BIM技術應用的問題與方案

文

BIM技術的應用是一種思維模式的變革，在這場變革中，難以避免地會出現(xiàn)應用誤區(qū)，針對如何走出誤區(qū)，筆者提出了相應解決方案和建議。

應用的現(xiàn)狀

BIM技術起源于20世紀70年代，由美國佐治亞理工學院查克·伊斯特曼（Chuck Eastman）教授創(chuàng)立，目的是將建筑工程變?yōu)榭梢灾庇^分析及量化分析的建設過程，以提高工程建設的整體效率。在國內(nèi)，BIM技術的發(fā)展及應用并不全面，主要集中在超高層建筑與大型橋梁建設等方面，如上海金融中心、港珠澳大橋等。

從2011年開始，國家出臺了一系列關于BIM技術發(fā)展及應用的規(guī)范及指導意見。2017年，我國第一部BIM技術國家標準《建筑信息模型應用統(tǒng)一標準》出臺，彌補了我國BIM應用工程建設標準的空白，為各階段BIM技術應用實踐及發(fā)展提供技術指導和規(guī)范。2018年3月，交通運輸部印發(fā)了《關于推進公路水運工程BIM技術應用的指導意見》，發(fā)展目標為到2020年初步建立相關標準體系，示范項目取得明顯成果，公路水運行業(yè)BIM技術應用深度、廣度明顯提升，以及行業(yè)主要設計單位具備運用BIM技術設計的能力。2019年4月，國家人社部、市場監(jiān)督管理局、統(tǒng)計局聯(lián)合發(fā)布13個新職業(yè)，其中包括建筑信息模型技術員，標志著BIM技術發(fā)展的人才體系建設日趨完善。

近些年來，越來越多的房地產(chǎn)公司、工程開發(fā)公司、公路工程公司希望將BIM技術應用于項目全生命周期之中，但是大多數(shù)仍只是將其應用于對外展示方面，利用建模軟件對建筑模型做“翻模”設計。目前，國內(nèi)BIM技術的三維設計還少有正式應用，建設過程中的BIM應用也很少能達到企業(yè)級管理。

國內(nèi)部分業(yè)主應用BIM技術對建設項目進行了管理。比如，在貴州湄石高速公路和黑龍江京哈高速公路改擴建工程中，業(yè)主在項目建設階段應用CivilStationConstruction系統(tǒng)（簡稱“CSC系統(tǒng)”），對建設項目的質(zhì)量、進度、安全、成本控制等方面做了全流程的信息化管理。開發(fā)了整套建模及交付標準和BIM模型編碼標準，基于BIM模型，將橋梁各管理單元與模型編碼有機結合起來，做到模型的屬性信息通過編碼實時顯示在CSC系統(tǒng)中，同時，質(zhì)量、進度與成本管理模塊數(shù)據(jù)聯(lián)動，實現(xiàn)了基于BIM技術的信息化管理。

越來越多的工程在規(guī)劃設計階段使用BIM技術。以往的建筑設計，通常是使用Auto CAD等設計軟件完成二維平面設計，無法掌握三維空間的真實信息。在BIM技術出現(xiàn)之后，很多設計過程應用該技術，也只是用于管道綜合的碰撞檢測、施工模擬、漫游等。

以黑龍江阿穆爾河公路大橋為例，根據(jù)實際承載要求，創(chuàng)建了橋墩模型，包括墩身、墩帽及支座支撐墊板模型。由于橋墩具有統(tǒng)一的結構類型，橋墩基礎和墩帽尺寸均相同，墩身高度不同，因此，設定好各橋墩高度參數(shù)后，就完成了橋墩的參數(shù)化建模。基于BIM技術完成了橋臺及鋼梁等結構建模，并完成橋梁總裝模型的創(chuàng)建。在該橋梁設計過程中，通過三維模型更加清晰、立體地展現(xiàn)了最真實的設計信息，避免了二維圖紙中常見的錯漏碰缺問題，為橋梁后期的使用提供了更加安全的保障。

在建設階段，BIM工程管理技術必將給傳統(tǒng)的工程管理帶來一場革命。BIM技術將項目主要參與方在設計階段就集合在一起，著眼于項目的全生命期，利用BIM技術進行虛擬設計、建造、維護及管理。能給參建各方帶來較大的經(jīng)濟效益，大幅降低項目風險，減少了項目實施過程中的未知，讓管理變得輕松和精細化。

在運用維護階段，BIM技術的全生命周期應用吸引了行業(yè)關注，包括工程的策劃階段、設計階段、招投標階段、施工階段、竣工階段、運維階段。在整個項目工程中，運維管理屬于最終的環(huán)節(jié)，BIM技術在運維中的應用主要體現(xiàn)在：可視化展示、設施設備標準編碼、設備定位、設備監(jiān)控、危險報警等方面。

