淺析BIM技術在建筑工程領域的應用現狀及挑戰

◎魏向陽 陳斯祺 深圳市深水水務咨詢有限公司

在新一輪科技革命和產業改革的強力沖擊下，以AI、IOT、BIM、BT、5G等技術為代表的新一代信息技術正在加速各行業的全面融合、滲透。在工程建設領域，部分發達國家相繼發布了新一輪國家級科技革命戰略，如美國制定了《基礎設施改造戰略計劃》，英國制定了《2025年建設戰略》，日本實施了《建筑工地生產力革命戰略》。目前，就智能建筑技術應用而言，我國與發達國家還存在較大差距。這一現狀表明，我國急切需要推進智能建筑與建筑產業化協調發展，戰略性搶占建筑業未來科技發展高地，打造“中國建造”核心競爭品牌。

1.BIM技術概述

建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）。BIM是在傳統CAD基礎上發展起來的新技術。BIM是對工程項目設施實體與功能特性的數字化表達。BIM支持建設項目生命期中動態的工程信息創建、管理和共享，能夠連接建筑項目生命期不同階段的數據、過程和資源，是對工程對象的完整描述,可被建設項目各參與方普遍使用。

2.BIM技術在建筑工程領域應用現狀

以江蘇省為例，有關文件資料表明：至2021年初全省建筑、市政甲級設計單位、一級施工企業進行BIM技術一體化集成應用，以國有資金投資為主的新立項公共建筑、市政工程集成應用BIM的比例達90%。目前，據不完全統計，在設計、施工、運維三階段BIM技術應用比例距政府和主管部門的要求仍有較大差距。少數BIM工作組織較好的設計單位，方案設計階段BIM應用比例達到80%，施工圖設計階段有裝配式的為50%，無裝配式的為15%，總體來看大多數優秀設計單位在項目中應用BIM技術比例在10%左右。

當前，國內BIM技術在運維階段的應用，可以說是比較少的，寥寥無幾。而且三個階段BIM技術應用基本上是割裂的，沒有做到模模相通、一模到底，“設計模型”就是“竣工模型”還不能實現。

3.BIM技術在建筑工程領域面臨的挑戰

3.1 BIM認識與理解不夠深入

對于BIM是什么，國內不同單位和崗位的人有著不同的理解，客觀上講這些認識和理解并非不對，但過于片面，猶如盲人摸象。歸納起來大概有如下三種：

（1）BIM就是一種工具，利用它可以更好地做好工程建設的各項工作，反過來說沒有BIM也可以、也應該做好工程建設的各項工作。

（2）BIM就是模型，可以直觀的展示今后建成建筑的樣子，供大家討論和欣賞。

（3）BIM就是三維碰撞檢查，在施工前發現構件之間、管線之間的碰撞問題，并提出解決方案，避免不必要的返工。

我國《建筑信息模型統一應用標準》（GB/T51212-2016）對BIM作出如下定義：在建筑工程及設施全生命期內，對其物理及功能特性數字化表達，并依此設計、施工、運營的過程和結果的總稱。它是對BIM的高度總結和概括，最后的落腳點是過程和結果，全文也沒有提到“模型”二個字。國際BIM聯盟對BIM的定義有三層解釋：

（1）“Building Information Model”，即“建筑信息模型”，在計算機上反映就是文件，是一個物體，許多人對BIM的理解就是這一層含義。

（2）“Building Information Modeling”，即“建筑信息模型化”，指生成建筑信息，并將其應用于設計、施工及運營等生命階段，它反映的不是一個物體，而是一個過程。

（3）“Building Information Management”，即“建筑信息管理”，指利用數字模型中的信息對實施過程進行組織和控制。這里強調的是建筑信息的“組織和控制”，并通過這一手段達到建筑工程科學決策、準確溝通、專業集成、精準控制的建設目標。

根據國際BIM聯盟的解釋，我們應當認識到“BI M”的核心不是“M”，而是“I”，這也是《建筑信息模型統一應用標準》對“BIM”定義中沒有提到“模型”的原因。全面、深入、客觀的理解“BIM”的含義，將有助于大建筑工程實施工程中對“BIM”運營和把握。

