BIM在建筑全生命周期的應(yīng)用實踐流程探索

顏勤

（重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院，重慶400072）

BIM在建筑全生命周期的應(yīng)用實踐流程探索

顏勤

（重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院，重慶400072）

該文針對BIM在國內(nèi)目前建筑全生命周期應(yīng)用中存在的問題著手研究，提出解決問題的重點(diǎn)在于合理利用BIM在各階段進(jìn)行設(shè)計、工作和管理，總結(jié)了規(guī)劃、設(shè)計、施工和運(yùn)營階段中的關(guān)鍵問題與難點(diǎn)，將BIM全生命周期工作流程這個核心能力落實到建筑項目的實踐中，以期在項目的實踐中推動BIM技術(shù)在國內(nèi)建筑領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

建筑全生命周期；BIM；設(shè)計流程；實施應(yīng)用

基金論文：該論文為重慶市建設(shè)科技計劃項目2015年重大課題“裝配式住宅建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究集成與示范”（項目編號：城科字2015第（0-1）號）論文之一。

0　引言

BIM即建筑信息模型（Building Information Modeling），它是以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。隨著我國城市建設(shè)的加速推進(jìn)，建筑工程中的BIM技術(shù)得到了一定的發(fā)展，但仍需要借鑒和學(xué)習(xí)建筑全生命周期的實踐應(yīng)用經(jīng)驗，實現(xiàn)對我國快速城鎮(zhèn)化過程中建筑工程項目BIM技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)引導(dǎo)。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于2011年5月印發(fā)的《2011-2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》通知要求：“十二五”期間，基本實現(xiàn)建筑企業(yè)信息系統(tǒng)的普及應(yīng)用，加快建筑信息模型（BIM）、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作等新技術(shù)在工程中的應(yīng)用。推進(jìn)BIM技術(shù)、提升和完善企業(yè)綜合管理平臺，積極探索項目全生命周期管理技術(shù)的研究和應(yīng)用，實現(xiàn)工程全生命周期信息的有效管理和共享。《建筑工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》編制組對我國工程建設(shè)行業(yè)軟件應(yīng)用現(xiàn)狀的分析，把BIM的核心能力歸納為三個部分：信息共享能力、協(xié)同工作能力、專業(yè)任務(wù)能力，其中協(xié)同工作能力是BIM應(yīng)用過程中的方法和管理能力，包括與傳統(tǒng)方式不同的流程優(yōu)化、輔助決策等［1］。

1　建筑全生命周期各階段的應(yīng)用流程

建筑全生命周期協(xié)同設(shè)計是一種新的建筑設(shè)計方式，它可以使分布在不同地理位置的不同專業(yè)的設(shè)計人員通過網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同展開設(shè)計。這種設(shè)計方法與BIM的優(yōu)點(diǎn)不謀而合，建筑全生命周期的BIM設(shè)計流程需要有整體的高度與總體的視角。BIM的協(xié)同設(shè)計是在當(dāng)前建筑業(yè)技術(shù)發(fā)生深刻變化、建筑的傳統(tǒng)設(shè)計方式必須得到改變的背景下出現(xiàn)，同時也是數(shù)字化建筑設(shè)計技術(shù)與快速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物［2］。協(xié)同化設(shè)計流程是一個過渡階段的產(chǎn)物，并沒有脫離傳統(tǒng)“方案—初設(shè)—施工圖—項目交底”的設(shè)計流程，而是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了技術(shù)上的深化、拓展與擴(kuò)充。協(xié)同設(shè)計的各個責(zé)任方、參與方與潛在參與方都能在建筑全生命周期的各個階段進(jìn)行溝通、參與、協(xié)同工作中發(fā)揮作用，詳見表1。

表1　建筑全生命周期各階段參與方

1.1BIM在規(guī)劃階段的實施流程

1.1.1編制協(xié)同設(shè)計手冊（圖1）

在運(yùn)用BIM前編制企業(yè)級的BIM協(xié)同設(shè)計手冊，可保證一種新的工作制度實施有據(jù)可依。協(xié)同設(shè)計手冊主要內(nèi)容可包括BIM項目執(zhí)行計劃模版、BIM項目協(xié)同工作標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)互用性標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)劃分標(biāo)準(zhǔn)、建模方法標(biāo)準(zhǔn)、文件夾結(jié)構(gòu)及命名規(guī)則、顯示樣式標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容［3］。

1.1.2項目前期分析

在設(shè)計初期，建筑設(shè)計方根據(jù)框架目標(biāo)，能夠利用BIM進(jìn)行一系列的前期分析（如日照、采光、通風(fēng)、能耗等），通過系統(tǒng)的分析明確項目的各方面特征，幫助開發(fā)商或政府部門作出最優(yōu)的項目決策，實現(xiàn)收益與功能合理的雙豐收。

1.1.3方案概念設(shè)計

由建筑設(shè)計方與業(yè)主溝通確定建筑的概念方案，繪制適應(yīng)場地地形條件、具有地域文化特征建筑的總體模型造型意向。設(shè)計方能采用BIM的功能為政府部門、業(yè)主方、公眾提出科學(xué)切實可行的方案構(gòu)想，以協(xié)調(diào)各方的需求。

