基于“什么是BIM”的探討

施旭光，張道賀 （中國建筑第五工程局有限公司，湖南 長沙 410004）

1 BIM 概述

1.1 BIM 定義

BIM（Building Information Modeling），全稱建筑信息模型，是指基于最先進(jìn)的三維數(shù)字設(shè)計和工程軟件所構(gòu)建的“可視化”的數(shù)字建筑模型，為設(shè)計師、建筑師、水電暖鋪設(shè)工程師、開發(fā)商乃至物業(yè)維護(hù)等各環(huán)節(jié)人員提供“模擬和分析”的科學(xué)協(xié)作平臺，幫助他們利用三維數(shù)字模型對項目進(jìn)行設(shè)計、建造及運營管理。BIM的最終目的是使整個工程項目在設(shè)計、施工和使用等各個階段都能夠有效地實現(xiàn)建立資源計劃、控制資金風(fēng)險、節(jié)省能源、節(jié)約成本、降低污染和提高效率，從真正意義上實現(xiàn)工程項目的全生命周期管理（見圖1）。

1.2 BIM 思想的發(fā)展

1975年，Chuck Eastman提出了“Building Description System”系統(tǒng)，被稱為“BIM之父”。

20世紀(jì)80年代后，芬蘭學(xué)者提出了“Product Information Model”系統(tǒng)；

1986年，美國學(xué)者Robert Aish提出了“Building Modeling”；

2002年由Autodesk公司提出建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM),是對建筑設(shè)計的創(chuàng)新，但作為學(xué)術(shù)研究，無法應(yīng)用到實踐中；

進(jìn)入21世紀(jì)，BIM研究和應(yīng)用得到突破性進(jìn)展，隨著計算機軟硬件水平的迅速發(fā)展，全球三大建筑軟件開發(fā)商，都推出了自己的BIM軟件；目前，施工企業(yè)應(yīng)用較多的建模軟件為REVIT軟件。

圖1 建筑全生命周期中的BIM

圖2 從2DCAD 過渡到3DCAD

圖3 以BIM 為核心的3DCAD

圖4 可視化

圖5 協(xié)調(diào)化

圖6 4D 施工模擬

圖7 熱能環(huán)境模擬

1.3 BIM 的發(fā)展

①手圖到二維、三維地信息改革；

②從2D、3D的傳統(tǒng)建模到4D、5D的信息建模方式；

③摒棄傳統(tǒng)設(shè)計中資源不能共享、信息不能同步更新、參與方不能很好的相互協(xié)調(diào)、施工過程不能可視化模擬，檢查與維護(hù)不能做到物理與信息的碰撞預(yù)測等問題；

④從2DCAD過渡到以BIM技術(shù)為核心的多種建筑3DCAD，將是未來計算機輔助建筑設(shè)計的發(fā)展趨勢（見圖2、3）。

圖8 建筑優(yōu)化

圖9 可出圖性

圖10 鋼筋虛擬排布

圖11 機電實時碰撞檢測、分析、優(yōu)化

圖12 3D 可視化交底

2 BIM 帶來的好處

2.1 可視化“：所見即所得”（見圖4）

①模型三維的立體實物圖形可視；

②項目設(shè)計、建造、運營等整個建設(shè)過程可視；

③方便進(jìn)行更好的溝通、討論與決策。

2.2 協(xié)調(diào)性（見圖5）

由于各行業(yè)項目信息出現(xiàn)“不兼容”現(xiàn)象，如管道與結(jié)構(gòu)沖突、各個房間出現(xiàn)冷熱不均、預(yù)留的洞口沒留或尺寸不對等情況；使用有效BIM協(xié)調(diào)流程進(jìn)行協(xié)調(diào)綜合，減少不合理變更方案或問題變更方案。

2.3 模擬性（見圖6、7）

①3D畫面的模擬；

②能效、緊急疏散、日照、熱能傳導(dǎo)等的模擬；

③4D（發(fā)展時間上）的模擬；

④5D（造價控制上）的模擬；

⑤對地震人員逃生及消防人員疏散等日常緊急情況的處理方式的模擬。

2.4 優(yōu)化性

①BIM及與其配套的各種優(yōu)化工具能對項目進(jìn)行可能的優(yōu)化處理；

②利用模型提供的各種信息來優(yōu)化，如幾何、物理、規(guī)則、建筑物變化以后的各種情況信息；

③給復(fù)雜程度高的建筑優(yōu)化。

2.5 可出圖性（見圖8、9）

BIM模型的出圖模式：建筑設(shè)計圖+經(jīng)過碰撞檢查和設(shè)計修改=綜合設(shè)計施工圖，如綜合管線圖、綜合結(jié)構(gòu)留洞圖、碰撞檢查偵錯報告和建議改進(jìn)方案等實用的施工圖紙。

3 BIM 在施工中的應(yīng)用

3.1 BIM 在施工全過程中的應(yīng)用(見圖10～13)

傳統(tǒng)方式上，人們用2D的方式來表達(dá)3D的建筑物。但由于某些項目復(fù)雜性的加大，縮短工期的要求以及控制造價的壓力等因素，2D已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，從而產(chǎn)生了基于BIM技術(shù)2D到nD的表達(dá)模式。

