BIM技術(shù)在建筑業(yè)的應(yīng)用能力評(píng)述

1、BIM 技術(shù)在建筑業(yè)的應(yīng)用能力評(píng)述BIM （ Building Information Modeling ，建筑信息模型）技術(shù)是對(duì)工程項(xiàng)目實(shí)體與 功能特性的數(shù)字化表達(dá)，是關(guān)于工程項(xiàng)目信息的共享知識(shí)資源，為工程項(xiàng)目全生命周 期的各項(xiàng)決策提供可信的支持，是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建設(shè)工程項(xiàng)目各種 相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型。BIM技術(shù)的出現(xiàn)改變了建筑領(lǐng)域傳統(tǒng)的經(jīng)營管理模式，帶動(dòng)了建筑業(yè)巨大的技術(shù)革新。BIM 技術(shù)除了具備CAD的各項(xiàng)功能，包含各類建筑和結(jié)構(gòu)信息外，還包含涉及整個(gè)項(xiàng)目生命周期的經(jīng)濟(jì)和管理信息。BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)建筑物的3D仿真及施工過程管理的4D、 5D 和 nD 功能。 3D 是建設(shè)

2、項(xiàng)目的可視化表達(dá)，包括建設(shè)項(xiàng)目的幾何、物理、功能 和性能等信息。4D是在3D的基礎(chǔ)上充分考慮時(shí)間的因素，合理編制工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度計(jì)劃、分包商的工作順序并進(jìn)行施工過程優(yōu)化。5D是基于3D的造價(jià)控制，在整個(gè)設(shè)計(jì)施工過程中實(shí)現(xiàn)工程預(yù)算的實(shí)時(shí)控制和精確控制。nD 是指將 BIM 的應(yīng)用擴(kuò)展到對(duì)建筑物的性能以及舒適度模擬分析，滿足社會(huì)和業(yè)主對(duì)低能耗、可持續(xù)建筑的要求。nD將集成進(jìn)度、成本、質(zhì)量、建筑節(jié)能、性能分析等各個(gè)方面的信息。BIM 中包含的信息是可計(jì)算的，從而為建設(shè)項(xiàng)目施工和使用階段的各種決策提供全面和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，包括：沖突檢測、綠色建筑設(shè)計(jì)、進(jìn)度控制、成本管理、質(zhì)量 管理、溝通和協(xié)作管理、

3、變更和索賠管理、安全管理、供應(yīng)鏈管理、運(yùn)營維護(hù)管理等。由于 BIM 技術(shù)所具有的強(qiáng)大優(yōu)勢，使其在建設(shè)領(lǐng)域中的關(guān)注度越來越高、應(yīng)用越來越廣泛，給建筑業(yè)帶來了巨大的效益。斯坦福大學(xué)通過對(duì) 32個(gè)應(yīng)用BIM技術(shù)建造的 工程項(xiàng)目進(jìn)行分析，總結(jié)了BIM技術(shù)帶來的效益，包括消除預(yù)算外造價(jià)變化的 40%成本估算精確度在3%以內(nèi)，成本估計(jì)的時(shí)間縮減80%，通過沖突檢測而節(jié)省的合同價(jià)值高達(dá)10%，縮短項(xiàng)目工期高達(dá)7%。BIM 技術(shù)的應(yīng)用能力1.1 沖突檢測工程中的分項(xiàng)工程通常分屬不同設(shè)計(jì)部門，分別涉及復(fù)雜的建筑、結(jié)構(gòu)、水電、環(huán)控、消防等設(shè)施，在空間配置上常會(huì)發(fā)生設(shè)計(jì)沖突。BIM技術(shù)可在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)這些沖突，提升

4、設(shè)計(jì)質(zhì)量。BIM 技術(shù)也可用于空間場地管理，避免空間沖突。在施工現(xiàn)場進(jìn)行合理的場地布置，定位、放線、現(xiàn)場控制網(wǎng)測量、施工道路、管線、臨時(shí)用水用電設(shè)施建設(shè)，施工材料 的進(jìn)場及調(diào)度安排等都可以一目了然，以保證施工的有序進(jìn)行?，F(xiàn)場管理人員可以用 BIM為相關(guān)人員展示和介紹場地布置、場地規(guī)劃調(diào)整情況、使 用情況，從而實(shí)現(xiàn)更好的溝通。1.2 綠色建筑設(shè)計(jì)綠色建筑是建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢和必由之路。BIM 是對(duì)建筑空間幾何信息、建筑空間功能信息、建筑材料以及設(shè)備等專業(yè)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)集成與一體化管理， 為綠色建筑設(shè)計(jì)相關(guān)計(jì)算與評(píng)估提供必要的分析依據(jù)，如：建筑采光與照明分析、室 內(nèi)自然通風(fēng)分析、室內(nèi)外綠

