BIM：開啟建筑新時代

BIM：開啟建筑新時代

阮小林

住房和城鄉建設部于2017年5月4日發布第1534號公告，批準《建筑信息模型施工應用標準》為國家標準，編號為GB/T51235-2017，將在明年1月1日起實施。而就在今年7月1日，《建筑工程信息模型應用統一標準》已正式開始實施，該標準是第一部建筑信息模型方面的工程建設標準，填補了我國BIM技術應用標準的空白，特別是配合住建部發布的裝配式建筑3大標準（裝配式木結構、裝配式鋼結構、裝配式混凝土建筑技術標準）在今年6月實施，標志著我國建筑業將進入一個全新的時代。

標準背景

新發布的標準與將實施的標準相輔相承?！督ㄖ畔⒛Ｐ蛻媒y一標準》為最高標準，其他標準應遵循統一標準的要求和原則?！督ㄖ畔⒛Ｐ褪┕脴藴省窞閳绦袠藴?，規定在設計、施工、運維等各階段BIM具體的應用內容，包括BIM應用基本任務、工作方式、軟件要求、標準依據等。

《建筑信息模型施工應用標準》是根據住房和城鄉建設部《關于印發〈2013年工程建設標準規范制訂修訂計劃〉的通知》的要求，由中國建筑股份有限公司和中國建筑科學研究院會同有關單位編制而成。《建筑信息模型施工應用標準》共有12章，包含設計、施工、加工、造價、管理、監理、驗收等建筑施工全流程相關內容。

為編制《建筑信息模型施工應用標準》，標準編制單位組織了大量工程示范活動。標準編制單位從“十五”開始，承擔了多項國家科技支撐計劃項目和863項目研究工作，開展了數字社區信息表達與交換標準、基于國際標準IFC的建筑設計及施工管理系統、現代建筑設計施工一體化關鍵技術、基于BIM技術的下一代建筑工程應用軟件、城鎮住宅建設BIM技術研究及產業化應用示范、基于BIM服務建筑工程設計的共性平臺技術等研究，國家和企業多年的科研投入為本標準的編制打下良好基礎。

中國建筑股份有限公司從2013年開始在業內率先開展BIM應用示范工程建設，投入大量人力和物力將BIM技術應用于一批代表性工程，如在廣州東塔項目中開展了我國第一例基于BIM的工程總包項目管理實踐；在中建技術中心實驗樓工程中實踐了我國第一例IPD模式的BIM應用，打造了BIM技術“四位一體”應用范例。在BIM示范工程的帶動下，有大量的工程項目開展了BIM應用。據統計，截至2015年末，已有1658個項目中不同程度應用了BIM技術，其他參編單位也在眾多項目中積累了豐富的BIM應用經驗，這些工程實踐為本標準編制積累了寶貴的經驗。

為充分借鑒美國和歐洲一些國家的BIM標準編制經驗，編制組組織翻譯了26部有關BIM的國際標準、國家標準和美國的協會標準，形成約40萬字的參考資料，供標準編制組深入研究、學習和參考。從深化設計、施工模擬、預制加工、進度管理、預算與成本管理、質量與安全管理、施工監理、竣工驗收等方面提出了建筑信息模型的創建、使用和管理要求。

標準定位直接面向施工技術和管理人員，間接面向軟件開發人員，提出軟件功能要求，促進BIM軟件發展。標準從應用內容、模型元素、交付成果和軟件要求三個方面展開，當前標準框架為未來可能的擴展留下了空間，例如，幕墻、裝飾裝修的深化設計和預制加工，可以在對應章增加擴展。

標準規范統一了名詞定義，如建筑信息模型、模型細度等，不使用子模型、任務模型、專業模型等名詞，采用工程技術人員容易理解的名詞，并對建筑信息模型給出了中國標準定義，即：在建設工程及設施全生命期內，對其物理和功能特性進行數字化表達，并依此進行設計、施工、運營的過程和結果的總稱。

建筑工業化和建筑業信息化是建筑業可持續發展的兩大組成部分，信息化又是現代工業化的重要支撐。目前我國建筑業信息化發展緩慢，其主要原因在于企業管理信息化的過程中始終缺乏管理資源信息化，而管理信息化和資源信息化對于建筑業信息化兩者缺一不可。

