BIM技術(shù)對建筑項目降本增效的影響

摘" 要：建筑產(chǎn)品龐大的規(guī)模和高昂的成本決定建筑業(yè)是一個高消耗與高成本的行業(yè)，隨著人們對生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識的提高，國家出臺一系列節(jié)能環(huán)保政策，提高工作效率勢在必行。BIM技術(shù)的出現(xiàn)使建筑業(yè)降低成本，提高效率，在建筑工程和設(shè)施的整個生命周期中，物理特性和功能特性用數(shù)值表示。在模型的基礎(chǔ)上，模型的動態(tài)應(yīng)用有助于設(shè)計、建造、運(yùn)行和降低成本。該文將從降低成本和提高效率2個方面探討建筑行業(yè)使用BIM技術(shù)的影響。

關(guān)鍵詞：建筑業(yè)；BIM；降本增效；可視化；空間化

中圖分類號：TU17" " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）21-0181-04

Abstract： The huge scale and high cost of construction products determine that the construction industry is a high-consumption and high-cost industry. With the improvement of people's awareness of ecological and environmental protection， the state has also begun to introduce a series of energy-saving and environmental protection policies. The improvement of efficiency is unstoppable. The emergence of BIM technology makes the construction industry reduce the cost and improve the efficiency. In the whole life cycle of construction engineering and facilities， physical and functional characteristics are expressed by numerical values. On the basis of the model， the dynamic application of the model contributes to the design， construction， operation and cost reduction. This paper will discuss the influence of using BIM technology in construction industry from two aspects： reducing cost and improving efficiency.

Keywords： construction industry; BIM; reducing cost and increasing efficiency; visualization; spatialization

BIM是建筑信息模型的縮寫，以建筑工程相關(guān)信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用數(shù)字信息仿真技術(shù)模擬實際建筑信息，建立信息智能模型。基于高可視化制圖技術(shù)、協(xié)調(diào)、仿真、優(yōu)化制圖等特點，可以很好地應(yīng)用于工程項目施工計劃生命周期、投標(biāo)管理的各個階段，從設(shè)計角度、建筑結(jié)構(gòu)、竣工交付和運(yùn)行維護(hù)管理等方面，有效地保證了資源的合理控制，數(shù)據(jù)和信息的有效傳輸，人員之間的及時溝通，有利于提高工程效率、安全和質(zhì)量。1975年，喬治亞理工學(xué)院的Chuck Eastman教授，BIM理念的創(chuàng)始人，介紹了建筑描述系統(tǒng)，用于可視化，量化和提高建筑效率。2002年，Autodesk收購了3D建模軟件公司Revit Technology，并首次使用了BIM（建筑信息建模）的概念。從BIM概念產(chǎn)生和發(fā)展的背景來看，BIM的初衷是解決工程效率問題。

1" 國外BIM技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

BIM技術(shù)最早在國外一些國家有著較好的應(yīng)用，推動了BIM技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。Brumana等指出，隨著BIM技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在許多國家的實踐應(yīng)用中都發(fā)揮出了較好的作用，推動了生產(chǎn)發(fā)展。Mohamed等指出，從BIM技術(shù)的應(yīng)用來看，美國的技術(shù)相對成熟，應(yīng)用效果也相對最好，還有一些歐洲國家也有著較好的應(yīng)用。Wojciech等指出，從亞洲地區(qū)看， 日韓等國家對BIM技術(shù)的應(yīng)用效果較好，而且有自身的一些研究，來推動BIM技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

美國是第一個開展建筑信息技術(shù)應(yīng)用研究的國家。自從這項研究以來，美國對于BIM的應(yīng)用一直處于世界前沿。政府自2003年起，實行國家級3D-4D-BIM計劃，自2007年起，規(guī)定所有重要項目通過BIM進(jìn)行空間規(guī)劃。目前，美國大部分建筑項目都使用BIM。BIM有廣泛的應(yīng)用范圍，各種各樣的BIM協(xié)會，以及各種BIM標(biāo)準(zhǔn)。