5、化環(huán)境分析、建筑聲環(huán)境分析等。BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了以綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的綠色建筑評(píng)價(jià)功能，使設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)初期階段能夠方便、直 接和精確的了解建筑物的能源性能反饋信息，參照綠色評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比與信息的 反饋，可以進(jìn)一步完善建筑的綠色性能并能支持綠色建筑的評(píng)估決策。此外，基于云的 BIM 模型克服了傳統(tǒng)的獨(dú)立BIM 和其運(yùn)算方式造成的容量不足和溝通障礙等問題，實(shí)現(xiàn)LEEDS目的自動(dòng)化交付和認(rèn)證過程，大大簡化綠色建筑認(rèn)證過程，給企業(yè)帶來顯 著的成本效益。1.3 進(jìn)度管理傳統(tǒng)的進(jìn)度控制方法是基于二維CAD存在著設(shè)計(jì)項(xiàng)目形象性差、網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃抽象、施工進(jìn)度計(jì)劃編制不合理、參與者溝通和銜接不暢等問題，往往導(dǎo)

6、致工程項(xiàng)目施工進(jìn) 度在實(shí)際管理過程中與進(jìn)度計(jì)劃出現(xiàn)很大偏差。BIM 3D虛擬可視化技術(shù)對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的施工過程進(jìn)行仿真建模，建立4D信息模型的施工沖突分析與管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)管控施工人員、材料、機(jī)械等各項(xiàng)資源的進(jìn)場時(shí)間， 避免出現(xiàn)返工、拖延進(jìn)度現(xiàn)象。通過建筑模型，直觀展現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目的進(jìn)度計(jì)劃并與實(shí) 際完成情況對(duì)比分析，了解實(shí)際施工與進(jìn)度計(jì)劃的偏差，合理糾偏并調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃。BIM 4D 模型使管理者對(duì)變更方案帶來的工程量及進(jìn)度影響一目了然，是進(jìn)度調(diào)整的有 力工具。1.4 成本管理傳統(tǒng)的工程造價(jià)管理是造價(jià)員基于二維圖紙手工計(jì)算工程量，過程存在很多問題：無法與其他崗位進(jìn)行協(xié)同辦公；工程量計(jì)算復(fù)雜費(fèi)時(shí)；設(shè)計(jì)變更

7、、簽證索賠、材料價(jià) 格波動(dòng)等等造價(jià)數(shù)據(jù)時(shí)刻變化難以控制；多次性計(jì)價(jià)很難做到；造價(jià)控制環(huán)節(jié)脫節(jié)； 設(shè)計(jì)專業(yè)之間沖突，項(xiàng)目各方之間缺乏行之有效的溝通協(xié)調(diào)。這些問題導(dǎo)致采購和施工階段工程變更大量增加，從而引起高成本返工、工期的延誤和索賠等，直接造成了工程造價(jià)大幅上升。BIM技術(shù)在建設(shè)項(xiàng)目成本管理信息化方面有著傳統(tǒng)技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢，可大大提高工程量計(jì)算工作的效率和準(zhǔn)確性，利用BIM 5D 模型結(jié)合施工進(jìn)度可以實(shí)現(xiàn)成本管理的精細(xì)化和規(guī)范化。還可以合理安排資金、人員、材料和機(jī)械臺(tái)班等 各項(xiàng)資源使用計(jì)劃，做好實(shí)施過程成本控制，并可有效控制設(shè)計(jì)變更，將變更導(dǎo)致的 造價(jià)變化結(jié)果直接呈現(xiàn)在設(shè)計(jì)師面前，有利于設(shè)計(jì)