盡管我國工程規劃、設計、施工、運維等階段及其中的各專業、各環節以及工程建設管理都已普遍應用計算機軟件，但工程建設行業計算機應用軟件水平的進一步提升目前尚面臨著兩個主要問題：一是信息共享，二是協同工作。工程建設行業不同軟件信息不交換、不及時、不準確的信息孤島問題已經是國內外普遍存在的問題。大到一個行業，小到一個企業、一個部門，數據不能有序流通、信息不能共享，信息孤島給行業和企業帶來巨大的經濟損失。解決各個系統之間的數據交互和業務集成，也就成了行業和企業信息化的主要戰略任務，這也是 BIM 技術的優勢所在。

BIM標準是建立標準的語義和信息交流的規則，為建筑全生命周期的信息資源共享和業務協作提供有力保證。但是，目前并未在建筑全生命周期范圍內大規模地實施應用BIM，以及在此基礎上實施ERP、BLM等全面的信息化管理，其主要原因就在于建筑信息模型標準體系與標準的缺失。與其他行業相比，建筑物的生產是基于項目與協作的，通常由多個平行的利益相關方在較長的時間段協作完成。建筑業的信息化尤其依賴在不同階段、不同專業之間的信息傳遞標準，即需建立一個全行業的標準語義和信息交換標準，否則將無法整體實現BIM的優勢和價值。此外，BIM標準對建筑企業的信息化實施具有積極的促進作用，尤其是涉及企業中的業務管理與數據管理的軟件，均依賴標準化所提供的基礎數據、業務模型，從而促進建筑業管理由粗放型轉向精細化管理。

指導政策

《建筑信息模型施工應用標準》的出臺和《建筑工程信息模型應用統一標準》的實施，可以說是當前國家轉型升級、實現全面信息化的大環境下驅使的，是配合國家戰略發展的一項舉措。

2016年7月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發《國家信息化發展戰略綱要》，其中提出：推進智慧城市時空信息云平臺建設試點，運用時空信息大數據開展智慧化服務，提升城市規劃建設和精細化管理服務水平。推動數字化城管平臺建設和功能擴展，統籌推進城市規劃、城市管網、園林綠化等信息化、精細化管理，強化城市運行數據的綜合采集和管理分析，建立綜合性城市管理數據庫，重點推進城市建筑物數據庫建設。

工程建設信息化，是在行業貫徹執行國家戰略性新興產業政策、推動新一代信息技術培育和發展的具體著力點，也將有助于行業的升級轉型。工程建設信息化，則依賴于建筑信息模型技術所提供的各種基礎數據。在住建部制定的建筑業發展“十三五”規劃中，明確對BIM的應用做出了要求，提出：要加快推進建筑信息模型（BIM）技術在規劃、工程勘察設計、施工和運營維護全過程的集成應用，支持基于具有自主知識產權三維圖形平臺的國產BIM 軟件的研發和推廣使用。

2016年8月23日，住建部印發《2016-2020年建筑業信息化發展綱要》，在該綱要中提出：“十三五”時期，全面提高建筑業信息化水平，著力增強BIM、大數據、智能化、移動通訊、云計算、物聯網等信息技術集成應用能力，建筑業數字化、網絡化、智能化取得突破性進展，初步建成一體化行業監管和服務平臺，數據資源利用水平和信息服務能力明顯提升，形成一批具有較強信息技術創新能力和信息化應用達到國際先進水平的建筑企業及具有關鍵自主知識產權的建筑業信息技術企業。并對勘察設計類企業、施工類企業、工程總承包類企業分別做出了相應要求，要求這些企業推進信息技術與企業管理深度融合，加快BIM普及應用，實現勘察設計技術升級，加強信息化基礎設施建設，推進管理信息系統升級換代，優化工程總承包項目信息化管理，提升集成應用水平，推進“互聯網+”協同工作模式，實現全過程信息化。該綱要明確指出，BIM是“十三五”建筑業信息技術發展的重要內容。未來一段時期，BIM必將實現建筑全生命期信息共享。廣大企業要積極研究BIM、物聯網等技術的創新應用，贏得技術優勢，才能贏得未來發展。