目前，我國BIM技術在公路交通行業(yè)的規(guī)劃設計、工程建設、運維階段、國家及行業(yè)標準和BIM賽事等方面的應用，還存在不充分、不完善、不適應等問題。

推進BIM在建筑工程全生命周期集成應用，鼓勵具有自主知識產(chǎn)權的國產(chǎn)BIM軟件研發(fā)與推廣是BIM技術在行業(yè)發(fā)展的未來趨勢。

應用中的問題

有關政策規(guī)定出臺不足

BIM技術作為建筑工程中的革命性技術，將會進一步增強企業(yè)核心競爭力，因此該技術的發(fā)展也受到了國家和行業(yè)的高度重視，對我國BIM技術的研發(fā)及應用有較強的推動作用。

但是，目前這部分標準政策缺乏強制性，欠缺設計標準、出圖標準、取費標準等方面的相關規(guī)范，導致行業(yè)對于BIM的使用沒有統(tǒng)一的標準，彼此之間無法充分合作，影響整個建設進程。

缺乏三維設計意識

目前，設計過程中關于BIM技術的應用更傾向于使用CAD等二維繪圖軟件設計后，根據(jù)二維圖紙信息在BIM軟件中創(chuàng)建三維模型，以檢驗二維設計中存在的錯漏碰缺問題，并加以改正。這種應用方式在一定程度上會增加成本，避免施工過程中可能出現(xiàn)的問題，但不是BIM技術的理想應用方式。

BIM技術的應用不僅限于“二維”轉(zhuǎn)“三維”的過程，而且應該采用正向三維設計。設計者在設計之初，應使用BIM類三維設計軟件，將全部的設計通過三維建模的方式展現(xiàn)，根據(jù)出圖及施工要求，生成相應的二維圖紙，便于查看與保存，這種正向設計可以節(jié)約“二維”轉(zhuǎn)“三維”過程中所消耗的時間與人力，縮短工期，避免重復作業(yè)，且多專業(yè)協(xié)同設計有助于提高工程設計的效率，同時三維BIM模型所包含的屬性信息可以實現(xiàn)業(yè)主、設計方、施工方、運營方、材料供應方等之間的數(shù)據(jù)共享，為項目各參與方提供決策依據(jù)的同時，提高信息流轉(zhuǎn)效率。

建模軟件或管理平臺適用性低

目前市場上有許多BIM軟件，每個軟件平臺都會產(chǎn)生各自的歷史背景，Bentley公司致力于為基礎設施行業(yè)提供數(shù)字化解決方案，專業(yè)范圍涵蓋公路工程、橋梁隧道工程、市政公用工程、水利水電工程、工廠及安裝工程、民航等領域，可以支持DNG和DWG兩種文件格式，這兩種格式是全球95%基礎設施文件格式，可直接編輯，非常便利。每個平臺的“基因”不同，用戶需要根據(jù)具體的項目和需求來選擇合適的建模軟件。

現(xiàn)在，全球范圍內(nèi)BIM核心建模軟件主要集中在一些國外公司，但BIM建模后的屬性信息是為工程各參與方提供決策的依據(jù)。近年來，國內(nèi)BIM技術應用已經(jīng)從簡單的施工動畫、碰撞檢測等方面上升為注重信息共享和流轉(zhuǎn)的建筑信息管理方面的應用，因此，針對項目管理流程依托BIM技術開發(fā)管理平臺是未來的發(fā)展方向。

基于管理平臺與工程之間的聯(lián)系，選擇一個最合適的平臺則是工程開始的關鍵。許多企業(yè)在工程前期只是根據(jù)其他工程的應用實例，參照選擇一個管理平臺，而并沒有根據(jù)實際需求，以及各個平臺的數(shù)據(jù)源、特點、優(yōu)勢與劣勢進行橫向比較，選擇最合適的管理平臺。這導致在后續(xù)的設計、施工及運維工程中出現(xiàn)各種各樣的問題。

前期數(shù)據(jù)積累不足

BIM技術除了在工程設計、建造過程中的大量應用，對于后期的運維階段，也有十分重大的意義。但很多項目的BIM應用均存在于單一階段，如前期設計階段，沒有形成整體、連貫的應用效果，尤其是在后期運維階段將會遇到很多難以解決的問題。但是，目前很多工程沒有將全部的數(shù)據(jù)充分統(tǒng)計，并整合在管理平臺中，這使得后期運維階段對于工程的了解不足，比如管道的腐蝕情況及使用壽命、消防系統(tǒng)的反應時間等信息，不能對可能出現(xiàn)的問題進行預判及處理，浪費大量的時間及成本。

