BIM與CAD的協同作用

(重慶交通大學河海學院 重慶 400041)

BIM與CAD的協同作用

李晉

(重慶交通大學河海學院重慶400041)

建筑信息模型(Building Information Modeling)技術簡稱為BIM技術，是建筑CAD技術從基于點線面的二維表達向基于對象的三維形體與屬性信息表達的轉變。BIM技術方面的研究正成為國內外土木建筑工程信息技術研究的最大熱點。本文詳細闡述了BIM的具體定義及在建筑業的位置，CAD、BIM與協同的關系，指出了BIM技術的目標、核心與基礎是BIM研究與應用需要深刻理解、不可回避的三個關鍵問題，最后總結了當前BIM研究與應用存在的幾個問題和對前景的展望。

計算機輔助設計;建筑信息模型;協同;信息共享與轉換;數據標準;BIM評價體系;BIM應用；建筑業

一、引言

BIM是建筑信息模型(Building Information Modeling)的簡稱，是基于建筑CAD技術的二維向基于對象的三維形體與屬性信息表達的轉變。

要在建設項目中實現BIM的價值,我們要弄清楚一些問題，例如：到底什么是BIM？BIM會在工程建設行業發生怎樣的轉變？如何在一個項目中使用BIM？BIM和目前普及使用的CAD是什么關系？

BIM是一個設施(建設項目)的數字表達和可以分享的知識資源;

內容既包括設施的物理信息也包括設施的功能信息;

目的是為各種各樣的決策提供一個可靠的基礎;

時間是從設施的產生到拆除的整個生命周期。

BIM定義中蘊涵兩個主要信息:一是BIM的內涵豐富,能干的事情很多;二是看完定義后對我們近一步理解BIM并沒有幫助。

CAD只改變了成果交付的工具,并沒有改變成果交付的內容-圖紙;而BIM不僅改變了工具,還改變了成果交付的內容,進而逐步改變成果交付的方法和流程。這里就是BIM的理解和實施困難的根本原因。

二、CAD與BIM

CAD通常是指計算機輔助設計。工程中的CAD分為二維CAD與三維CAD，分別表示基于二維的計算機輔助設計和基于三維的計算機輔助設計。

計算機設計時，先從二維圖形的點、線、面開始，隨著技術發展，可以對三維圖形進行顯示與操作。與二維圖形比較，計算機對三維圖形的處理要更復雜。所以工程師用計算機從二維開始輔助繪圖和設計，用二維的平面圖、立面圖、剖面圖來表達建筑物。隨著計算機硬件水平的提升，三維軟件技術的發展，工程師可以用計算機進行三維圖形表達建筑物。

建筑物的幾何表達方式分為二維、三維，除了幾何表達外，還包含了例如材料強度、密度、熱膨脹系數等很多非幾何屬性的信息。建筑信息包括了建筑物的幾何屬性和非幾何屬性，組成模型稱為建筑信息模型(BIM)。

三、CAD與協同設計

建筑行業對于體型規則、結構簡單的工程項目，最佳選擇就是采用二維CAD;對于體型不規則、結構復雜、異形的建筑工程項目，采用三維CAD是更好的選擇。

要客觀公正看待BIM。不論是二維CAD，三維CAD，還是BIM設計，建筑設計企業的核心問題是認清協同設計。

四、BIM與協同工作

協同是自然界中一個群體呈現有序的行為。在建筑設計階段，這個群體是指一個建筑設計企業，通過協同設計提高設計企業的管理能力。采用協同設計的建筑設計企業，各專業的設計人員能有序地通過外部參照的方式引用正確有效版本的外專業設計圖紙，從而提高設計圖紙的質量，這使得整個建筑設計企業呈現有序的行為。

一個建筑工程項目中，如同建筑設計企業內部，各部門各專業的參與人員之間往往都是相互依賴的，一方需要其他方的圖紙、文檔的同時，所提出的變更(修改)對其他方都可能產生重要的影響，可能導致鏈式反應，項目參與人員越多問題就越復雜。如果沒有采用協同工作的方式進行管理，項目中各部門各專業的各參與方就很容易呈現無序的行為。無序的具體體現就是建筑工程項目規劃、設計、施工、運營、維護管理全生命過程中出現的各種問題與沖突。

在建筑行業這個大群體中解決這些問題與沖突，就是將土木建筑工程與最新信息技術相結合，采用協同工作的方式進行管理，使得各部門各專業的參與人員呈現有序的行為，這正是BIM的意義所在，通俗點說也就是整個建筑行業的協同。

五、CAD、BIM與協同研究

建筑工程項目從規劃、設計、施工、到運營維護管理過程中眾多部門眾多專業要使用大量的繪圖、建模、分析、計算、管理應用等專業軟件，甚至多達上百種。這些軟件因為內部的數據結構不同，數據交換困難，容易形成信息孤島。BIM技術的初衷就是為了解決信息孤島的問題。

為了實現整個建筑行業協同這個目標，BIM技術的核心問題就是建筑全生命周期過程中的信息共享與轉換。

六、問題與前景

國內BIM應用最先開始對少量不規則異型建筑做三維建模，復雜項目設計階段的管線綜合。近兩年開始轉移到施工企業，主要集中在應用BIM軟件進行施工階段的碰撞檢查、工程量統計、施工進度計劃的模擬與優化。

現階段BIM應用存在以下問題:(1)在三維建模過程中BIM軟件如Revit的各種專業構件庫(族庫)不完備，需要用戶自定義構件。(2)BIM產生的一個模型文件很容易超過100MB，即便是配置很高的機器，運行效率也會下降。(3)BIM在模型文件的數據共享上基本都采用了國際IFC數據標準，但是各種BIM軟件的導入與導出IFC文件水平參差不齊。(4)BIM應用過程中，大量的非幾何屬性信息還沒有被創建在BIM模型中。(5)項目過程中各階段產生的BIM模型在竣工后該按什么樣的標準進行交付才能在后期的運營管理階段長期(如50-100年)使用，這個問題還沒有很好的解決方案。

由于不恰當的宣傳，大多數人將BIM與三維軟件等同，他們并不了解BIM的核心是建筑信息的共享與轉換。由此可見BIM的應用與普及還有長遠的路要走。

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李晉(1992-)，男，漢，河南省開封市通許人，在讀研究生，重慶交通大學，研究方向：BIM與CAD的協同作用。