BIM的深入理解和實用指南

◎ 廣聯達軟件股份有限公司副總裁 袁正剛

人類發展過程有一個很重要的特征，一是人類大腦容量的變化，還有一個重要的特征就是人使用的生產工具在不斷的變化。我們現在更多的生產工具是計算機，計算機是深刻改變這個世界的工具。現在的計算機已經不止是一個PC，各行各業都離不開計算機。同時，電影產業也在發生深遠變化，以大家都熟悉的《阿凡達》為例，實際上在十多年前卡梅隆就有拍攝想法，但由于當時的技術不成熟所以擱置。隨著3D技術的不斷成熟，《阿凡達》才震撼上映并引領電影產業的全新變革。

BIM產生的背景

理解BIM技術要回到BIM產生的背景，BIM有很深遠的背景存在。如今，3D電影已不是新鮮事物，帶動了電視和三維顯示器的改革，3D技術對電影和電視有很大影響，同時也衍生出類似3D掃描、三維打印等新興技術。當掃描儀掃描物體的時候，在掃描的過程中，我們可以在計算機中實時得到模型，并能夠把這個三維物體顯示出來。還有我們熟悉的打印，也在向三維技術發展，不僅可以打印高強度的塑料，還可以打印金屬材質。三維打印擁有高強度的工作數量，三維打印出來的物體有摩托車、賽車等各類物品。三維打印和三維掃描結合使用會產生意想不到的效果，圖1是波音717最初設計的完全沒有圖紙的三維模型，圖紙最終自動生成。三維模型在機械行業早已開始應用，而在建筑設計行業很多時候還是畫二維圖紙，有沒有一種方式可以直接運用三維技術呢？

BIM的發展過程從最初的手工繪圖到三維CAD再進化到BIM應用，經過了一段時間。在二維發展的過程中還有一個三維CAD階段，有一些物體我們可以用三維形式表現出來，因而三維CAD對設計人員的幫助還是很大的，它幫助設計人員以及業主更好地理解項目。如今，已經沒有人再手工繪圖。隨著技術的不斷發展，人們發現BIM技術可以突破三維CAD技術，實現新的變革，利用BIM技術可以增加更多信息。我們經常說的五維，就是三維模型加時間再加成本，當然還可以增加更多的信息放到模型中去，這就是BIM。從手工繪圖發展到二維CAD再到三維CAD，從三維CAD發展到今天的BIM技術，在技術更迭創新的同時，建筑本身也發生了很多變化。以前的建筑更多是仿古代的建筑，現在我們很少再建造古典建筑，而喜歡一些獨特新穎的建筑。例如北京的中央電視臺新樓，還有杭州體育中心等建筑，這些造型奇特的建筑越來越多的在中國出現，但問題也隨之而來，這些結構復雜的建筑用傳統的二維方式無法表達，逼迫我們不得不拋棄傳統的工具采用新的技術。

圖1

三維技術的不斷發展，不僅使電影產業全面進入三維時代，同時一些電視機制造企業也利用三維技術打造產品賣點，而制造業更是早已全面應用三維技術。建筑行業對待BIM技術還處于觀望階段，但是縱觀整個行業的發展狀況，未來BIM技術必將為建筑行業帶來全新變革。

BIM的理念

很多人對BIM的理念有些混淆，首先不清楚BIM的模型從何而來；第二不了解BIM的核心價值；第三也不知道什么才是BIM的理想方案。BIM的模型從何而來？它是在設計階段產生并由設計師負責嗎？實際上，BIM會涉及到各種各樣的模型，而我們說的BIM不僅是一個模型，它有多種模型存在。在招投標階段有算量模型，設計階段有設計模型，施工階段有施工模型，運維階段有運維模型，因而BIM的模型不是由設計階段產生，不同的階段有不同的模型，這是我們對BIM模型的理解。以設計階段的設計模型為例，在設計階段并不是一個人創建所有模型，而是根據每個人的分工分別創建不同的模型。設計模型是一個起源，設計師需要在項目源頭創建BIM模型，之后的各項模型基于設計模型修改或增加相關信息，在設計模型的基礎上形成算量模型、施工模型等。

