建筑裝飾專業設計階段BIM應用技術路線分析

(中國建筑股份有限公司技術中心，北京 101300)

引言

當前，BIM軟件呈現井噴增長趨勢。在李云貴、何關培等編著的《BIM軟件與相關設備》一書中提到，現階段有一定應用基礎的BIM軟件就有40個以上。這些軟件分為：模型創建與建筑BIM軟件、結構BIM軟件、機電BIM軟件、建筑性能分析軟件、BIM集成與可視化軟件、BIM集成管理軟件以及其他BIM軟件。此外，還有硬件設備及其配套軟件：三維掃描設備、測量機器人(自動全站儀)、虛擬現實設備、二維碼和RFID設備等等[1]。然而，這些設備和軟件主要面向大土木工程，書中并未提及專門針對裝飾專業可用的軟件及設備。在美國，2009年有人開始針對建筑師、承包商等的BIM戰略實施進行研究[2]。何關培先生在2014年發表的《施工企業 BIM 應用技術路線分析》一文中，主要針對建造大型土木工程的建筑企業進行了技術路線的設計分析[3]。2016年出版的《BIM技術室內設計》[4]主要介紹了可用于室內設計的BIM軟件Revit，以及設計階段可用的一些BIM軟件。2017相關專業開始分析本專業的BIM技術路線[5]。2018年出版的《BIM裝飾專業基礎知識》[6]中簡單羅列了裝飾工程有可能涉及到的BIM軟件，簡要陳述了建筑裝飾設計和建筑裝飾施工中不同種類的工程選擇什么樣的軟件。2019年《裝飾BIM應用工程師教程》[7]同樣沒有涉及到企業的裝飾專業BIM技術路線，也沒有針對設計或者施工階段的特點進行分析。

1 BIM技術路線

BIM的技術路線是指企業對要達到的BIM應用目標準備采取的技術手段、具體步驟及解決關鍵性問題的方法等在內的實現途徑[2]。

選擇合適的BIM技術路線，能讓企業事半功倍，合適的技術路線如果能順利實施，可保證順利高效實現既定目標，獲得良好效益。

面對上百種BIM軟件及硬件，為了保障實現企業BIM應用目標，達到數據高效流轉互用的目的，選擇一條合適的裝飾專業BIM設計應用的技術路線就成為企業必須面臨的問題。那么，在當前的軟件和硬件條件下，適用的BIM技術路線應該是怎樣的呢？本文主要根據不同類別企業建筑裝飾設計和施工階段的特點，對幾種主要的技術路線進行分析與總結，并探討哪些軟件和硬件及其組合可以滿足不同的要求，以期為相關企業以及軟件開發企業提供參考。

2 建筑裝飾專業設計階段BIM技術路線的選擇

BIM技術路線的選擇是企業BIM應用成敗的關鍵。企業需要設立符合其經營范圍和經營特點的BIM應用目標，并建立相關團隊來組織實施。

不同性質的企業要根據本企業的經營業態特點、業務范圍和企業規模，來制定BIM應用目標。建筑裝飾工程主要有四種：住宅裝飾工程、公共建筑裝飾工程、幕墻工程、陳設工程。業務范圍涉及裝飾工程的設計或施工，或者設計與施工的全過程。雖然2015年住建部停止受理裝飾裝修和幕墻的企業資質[8]，但裝飾工程仍舊需要獨立運作，經營裝飾工程的企業仍然客觀存在。這些企業有民營與國企之分，規模方面也存在大中小各種類型，同時其團隊組織也各不相同。以下將主要以承接公共建筑裝飾工程的企業為例，分析企業設計階段或者裝飾設計企業BIM的應用目標。

2.1 裝飾專業設計階段BIM應用目標分析

(1)公共建筑裝飾工程設計任務的特點及要求

相比住宅裝飾工程，公共建筑裝飾裝修工程一類為新建和擴建工程，另外一類為既有建筑改造和修繕工程。新建擴建工程一般規模較大，并且通常進入裝飾專業的設計階段時，工期已經被壓縮，需要盡快開展和完成裝飾方案設計和施工圖設計。而在既有建筑改造和修繕工程中，業主一般對綠色、節能、環保、美觀等方面要求較高。兩類工程業主都對裝飾工程的造價控制有比較嚴格的要求。

