BIM技術在國內的應用潛力分析
——基于建筑行業用戶調研

宋羽 賴芨宇

(福建農林大學 福建福州 350002)

BIM技術在國內的應用潛力分析
——基于建筑行業用戶調研

宋羽 賴芨宇

(福建農林大學 福建福州 350002)

基于建筑工程案例的調研，對BIM技術在國內外的應用現狀及特點進行梳理和對比，通過對業主、設計方、施工方和項目管理方等用戶的問卷調查，探討用戶對BIM的認可度、對項目的關注點和BIM應用價值的權衡，進而提出BIM技術在建筑全生命周期管理(BLM)的核心應用方向和可拓展應用方向，最后從不同參與者的角度提出推廣BIM的建議。

BIM技術；應用現狀；用戶；潛力

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0 引言

建筑信息模型(Building Information Modeling, BIM)是以三維數字技術為基礎的一種創新的建筑設計、施工和管理方法[1]，由歐特克(Autodesk, Inc.)在2002年提出。基于BIM 技術的應用軟件最初在2004年左右進入我國，我國“十五”科技攻關計劃給予了BIM技術的相關研究大力支持。BIM技術是一種新型的數字化方法，可以廣泛應用在建筑設計、施工和物業運營的集成管理環境，使業主方、設計人員和工程技術人員能夠在統一的信息平臺上協同工作，極大地提高項目管理效率和減少風險。盡管BIM技術在國內的接受程度和技術的成熟度與國外還有差距，但是以BIM技術作為增值工具是建筑行業發展的趨勢。

1 國內外BIM技術的應用現狀

1.1 國內BIM技術的應用特點

近幾年，隨著一些復雜設計工程和大型建設項目的實施，BIM逐漸被設計單位接受并采用,但應用現狀還不令人滿意。主要原因是，一方面，設計人員需要較長的學習時間學習并熟練應用三維模型設計；另一方面，國外軟件廠商的產品對我國規范的支持和匹配程度較低。從Autodesk公司發布的客戶成功案例見表1，可以發現，國內工程項目中采用BIM技術的多數是一些資金實力和技術實力較為雄厚的設計機構以及一批科研院校，BIM應用的進一步推廣普及面臨著技術上和資金上的阻力。基于對國內BIM應用的階段和實際發生影響的階段比較，可以總結出國內對于BIM技術應用的三個特點：

(1)國內對BIM的認知和應用主要集中在設計階段，包括方案設計、擴初設計和施工圖設計三個環節，協同設計的理念已經在一些大型項目中得到體現；

(2)BIM技術的主要應用是進行三維設計，以及在施工前準備階段解決管線綜合問題，因此BIM的價值和影響也局限于設計和施工階段，針對BIM信息的深層挖掘較少，與其他專業分析軟件的配合不夠，信息利用率較低；

(3)在施工階段應用BIM的實踐尚少，項目交付使用后，運營和維護方對模型和信息數據的使用率低，建筑信息的可持續利用價值沒有得到開發。

表1 國內BIM應用情況調研統計

資料來源:AUTODESK客戶成功案例[2]

1.2 國外BIM技術的應用特點

BIM技術的研究和配套軟件的研發在發達國家起步較早，市場化程度很高。國外不少公司已經將BIM技術應用到建筑的設計、工程施工以及建成后維護和管理的全過程，一些大型的軟件開發商也致力于與設計和施工企業的合作，從事BIM技術配套軟件的開發和技術支持，為BIM數據的共享和平臺對接提供了解決方案。調研發現見表2，國外應用BIM技術的工程項目更具多樣性，不僅是新建項目，在一些修繕工程和改擴建、重建項目中，BIM技術的作用發揮得更加淋漓盡致。BIM技術在國外的應用總結為以下三點特征：

(1)BIM應用的深度和廣度都領先于國內，不僅是作為一種三維設計工具，在施工階段和運營維護階段也得到可持續的利用。BIM技術與建筑全壽命周期管理(BLM)的結合更緊密，充分發揮了其作為數據載體和信息平臺的功能。