BIM在英國的發(fā)展與大多數(shù)國家不同。2011年5月，英國內(nèi)閣辦公室（cabinet office）發(fā)布了一份題為《政府建設(shè)戰(zhàn)略》（government building strategy）的文件，呼吁在2016年之前建立一個完全協(xié)作的3D BIM，所有文件都實現(xiàn)電子化管理。

北歐國家也有許多BIM開發(fā)應(yīng)用模式，如挪威、丹麥、瑞典和芬蘭，這些國家是建筑業(yè)一些領(lǐng)先的信息技術(shù)軟件公司的所在地。在使用BIM這個詞之前，新加坡當(dāng)局已經(jīng)注意到信息技術(shù)在建筑業(yè)的重要性。2011年，新加坡建筑管理署（BCA）發(fā)布了新加坡BIM發(fā)展路線規(guī)劃，明確提倡到2015年建筑行業(yè)廣泛使用建筑信息模型。

2" 國內(nèi)BIM技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

國內(nèi)BIM技術(shù)的應(yīng)用起步較晚，但近年來，應(yīng)國家政策指導(dǎo)方針和企業(yè)要求，國內(nèi)建筑行業(yè)形成了一股熱潮，BIM技術(shù)在政府單位、設(shè)計單位、科研院所、建筑企業(yè)廣泛應(yīng)用。據(jù)2011年統(tǒng)計，全國39%的單位已經(jīng)使用BIM軟件。2011年5月，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部也明確表示，將大力推動建筑信息模擬技術(shù)從設(shè)計階段到施工階段的應(yīng)用，在施工階段開展建筑信息模擬技術(shù)的研究與應(yīng)用，實現(xiàn)建筑工程的高效可視化管理，如圖1所示。

2.1" BIM技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展階段

從國內(nèi)外研究文獻(xiàn)可知，BIM技術(shù)應(yīng)用于施工管理及建筑行業(yè)，使得建筑業(yè)得到較快的發(fā)展，建筑信息模型在建筑行業(yè)發(fā)揮的作用是不能忽視的。近些年來，國內(nèi)專家或?qū)W者有關(guān)BIM方面的研究日益增多，對于BIM研究也逐步深入，從期初的感性認(rèn)識到理性認(rèn)識，再到全面運(yùn)用進(jìn)行探索。

當(dāng)前國內(nèi)部分典型工程成功利用BIM，也為整個建筑行業(yè)推廣運(yùn)用提供了支持。BIM技術(shù)的施工管理應(yīng)用促進(jìn)建筑行業(yè)在技術(shù)方面的不斷創(chuàng)新。BIM技術(shù)已被許多學(xué)者開展多方面的研究工作。一是從理論層面上為BIM技術(shù)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展搭建了基礎(chǔ)應(yīng)用框架，在應(yīng)用技術(shù)層面上BIM技術(shù)的有效和精準(zhǔn)施策項目目標(biāo)提出了模型化的參考；二是BIM技術(shù)協(xié)同建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程施工管理、工程造價管理及后期運(yùn)營管理等方面的經(jīng)驗總結(jié)和大范圍的應(yīng)用，拓寬了工程管理相關(guān)理論研究的方法方向和創(chuàng)新程度。我國建筑信息化技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了概念介紹、理論研究與初步應(yīng)用、快速發(fā)展與深入應(yīng)用3個階段。

2.1.1" 概念介紹階段

這個階段從1998年持續(xù)到2005年。在理論研究方面，本階段主要針對IFC標(biāo)準(zhǔn)（Industry Foundation Classes，工業(yè)基礎(chǔ)類）的引入，在IFC標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些研究工作。國家“863計劃”和“十五”科技攻關(guān)項目中包括了“基于IFC的建筑工程4D施工管理系統(tǒng)”和“基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的建筑結(jié)構(gòu)CAD軟件系統(tǒng)”等一系列相關(guān)研究課題。

