建筑項目全生命周期BIM實施初探

趙甜甜, 俞凌云

(1.四川倍立建筑工程技術咨詢有限公司， 四川成都 610041；2.四川出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術中心, 四川成都 610041)

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建筑項目全生命周期BIM實施初探

趙甜甜1, 俞凌云2

(1.四川倍立建筑工程技術咨詢有限公司， 四川成都 610041；2.四川出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術中心, 四川成都 610041)

【摘要】作為國際前沿的建筑資產綜合管理運作模式，BIM能夠幫助我們為建筑物創建一個或多個精確的虛擬數字化模型，以明顯優于創建、共享以及使用信息的現行方法，實現建筑物從虛擬走向現實。在建筑項目從虛擬走向現實的路上，各國目前尚無如何實施BIM的統一標準，本文結合自身BIM實踐以及國際組織推薦的BIM實施高標準做法，探討BIM在建筑項目全生命周期各階段的實施要點。

【關鍵詞】建筑項目；全生命周期；BIM實施

為指導和推動建筑信息模型(BuildingInformationModeling，BIM)的應用，住房城鄉建設部于2015年6月16日以建質函[2015]159號印發《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》。該《意見》明確提出未來五年發展目標：“到2020年末，建筑行業甲級勘察、設計單位以及特級、一級房屋建筑工程施工企業應掌握并實現BIM與企業管理系統和其他信息技術的一體化集成應用；到2020年末，以下新立項項目勘察設計、施工、運營維護中，集成應用BIM的項目比率達到90%：以國有資金投資為主的大中型建筑；申報綠色建筑的公共建筑和綠色生態示范小區。”

雖然BIM的技術性理念已存在十余年，但BIM在中國起步較晚且進展緩慢，截至目前中國建筑項目的采用率僅約為15%[1]，遠低于發達國家建筑項目的BIM應用率(如美國為71%，英國為54%，澳大利亞為40%)。以上政策文件正是基于目前國內BIM應用現狀，政府為增加國內建筑項目BIM采用率而推出的頂層指導意見。BIM的采用無疑將推動建筑行業更加高效以及更加產業化，并且將徹底改變供應鏈合作伙伴之間的關系，創造新的商業模式，有效降低資金及運營成本，加快建筑物交付時間，并對建筑行業產生深遠影響。但在建筑項目的哪個階段應用BIM以及各階段BIM實施應開展哪些工作等問題上，在項目層面國內尚無指導性的執行方案。

1全生命周期BIM應用概念

國際上建筑項目的實際經驗已經充分表明,僅在項目的早期階段應用BIM將會限制其發揮其效力，且不會實現建筑項目業主所尋求的投資回報。最佳做法[1]應從項目的概念設計或規劃階段開始應用BIM。在此階段開發的模型應隨著項目的設計和規劃不斷進展轉變為一個成熟的建筑信息模型。擁有一個數據豐富的、可計算的模型，將使項目團隊能夠執行各類分析，通過提高與時間、成本及可持續性相關的效率，可增強項目創造價值的能力。此模型也能促進項目團隊執行項目文檔記錄、采購及施工前規劃工作。此模型還應促進施工過程的進展，以及在試運行之后能夠為運營和維護階段提供幫助。建筑信息模型也可促使做出翻新或拆除決定。故建議建設單位在建筑項目的全生命周期各結算均應采用BIM。

建筑項目全生命周期BIM應用是指自項目的決策及可行性研究(規劃)階段開始，歷經設計階段(包括概念設計、擴初設計及技術設計3個階段)、施工階段、移交和收尾階段、運營和拆除(終止使用)階段，通過各參建單位(包括建設單位、建筑師、機電工程師、結構工程師、施工單位、分包商、供應商等)協同作業，通過虛擬的數字化表達建筑模型整合各種項目的相關信息，在項目全生命周期過程中進行創建、共享以及傳遞信息，以提高生產效率、減少變更、節約成本和縮短工期。圖1為上述概念的示意圖。

圖1　全生命周期BIM應用概念示意

2BIM在建筑項目全生命周期各個階段的應用

2.1決策與可行性研究階段

在項目開發的決策與可行性研究階段，應首先按照項目生命周期各階段編制一份初始項目方案，并且初步確定項目團隊的定義，以明確BIM相關活動以及項目團隊要求。隨著項目推進， 需要為作出明智的決策而收集與項目、現場、周邊鄰近環境相關的信息。其次應初步了解項目業主、贊助商的要求和業務需求。在項目生命周期的早期階段，重要的是擁有一份具有協定精確和規定成果的詳細測量調查規范。

在項目的早期階段，BIM項目實施計劃流程可歸納如下：

(1)項目有一個或多個有GIS環境的施工現場。現場測量結果，包括地形測量、攝影測量、航空測量、現場照片等；

(2)施工現場的數字地形模型(如有)，包括在必要時使用激光掃描獲得的排水資料；

(3)現有建筑物和構筑物信息(最好在原有建筑信息模型的格式中)，或者從激光掃描獲取的點云信息，包括地理參考照片；

(4)鄰近構筑物的竣工資料，在現場及周圍的地下基礎設施(服務設施)，包括任何探地雷達數據。

2.2概念設計、擴初設計及技術設計階段

在概念設計階段應用BIM的做法還處于萌芽階段[2]。過去，大多數BIM實施僅僅是從項目的技術設計階段開始的。其部分原因是由于受技術的限制，尤其是缺少商用工具。由設計師開發的概念層面模型僅包含有限的信息量，使這些模型只能應用于可視化和動畫模擬，而不得應用于任何其他用途。