此外，各地方政府也相對應的出臺了很多關于BIM的推廣政策。例如，重慶2017年起建筑面積3萬平方米以上的單體公共建筑（包含以上規模公共建筑面積的綜合體）在設計階段必須采用BIM技術；上海將在三年內全面使用BIM技術，2017年10月起，規模以上新建、改建和擴建的政府和國有企業投資的工程項目全部應用BIM技術，鼓勵其他社會投資工程項目和規模以下工程項目應用BIM技術；湖南省同樣也決定實施推進BIM技術應用三年行動，到2020年底，設計、施工、房地產開發、咨詢服務、運維管理等企業全面普及BIM技術。

行業影響

有分析人士指出，BIM給建筑業帶來的并不單單只是將平面的CAD升級成立體的BIM， BIM并不僅是一項技術變革，同時也是流程、商業模式和產業模式上的變革。BIM在技術上改變的不只是建筑繪圖，還有可視化的創造方式以及工程數據信息的集成應用載體；在流程上BIM不斷地在幫助優化企業內設計、施工、運維等各個階段的應用及操作流程，它將成為未來整個建筑項目流程的主導者，改變當前的格局。

在設計部分。BIM不但將建筑師、結構工程師、設備工程師等設計工種組織在同一個三維信息模型下工作，實現設計技術自身的協同，減少工種圖紙間的“錯漏缺”現象，而且實現了設計各階段的集成。運用BIM，利用參數化構件組成的模型修改，可以省去建筑方案設計與后續設計(如初步設計、施工圖設計)之間繁重的重繪工作，避免設計各環節脫節，便于根據實際工程要求對原方案的梳理及修改工作。此外,設計完成后,BIM包含建筑工程從設計、使用直至建筑使用周期終結的所有信息參數，這些信息始終建立在一個三維模型數據庫中，業主、施工、監理單位及相關管理部門都可基于這個統一的模型協同工作,徹底改變了工程項目的協作過程。BIM技術的應用，不僅改變了設計思維和方法，也使設計在工程的建設過程中更顯現其主導作用。

在施工部分。BIM技術對建筑施工流程的影響可以說是顛覆性的，對施工過程中的方案優化、成本、進度、質量等控制更加精確、具體，并對施工企業的管理和生產起到變革作用——虛擬施工、方案優化。首先，運用BIM技術，建立用于進行虛擬施工的施工模型，可以將工藝參數與影響施工的屬性聯系起來，以反應施工模型與設計模型之間的交互作用。施工模型要具有可重用性，因此必須建立施工產品主模型描述框架，隨著產品開發和施工過程的推進，模型描述會日益詳細，最終通過BIM技術保持模型的一致性及模型信息的可繼承性，實現虛擬施工過程各階段和各方面的有效集成。其次，基于BIM模型，可對施工組織設計方案進行論證，就施工中的重要環節進行可視化模擬分析,并按時間進度進行施工安裝方案的模擬和優化。也可對一些重要的施工環節或采用新施工工藝的關鍵部位、施工現場平面布置等施工指導措施進行模擬和分析，不斷優化方案，以提高計劃的可行性。還可直觀地了解整個施工或安裝環節的時間節點和工序，并清晰把握在施工過程中的難點和要點，從而優化方案，以提高施工效率和施工方案的安全性。

在監理部分。由于相對于以前的平面設計圖，基于BIM技術的設計模型能更好地表達出各種構件的空間位置關系，這就使得監理人員能夠更直觀地看到某些施工難點，進而為施工提供指導。特別是對于實際施工中與設計圖紙不符的地方，也能更及時地看到、提出問題，方便與設計、施工的溝通，有助于及時發現問題、解決問題。雖然BIM技術的應用可以讓監理工作更輕松，但也給監理企業提出了新要求。比如根據BIM技術的特點和要求，監理企業需要重新制定公司的監理工作制度，從而在利用BIM技術對工程進行監理的過程中，能夠真正地發揮BIM技術的優勢，指導工程項目建設過程的監理工作。

