BIM軟件在建設項目中的應用研究

摘 要：本文從兩個維度闡述BIM在建設項目中的具體應用：BIM在建設項目各階段的應用與BIM在不同建設項目管理模式的應用，其中包括有可行性研究階段、施工階段與運營維護階段，具體的建設項目管理模式包括設計—招標—建造模式、設計—建造模式、代理型施工管理模式、風險型施工管理模式、精益建造管理模式與一體化項目管理模式。最后針對BIM在建設項目中廣泛應用的困難與挑戰、以及BIM未來的發展趨勢進行了闡述。

關鍵詞：建筑信息建模（BIM）；建設項目管理模式；發展趨勢

進入信息化時代，信息技術已經為制造業、電子業等行業帶來了革新性的變化。在制造業，數字化模型作為其重要生產工具已有數年的歷史，數控操作，三維軟件等技術為提高生產效率發揮了顯著的作用。而建筑業信息化程度仍處于較低的水平，針對目前建筑業向低能耗、低污染、可持續發展方向的發展趨勢，并伴隨著國外同行業日益激烈的競爭與挑戰，信息化技術是我國建筑行業現階段應運而生的發展方向。

目前，我國的建筑行業在設計與施工兩個領域存在著明確的分工，大多數建設項目管理模式采用設計—招標—建造模式，其中信息的溝通不暢成為提高生產效率的主要瓶頸。故人們開始探索新型的技術與管理模式，如3D制圖、一體化項目管理模式、精益建造管理模式等等。而BIM的出現，真是順應了建筑業主的發展需求。

BIM最初發源于上世紀70年代的美國，由美國喬治亞理工大學建筑與計算機學院的查克易士曼博士提出。其被定義為：“Building information modeling integrates all of the geometrics and capabilities，and piece behavior information into a single interrelated descripition of a building project over its lifecycle.It also includes process information dealing with construction schedules and fabrication processes”[1]。翻譯為：“建筑信息建模是將一個建筑建設項目在整個生命周期內的所以幾何特性、功能要求與構件的性能信息綜合到一個單一的模型中。同時，這個單一模型的信息還包括了施工進度、建造過程的過程控制信息。”

1 BIM概念綜述

（1）BIM作為模型結果

在此引用美國國家BIM標準對BIM的定義—“BIM是建設項目的兼具物理特性與功能特性的數字化模型，且是從建設項目的最初概念設計開始的整個生命周期里做出任何決策的可靠共享信息資源。”

BIM作為模型結果，與傳統的3D建筑模型有著本質的區別，其兼具了物理特性與功能特性。其中，物理特性（Physical Characteristic），可以理解為幾何特性（GeometricCharacteristic）；而功能特性（Functional Characteristic），是指此模型具備了所有一切與該建設項目有關的信息。

（2）BIM作為過程

在此引用美國喬治亞理工大學建筑與計算機學院的查克伊士曼博士等四人所著的《BIM：業主、項目管理者、設計人員、工程師及承包商的建筑信息建模指南（BIM：AGuide toBuildingInformation Modeling for Owners，Managers，Designers，Engineers andContractors）》一書中關于BIM的定義：“BuildingInformation Modeling（BIM）is a new approach todesign，construction，and facility mangement...BIM is not a thing or a type of software but a hunman activity that ultimately involves broad process changes in construcion.”[2] 將其翻譯如下：“建筑信息建模是對于項目進行設計、施工和運營維護管理的一種新型過程方法……BIM不是某一個物體或者某一種軟件，它是一種管理具有眾多不確定因素的項目施工過程的人為舉措。”

2 BIM在建設項目各階段的具體應用

BIM對于可行性研究階段建設項目在技術和經濟上可行性論證提供了幫助，提高了論證結果的準確性和可靠性。在可行性研究階段，業主需要確定出建設項目方案在滿足類型、質量、功能等要求下是否具有技術與經濟可行性。但是，如果想得到可靠性高的論證結果，需要花費大量的時間、金錢與精力。BIM可以為業主提供概要模型對建設項目方案進行分析、模擬，從而為整個項目的建設降低成本、縮短工期并提高質量。