8、師確定最佳設(shè)計(jì)方案。此外， 應(yīng)用 BIM 技術(shù)可以通過分析建筑物的結(jié)構(gòu)配筋率來減少鋼筋的浪費(fèi)，與 RFID（ Radio Frequency Identification ，無線射頻識(shí)別）技術(shù)結(jié)合來加強(qiáng)建筑廢物管理， 回收建筑現(xiàn)場的可回收材料，減少成本。1.5 質(zhì)量管理在產(chǎn)品質(zhì)量管理方面，由于 BIM包含建筑構(gòu)件和設(shè)備的大量信息，項(xiàng)目管理人員、 材料設(shè)備采購部門和施工人員可以通過模型快速查詢所需的建筑構(gòu)件的信息（規(guī)格、 尺寸、材質(zhì)、價(jià)格），方便地檢查施工材料是否符合設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)施工材料的質(zhì)量控制。在技術(shù)質(zhì)量管理方面，基于BIM 的虛擬施工可動(dòng)態(tài)模擬施工技術(shù)流程，演練各專業(yè)之間的配合以保證專項(xiàng)

9、施工技術(shù)在實(shí)施過程中的可行性和可靠性，有效減少各工種 沖突造成的質(zhì)量損害。BIM 技術(shù)還可與RTS（ Robotic Total Station ，智能型全站儀）有效結(jié)合來提高建筑施工現(xiàn)場的質(zhì)量控制，與RFID技術(shù)結(jié)合加強(qiáng)混凝土等材料的質(zhì)量檢查和管理。1.6 溝通與協(xié)同管理傳統(tǒng)的工作方式下，以平、立、剖三視圖的方式表達(dá)和展現(xiàn)建筑，容易造成信息割裂。由于缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，易導(dǎo)致大量的有用信息在傳遞過程中丟失，也會(huì)產(chǎn) 生數(shù)據(jù)冗余、無法共享等問題，從而使各單位人員之間難以相互協(xié)作。BIM具有信息集成整合，可視化和參數(shù)化設(shè)計(jì)的能力，可以減少重復(fù)工作和接口的復(fù)雜性。BIM的信息整合重新定義了設(shè)計(jì)流程，

10、不再是簡單的文件參照，BIM技術(shù)建立單一工程數(shù)據(jù)源，工程項(xiàng)目各參與方使用的是單一信息源，有效地實(shí)現(xiàn)各個(gè)專業(yè)之間 的集成化協(xié)同設(shè)計(jì)，充分地提高設(shè)計(jì)信息的共享與復(fù)用，每一個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的信息能夠 直接作為下一個(gè)環(huán)節(jié)的工作基礎(chǔ)，確保信息的準(zhǔn)確性和一致性，為溝通和協(xié)作提供底 層支撐，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目各參與方之間的信息交流和共享。利用軟件服務(wù)和云計(jì)算技術(shù)，構(gòu)建基于云計(jì)算的BIM 模型，不僅可以提供可視化的BIM 3D模型，也可通過 WE酋接操控模型。使模型不受時(shí)間和空間的限制，有效解 決不同站點(diǎn)、不同參與方之間通信障礙，以及信息的及時(shí)更新和發(fā)布等問題。1.7 變更和索賠管理工程變更對(duì)合同價(jià)格和合同工期具有很大破壞性

11、，成功的工程變更管理有助于項(xiàng) 目工期和投資目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。BIM技術(shù)通過模型碰撞檢查工具盡可能完善設(shè)計(jì)施工，從源頭上減少變更的產(chǎn)生。將設(shè)計(jì)變更內(nèi)容導(dǎo)入建筑信息模型中，模型支持構(gòu)建幾何運(yùn)算和空間拓?fù)潢P(guān)系，快速 匯總工程變更所引起的相關(guān)的工程量變化、造價(jià)變化及進(jìn)度影響就會(huì)自動(dòng)反映出來。 項(xiàng)目管理人員以這些信息為依據(jù)及時(shí)調(diào)整人員、材料、機(jī)械設(shè)備的分配，有效控制變 更所導(dǎo)致的進(jìn)度、成本變化。最后，BIM技術(shù)可以完善索賠管理，相應(yīng)的費(fèi)用補(bǔ)償或者工期拖延可以一目了然。1.8 安全管理許多安全問題在項(xiàng)目的早期設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)存在，最有效的處理方法是通過從設(shè)計(jì)源頭預(yù)防和消除?；谠摾砟?，Kamardeen提出一個(gè)通