中國建筑學會顧勇新副秘書長曾在講話中說到：BIM技術作為建筑業信息化的重要組成部分，具有三維可視化、數據結構化、工作協同化等特點優勢，給我們行業發展帶來了強大的推動力，有利于推動綠色建設，優化綠色施工方案，優化項目管理，提高工程質量，降低成本和安全風險，提升工程項目的管理效益。BIM給這個行業帶來了革命性，甚至是顛覆性的改變。一方面BIM技術的普及將徹底改變整個行業信息不對稱所帶來的各種根深蒂固的弊病，用更高程度的數字化整合優化了全產業鏈，實現工廠化生產、精細化管理的現代產業模式；另一方面，BIM在整個施工過程全面應用或施工過程的全面信息化，有助于形成真正高素質的勞動力隊伍。

BIM專家王翔宇教授也曾指出，BIM并不僅是一項技術變革，同時也是流程、商業模式和產業模式上的變革。BIM在技術上改變的不只是建筑繪圖，還有可視化的創造方式以及工程數據信息的集成應用載體；在流程上BIM不斷地在幫助優化企業內設計、施工、運維等各個階段的應用及操作流程，以及企業與客戶之間，企業與政府之間的需求及合作方式；在商業和產業模式中BIM即作為建筑產業鏈的核心，同時也作為商業平臺發展和產業升級的基礎。對于未來建筑業，人與自然和建筑的融合與共生應該是在技術、管理、產業變革基礎上希望達到的需求狀態，未來整個行業不僅僅追求現階段模塊化拼裝的高生產效率和產業集群下高經濟效益的建造和管理模式，也許真正需求的是建筑由外及內的基因變革。當建筑能夠基于現有數據的分析與預測，提供給人與自然及社會不斷進行著功能、物質、經濟變化的建筑時，建筑即將種子扎根于人與自然的需求的土壤之中。然而這就是我們寄予BIM所能夠帶給世界及建筑業未來的改變。

行業相關

BIM技術是建筑產業鏈的核心，是建筑產業的變革，必然也將影響到我們諸多與建筑相關的行業。

裝配式建筑。BIM技術與裝配式建筑有著極高的契合度。裝配式結構預先在工廠生產出各種構配件運到工地進行裝配，混凝土構配件實行工廠預制、現場預制和工具式鋼模板現澆相結合，發展構配件生產專業化、商品化，有計劃有步驟地提高預制裝配程度。在建筑材料方面，積極發展經濟適用的新型材料，重視就地取材，利用工業廢料，節約能源，降低費用。利用BIM技術，將組成工程的每個部分分解成為尺寸、形狀都標準化且可以定型生產的構件。在BIM中根據構件的特點，建立構件庫，構件庫可以包括建筑材料庫、預制構件庫（預制梁、預制板、柱、欄桿、門、窗等）、家具庫（桌椅、廚衛、潔具、燈具等）等。建立BIM模型時可以利用構件庫搭建整個建筑工程。建立構件庫時，應完善每個構件的信息。信息包含：構件的編號、尺寸信息、材質信息、位置信息，從而解決構配件標準化的問題。

裝配式建筑作為我國未來建筑業的發展方向，將解決當前建筑行業中的許多問題，而BIM技術則在裝配式建筑中扮演著非常重的角色，為了推動裝配式建筑取得突破性進展，住建部提出了五項措施，其中之一便是“加強裝配式建筑技術和管理創新”，利用BIM技術所構建的設計平臺，裝配式建筑設計中的各專業設計人員能夠快速地傳遞各自專業的設計信息，對設計方案進行“同步”修改。借助BIM技術與“云端”技術，各專業設計人員可以將包含有各自專業的設計信息的BIM模型統一上傳至BIM設計平臺，通過碰撞與自動糾錯功能，自動篩選出各專業之間的設計沖突，幫助各專業設計人員及時找出專業設計中存在的問題；裝配式建筑中預制構件的種類和樣式繁多，出圖量大，通過BIM技術的“協同”設計功能，某一專業設計人員修改的設計參數能夠同步、無誤地被其他專業設計人員調用，這方便了配套專業設計人員進行設計方案的調整，節省各專業設計人員由于設計方案調整所耗費的時間和精力。