基于BIM技術(shù)的前期工作，這些前期工作主要包括現(xiàn)狀建模、場地分析、成本測算、不同階段策劃、施工安全規(guī)劃編制和安全策劃等方面。其中，現(xiàn)狀建模主要是收集到的信息或材料等圖紙導(dǎo)入到基于BIM技術(shù)的信息化模型系統(tǒng)當(dāng)中，創(chuàng)建出初步的信息化模型，信息化模型當(dāng)中的元素包括道路、建筑物、河流、綠化等元素變化情況。依據(jù)相應(yīng)地元素條件標(biāo)注出區(qū)域的用地紅線和道路紅線，從而生成相應(yīng)地面積指標(biāo)。然后在現(xiàn)狀模型基礎(chǔ)上，依據(jù)相應(yīng)地容積率、綠化率、建筑密度等，實現(xiàn)對不同建筑體塊圖案的收集與整合。收集整理總圖規(guī)劃、豎向規(guī)劃、管線綜合規(guī)劃等方面的信息，開展相應(yīng)地概念設(shè)計。如圖2所示。

2.1.2" 理論研究與初步應(yīng)用階段

這個階段從2006年持續(xù)到2010年。在這一階段上，BIM的概念逐漸被業(yè)界所接受。印刷電子制版技術(shù)研究機(jī)構(gòu)開展了相關(guān)的理論研究工作，行業(yè)單位在實踐中逐步應(yīng)用了該項目，主要在設(shè)計階段。該階段，理論研究的深度已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，其中包括清華大學(xué)和歐特克公司對中國建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)框架的聯(lián)合研究。建筑工程主要應(yīng)用于大型復(fù)雜示范工程，如北京奧林匹克體育場工程、上海世博會工程、外灘SOHO工程等。大多數(shù)BIM應(yīng)用集中在設(shè)計階段。

2.1.3" 快速發(fā)展與深入應(yīng)用階段

2011年以來，BIM技術(shù)在我國得到了迅速發(fā)展，無論是國家政策支持還是理論研究都受到了極大的關(guān)注，尤其是在工程項目中，雄安新區(qū)建設(shè)要求新建建筑必須使用BIM技術(shù)。國內(nèi)建筑科技公司也研發(fā)了一批BIM相關(guān)軟件，例如：廣聯(lián)達(dá)的BIM5D，品茗的HIBIM。

2.2" 國內(nèi)BIM技術(shù)發(fā)展的重要節(jié)點

2005年，華南理工大學(xué)建筑學(xué)院與歐特克公司合作建立了專業(yè)的BIM實驗室，首次將BIM技術(shù)引入中國。2007年，建設(shè)部發(fā)布了JG/T 198—2007《建筑對象數(shù)字化定義》，標(biāo)志著BIM技術(shù)即將得到廣泛推廣。2011年，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《2011—2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，開啟了BIM技術(shù)在中國的應(yīng)用。2012年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部正式啟動了一系列BIM國家標(biāo)準(zhǔn)。2015年， 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部下發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)建筑信息化模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》，聲明到2020年底，在以國有資金投資為主的大中型建筑以及申報綠色建筑的公共建筑和綠色生態(tài)示范小區(qū)新立項項目的勘察設(shè)計、施工、運(yùn)營維護(hù)中，集成應(yīng)用BIM比率將達(dá)到90%。

2.3" 我國BIM技術(shù)發(fā)展趨勢

從數(shù)字技術(shù)發(fā)展的角度來看，隨著物聯(lián)網(wǎng)、移動技術(shù)等新的客戶端技術(shù)的快速發(fā)展和普及，依靠云計算、大數(shù)據(jù)等服務(wù)器端技術(shù)實現(xiàn)了真正的協(xié)作。這種基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同應(yīng)用與BIM技術(shù)的集成相輔相成，在實現(xiàn)現(xiàn)場參與者之間的實時協(xié)作與共享，以及管理過程的實時監(jiān)控方面發(fā)揮著重要作用。基于云的部署將主導(dǎo)未來的BIM市場。