①工序上分析：BIM模型和進(jìn)度計劃軟件（如MSProject、P3等）的數(shù)據(jù)集成，實時監(jiān)控施工進(jìn)度，實時調(diào)整現(xiàn)場情況。

②可建性分析：進(jìn)行安全、施工空間、對環(huán)境影響等全面的可建性模擬分析。

③沖突碰撞檢查分析：建造前期對各專業(yè)的碰撞問題進(jìn)行模擬，生成與提供可整體化協(xié)調(diào)的數(shù)據(jù)，解決傳統(tǒng)的二維圖紙會審耗時長、效率低、發(fā)現(xiàn)問題難的問題。

④建立工程資料BIM數(shù)據(jù)庫：在數(shù)據(jù)庫中可以快速搜索所需資料、設(shè)備位置、設(shè)備維護(hù)信息，將在后續(xù)項目運營和維護(hù)中發(fā)揮巨大價值。

3.2 BIM 與“三化融合”

2013年是中建五局的“三化”融合年，“三化”分別指標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、精細(xì)化，標(biāo)準(zhǔn)化是信息化和精細(xì)化的基礎(chǔ)，信息化是標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化的工具，精細(xì)化是標(biāo)準(zhǔn)化、信息化的目標(biāo)，中建五局的管理創(chuàng)新在于標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、精細(xì)化的“三化”融合。

與設(shè)計階段不同，在施工階段我們的工作目標(biāo)是實際項目，而BIM成為實際項目的“計算機虛擬映像”，包含了實際項目所需的所有必要信息，將BIM模型與實際項目虛實結(jié)合，對項目進(jìn)行有效過程管控，最終實現(xiàn)項目的精細(xì)化管理，為項目和企業(yè)創(chuàng)造更大的利潤空間。

圖13 實時輸出工程量、構(gòu)件等各種明細(xì)表

圖14 基于BIM 的項目精細(xì)化管理

基于BIM的項目管理，工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如量、價等，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)透明、數(shù)據(jù)共享；“三化”的最終目標(biāo)是實現(xiàn)項目的精細(xì)化管理，而基于BIM的項目管理與“三化”不謀而合。對于計劃該花多少錢，實際項目造價花了多少錢，完全實現(xiàn)短周期、全過程對資金風(fēng)險以及盈利目標(biāo)的控制。

目前，施工階段BIM軟件的整體架構(gòu)以及功能定位升級到以BIM為核心，以工程數(shù)據(jù)管理為基礎(chǔ)，延伸到全過程的項目管理。BIM技術(shù)作為項目基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提供者，可以將項目基礎(chǔ)管理數(shù)據(jù)信息化、標(biāo)準(zhǔn)化、自動化、智能化，整合BIM和ERP的管理技術(shù)與理念，改變了以往ERP實施中缺乏工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)這個施工企業(yè)核心數(shù)據(jù)的格局，使得項目精細(xì)化管理和建設(shè)企業(yè)的集約化經(jīng)營目標(biāo)有個切實的支點。

在中建五局各二級單位中，安裝公司對于BIM技術(shù)應(yīng)用的需求應(yīng)最為強烈，不僅僅因為BIM技術(shù)的碰撞檢查能夠減少損失、降低風(fēng)險，而且BIM技術(shù)的應(yīng)用成果能夠輕松延伸到其預(yù)制構(gòu)件、機電清單、采購管理以及設(shè)備運維管理；在提高效率的同時，優(yōu)化了其管理效率和管理流程，實現(xiàn)了精細(xì)化管理（見圖14）。

3.3 BIM 的未來應(yīng)用效益

理論和大量的實證調(diào)研證明，如果施工企業(yè)從項目招投標(biāo)開始到竣工、再到維修服務(wù)結(jié)束，全過程充分應(yīng)用BIM技術(shù)，大部分企業(yè)的大部分項目，有5%～10%的利潤空間可以挖掘。據(jù)相關(guān)專家預(yù)測，全過程應(yīng)用BIM的項目精細(xì)化管理，將產(chǎn)生巨大的效益。

①直接經(jīng)濟(jì)效益：減少返工，1個點利潤；專業(yè)優(yōu)化管線，3個點利潤；降低材料損耗，5個點利潤。

②隱形效益：質(zhì)量提高；減少安全事故。

③營銷效益：增加中標(biāo)幾率。

4 結(jié) 語

在目前這個時點上，BIM已不僅是行業(yè)前沿性的技術(shù)，更是行業(yè)的大趨勢，是建企必須的戰(zhàn)略。可以判定，BIM技術(shù)將給施工企業(yè)項目精細(xì)化管理、企業(yè)集約化管理和企業(yè)的信息化管理帶來強大的數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)支撐，突破了以往傳統(tǒng)管理技術(shù)手段的瓶頸，從而帶來項目管理革命。

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