(2)傳統的公共建筑裝飾設計階段存在的問題

公共建筑裝飾工程由于工程項目規模大，與各專業多有交叉設計作業，存在問題較多。如表1所示。

總之，傳統的裝飾設計要同時保證進度、質量等管理目標，難度非常大，容易對質量、成本、造價、商務等造成重大影響，不易進行有效的成本控制和效益實現。

(3)公共建筑裝飾工程BIM應用目標

建筑裝飾專業設計階段的目標，是保證設計質量、施工圖與方案一致，降低設計成本，節約設計工期，同時滿足業主造價、環保、美觀和功能方面的各種需求并及時交付。

建筑裝飾專業設計階段BIM應用的目標，是在實現企業總目標的基礎上找到投入產出最佳的技術方案。公共建筑建筑裝飾專業的BIM應用目標，應該是提高效率、改進工作流程、提升設計質量、減少變更。在這個基礎上，將目標細化到每個工作崗位，最終實現建筑裝飾工程的綠色化、工業化、信息化和智能化。

2.2 裝飾專業設計階段BIM應用項分析

以上確定了裝飾設計BIM應用要達到的目標。之后，需要根據當前的BIM技術應用項，分析用BIM 可以完成哪些具體任務。按照裝飾設計BIM應用不同環節和當前的建筑裝飾工程BIM應用項可以完成表2中的各種任務：

表1 傳統公共建筑裝飾工程設計工作存在的問題

表2 裝飾專業設計階段主要BIM應用項匯總

表2中所整理的內容還只是當前軟硬件條件下的應用項。由于BIM技術發展瞬息萬變，裝飾專業的BIM應用項還應該有更多的內容拓展。

2.3 裝飾專業設計階段BIM應用技術路線分析

在裝飾專業確立了BIM應用目標，并羅列所有的BIM應用項之后， 就可以著手解決怎么實施的問題。這時，就可以制定符合本企業和相應項目的BIM應用技術路線。

(1)分析流程

根據《施工企業 BIM 應用技術路線分析》一文中提到的技術路線分析的典型步驟，首先檢驗理論是否可行？其次，有無軟件和硬件產品支持？最后，能否獲得效益？

理論上，建筑裝飾專業設計階段的BIM應用同樣分為設計和商務兩大類。設計類涉及的部門有設計、技術、施工、生產等部門或者參與方，商務包括預算、合約、成本等部門。因此，選擇適合的技術路線，需要同時考慮技術和商務兩方面因素。

理論確認可行后，就需要選擇相應的軟件和硬件產品，以及軟硬件之間數據如何流轉互用。建筑全生命期各專業各崗位涉及的BIM軟件眾多，各軟件產品各有特點和優勢，要完全掌握所有軟件的使用完全不可能，因此需要選擇適合裝飾專業各崗位的BIM軟件。

(2)軟件選擇

企業裝飾設計團隊各崗位人員使用什么樣的BIM 軟件互相配合完成任務，是企業BIM 應用技術路線選擇工作的關鍵內容。當前，我國的裝飾專業在應用BIM軟件進行裝飾設計、裝飾施工時，選擇軟件有一定難度。如，進行公共建筑裝飾工程設計與施工的企業，在建筑業整體應用BIM多選用某一款軟件的情況下，選擇其他BIM軟件可能就要面臨一定風險。另外，適合建筑專業的軟件并不一定適合裝飾專業。因此，裝飾專業需要根據自身的情況和條件來選擇相關軟件，這樣才可以降低BIM應用風險，提高效益。

設計的技術部分可以分為：方案設計、初步設計、施工圖設計幾個環節。根據作者從2012年——2019年集中對多個典型裝飾BIM項目的研究，國內裝飾企業初步選擇了下列軟件應用(表3)。

表3 國內公共建筑裝飾工程設計BIM應用典型項目軟件選用

圖1 建筑裝飾工程設計BIM技術路線

從上述典型案例可知，當前國內裝飾企業根據工程特點和業主要求選擇的軟件也不一樣。由于不可能有實現所有設計功能的軟件，因此目前不同專業方向的崗位選擇使用不同的軟件。除個別價格較高可能造成成本增加的軟件，以及用的較少的軟件，這些嘗試基本符合軟件的選擇規律并組成了不同的技術路線。

(3)硬件選擇

除常見的個人電腦、圖形工作站和服務器外，作者通過訪談和調研大中小型裝飾工程，加上上表的12個項目，各工程選擇的硬件如下：

表4 國內公共建筑裝飾工程設計BIM應用典型項目硬件選用

從表4可知，絕大部分的項目選擇了激光測距儀、虛擬現實設備、三維激光掃描儀、作為硬件工具。激光測距儀成本低，易使用，是普及性相當高的測量設備； 三維激光掃描儀是大型項目標準配置的BIM設備； 虛擬現實設備使用也較為普遍。3D打印機設備及耗材因價格原因使用較少，僅用于沙盤模型展示及復雜裝飾構件開模。

