全過程BIM 正向設計的優勢與應用

張 晶 戰美秋 孟凡林 呂 鑫 許偉業

吉林建筑大學土木工程學院（130118）

0 引言

目前，絕大多數建筑設計都采用“逆向設計”，即在CAD 二維施工圖紙設計完成后， 由BIM 建模人員將其轉換為三維BIM 模型并添加必要模型信息。 “正向設計”是基于BIM 技術的“先建模，后出圖”設計方法”，直接從三維BIM 模型入手，減少設計過程中的工作反復。

建筑綠色建造的最核心內涵其實在于從建筑設計源頭來強調建造的過程，設計方法直接影響經濟效益和運行效果。 《綠色建筑評價標準》（GB/T5 0378—2019） 于2019 年8 月1 日起正式實施，“BIM正向設計”的眾多特點與優勢成為綠色建造最重要的基礎。

1 BIM 正向設計的特點

1.1 先建模，后出圖

改變二維“翻模”的逆向設計流程，設計師直接將頭腦中的三維設計思路呈現于BIM 三維空間。設計師先設計出三維工程數據模型，再出二維圖紙。

1.2 全專業一體化BIM 設計

所有專業設計都運用BIM 技術進行信息協同，設計與后期建造過程通過三維空間模型可達到高度協調狀態。 深化設計與信息傳遞價值凸顯，加強各方人員的參與度， 各個專業經過長時間的配合，BIM 設計模型與施工圖能夠保持一致，改變設計階段后置問題。

1.3 三維可視化全方位、全過程應用

從設計源頭開始，建立各專業設計模型，直接以建筑信息模型進行設計優化、工程算量、造價控制、建造模擬、生產、出圖等一系列的綠色建造管理控制。 模型信息直接應用于后續運維過程。

2 BIM 正向設計優勢

2.1 發揮設計師的創造力，提高設計效率

二維設計師的大部分精力用在了制圖與圖紙修改上，BIM 正向設計可以幫助設計師將更多的精力用于設計本身，專注于設計優化與創造。 BIM 模型包含與設計相關的各方面信息，其信息量遠大于二維圖紙。利用BIM 模型進行信息共享可以降低各專業的溝通成本，其可視化優勢更有利于減少二維設計的盲區，便于專業人員與非專業人員，尤其是與業主進行交流。

2.2 設計問題前置化，預判后期施工風險

傳統設計以提取一次資料換一次底圖為迭代周期，而BIM 正向設計是以模型同步一次為一次迭代周期，而不是重新進行建模。 通過BIM 技術可視化模擬后期建造過程，將設計在施工方面的問題前置，讓建筑信息模型預先模擬施工，提前預判風險并加以化解，并服務于施工過程，有效提升工程建設全過程的效率，保證施工質量和施工安全。

2.3 各專業實施協同設計與全過程管理

傳統CAD 協同模式往往是單向的， 而BIM 具有可傳遞性， 可以通過廣域網實現跨地域協同，可以在設計、施工階段調取同一模型進行直觀、可視化修改并同步更新、交互，后期模型可直接在原模型上優化，亦可用于后續階段，可以提高專業間設計會簽效率，整合規劃、勘察、設計、施工和運維等全階段BIM 應用， 實現各個階段成果的信息化、高效率交付及各專業一體化協同建造。

2.4 信息存儲深度提高，便于全方位信息集成化應用

BIM 正向設計是在三維環境里直接進行設計，工程量信息可根據時空維度、構建類型等進行匯總、拆分、對比分析等，便于快速提取及篩選，也可以在不同階段不斷添加信息，其信息的全面性和完整性是傳統設計流程無法企及的。 從草圖設計階段至交付全部成果，設計信息參數化，方案優化，協同作業，計算與模型相結合，自動生成圖紙，模型信息一致、完整。

3 制約BIM 正向設計應用的問題

目前很多設計單位非常想開展BIM 正向設計工作，但是在實施過程中遇到了很多問題，導致其不得不退回到BIM 翻模的“逆向設計”老路上。究其原因，有以下幾點。

3.1 標準問題

目前，沒有統一的設計標準，在設計前期即無法確定任務書所有的細節問題，項目在進行階段總會因為各種要求進行設計的更改，同時標準不統一可能會導致各行業、各專業在正向設計時產生沖突。BIM 標準體系不完善、本地化專業設計軟件不成熟、設計流程和交付方式不明確，且無法輸出滿足規范要求的圖紙成果，導致BIM 技術在設計階段的應用進展緩慢。

3.2 軟件兼容及建模平臺問題

國內外設計或生圖軟件不兼容導致國外BIM軟件自動生成的圖檔不符合國內出圖要求，運用這些BIM 軟件出圖后再進行修改，難度不亞于重新繪制。 BIM 設計平臺軟件很多，各有優勢，但還需要一個統籌的一體化信息平臺，將各專業信息通過這個信息平臺對不同軟件平臺的模型信息進行融合，方便各專業的統籌、信息集成、模型組裝和使用。

3.3 建模效率問題

工程建模效率是最主要的問題。 三維出圖必然比二維出圖付出更多代價，如果將整個設計階段全部三維化，設計費用會額外增加，但后期施工階段的效率會提高。目前多數停留在利用BIM 做輔助二維設計，如翻模、管線綜合排布分析等。

3.4 協同發展問題

設計單位和施工單位屬于不同機構，利益沖突難免，也是正向設計落地難的主要原因之一。 推廣總承包管理模式（EPCM 工程總承包模式），提倡“研發+設計+施工+采購” 一體化的工程總承包模式與建造管理方式，可均衡各方利益，也有利于促進全產業鏈協同發展。

4 結語

BIM 最大的價值體現在全生命周期的應用，BIM 正向設計技術是工程行業走向數字化、信息化的重要支撐。 BIM 正向設計真正落地， 才能發揮BIM 技術在全過程建造中的應用優勢，助推建筑綠色建造事業的快速發展。