(2)BIM 技術不僅被應用了建筑工程的局部環節中，而且形成了新的工作模式，如，集成項目交付模式[3](IPD)，即業主、設計方、總包商和分包商等參與方早在設計階段就介入項目，通過應用BIM 技術實現信息共享，進行成本方案優化、碰撞檢查、設計方案改進、4D虛擬建造和設施設備維護更新等，并共同分享收益，承擔項目風險。

(3)BIM 技術已經成為設計、施工企業承接項目的必要能力，BIM 技術在建筑行業的企業中接受度和普及率都較高，已經出現專業的BIM技術咨詢公司，例如韓國的BuildingSmart協會，并且市場活躍度高，為中小企業應用BIM 技術提供了有力的支持，極大地推動了BIM技術的普及。

表2 國外BIM技術應用情況分析

資料來源:參考文獻[4]

1.3 國內外BIM技術應用的對比

(1)從應用的廣度來看，國外對BIM的應用和影響貫穿整個項目全壽命周期，國內的BIM技術則較局限在設計和施工前準備階段。

(2)從應用的深度來看，國外對BIM的數據信息利用率高，國內絕大多數項目都僅把BIM作為一種三維設計軟件，信息的可持續利用空間還很大。

(3)從應用的主體來看，國外已經形成業主驅動的開發利用模式，市場較活躍，國內則是由專業技術人員較集中的設計單位為主導，業主、施工方和項目參與方的認知和參與積極性不夠高，缺少成本和收益的分配激勵機制。

(4)從應用的對象來看，國外在新建、改擴建等不同投資規模的項目中都采用了BIM，BIM技術已經為中小企業普遍接受，而國內只有在一些大型復雜項目和大型投資項目中采用BIM，應用的領域和項目較局限。

2 BIM技術的應用潛力分析

本課題對BIM的潛在用戶，即業主、設計方、施工方和項目管理方的從業人員進行問卷調查，共發放126份問卷，收回120份。調查從用戶對于BIM的認知、用戶對項目的關注點以及用戶對BIM的價值的權衡三個維度，探討BIM作為增值工具的應用潛力。

2.1 用戶對BIM技術應用的認可度

調查結果表明，盡管只有43%的從業人員有過BIM的使用經驗，但有82%對使用BIM持認可態度，他們普遍認為BIM可以提高生產率，為項目增值。其中，設計人員的態度最積極，他們認為BIM在設計環節的應用最成熟，價值最大；項目管理方對BIM的認可度也較高，他們認為BIM可以實現可視化管理，是與業主溝通的良好平臺；而施工方和業主方則有半數以上持中立態度，施工方主要考慮到技術的成熟度和應用的普及率，而業主的主要顧慮是實施BIM的投入與產出比，是否能優化成本。

調查還發現，用戶對BIM的認可程度與用戶的經驗價值有很大關系。83%的專家級用戶認為BIM給他們帶來積極影響，大大超出初級用戶中20%的支持比例見圖1。原因在于專家級用戶能夠熟練操作BIM，使投入BIM的時間和人力成本大幅縮減，為企業自身創造更高的附加值。調查也證明，經過培訓和實踐的初學者在熟練掌握BIM技術后，他們的認可度會明顯提高。

圖1 不同經驗水平的用戶對BIM的認可程度

2.2 用戶對項目的關注點

調查發現見圖2，70%以上的用戶對項目最關注的是成本和圖紙準確，而圖紙準確間接影響項目變更代價的和返工成本。其次有60%以上的用戶選擇溝通和業主需求，過半數的用戶關注建筑性能，再次是工期、施工組織，三維設計等，用戶對交付后運營管理的關注最少。具體來看，業主、設計方、施工方和項目管理方對項目的關注點也有所差異。設計方關注圖紙準確和建筑設計方案本身，業主和施工方則尤其關注成本，項目管理方重視業主的需求和項目的溝通。各個參與方對項目的不同關注點直接影響他們對BIM應用的價值權衡和推廣BIM的內在驅動力。

圖2 用戶對項目的關注點

2.3 用戶對BIM價值的權衡

用戶對BIM的價值權衡較好地印證了參與方對項目的關注點如圖3，在現階段，BIM的核心價值主要在成本優化、協同設計和碰撞檢查環節，業主早期介入和項目可視化溝通的需求較為迫切。這一調查結果對BIM技術未來在全壽命周期管理中的應用有很大的啟示。BIM的推廣需要循序漸進地實施，在技術還不成熟的市場階段，由設計單位為主推力，優先發展核心價值，在具備技術條件的企業和一些大型復雜項目中嘗試逐步拓展潛在價值，逐步開發BIM在全壽命周期管理中的延伸空間，最終形成業主驅動模式。