12、過設(shè)計(jì)防止安全事件的方法一 PtD (Prevention through Design ),該方法通過 BIM模型構(gòu)件元素的危害分析，給 出安全設(shè)計(jì)的建議，對(duì)于那些不能通過設(shè)計(jì)修改的危險(xiǎn)源進(jìn)行施工現(xiàn)場的安全控制。應(yīng)用BIM 技術(shù)對(duì)施工現(xiàn)場布局和安全規(guī)劃進(jìn)行可視化模擬，可以有效地規(guī)避運(yùn)動(dòng)中的機(jī)具設(shè)備與人員的工作空間沖突。應(yīng)用BIM 技術(shù)還可以對(duì)施工過程自動(dòng)安全檢查，評(píng)估各施工區(qū)域墜落的風(fēng)險(xiǎn)，在開工前就可以制定安全施工計(jì)劃，何時(shí)、何地、采取何種方式來防止建筑安全事故，還可以對(duì)建筑物的消防安全疏散進(jìn)行模擬。當(dāng)建筑發(fā)生火災(zāi)等緊急情況時(shí)，將BIM 與RFID、無限局域網(wǎng)絡(luò)、UWB RTLS Ultra

13、- Wideband Real Time Location Systems ,超寬帶實(shí)時(shí)定位系統(tǒng))等技術(shù)結(jié)合構(gòu)建室內(nèi)緊急導(dǎo)航系統(tǒng)，為救援人員提供復(fù)雜建筑 中最迅速的救援路線。1.9 供應(yīng)鏈管理BIM模型中包含建筑物整個(gè)施工、運(yùn)營過程中需要的所有建筑構(gòu)件、設(shè)備的詳細(xì)信息，以及項(xiàng)目參與各方在信息共享方面的內(nèi)在優(yōu)勢，在設(shè)計(jì)階段就可以提前開展采購 工作，結(jié)合GIS、 RFID 等技術(shù)有效地實(shí)現(xiàn)采購過程的良好供應(yīng)鏈管理?；贐IM 的建筑供應(yīng)鏈信息流模型具有在信息共享方面的優(yōu)勢，有效解決建筑供應(yīng)鏈參與各方的不 同數(shù)據(jù)接口間的信息交換問題，電子商務(wù)與BIM的結(jié)合有利于建筑產(chǎn)業(yè)化的實(shí)現(xiàn)。1.10 運(yùn)營維護(hù)管

14、理BIM 技術(shù)在建筑物使用壽命期間可以有效地進(jìn)行運(yùn)營維護(hù)管理，BIM技術(shù)具有空間定位和記錄數(shù)據(jù)的能力，將其應(yīng)用于運(yùn)營維護(hù)管理系統(tǒng)，可以快速準(zhǔn)確定位建筑設(shè)備組件。對(duì)材料進(jìn)行可接入性分析，選擇可持續(xù)性材料，進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，制定行之有效的維護(hù)計(jì)劃。BIM與RFID技術(shù)結(jié)合，將建筑信息導(dǎo)入資產(chǎn)管理系統(tǒng)，可以有效地進(jìn) 行建筑物的資產(chǎn)管理。BIM還可進(jìn)行空間管理，合理高效使用建筑物空間。3 . BIM 軟件性能對(duì)比分析BIM 系列軟件主要包括核心建模類軟件、施工類軟件和專用軟件。BIM 核心建模類軟件是 BIM技術(shù)的基礎(chǔ)，目前市場上主要有 Autodesk Revit、Bentley系列、ArchiCAD

15、、 Digital Project 、 TeklaStructure 等，各軟件的功能大致類似，可以進(jìn)行相應(yīng)的建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和水電設(shè)計(jì)等。BIM 施工類軟件主要有Navisworks 、 ProjectwiseNavigator 、 VisualSimulation 、EstimatingVisual 、 Virtual Construction 等。專用軟件主要包括：建筑可持續(xù)分析軟件，利用模型所含信息對(duì)建筑進(jìn)行能耗、噪聲、日照、通風(fēng)環(huán)境以及生命周期中的成本評(píng)估，如Ecotect 、 Green Building Studio和 Virtual Environment 等軟件；結(jié)構(gòu)分析軟

16、件，如 ETABS STAAD Robot、PKPM?;電氣設(shè)計(jì)軟件，如Design Master 、 TraneTrace 、 IES Virtual Environment 等，都可以和BIM核心建模軟件配合使用。國內(nèi)主要有鴻業(yè)MEP系列軟件、博超電氣設(shè)計(jì)軟件等；可視化軟件，如3D MAX、 Artlantis 、 AccuRender 和 Lightscape 等。4 阻礙 BIM 應(yīng)用的因素分析雖然 BIM 技術(shù)在建筑業(yè)的應(yīng)用可以帶來巨大的收益，但目前離成熟并被廣泛應(yīng)用還有很多技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、政策等問題需要解決，具體包括：(1)人才問題。缺乏熟悉BIM技術(shù)并在實(shí)際中應(yīng)用過BIM技術(shù)的人員是

