BIM技術在中國的展望
2017-12-08
【摘 要】進入21世紀以來，隨著數(shù)字技術的發(fā)展，數(shù)字化信息集成下的建筑創(chuàng)作越來越多的為專業(yè)人士所認知和接觸。它如一枚生命力強大的種子，正醞釀著一場工程設計及工程管理模式的重大變革。
【關鍵詞】BIM；全壽命周期；完備、關聯(lián)、一致
1 BIM的概念及相關應用領域
BIM是Building Information Model的簡稱，翻譯為建筑信息模型，是運用BIM軟件對建筑信息全面整合并加以分析和應用。BIM技術適用于從設計到施工到運營管理的全過程，貫穿工程項目的全壽命周期。
1.1 對于設計單位，BIM的三維數(shù)字技術，實現(xiàn)了可視化設計。隨著AutoCAD的普及，工程師從手工繪圖走向電子繪圖，這是設計領域第一次重大革命。這次技術變革把設計人員從傳統(tǒng)的手工繪圖中解放出來，提高效率，提升了設計質(zhì)量。但是二維圖紙有其局限性，它并不能直觀體現(xiàn)建筑物，當造型多變構造復雜的項目出現(xiàn)，我們依然是在用“人腦”去拼湊信息，勞心費力、出錯難免。BIM技術可以解決這個短板，它的3D模型屬性所包含的海量信息可以提高決策效率和正確性。
除了對工程對象進行3D幾何信息的描述，BIM還包括完整的工程信息描述，如對象名稱、結構類型、建筑材料、工程性能等。這是與AutoCAD等傳統(tǒng)繪圖軟件顯著不同的地方。而BIM所提供三維效果圖、動畫和漫游等功能，使業(yè)主等非技術人員看到可視化的最終產(chǎn)品。這對于設計與建設單位的良性互動是意義非凡的。
可以說BIM是設計師正面臨著的又一次重大技術革命。
1.2 對于施工單位，BIM包含了：工期和造價等信息，以及工程對象之間的工程邏輯關系等。諸如工序、進度、成本以及人工、材料、機械資源等施工信息。施工方能夠基于BIM分析對成本做出預測并全程控制，基于BIM技術的施工模擬（如圖1），直觀地體現(xiàn)施工的界面、順序，從而使工程條理清晰，使設備材料進場，勞動力配置，機械排班等工作的安排變得合理、經(jīng)濟、有效。
1.3 對于管理公司和后續(xù)運營，在項目管理中BIM可以提供有效及時的沖突識別，如管線、設備、構件之間的碰撞，如設備安裝是否滿足凈高要求等；造價工程師可以直接使用BIM模型，進行工程量的計算、造價、預算和決算等繁瑣工作。以往工程量計算往往是在圖紙上丈量，或使用魯班等軟件重新建模計算，不僅費時耗力，也難免會產(chǎn)生偏差和遺漏，通過BIM技術，我們將大大提高這些工作的效率和精度。運營段項目的改擴建，也可以沿用原本的模型數(shù)據(jù)，無須從零開始，實現(xiàn)無縫對接和良好的延續(xù)性。
2 BIM的特征及優(yōu)勢
當下CAD技術的普及，將設計師和工程師從圖板上解放了出來，計算機輔助繪圖一直受到工程師的青睞。那么BIM區(qū)別于并優(yōu)于CAD的又有哪些方面呢？我們需要解讀BIM的五大特征：
2.1 可視化
隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，建筑形式和造型結構復雜的項目層出不窮。這類項目，傳統(tǒng)使用線條繪制的施工圖紙，已不能全面滿足建筑語言的表達，我們需要更強大的工具來解決這一瓶頸。BIM的可視化設計將三維的立體實物圖形展示在人們的面前。
當然，在設計中也有出效果圖的流程，但是效果圖只是對線條式信息的一種不可逆的表現(xiàn)方法，并不是通過構件的信息自動生成的，只是一種只讀模式，缺少互動和反饋。而BIM能夠同構件之間形成反饋性的可視，它不僅可以用效果圖來表現(xiàn)設計意圖，更重要的是，它使得項目設計、建造、運營各個過程在一種可以隨時修正的可視化的過程中，各方都形成了高度的互動。
2.2 協(xié)調(diào)性
設計過程中，往往由于各專業(yè)工程師之間的溝通不到位，而出現(xiàn)各專業(yè)之間的碰撞問題，在2D設計模式下，這是很難避免的。例如，空調(diào)風管與頂棚凈空，地下管線與結構基礎等等，在不同專業(yè)交錯作業(yè)的區(qū)域，很難避免碰撞。而這些矛盾的發(fā)現(xiàn)多在項目的實施過程中，一旦出現(xiàn)往往已經(jīng)造成損失，最終難免出現(xiàn)返工、變更等一系列問題，造成人力、材料的浪費。如果我們在設計的過程中，就能夠利用BIM模型的協(xié)調(diào)性，那么我們完全可以提前避免這些問題的發(fā)生。