圖3 用戶對BIM價值的權衡

2.3.1 核心應用方向

(1)管線綜合與碰撞檢查

調查表明，用戶對BIM的價值認知也集中在設計和施工前準備階段。而目前基于BIM的建模和設計軟件已較成熟，因此，對于一些造型獨特，異形構件較多的項目，管線綜合和碰撞檢查是BIM核心應用方向。在設計階段，BIM可實現建筑、安裝、結構和設備各個不同專業工種協同設計,利用BIM創建的三維模型，可以最直觀地看到錯漏碰缺問題，設計方可以根據BIM出具的檢查報告和修改方案，及時進行調整，輔助施工方進行施工前的圖紙準備。從而實現對項目風險的事前控制，避免了發生返工和額外的變更代價，為業主極大地節約了成本。

(2)可視化溝通與業主早期介入

項目參與方都希望通過更直觀、智能的方式了解項目的方案和雛形，而目前成熟的3D建模技術搭建了可視化的溝通渠道，改變了傳統的溝通模式，方便各參與者之間，尤其是業主向專業技術人員的需求表達和交流反饋。因此，可視化溝通與業主早期介入是BIM模型的核心價值，也是BIM應用推廣初期的重要方向。

(3)與造價軟件配合實現成本優化

目前成熟的造價軟件是BIM的核心價值實現的必備條件。BIM技術通過建模賦予了各類構件的材料、尺寸、型號等綜合參數，配合造價工具快速計算工程量并進行工程成本的預測和實時更新。投標方利用BIM的這一功能價值可以優化設計方案和成本投入，在激烈的市場競爭下增加方案中標的機會。業主則可以在決策階段參與方案比選和成本優化，為項目創造更高的附加值。

2.3.2 可拓展應用方向

(1)建筑設計方案性能的專業分析

在BIM技術還不成熟的階段，設計單位是BIM應用的重要推動力。專業分析工具在設計方案階段與BIM數據的集合，可以滿足在一些大型復雜項目中，業主對建筑品質、綠色節能等指標提出獨特的需求。例如，利用日照分析、能耗分析、綠色建筑分析、風環境分析等軟件，進行分析和模擬， BIM的應用可以幫助設計單位為了更好地表達和展示自己的設計方案。

(2)研發配套軟件，實現施工模擬與方案優化

BIM技術可以與4D和5D軟件配合進行施工模擬與施工方案優化。例如，通過進度計劃軟件(如MS Project，P3等)和BIM的數據集成實現施工進程可視化和關鍵環節可建性模擬，通過綜合分析施工安全、環境影響等，進行方案優化和實時調整。BIM技術還可以與5D軟件結合，實現施工計劃和工程造價信息集成，按需領料，零庫存施工等。BIM技術在未來還有很大的開發利用空間，行業協會需推進BIM標準的制定，為企業搭建平臺，增強設計單位、施工企業與相關軟件開發公司的合作，以需求為導向研發BIM配套軟件，積極解決當前建筑軟件的適用性和導入性問題，達到共贏的效果。

(3)精確實施運營和維護管理

隨著BIM技術的普及和成熟，設計方主導的應用模式將逐步轉變為業主主導。業主可以借助BIM竣工模型和前期工程存儲的數據信息，準確記錄和評估存量物業，充分發揮BIM技術在數據記錄和空間定位的優勢，結合運營維護管理系統，制定合理的維護計劃和設備采購方案，合理分配人力資源，降低設施、設備的故障率，為物業保值增值。因此，從中遠期來看，精確實施物業交付后的運營管理是BIM潛在的開發價值。

3 國內推廣BIM技術的建議

在國內，BIM的應用方興未艾，越來越多的大型項目和復雜工程，都在尋求更高效的設計方式和更科學的管理模式。BIM技術的推廣還面臨著諸多挑戰：對于業主，要考慮投資回報率；對于設計師，面臨設計思維和設計方法的轉型；對于設計企業，面臨管理模式的轉變，短期成本提高的問題；對于外部環境，建筑行業還沒有形成健全的行業標準，相關的法律責任也需要進一步明確。推廣BIM技術需業主、設計方、施工方和工程咨詢企業多方參與者齊力。