那么BIM到底可以解決什么問題？美國是應用BIM最成熟的國家，圖2是BIM分析工具在美國市場的一個應用情況。可以看到排在第一位的是工程量概算，然后依次是進度、預估、能耗分析、項目管理、結構分析等。根據這一統計結果，BIM的核心價值可以用成本、進度、質量、管理、協調這五個關鍵詞來概括。“成本”指的是應用BIM技術可以節省時間和費用，根據美國南加州大學2009年的調查發現，在施工、招投標以及詳細設計階段采用BIM會節省更多的時間，其中在施工階段采用BIM節省時間最多。BIM不單單只是使用用戶的事情，BIM對整個建筑行業的產業鏈都有推動作用，對施工企業的影響也將愈加明顯。

圖2

BIM技術還可以提高建筑的質量，進行全面、快速的碰撞檢查，可以利用BIM技術做很多模擬，比如光照模擬、能耗分析模擬等。在項目建設過程中，由于信息溝通不及時、人員協調等問題，會導致在施工過程中出現各種各樣的問題，利用BIM技術進行碰撞檢查、各類模擬可以保證建筑的質量，減少不必要的變更。

此外，BIM可以優化項目進度，實現動態、完整的施工模擬，通過施工模擬可以預先發現施工過程中存在的問題從而優化施工進度。同時，BIM技術能夠管理、協調，項目甲方和監理可以利用移動設備隨時獲取模型信息，利用BIM技術指導項目施工。

有沒有什么工具來支撐BIM技術呢？通過分析關鍵軟件，我們把它簡化成BIM方案。在設計階段可以將設計模型導到項目算量中，然后利用BIM技術制作三維算量；在施工準備階段可以進行碰撞檢查，施工過程中可以做施工算量、施工模擬，便于項目的支付和結算，也可將施工過程中的進度和成本變化動態的表現出來；運維階段也有基于BIM的運維管理。

但這些軟件就是BIM的應用嗎？很多時候我們不是想要單個的軟件而是需要一個系統的集成應用，只有將各種軟件緊密地連接在一起，才能真正形成一個完整的系統。IFC可以將各種軟件集成應用，但也存在一些問題，很多軟件公司對IFC支持不夠，要想將各種軟件緊密連接就需要BIM服務器，它可以深入到軟件內部并將個軟件的功能在服務器中進行轉換，這是理想的BIM方案。BIM不是靈丹妙藥，不要高估BIM，它只是一個新的技術，可以幫助我們做很多管理工作，并不能解決所有的問題；但是也不要低估BIM，因為BIM已經給建筑行業帶來很多變革，我們要積極的參與到BIM中。

BIM的使用指南

圖3是斯坦福大學BIM評分表，可以看出在美國很多應用BIM比較好的項目得分也比較低。結合斯坦福大學的BIM資訊，再結合國內BIM的實施方案以及實施的具體項目，我總結了BIM實施的五個步驟：第一確定一位BIM負責人，確定目標和需求；第二選擇BIM咨詢或軟件公司，需要考慮公司實力以及軟件是否主流；第三制定流程和規范，明確各參與方的分工協作，制定BIM標準編碼；第四選擇試點項目，應從小項目或個別應用開始；第五總結和改進。

圖3

國外的BIM應用狀況可以參考圖4，左側是美國和加拿大的應用情況，2007年有28%的項目應用BIM，到2009年增長到49%，歐洲起步稍微晚一點，2010年是36%的項目應用BIM。國外BIM的應用情況有很多，2006年項目應用BIM技術提升了生產力的18%，這對一個建筑項目來說是驚人的節省。

圖4

從BIM發展的背景和BIM應用情況我們可以看到，越來越多的業主要求使用BIM，像SOHO、龍湖這些企業都要大量應用BIM，同時，BIM在大小項目中的使用逐漸普遍，企業的能力和實力通過應用BIM技術得以提升，更為重要的是BIM與項目管理深度集成，實現精益管理。