1.2BIM在建筑設(shè)計階段的應(yīng)用流程

1.2.1制定執(zhí)行計劃

執(zhí)行計劃的模版是企業(yè)級BIM協(xié)同設(shè)計手冊中一項重要內(nèi)容。用BIM做項目的工作要求比較高，需要的資源也較多，所以必須充分考慮本設(shè)計院的具體情況，預(yù)見項目實施過程中的難點(diǎn)與關(guān)鍵點(diǎn)，規(guī)定協(xié)同工作的具體內(nèi)容，才能保證項目的順利完成［3］。

1.2.2項目樣板建立

在業(yè)主方認(rèn)可前期方案時，可由項目團(tuán)隊負(fù)責(zé)人牽頭擬定協(xié)同工作的項目樣板，以CAD圖紙?zhí)幚砗晚椖课募?zhǔn)備為基礎(chǔ)，分別建立適用于各個專業(yè)的項目樣板，詳見圖2。

圖2　設(shè)計階段BIM流程

圖3　柱子與管網(wǎng)的碰撞

1.2.3工作分配各專業(yè)建模

由建筑師首先利用BIM進(jìn)行建模，并將建筑的基本參數(shù)輸入到BIM的三維模型中。根據(jù)BIM模型預(yù)估具體設(shè)計工作的工作量并進(jìn)行工作分配。建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)按樓層劃分，MEP專業(yè)有的按樓層，有的按系統(tǒng)劃分。模型建好后交由結(jié)構(gòu)工程師、設(shè)備工程師等設(shè)計人員，在這同一個三維信息模型下采用同步同時的工作模式，實現(xiàn)設(shè)計技術(shù)自身的協(xié)同，減少各專業(yè)之間二次對接時圖紙間出現(xiàn)的“錯漏缺”現(xiàn)象，達(dá)到BIM設(shè)計階段的協(xié)同。

1.2.4碰撞檢查各專業(yè)溝通

在建筑模型整合后，所有項目相關(guān)信息都能在一個平臺上管理使用。建筑設(shè)計方、結(jié)構(gòu)設(shè)計方、設(shè)備設(shè)計方在階段成果的模型上進(jìn)行碰撞設(shè)計檢查，核對BIM模型中存在的沖突問題并及時解決（圖3、圖4）。當(dāng)碰撞檢查進(jìn)行到一定階段時可以召開會議，通過各方及時溝通，共享信息數(shù)據(jù)，減少不可預(yù)見問題的發(fā)生，各方持續(xù)的反饋使問題得以盡快解決，提高工作效率。各專業(yè)信息的共享，各司其職，建模、溝通、協(xié)調(diào)、修改，最終把BIM模型建成。

1.2.5與業(yè)主方溝通完成設(shè)計成果

當(dāng)模型匯總完成后，建筑設(shè)計方將階段成果與業(yè)主方進(jìn)行會議溝通，通過會議反饋業(yè)主方的意見修改建筑設(shè)計，同時與各專業(yè)對接溝通。建筑設(shè)計方、結(jié)構(gòu)設(shè)計方、設(shè)備設(shè)計方在統(tǒng)一的制圖標(biāo)準(zhǔn)下，利用BIM完成最終的設(shè)計方案，進(jìn)行方案的報建與交付工作。

1.2.6完成初步設(shè)計與施工圖設(shè)計

在施工圖深化階段，利用參數(shù)化構(gòu)件組成的模型修改，可以省去建筑方案設(shè)計與后續(xù)設(shè)計（如初步設(shè)計、施工圖設(shè)計）之間繁重的重繪工作，避免設(shè)計各環(huán)節(jié)脫節(jié)，便于根據(jù)實際工程要求對原方案的梳理及修改工作。

1.2.7預(yù)制加工

在設(shè)計完成后與項目施工前，材料供應(yīng)商可根據(jù)BIM大量的參數(shù)化表格供應(yīng)所需設(shè)備和構(gòu)配件、建筑材料等，保證整個建設(shè)項目的質(zhì)量、進(jìn)度、成本等目標(biāo)［4］。此時可以提前做好PC構(gòu)件的預(yù)制加工，幫助實現(xiàn)建筑構(gòu)件的直接無紙化加工建造，取得預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)目標(biāo)。

1.3BIM在施工階段的應(yīng)用實施

1.3.1施工進(jìn)度計劃

業(yè)主方在施工階段的前期，將BIM模型交給項目經(jīng)理進(jìn)行工期的計劃，并預(yù)估施工成本，對施工方案可行性進(jìn)行論證。施工單位根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、管理能力，制定經(jīng)濟(jì)合理的施工方案，將BIM模型和計劃進(jìn)度進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，以實現(xiàn)BIM基于時間維度的4D應(yīng)用。

1.3.2施工進(jìn)度檢查

在施工階段，施工方可根據(jù)項目實施的過程，使用BIM進(jìn)行進(jìn)度控制與檢查（圖5）。同時運(yùn)用BIM進(jìn)行碰撞檢查，避免在施工過程中才發(fā)現(xiàn)問題返工造成經(jīng)濟(jì)損失，同時也延誤工期。