(1)調動業主積極性，發揮業主的牽頭作用

調查表明，BIM技術應用于建設工程的全壽命周期管理，業主的參與度最高，也是最大的受益方。BIM實質上是建筑信息和一系列配套軟件集合的增值服務體系，不僅能夠將建筑工程設計、施工、管理和運營等環節連接起來，還使工程的各個參與方成為了利益共同體，因此，業主需充分發揮其牽頭作用，推動BIM技術的應用。

(2)建筑設計企業需做好業務轉型和技術人員再教育的準備

建筑設計企業是BIM應用的主體，提高設計人員的技術水平和軟件應用熟練度，對BIM功能的實現起著關鍵作用。因此設計單位需要招兵買馬，增加在工程施工、項目管理方面的人才儲備，順應新的業務需求。對核心骨干建筑設計師進行再教育和強化培訓，增強設計師在工程施工技術、成本控制、進度管理等方面的知識技能，為協同設計和業務轉型做足準備。

(3)工程咨詢單位應制定合理的BIM成本和利益分配策略

投入產出比是項目所有參與方都關注的問題。作為工程咨詢單位，有必要從BIM的投入與利益角度來分析并制定較合理的成本和利益分配策略，平衡業主方、設計方和施工方的利益關系，調動各個參與方的積極性，激勵各方將BIM技術應用于工程全壽命周期管理的各階段，從而產生最大的經濟效益。

4 結論

(1)相較于國外的項目實踐，國內的BIM應用在項目全壽命周期管理(BLM)中還有很大的擴展空間。從廣度上看，BIM的應用可以逐步由設計階段向項目決策、施工、運營和維護階段延伸；從深度上看，BIM可以與4D、5D和專業模擬軟件等配合，提高信息利用率，挖掘信息潛能。

(2)在BIM技術發展初期階段，BIM的核心應用主要在成本優化、協同設計、碰撞檢查和可視化溝通等，隨著BIM技術的成熟和專業技術人員熟練度的提升，BIM可以進一步擴展其在施工模擬、性能分析、運營管理等領域的開發價值。

(3)用戶對BIM的價值權衡反映了BIM未來推廣的路徑，設計方主導是初期發展模式，工程咨詢公司應設置成本利益分配的激勵機制，促進行業逐步發展形成業主驅動模式，從而最大化BIM的應用潛力。

[1]Eastman C，Teicholz P，Sacks R，et al．BIM handbook：A guide to building information modeling for owners，managers，designers， engineers and contractors[M]．NY：John Wiley and Sons，2008.6 -15．

[2]Autodesk工程成功案例[EB/OL].http://www.autodesk.com.cn/adsk/servlet/index?siteID=1170359&id=10679600.

[3]王禹杰,侯亞瑋.BIM在建設項目IPD管理模式中的應用研究[J].建筑經濟，2015(9)，52-55.

[4]Gao J, Fischer M.Framework & case studies comparing implementations & impacts of 3D/4D modeling across projects.[EB/OL].http://cife.stanford.edu/Publications/index.html, 2008-02-07.

宋 羽(1986.2- ),女，助教，主要從事工程管理、房地產方面的工作。

賴芨宇(1962.02- ), 男，碩士生導師，教授，主要從事工程管理、房地產方向的研究。

Analysis of application potential of BIM technology in domestic——Based on research of users from the construction industry

SONGYuLAIJiyu

(Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002)

Based on case study of building engineering, the article first summarized and compared the application of BIM technology at home and abroad. Then the article analyzed users' recognition of BIM, the focus of the project and value of BIM application by questionnaire investigation of owner, designer, contractor and project consultant. The values include core application direction, expandable direction in building life management (BLM). Finally the article gave proposals to promote BIM technology from different users’ view.

BIM technology; Present application; Users; Potential

福建省軟科學項目課題“福建省建筑行業碳排放核算與減排策略研究”(2014R0015)

宋羽(1986.2- ),女，助教。

2015-10-15

TP391

A

1004-6135(2015)12-0112-05