監控區域規劃（地方）、整體規劃（部委）的落實情況。與云計算、智慧城市等技術進行對接，還可以開拓出更廣泛、更具想象力的民用應用空間。

對于建設單位來說，更是項目管理的有效工具，結合監理單位的三控三管一協調，實現投資控制（目標成本、多算對比、進度款支付、變更價款支付）、工期控制、質量控制、合同管理及變更管理、安全管理、信息管理、以及各方面的全面組織協調；還可以做到電子化交付驗收，形成材料、設備維護數據庫，便于后期運營維保。

對于項目交付之后的使用，也可以將BIM技術延伸至運營階段，結合各種物聯網、智能化系統，可以對于不同類型的項目細分出不同的應用方向，商業類項目可以進行商戶管理、業態策劃等；公建項目可以與智慧城市相結合，實現各種便民舉措，還可以與綠色建筑節能運營相結合，節約運營成本，提升運營效率；居住類項目可以結合現階段大力推廣租售并舉的租賃式住宅、結合智慧社區提升產品競爭力、建立業主數據庫，提供個性化物業服務等方向；生產類項目，可以進行工廠運行數據監測、生產人員實時調配、生產安全監察巡查等。

四、BIM技術綜合應用發展的阻礙因素

BIM技術在現階段的應用還存在著很多問題，從不同程度上阻礙了其推廣和發展，下面分技術因素與非技術因素分別展開討論。

（一）技術因素

首先，從本質上來說，BIM技術的本質是構建信息流以消除信息不對稱，所以在使用過程中，項目各方BIM模型的統一是前提條件。但在現實應用過程中，存在很多信息（模型）不統一的情況。重復建模、一模一用等在應用各階段“各自為戰”的情況十分普遍，例如：設計階段，有Trimble公司的SketchUp、GraphiSoft的 ArchiCAD、Autodesk公 司的 Revit、Cival 3D、Navisworks、Bentley公司的AECOsim Building Designer、MicroStation；國內的專業設計軟件YJK、PKPM、探索者、鴻業；造價軟件廣聯達、魯班等等，幾乎所有專業軟件僅適用于全壽命周期中的某個或某幾個階段，且缺乏完整的信息交互渠道，如果沒有在各應用階段無縫銜接交互操作的能力，BIM技術帶來的效益可能會被各階段間交互成本抵消，不僅沒有做到消除信息不對稱，反而可能制造了信息不對稱的情況，完全違背了BIM技術的初衷，信息模型的價值并未完全發揮出來，造成了人力、物力、財力的浪費。

其次，關于BIM技術的國內標準尚不完善。雖然國家住房和城鄉建設部在2016年12月發布了《建筑信息模型應用統一標準》，但標準只是提出了要求、劃定了范圍，業界還并沒有形成類似“作業指導書”、“技術指引”等能夠指導具體工作的實踐標準。

第三，由于建筑工程行業屬于傳統行業，各種專業的國家標準、地方標準、規范條文、資質限制等體系制度的存在形成了強大的專業技術壁壘；規劃、建筑、結構、給排水、采暖通風空調、強電、弱電及智能化、市政、景觀、技術經濟等等專業領域過多，各行業工作軟件平臺模式復雜，提供兼容統一的標準信息接口、平臺和制定出切實可行的行業規范短期內較難實現；觸及現有軟件供應商利益鏈，一旦做成BIM平臺即可控制信息入口，做到一家獨大。

第四，現階段普遍使用的傳統軟件供應商大部分均是國外公司，例如Autodesk、Bentley等，產品開發所面向的環境與國內建筑行業環境存在一定程度的隔閡，不能提供完全適應中國建筑工程市場的軟件產品，例如使用Revit軟件進行建筑、結構設計，當梁板柱相交時的工程量劃分、產生較小洞口時是否扣除等情況下，所使用的工程量計算規則與國內普遍采用的工程量計算規則不一致，這就在跨專業應用上限制了BIM技術的發展。上述種種原因導致現階段工作效率低下，設計人員沒有使用BIM技術進行設計的積極性，如果從前期開始BIM技術介入就存在困難，勢必導致后期BIM技術與前期銜接差、問題多、推廣難。