3" 建筑行業(yè)應(yīng)用BIM技術(shù)降本增效

3.1" BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計階段的應(yīng)用

在建筑工程的設(shè)計階段，BIM技術(shù)的協(xié)調(diào)使得所有的設(shè)計人員和工作人員都可以在同一個平臺上進(jìn)行設(shè)計，建立自己的專業(yè)三維設(shè)計模型，在平臺上進(jìn)行實時綜合集成分析，提前發(fā)現(xiàn)空間中的專業(yè)設(shè)計沖突（圖3），形成碰撞數(shù)據(jù)報表，結(jié)合專業(yè)設(shè)計人員進(jìn)行審核，提供解決方案，從而減少專業(yè)人員之間的溝通不及時造成的錯誤、碰撞及漏洞，實現(xiàn)一次修改，其他相關(guān)地方自動修改。

3.2" BIM技術(shù)在建筑工程施工階段的應(yīng)用

在建筑工程的施工階段，通過三維施工平面動態(tài)布局實現(xiàn)現(xiàn)場可視化監(jiān)理，現(xiàn)場動態(tài)布局等功能。基于三維可視化功能加上時間維度， 可以實現(xiàn)虛擬施工，可以直觀快速地將施工計劃與實際進(jìn)度進(jìn)行對比，如圖4所示。合理安排施工進(jìn)度，從而縮短了施工工期，大大減少了繁瑣的人工操作和潛在的誤差。

3.3" BIM技術(shù)在建設(shè)項目運(yùn)營階段的應(yīng)用

在建設(shè)項目的運(yùn)營階段，基于BIM技術(shù)的管理可以防止盲點。傳統(tǒng)的應(yīng)急管理主要集中在響應(yīng)和救援上，應(yīng)急管理包括預(yù)防、預(yù)警和處理。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，管理系統(tǒng)可以通過噴淋傳感器檢測火災(zāi)信息，在BIM信息模型界面中自動觸發(fā)火災(zāi)報警器，并立即顯示火災(zāi)區(qū)域的三維位置。

在科技和社會不斷飛速進(jìn)步的前提下，未來的施工作業(yè)現(xiàn)場將不再是勞動密集型場景，伴隨著人工智能等新技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械化施工，將使施工現(xiàn)場環(huán)境大大改善，也沒有那么多的人在施工現(xiàn)場，更多的是工程師或操作人員通過控制機(jī)械或機(jī)器人來完成施工操作，實現(xiàn)施工現(xiàn)場信息化和機(jī)械化，遠(yuǎn)程控制與智能終端等。

4" 結(jié)束語

由于科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新進(jìn)步，BIM技術(shù)較好地滿足了建筑業(yè)的發(fā)展，徹底改革了傳統(tǒng)的建筑施工模式，在建筑項目的各個階段都發(fā)揮了重要的作用。對控制工程造價，提高工程建設(shè)效益具有很強(qiáng)的現(xiàn)實意義。

在隨時做好有效工作的同時，可以精確控制項目成本，避免經(jīng)費(fèi)損失。BIM技術(shù)的應(yīng)用給建筑業(yè)帶來了時間效益和金錢效率的最大化，具有重大的現(xiàn)實意義，對建筑業(yè)未來的發(fā)展起著重要的作用。BIM技術(shù)能夠促進(jìn)項目精細(xì)化管理，為項目建造提供了新的技術(shù)支持手段，對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體型龐大、建設(shè)周期長的高層建筑群預(yù)期目標(biāo)的實現(xiàn)，產(chǎn)生了積極的推動作用，有效解決了傳統(tǒng)項目施工管理過程中存在的問題。

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