2.3 模擬性
BIM不只是模擬可視的建筑模型，還能夠模擬在真實世界不可見的一個過程或者一個屬性等。設計段，可通過BIM對特定環(huán)節(jié)進行模擬實驗，如建筑物的節(jié)能、日照、疏散。在招投標和施工階段，BIM可通過模擬實際施工來確定合理的施工方案。并進行4D（3D模型加時間先后）5D（3D模型的造價控制）的模擬，實現(xiàn)工期和成本的控制。在運營階段，可以模擬日常緊急情況的處理方式，如洪澇災害模擬排澇設施的自動化運行，火災、地震的突發(fā)事件中，人員的疏散等。
2.4 優(yōu)化性
任何一個項目的實施過程，都是一個不斷優(yōu)化的過程，這是項目本身的特性，與BIM并無必然的關聯(lián)。但是基于BIM技術，我們可以做到全面、連貫、統(tǒng)一的優(yōu)化。在優(yōu)化過程中，還會提供項目變化的實際存在，直接對項目優(yōu)化所產(chǎn)生的成本、質(zhì)量、進度變化直觀表達?？梢宰寴I(yè)主清晰了解，哪一種優(yōu)化方法是最優(yōu)途徑，方便工程師和各方人員在眾多方案中選出最符合要求的那個。
2.5 可出圖性
隨著信息化技術的不斷發(fā)展，當今的BIM不僅可以切出我們傳統(tǒng)的使用線條繪制的施工圖紙，還通過可視化設計模式下的協(xié)調(diào)、模擬和優(yōu)化，實現(xiàn)一些跨專業(yè)的綜合圖紙繪制。如綜合管線圖（經(jīng)過碰撞檢查和設計修改，消除了相應錯誤以后），綜合結構留洞圖（預埋套管圖），碰撞檢查偵錯報告和建議改進方案等。
3 BIM在國內(nèi)外的應用現(xiàn)狀及應用前景的思考
自20世紀70年代產(chǎn)生BIM思想以來，隨著信息化技術日新月異的發(fā)展，作為一種全新的理念和技術，BIM正受到國內(nèi)外學者和業(yè)界的普遍關注。在歐美和日韓，BIM技術已廣泛應用于各類型房地產(chǎn)開發(fā)。
我國自2003年開始引進BIM技術，一些項目也率先應用了BIM，比如2008北京奧運會奧運村空間規(guī)劃及物資管理信息系統(tǒng)、南水北調(diào)工程等。然而相對于美國、日本的全國范圍的推展，并上升到政府推進的層面，以及歐洲、韓國已有多家政府機構致力于BIM應用標準的制定，我國的應用尚處于萌芽時期。
作為一種引起世人高度關注的技術和理念，BIM在中國的成長是不可避免的。2010年上海世博會，BIM技術真正影響到了中國建筑業(yè)。國外幾個場館通過運用BIM，對復雜的三維造型的處理給傳統(tǒng)設計模式帶來的沖擊和挑戰(zhàn)，使我們國內(nèi)的工程師們真正為可視化的3D設計模式所震撼。
中國人是擁有強大的學習和創(chuàng)新能力的。隨著國外設計及工程公司接二連三的涌入中國市場，中國工程師面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，只有與時俱進才有出路。所幸的是我們已經(jīng)認識到了差距所在，正迎頭趕上，當下除了設計部門引入BIM外，施工企業(yè)也逐步深入其中。可喜的是，國家有關部門已經(jīng)開始著手BIM技術標準的制定籌劃工作。相信不久的將來，BIM會真正為中國建筑業(yè)帶來二次革命。著名的上海中心，更是全程使用BIM進行設計、施工，相信后續(xù)的運營也會給國人帶來一份全新的樣本。
在上海陸家嘴金融核心區(qū)的上海富士康大廈工程的施工組織也采用BIM的5D理念，對以往平面模式所不能綜合表達的時間、成本因素，都有直觀的體現(xiàn)。圖1是該項目施工組織設計模擬的部分截圖。
4 結語
圖1 上海富士康大廈施工組織設計模擬截圖
馬克思說過，制造和使用工具是人類進化的重要因素和人類誕生的重要標志?？梢姽ぞ叩膽煤凸ぞ叩倪M步是推動人類歷史和社會進步的正能量，它解放了生產(chǎn)力。BIM技術也是一種工具，無論是硬件的提升還是軟件的飛躍，它勢必不可忽略的改變這個世界和這個行業(yè)。在人類歷史上，任何一次工具、方法或理念的提升，都將帶來新的產(chǎn)業(yè)革命。也許，我在這里說BIM會改變世界，不免夸張，但是立身于當今高度開放、高速發(fā)展的中國，直面洶涌而來的國際化大潮，我們無法逃避。我相信通過循序漸進的引進，厚積薄發(fā)的積累，我們一定會尋找到一條符合中國國情的道路。