（二）非技術因素

首先，同時具有工程專業知識與BIM技術技能的人才嚴重缺乏。根據《中國建設行業施工BIM應用分析報告（2017）》，對來自施工總承包單位、BIM咨詢單位、專業分包公司、造價咨詢單位等的調查顯示，缺乏BIM人才是大多數企業共同面臨的問題，占比遠高于其他問題，達63.3%，這與我國高等教育的學科設立、專業劃分、學生培養周期等有關，也與企業自身的人才培養體系建設、BIM技術的應用發展進程有關。

其次，沒有充分的外部動機應用BIM技術，例如成熟的住宅房地產項目，大部分沒有復雜的管線交流，開發商一切目的都圍繞高周轉進行考核，要求迅速出圖施工，現階段設計模式可以較好地滿足要求，并非必須使用BIM技術，缺乏大規模外部因素倒逼。

再次，BIM技術的應用發展存在一定的“中層阻力”。在很多建筑行業上下游的企事業、機關單位，從技術負責層到主力設計、工程師年齡較高，對于BIM技術這種新生事物來說，在繁雜的工作中抽出時間進行深入學習的積極性不高，假設使用BIM模型交付設計成果，校審環節勢必將顛覆之前的圖紙校審流程，推廣成本高，初期效率低下。

第四，在實際應用過程中，也會出現很多各方需求、目標不一致導致的問題。比如模型建立者（設計人員）與模型使用者（造價人員）目標不一致，舉例來說，比如設計人員為了追求建模速度，使用貫通多層的外墻構件，二維圖紙及三維視覺效果均可滿足要求，但一旦統計墻體工程量進行造價計算，便無法將工程量細分至各層以指導造價管理工作，此類問題需要通過項目統籌管理制度尋求解決辦法，例如連通設計、施工、咨詢的EPC模式。

第五，現有系統轉換成本高。BIM技術運行所需的軟件平臺功能多、體系復雜，成體系購買專業軟件的費用與現階段BIM技術應用所產生的效益不成正比，且BIM專業應用軟件對計算機硬件有較高的要求，大規模應用還需企業額外投資更新設備。

綜上，上述種種原因相互制約，造就行業整體的高技術壁壘、市場壁壘，導致代表著創新的“互聯網+”模式難以進入，使得BIM技術的推廣速度不盡如人意。

但同時，也要看到一些令人驚喜的進步，例如：互聯網家裝市場，互聯網住房租賃市場，已經可以做到通過VR技術，實現身臨其境的網上實景看房。一般來說，具有以下特點的領域，軟件供應商或服務提供商的開發意愿相對較強：屬于新興市場、市場規模相對大、用戶多、應用模式相對簡單，多為單專業單一應用模式。

五、結束語

綜上所述，現階段BIM技術的應用理論與實際脫節情況較為嚴重，信息滯后、應用滯后、流程倒掛的情況比較普遍。隨著建筑工程行業從粗放式發展逐漸轉變為集約型發展，原本的傳統設計、建造、管理、運營模式各自為戰已經不能滿足未來的精細化、效率化、高綜合效益的發展方向和市場需求，

鑒于此，BIM技術必定是未來工程行業發展的重點領域。很多地區已經出臺各種政策，大力推廣BIM技術，但由于項目各方各自為戰難以形成合力，一定程度上缺乏大規模的示范引領作用，雄安新區這個國家級新區的建設是一個很好的時間窗口，可以利用雄安新區的高水平、高格局規劃建設作為技術示范區，引領BIM技術的突破。

房地產行業、工程行業及信息技術行業等各行業從業人員應一起克服阻礙，努力實現BIM技術的全生命周期數據共享和信息化管理。相信在不久的將來，BIM技術將會成為提高效率、節省成本、提升效益的普通工具，融入我們每天的工作當中。