幕墻。幕墻依附于建筑業，但它具有天生的機械制造工業基因，是建筑業中專業交叉最多的分支。幕墻在設計制造安裝過程中具有多專業深度交叉的特點，建筑師們對藝術孜孜不倦的追求以及大量城市綜合體和超高層建筑的不斷涌現，這些都給幕墻技術提供了極大的發揮空間，而BIM的出現給幕墻技術的發展帶來了良好的機遇。

傳統的建筑業存在嚴重的產能浪費現象。造成浪費的原因包括建筑材料使用率低、工程返工以及人員窩工等諸多因素。據統計，在建設過程中，各種資源的浪費竟高達建設項目總投入的25%，其中很大一部分浪費是源自建筑幕墻的設計制作安裝過程。

協調性設計建筑信息模型是BIM應用的基礎，有效的模型共享與交換能夠實現BIM的應用價值最大化。作為建筑的一個分支，幕墻設計施工不免會和其他專業有工作交集。建筑工程全生命周期是一個復雜的過程，一旦項目的實施過程中出現了問題，參建各方就需要開協調會議查找問題原因，提出解決辦法，做出具體變更。施工中常會遇到的碰撞問題，通過BIM的碰撞檢查就可在設計時間處理碰撞報告，做成碰撞檢測數據，供給各方進行討論協調。

可視化設計基于BIM技術的三維虛擬設計環境將設計信息、模擬信息快速地傳遞給項目協作伙伴，提高了協作方的溝通效率，減少了因設計失誤返工帶來的經濟損失。可視化可用于幕墻邊角、洞口、交界處、梁底收邊等細部構造節點的設計交底。此外，通過可視化的展示，可以快速發現各專業之間的矛盾，有助于提高設計的質量。

BIM技術在幕墻方面應用的相對較少，而且處于起步階段，隨著時間的推移，經過更多項目的歷練和總結，BIM技術在我國的幕墻應用終有一天會有突破的飛躍，實現設計（包括方案設計、結構計算、熱工計算、日照計算等等）、加工制作、安裝施工和運行維護的各個階段運用軟件的使用整合，進一步撰寫BIM技術在幕墻系統的自動化程序，增進產業競爭能力。

給排水。建筑給水排水工程不同功能的給水排水管道材料也有所不同，多而不同材質的管道，其安裝要求也不同。管道種類多、數量多，而且復雜。建筑給水排水工程不同功能的給水排水管道常常多達七、八種之多。不同種類的管道其安裝要求不同，因此合理地布置給水排水管道顯得格外重要。

傳統二維CAD設計通過向業主提供平面圖、立面圖、剖面圖、詳圖，以及設計說明、材料表等設計圖紙方式傳遞和提交設計成果。傳統的二維CAD設計方式最常見的錯誤就是信息在各種復雜的平面、立面、剖面圖之間傳遞差錯，至于給排水管線之間的碰撞、錯位可以說是層出不窮。而隨著地標性建筑的不斷涌現，建筑造型和空間關系復雜，對體量巨大的設計項目來說，傳統二維CAD設計方式在設計表達和協同上的問題顯得尤為突出。這種設計方式使得每項工程都有大大小小、成百上千張設計圖紙，對整個設計而言，每張圖紙都是一個相對獨立、單獨的組成部分。這些獨立、單獨的組成部分由于沒有一個能有效整合所有信息以保證數據完整性的中央儲存庫，導致分散的資料必須依靠專業技術工程師的解讀才能相互聯系成為一個可理解的整體。BIM提供的三維動態可視化設計，將以往的線條式的構件形成一種三維的立體實物圖形展示在人們的面前。建筑設備（給排水）專業間的設備走線、管道等可以用直觀的立體三維效果圖表示，可以優化設計，更好地利用建筑空間，有效避免各專業之間管、線“打架”的現象，提高各專業之間的配合和協調，能夠一目了然地發現問題并及時解決，減少了各工種圖紙間的“錯、漏、缺”的發生。

參考資料：《BIM的影響有多大？》、《BIM助力建筑工業化發展》、《BIM技術為幕墻行業帶來新變革》、《BIM技術在建筑設計中的運用》

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1671-3362（2017）07-0012-04