3.2 BIM應用軟件環境不夠完善

當前建筑市場與BIM 有關的軟件有：Autodeskde 公司的Revit、3DMax等；Bentley公司的MicroStation、Designer等；廣聯達公司的BIM5D、MagiCAD等；其他還有PKPM、YJK、Tekla、等。看起來軟件不少，但真的應用軟件解決BIM應用問題的時候，會發現選擇的余地并不大。如建筑行業由于利潤問題，企業或個人能選擇的建模軟件只有Revit，因為其它精細化程度高的建模軟件使用成本較高；結構專業BIM軟件只有PKPM或YJK；鋼結構只有Tekla；施工BIM只有BIM5D。建筑全生命期BIM的應用需要使用不同的軟件，不同軟件之間的BIM模型需要轉換或重新建立，對于從業人員將是很大的挑戰，不僅要掌握很深的專業技術，還要掌握不同專業BIM軟件操作，才能較好地完成BIM工作。

3.3 BIM應用能力還有待提高

針對BIM技術在工程領域應用，最基本的要求則是需要各專業人員熟練掌握不同的BIM軟件操作方法，培養BIM技術應用意識，逐步從單一專業BIM應向各專業BIM應用過渡、融合。眾所周知，BIM三維碰撞檢查是二維設計中不可實現的功能，但通過BIM解決碰撞檢查問題有三個維度可以選擇：

（1）解決硬碰撞問題。通過BIM模型可以發現管線與管線之間、管線與構件之間的碰撞，在施工之前通過重新排管或增加彎頭解決，主要由施工單位發現并解決。

（2）解決軟碰撞問題。管線和設備安全間距和檢修間距的碰撞問題，主要由施工單位發現并解決。

（3）以系統優化方式解決碰撞問題。增加管線和增加彎頭都會影響系統的最終使用效果，最好的方式是在不影響系統性能的前提下解決碰撞問題，這需要設計單位、施工單位和建設單位相互配合才能實現。建設單位的人員不僅需要掌握一定的專業知識，還要掌握一定BIM能力才能有效地與設計單位、施工單位溝通交流，做出正確的決策，才能更好地在建筑項目中應用BIM技術。

由于BIM模型具有可視化、信息完備等特點，已成為報審資料的重要技術手段，但受到政府工作人員BIM能力的限制，并不能很好地利用BIM技術以提高工作效率，因此各行業普及和提高BIM應用能力也是當務之急一項重要的工作。

3.4 BIM標準體系不夠完整

在我國建筑領域之所以二維平面圖能夠有效使用并被人們廣泛接受，是因為繪圖者都是各專業制圖標準來進行圖紙的繪制，這些標準從圖例、尺寸標注等做出了明確的規定，使得不同階段的人員可以通過圖紙來對未來即將建設的工程實物進行相關信息的交流，指導并安排各相關人員的工作。

近年來，國家陸續制定出臺了一些BIM相關技術標準，如：《建筑信息模型應用統一標準》、《建筑信息模型分類和編碼標準》等。此類標準大多數關注的重點是模型的建立、內容及深度，但對模型及信息如何傳遞和交流關注的比較少，因此在實際工程建設中，BIM的價值發揮不出來。對比國際BIM標準中看出不同：IFC標準主要解決的問題是BIM所需要交流信息的格式規范，IDM主要解決的問題是對BIM信息交換過程的描述，IFD主要解決的問題是BIM交換信息進行準確定義。國際BIM標準關注的重點是信息交換，而我國BIM標準關注的重點是模型的建立和應用，所以說BIM標準還不夠完善。

4.結語

BIM技術是一種新型的設計工具，更是一種新的項目管理工具。由于現階段受到專業人才短缺的影響，BIM技術在工程項目中暫未能得到廣泛應用。相信在不久的將來，隨著國家相關部門的大力推廣，以及BIM人才的持續輸出，BIM技術逐步廣泛地應用于我國建筑行業。