圖5　碰撞檢查優(yōu)化前后對比圖

1.3.3施工質(zhì)量管理

監(jiān)理單位可通過BIM可視化模型充分了解業(yè)主方的建設(shè)意圖，了解建設(shè)工程最終目標(biāo)，協(xié)助業(yè)主方對整個工程進(jìn)行質(zhì)量管理、進(jìn)度管理、成本管理、信息管理，利用BIM做好各參與方之間的協(xié)調(diào)［4］。施工方也能利用BIM模型的可視化特征與設(shè)計方、施工工人進(jìn)行及時的溝通交流，從而解決部分施工工人不懂圖紙的問題。

1.3.4項目成本控制

同步提供有關(guān)建筑質(zhì)量、進(jìn)度以及成本的信息，BIM可以方便地提供工程量清單、概預(yù)算、各階段材料準(zhǔn)備等施工過程中需要的信息，BIM模型包含建筑的材料信息、工藝設(shè)備信息、成本信息等，這些信息可以用來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析［5］。可根據(jù)BIM模型進(jìn)行建筑項目的成本預(yù)算，并進(jìn)行成本控制。

1.4BIM在建筑運(yùn)營階段的應(yīng)用

1.4.1三維模型數(shù)據(jù)庫的運(yùn)用

設(shè)計完成后，利用BIM包含建筑工程從設(shè)計、使用直至建筑使用周期終結(jié)的所有信息參數(shù)，這些信息始終建立在一個三維模型數(shù)據(jù)庫中，業(yè)主、施工單位及政府管理部門都可基于這個統(tǒng)一的模型協(xié)同工作［6］。

1.4.2使用情況的科學(xué)管理

建筑在投入運(yùn)營使用階段，BIM可同步提供有關(guān)建筑材料的廠家信息、材質(zhì)信息、建筑使用情況或性能、入住人員與容量、建筑已用時間以及建筑財務(wù)方面的信息。幫助開發(fā)商與業(yè)主方對項目進(jìn)行科學(xué)的管理，從而實現(xiàn)建筑全生命周期的連貫性。

2　結(jié)語

在建筑全生命周期中合理應(yīng)用BIM進(jìn)行工作與設(shè)計，既是實現(xiàn)BIM的最大優(yōu)勢之處，也是建筑行業(yè)全新的實踐經(jīng)驗。通過各參與方的配合，在建筑全生命周期的各個階段，參與方都能夠獲得直接或間接的效益與效率。它使設(shè)計在工程的建設(shè)過程中更顯現(xiàn)其主導(dǎo)作用，同時也對施工方及施工過程產(chǎn)生實際的作用，BIM的全生命周期應(yīng)用能力使工程項目信息得到更好地創(chuàng)建、共享，實現(xiàn)了項目的全過程管理。項目的統(tǒng)籌管理，實現(xiàn)BIM在各階段、各專業(yè)間的協(xié)同應(yīng)用，實現(xiàn)橫向打通，是未來研究和應(yīng)用的關(guān)鍵。

［1］何關(guān)培.中國BIM標(biāo)準(zhǔn)個人思考（二）［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2013（4）：107-112.

［2］過俊.BIM在國內(nèi)建筑全生命周期的典型應(yīng)用［J］.建筑技藝，2011（1）：95-99.

［3］EvilGao.協(xié)同化設(shè)計［EB/OL］.［2014-02-07］.http：//blog.sina.com.cn/s/ blog_709743370101ji01.htm l.

［4］孫悅.基于BIM的建設(shè)項目全生命周期信息管理研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2011.

［5］樊則森，李新偉.裝配式建筑設(shè)計的BIM方法［J］.建筑技藝，2014（6）：68-76.

［6］陳宇軍，劉玉龍.BIM協(xié)同設(shè)計的現(xiàn)狀及未來［J］.中國建設(shè)信息，2010（4）：26-29.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

Application Practice Procession of BIM Technology in Building LifecycleManagement

This paper conducts studiesbased on theproblemsin theapplication of BIM in building lifecyclemanagement.It ispointed out that the key to resolve these problems liesin the rationalutilization of BIM ateach stage to design，work andmanage，w ith thekey problemsand difficulties summed up in planning，design，construction and operation phases.It is considered thatBIM building lifecyclemanagement，the key competence，be adopted in construction projectsin hopeof promoting thew ideapplication of BIM technology in domestic construction field.

building lifecyclemanagement；BIM；design flow；imp lementation and app lication

TU 18

A

1671-9107（2016）08-0013-03

10.3969/j.issn.1671-9107.2016.08.013

2016-07-06

顏勤（1986-），女，重慶人，研究生，講師，主要從事建筑技術(shù)理論與方法、城鄉(xiāng)規(guī)劃、城市災(zāi)害防治及建筑公共安全設(shè)計理論與技術(shù)等領(lǐng)域的科研、教學(xué)及工程實踐工作。