在設計開發階段，設計階段的主要BIM實施活動總結如下(表1)：

表1　設計階段BIM實施活動

2.3施工階段

項目的施工階段已經開始廣泛[2]地應用BIM。此階段應用的模型普遍稱為施工模型。有時也稱為“現場BIM”或者“移動BIM”，在大部分情況中，承包商負責此階段的模型。在較新的項目交付模式中，承包商在項目的早期階段參與而使其更容易開發和應用施工模型。通過與供應商或供貨商合作，簡化產品和設備的采購與交付流程，則可能使此階段獲得最大收益。在供應鏈管理流程中可能取得非常顯著的效率。因為模型包含詳細的產品信息，從而更加簡化了供應鏈管理和采購管理任務。

此階段的一個共同挑戰是與現場工人的交流問題，他們更愿意閱讀像2D圖紙和相關信息的項目資料。這個問題必須根據具體項目情況認真對待。有些施工單位利用新型視頻交流工具來解決這個問題，同樣，也可應用像平板電腦和觸摸屏電腦等易使用設備上部署施工模型的工具。如果具備適當的詳圖及擴初水平，則很容易從建筑信息模型提取不同組件的詳細信息，包括數量以及組件特性方面的信息，并且還可獲取有關每個建筑組件的規范信息。此信息可用于成本管理、采購、安裝、檢測和調試。利用早期生成的4D設計圖也可強化項目監督和控制過程，進而對項目以及項目活動狀況進行追蹤。施工階段模型也可用于恰當地制作現場布局計劃、臨建工程計劃(例如，腳手架以及腳手架可能對施進度產生的干擾)和建模設備，比如塔式起重機、吊機等。BIM實施的一個重大成果就是減少了施工階段的麻煩。BIM可以用于削減施工現場上的浪費量、返工以及其他無效工作[2]。在施工階段充分利用BIM以及準備下階段的模型是成功實施BIM的基本要素。

2.4移交和收尾期間的BIM

在任何資產的生命周期中，使用的大部分成本和資源都發生在運營和維護階段[3]。因此，只有在此項目期間應用模型才能充分發揮BIM的潛能。隨著在資產使用年限期間支出大量成本，使資產設計和施工進程向資產記錄模型或者竣工模型交付階段推進，以確保高效地開展項目運營和維護階段的工作，這是至關重要的環節。

2.5運營和終止使用期間的BIM

BIM越來越普遍地應用于項目運營和維護階段。終端用戶和資產所有者在此階段可以利用BIM執行如下工作：

(1)為建筑構件的維護工作制定計劃、采取防范措施或者糾正問題；

(2)按照所有者的業務要求以及根據設計意圖，高效地運營資產，使其發揮最佳性能；

(3)規劃空間和占用率，使資產組合達到最佳程度，參照基準性能模型，積極地管理、監督和調節建筑功能，使之更加節能、高效的監測樓宇傳感器以及建筑系統的實時控制；

(4)在保持舒適、安全的環境，提高效率以及降低成本的同時，消除或盡量減少能耗針對疏散和其他緊急危機，做好相應的計劃和準備，利用精確的竣工信息，做出改造、翻新及拆除的決策。

3結論及建議

BIM是一項重大進展，它向建筑環境產業提出了挑戰，使該產業考慮系統地、整體地改進技術、工作實踐和流程。但在實踐過程中，BIM仍存在以下需要解決的問題：

(1)心態問題：實施BIM需要全體利益方改變流程和做法。阻礙迎接變革的首要問題是對變革的抵觸、地盤問題和踟躕不前，這些是一部分常見的心態障礙，導致BIM采用速度緩慢；

(2)項目交付網絡問題：并非所有的項目交付網絡都歡迎BIM。即使在客戶和設計師都愿意采用BIM的完美情形中，由于缺乏愿意使用BIM的專業咨詢顧問，也使得BIM實施困難重重；

(3)技術阻礙：盡管軟件供應商愿意在其提供的工具中實現無縫集成和互操作性，但仍然存在部分需要解決的技術問題。在專業咨詢顧問、承包商和供應商軟件相容性的情況中，這個問題顯得尤為突出。這些項目團隊成員使用的專業軟件仍然不具有相容性和互操作性，因此，也割裂了BIM工作流；

(4)技術人力資源的可獲取性：缺乏BIM精英人員仍然是阻礙BIM被采用的最大困難之一。

為了克服這些障礙，提高BIM在建筑項目中的采用率，可能需要作出以下幾大結構性變化：

①所有利益方擴展視野，改變行為，利用一套“整個系統”和“全行業”做法，在BIM平臺上相互協作；

②為實施BIM進行能力建設、教育和培訓，使所有利害方更好地建立價值觀(包括價值觀的銜接)；

③國家標準及準則的開發；

④參與學術界的課程更新；

⑤過程和人推動變革，并非技術推動變革；

⑥對BIM實施的生命周期視角與供應鏈和資產管理牢固結合起來。

參考文獻

[1] 國際BIM實施指南(中文)[S].2005.

[2]http://www.bimplus.co.uk/[OL].

[3]http://www.bimtaskgroup.org/[OL].

[作者簡介]趙甜甜(1984～)，男, 工程師，研究方向為建筑工程項目管理。

【中圖分類號】TU712

【文獻標志碼】B

[定稿日期]2015-12-18