解決方案及建議

依據(jù)實際工程的需要，提出四個層面的解決建議，有助于該技術日后的應用及發(fā)展，使之不止局限于工程項目，可以幫助其他基礎設施行業(yè)降低成本。

國家政府主導方面

BIM技術的持續(xù)蓬勃發(fā)展需要國家政府主導，有關機構出臺更加具有強制性的規(guī)范條約，包括設計標準、出圖標準、取費標準及后續(xù)問題的責任劃分，使開發(fā)公司、設計單位、施工單位及運維公司在各自的職責范圍內(nèi)有據(jù)可依，有助于BIM技術的應用及發(fā)展更加符合工程實際需求，并且可以有效避免不必要的糾紛，提高整體效率。

企業(yè)決策方面

在BIM技術的應用方面，領導層首先要轉(zhuǎn)變思想，不止局限于軟件的應用，而是基于自身對該技術的深入學習及深刻理解，以BIM的思維統(tǒng)籌規(guī)劃日常工作，使之不止作為技術人員操作的工具及項目合作的籌碼，而能徹底改變企業(yè)管理的模式，充分理解和滿足客戶需求，甚至在客戶忽略問題時提出看法及優(yōu)化方案，有助于企業(yè)在行業(yè)發(fā)展中擁有更大的話語權。

BIM技術的可視化、可模擬性特點，將有助于提高資金使用效率、工作計劃性，為企業(yè)科學發(fā)展提供決策依據(jù)。

專業(yè)技術人員方面

在應用軟件層面，應根據(jù)一些應用案例及軟件公司自身的需求綜合分析，選擇最合適工程的BIM設計軟件及管理平臺，這需要專業(yè)技術人員依據(jù)專業(yè)知識和工程經(jīng)驗確定。例如，對于較大規(guī)模基礎設施工程來說，涉及多專業(yè)多領域，選擇單一軟件難以適應工程實際需求，可以通過三維協(xié)同設計實現(xiàn)。

BIM模型是BIM技術應用的基礎和信息的載體，專業(yè)技術人員除了掌握基本建模技術以外，更應該結合項目建設過程中和竣工后運維期間的管理流程，研究如何基于BIM模型實現(xiàn)工程信息的流轉(zhuǎn)和共享，這些信息包括項目建設過程中質(zhì)量、進度、安全、成本等方面的管理信息。

高校教育方面

BIM作為學術研究課題最早始于美國，美國絕大多數(shù)高校都已經(jīng)在土木類相關專業(yè)的教學中開設了BIM課程，極少數(shù)未開設的學校也已經(jīng)將BIM教學計劃納入未來的學業(yè)規(guī)劃之中。

在我國，很多高校已在BIM技術教育方面做出了變革，比如清華大學、同濟大學等均聯(lián)合了大型企業(yè)培養(yǎng)輸出BIM專項技術人才。其中，大連理工大學在研究生培養(yǎng)計劃中明確強調(diào)了BIM的培養(yǎng)目標及方向。因此，對于高校BIM教學方面需要注重以下3個方面的問題：提高BIM教育重視程度，聘用專職BIM教師，以及完善配套的BIM軟硬件設施。

BIM技術帶來的變革

在國家層面，從改革開放至今，國家經(jīng)濟的高速增長離不開房地產(chǎn)、基礎設施建設行業(yè)的蓬勃發(fā)展，從開始的“想致富，先修路”，到后來的“基建狂魔”，我國在工程建設方面的世界領先地位越來越明顯，BIM技術將進一步提升領先優(yōu)勢。同時，隨著化石能源緊張、環(huán)境逐漸惡化，如何在工程建設中節(jié)約資源、保護環(huán)境，則是BIM技術又一重要應用。在能耗模擬中確定能源損耗，及時更改設計，使交通基礎設施與生態(tài)更好地結合在一起，建立人與自然和諧統(tǒng)一的可持續(xù)交通，這不僅是國家技術層面的提升，對人類未來發(fā)展也具有重大意義。

在行業(yè)層面，公路工程領域在EPC總承包工程越來越常見。BIM技術的應用，使EPC公路工程全生命周期的各個階段如虎添翼，它可以從根本上解決不同階段、不同專業(yè)間信息的進度溝通不全面、不及時甚至錯誤的問題，全面提高工程管理的信息化、可視化水平和應用效果。

在意識層面，正如前文所說，BIM帶來的不僅僅是技術上的革新，不僅僅是信息化手段的應用，而是一種思維模式上的根本性變革。與以往的“動手去做”相比，這種采用某種手段進行模擬的BIM思維方式，更加適應社會發(fā)展的規(guī)律和速度，并且對可變條件進行不同程度的模型設計，將最后的結果及變化控制在可接受的范圍之內(nèi)，最大程度地控制成本。在市場競爭如此激烈的今天，這種思維方式無疑是一種具有重大戰(zhàn)略意義的資本。