BIM在建設項目各階段的具體應用

對于傳統CAD時代存在于建設項目設計階段的2D圖紙冗繁、錯誤率高、變更頻繁、協作溝通困難等缺點，BIM所帶來的價值優勢是巨大的：在概念設計階段，設計人員需對擬建項目的選址、方位、外形、結構形式、耗能與可持續發展問題、施工與運營概算等問題做出決策，BIM技術可以對各種不同的方案進行模擬與分析、且為集合更多的參與方投入該階段提供了平臺，使做出的分析決策早期得到反饋，保證了決策的正確性與可操作性。不同于CAD技術下3D模型需要由多個2D平面圖共同創建，BIM軟件可以直接在3D平臺上繪制3D模型，并且所需的任何平面視圖都可以由該3D模型生成，準確性更高且直觀快捷，為業主、施工方、預制方、設備供應方等項目參與人的溝通協調提供了平臺。

設計圖紙的實際可施工性（constructability）是國內建設項目經常遇到的問題。由于專業化程度的提高及國內絕大多數建設工程所采用的設計與施工分別承發包模式的局限性，設計與施工人員之間的交流甚少，加之很多設計人員缺乏施工經驗，極易導致施工人員難以甚至無法按照設計圖紙進行施工。BIM可以通過提供3D平臺加強設計與施工的交流，讓有經驗的施工管理人員參與到設計階段早期植入可施工性理念，更深入地可以推廣新的工程項目管理模式如一體化項目管理模式IPD（Integrated ProjectDelivery mode）以解決可施工性的問題。在設計的任何階段，BIM技術都可以按照定額計價模式根據當前BIM模型的工程量給出工程的總概算；隨著初步設計的深化，項目各個方面如建設規模、結構性質、設備類型等均會發生變動與修改，BIM模型平臺導出的工程概算可以在簽訂招投標合同之前給項目各參與方提供決策參考，也為最終的設計概算提供基礎。

BIM在建設項目管理模式的具體應用

傳統的建設項目管理模式如設計一招標一建造模式、設計一建造模式、代理型施工管理模式、風險型施工管理模式等都有一個共同的缺點，即各參與方處于對立的位置，各參與方的目標和項目總體的目標不一致，如出現項目的目標沒有達到（例如造價超出預算），但某個參與方的目標卻圓滿完成（例如施工方實現盈利）等。

3 BIM軟件挑戰與未來發展應用

目前市場上的BIM軟件紛繁蕪雜，不僅BIM核心建模軟件多種多樣，與之具有互用性的行業軟件也種類繁多。選擇合適的軟件對于初步嘗試BIM應用的建筑企業并不是一件易事，且軟件的價格不菲，而開發BIM軟件需要大量的人力、物力及時間投入，收益的不確定性往往讓許多企業望而卻步。

由于BIM的可視化平臺可以讓業主隨時檢查其設計是否符合業主的要求，且BIM技術所帶來的價值優勢是巨大的，如能縮短工期、早期得到可靠的工程預算、得到高性能的項目結果、方便設備管理與維護等等。

在新加坡，一些項目的BIM模型已經具備了自動檢測是否符合規范與施工性

能；而一些以創新為主的公司，如Solibri和EPM，其基于IFC標準（Industry FoundationClasses data model，IFC，由buildingSMART聯盟——即美國建筑科學研究院在信息資源和技術領域的一個專業委員會——開發的BIM普遍使用的格式）已經開發出了具有模型自動檢測功能的軟件（Jotne 2007，Solibri2007）。

參考文獻

[1]Goldberg，H.E.，The Building Information Model，CADalyst，Nov 2004.Vol.21，56-58.

[2] Gudgel，J.，Building Information Modeling：Transforming Design and Construction toAchieve GreaterIndustry Productivity，McGraw-Hill SmartMarket Report.Retrieved from www.analyticsstore.construction.com

作者簡介

劉韋臣（1994-），男，漢族，河南開封市人，工學碩士，河南大學土木建筑學院土木工程專業，研究方向：結構工程。