(4)技術路線形成

根據本文作者對實踐案例研究以及文獻查閱、調研、訪談，對出現頻率較高的軟硬件進行分析，發現在國內建筑裝飾工程設計BIM技術路線基本為以下三種：

技術路線1是傳統技術路線與BIM應用并存的先設計后建模的模式。硬件方面可以選用三維掃描儀、3D打印機、虛擬現實設備，采用此技術路線，需要多建一次技術模型，且CAD與BIM建模為兩條線，耗費時間、人力、物力，成本較高，但在BIM應用人員缺少的初期，在培養BIM應用新人，豎立企業技術實力的形象方面有較好的效果。

技術路線2基于某一種或兩種BIM核心建模軟件進行方案建模，直接采用國內BIM算量軟件算量，硬件方面根據項目成本采用三維掃描儀，可以解決大部分前述3.1中提到的問題，提升工作效率，獲得不錯的經濟效益。目前已經有多家企業在采用這種技術路線。

技術路線3是基于SketchUp的BIM應用所適用的一條技術路線。SketchUp可以進行方案設計，同時也能深入進行施工圖建模并采用SketchUp Pro導出二維施工圖。硬件則選擇廣泛使用的激光測距儀。此種路線商務造價部分不采用廣聯達、魯班等傳統算量軟件，而是將模型建立得盡量詳細，可以直接用插件工具導出工程量。雖然這種方法不會因數據轉換而丟失數據，但由于SketchUp的BIM建模功能需要集成眾多BIM插件，且其參數化功能界面尚不能為廣大設計師所熟悉，建模效率較其它BIM建模軟件在自動化方面稍顯遜色； 另外，其算量及組價功能也有待提升。

(5)技術路線選擇

影響建筑企業裝飾專業設計階段技術路線的因素有很多。除了前述的技術因素，還有諸多其它因素，例如政府或業主要求、與項目其他參與施工企方的配合、BIM軟件熟悉程度、崗位設置與協作、項目類型、軟硬件成本、培訓環境與培訓周期等等。

因此，根據上述已成形的裝飾設計BIM技術路線，本文作者建議如下：

1)技術路線1

在初期采用BIM的大型企業在大型裝飾項目中，適用傳統和BIM應用兩條線同時開展，可以選用技術路線1，這些企業專業分工較細，崗位較多，在BIM應用推廣初期，既要保障企業正常生產，又要樹立企業技術實力形象和培養新人，采取此路線較為穩妥。

2)BIM技術路線2

在BIM技術應用達到一定程度，已經培養了一批具有較高BIM應用能力的員工后，企業選用BIM技術路線2，可以縮短工作流，節約工期和人工，取得較好的效益。但是此路線中，不同的核心建模軟件有所區分。其中：

①ACHICAD是建筑師開發的核心BIM建模軟件，設計師上手較快，特別適用于裝飾專業的建模。然而，雖然ACHICAD性價比較高，但其在國內培訓機構少，且極少有相關教材出版，因此需要企業全面衡量。

②Revit是國內裝飾行業普及程度較高的一款核心BIM建模軟件。但是，由于Revit軟件裝飾專業的建模功能較少，且在2018版本之后，采取了收取年服務費的方式，性價比因此降低了不少，因此，可在業主或總包提出應用要求的項目中使用。

③Catia由于價位較高，拉高了企業應用BIM的成本，培訓周期長且成本高，只能為極少數企業所用。

④Rhino是擅長曲面建模和參數化設計的軟件，可以與其它三款核心BIM建模軟件配合應用。

3)技術路線3

SketchUp是裝飾設計師人人都會用的軟件，普及程度高，易于上手。此路線適用于集設計與算量工作任務于一身的企業員工，小型項目或者小微企業。采用此路線，使用軟件較少，硬件成本不高，可獲得較高性價比，同時可以節約人工，減少工作交接環節，提高效率。

3 結語

本文認為，企業在選擇裝飾專業BIM技術路線時，除了需要斟酌技術因素如企業BIM應用目標、BIM應用項、軟件、硬件等，其它因素如政府或業主要求、項目承包模式、項目其他參與施工企方的配合、員工對BIM軟件的熟悉程度、崗位設置與協作、項目類型、軟硬件成本等，還應該看企業規模、BIM軟件的應用廣度、BIM基礎知識和軟件操作的培訓環境與培訓周期等等，需要全面考慮。

本文在研究前人文獻的基礎上，對國內建筑企業在裝飾工程的設計階段采用的BIM技術路線進行了全面的分析和研究，總結和比較已形成的三種技術路線，提出了適合于各類裝飾項目的不同技術路線，對目前裝飾專業BIM應用轉變和普及應用期以及設計企業取得良好效益都具有實際意義。

BIM技術仍然在快速發展中。目前，軟件廠商仍然在積極研發新的BIM建模軟件和應用軟件，未來一定會出現更適合裝飾專業使用的BIM軟件工具。筆者認為，建筑裝飾專業的技術也將會在此基礎上快速發展，實現建筑全生命期的BIM應用也將指日可待。