17、影響B(tài)IM應(yīng)用的主要限制因素之一，尤其是對(duì)于設(shè)計(jì)人員，一方面已形成的工作習(xí)慣很難改變，另一方面由于設(shè)計(jì)任務(wù)繁重，為使用BIM 工具必須進(jìn)行必要的培訓(xùn)會(huì)影響工作效率，增加設(shè)計(jì)成本。( 2) 成本問題。 BIM 軟件工具購買、硬件更新和人員培訓(xùn)等必然會(huì)帶來成本的增加，這部分增加的成本應(yīng)當(dāng)由誰承擔(dān)的問題。( 3) 管理問題。 BIM 技術(shù)會(huì)改變現(xiàn)有的建設(shè)項(xiàng)目工作流程，由于建設(shè)過程的碎片性( Fragmented Nature )使這種改變更加復(fù)雜。BIM 技術(shù)打破了傳統(tǒng)方式下建設(shè)項(xiàng)目各參與企業(yè)邊界，可建立更加有效、能實(shí)時(shí)共享項(xiàng)目數(shù)據(jù)的協(xié)同環(huán)境，如何在這種環(huán)境 下定位各自的作用、權(quán)利和責(zé)任，各類數(shù)據(jù)由

18、誰負(fù)責(zé)創(chuàng)建、維護(hù)等是急需解決的問題。(4)法律問題。由于BIM技術(shù)的使用所引起的爭議、索賠、保險(xiǎn)、合同不適等法律問題，例如BIM 模型的所有權(quán)；應(yīng)用BIM 技術(shù)的工程項(xiàng)目保險(xiǎn)、風(fēng)險(xiǎn)分配；由于BIM 模型數(shù)據(jù)錯(cuò)誤導(dǎo)致的重大損失的責(zé)任問題等。(5)技術(shù)問題。BIM技術(shù)是近20年發(fā)展起來的，雖然得到業(yè)界的高度認(rèn)可，也有很多BIM工具開發(fā)商提供若干 BIM軟件供選擇，但軟件的功能還沒有成熟，存在許多不完善的地方。目前最突出的技術(shù)問題是數(shù)據(jù)互用性，雖然IFC 標(biāo)準(zhǔn)可解決該問題，但大部分公司開發(fā)的軟件采用IFC 標(biāo)準(zhǔn)不徹底，軟件之間還是存在數(shù)據(jù)不完全兼容的問題。5 推動(dòng) BIM 應(yīng)用的建議(1)加強(qiáng)BIM

19、應(yīng)用人才培養(yǎng)。目前，國外很多高校的建筑類專業(yè)都相繼開設(shè)了有關(guān)BIM的課程，而我國大部分高校的建筑相關(guān)專業(yè)還沒有開設(shè)，因此我國建筑、結(jié)構(gòu)、水電、工程管理等專業(yè)應(yīng)盡快建立BIM 課程體系，加快BIM 應(yīng)用人才的培養(yǎng)。此外，設(shè)計(jì)和施工等相關(guān)企業(yè)也應(yīng)在實(shí)際建設(shè)項(xiàng)目中逐漸擴(kuò)大BIM 技術(shù)的應(yīng)用范圍，并具有針對(duì)性地進(jìn)行相關(guān)BIM技術(shù)的培訓(xùn)，在實(shí)踐中鍛煉和培養(yǎng)BIM應(yīng)用人才。( 2)建設(shè)項(xiàng)目各參與方應(yīng)積極主動(dòng)地推動(dòng)BIM 技術(shù)的應(yīng)用。BIM 技術(shù)的應(yīng)用需要投入較高的成本和較多的時(shí)間精力，但也會(huì)帶來巨大的效益，BIM技術(shù)應(yīng)用最大和最終的受益者是項(xiàng)目業(yè)主。因此，根據(jù)誰受益誰承擔(dān)成本的原則，業(yè)主需要承擔(dān)這部分成本，并將取得的收益按一定比例補(bǔ)償給設(shè)