基于BIM技術的企業協同工作機制研究

文｜華建集團華東建筑設計研究總院事業一部 張如翔

1 概述

BIM（Building Information Modeling)，即建筑信息模型，其概念自20世紀90年代提出，如今已經逐步在全世界建筑工程行業得到應用與普及。BIM技術的高效應用可以實現項目各個相關參與方工作效率和產品質量的提升。而BIM技術的推廣需要建立多方協同的工作機制，從而契合不同項目主體的業務類型以及工程進程中各個階段的要求。在現階段，國內企業對于BIM技術的應用，尚處于企業個別團隊在個別項目的局部試驗，向多方協同工作、綜合集成應用的過渡時期。在這樣的形勢下，急需對BIM技術進行專業化的研究，理清技術的特點與發展模式，從而完善建筑工程各專業的協同工作機制。

2 協同工作機制的層次架構

BIM技術的高效率高質量運用需要整合一系列統一的框架結構，作為建筑項目的各參與方共同參照的依據。為此設計企業可在《建筑工程設計信息模型制圖標準》的基礎上，參考英國、美國等較成熟的BIM技術標準，結合企業處理實際項目的具體要求，規范制定出三維設計協同導則，構建起建筑信息模型的標準架構。其中包括三個層次的主要內容（如圖1所示）。

（1）信息協同規則

協同工作的基礎是統一的信息協同規則，從而實現信息交換的一致性與連貫性。規則包括標準化數據交換的格式，分類的方法以及項目流程的管理體系。

（2）信息交互平臺

建筑信息模型的基本單元要素是建筑構件及族群。建立數據交互平臺，一方面可以實現建筑構件的標準化模塊化，另一方面達成各專業工作對象的一致性，實現工作進度的同步推進以及項目資源的關聯與共享。

（3）技術應用方法

圖1 協同工作機制的層次架構

BIM技術的合理應用需要相關從業人員明確引入BIM技術所需要達到的目標，并且采用合適的應用模式進行操作。設計人員要求掌握軟件的應用技術，并理解信息的傳遞原則，從而合理規范的操作運營BIM三維信息模型。

3 信息協同規則

3.1 數據交換格式

數據交換格式的確立是構建標準體系的基礎，標準根據應用范圍的不同可以分為二個主要層次。國家以及行業的BIM標準是整個標準體系建立的核心原則，在此基礎上，企業層面的BIM導則是用于解決具體實施過程中應對不同相關專業、不同建造對象以及不同項目范圍的指導性規則。

IAI（Industry Alliance for Interoperability)，即國際協作聯盟，是全球性的工業聯盟。由其建立的IFC標準（Industry Foundation Class），即行業基準分類是涉及BIM體系的的三維建筑信息交換標準，它的推出旨在為建筑工程行業提供信息共享與協同交互的標準化信息格式。因此IFC標準是國家以及行業層面的BIM技術基礎標準，IFC標準在國際范圍的通行與應用促進著BIM技術的發展與普及。

考慮到在目前階段，中國多數建筑行業相關企業的信息標準仍然停留在自定義數據文件的方式，統一的規則局限于幾何體與圖層的層面，而非BIM體系所要求的建筑對象的層面，因此企業級的BIM導則需要針對目前國內行業的現狀特點，將IFC標準作為總體性的數據描述方式，以此為基礎，建立企業層面的應用規則來實現BIM技術在實踐應用中的發展與深化。導則所規范的信息，包括幾何體的對象與參數，建筑構件材料選用以及成本計算等方面。企業對于BIM信息協同規則的研究與制定，既促進了工程項目的信息化管理，也是建筑產業升級的積極體現。

3.2 信息分類方法

BIM協同設計的要求是高效的信息交互運用，共享設計數據，同時避免信息的混淆與錯誤。因此合理的信息分類是確保信息傳遞清晰、精準、正確的重要環節。

在國際及行業標準層面，國際標準組織ISO確立了一系列國際標準,包括ISO /TS 12911：2012建筑信息模型（BIM）指南框架以及ISO 12006-2:2001建筑工程-建設工程信息結構等等，作為國際通行的建筑信息分類標準的樣板。以國際層面的體系為基礎，結合項目具體要求進行信息的分類與整合，可以實現信息分類的通用性和合理性，有利于項目各參與方之間進行流暢的交流溝通與協同工作。

設計企業制定的BIM工作導則在信息分類方法上主要以項目組織架構為依據，兼并考慮項目規模以及硬件配置等具體相關因素，對建筑整體模型進行體系化的分解與細化。同時各專業信息可以采用鏈接的方式，進行數據交互，并實時重載，實現信息資源的合理分解以及分工環節的交互與同步。

3.3 流程管理

傳統的建筑設計流程，包括方案設計、初步設計、施工圖設計。運用BIM技術后，主要流程可以依舊沿用三個階段的劃分方式，但是對于階段內的各個環節需要針對協同工作的管理要求進行相應的調整與優化。

方案設計階段主要以建筑專業為主。在構思階段，通過三維信息模型可以更便捷有效地進行一系列建筑性能化分析，如太陽輻射分析、風環境模擬等等，從而獲得方案進一步比選的依據。根據建筑專業確定的方案，其他專業基于統一的建筑信息模型參與配合，確定本專業的系統體系，如結構體系、機電系統劃分等等，完成方案設計階段的工作。

初步設計階段BIM協同平臺，對于各專業提資規范有著更明確的要求。根據各專業的工作內容確定初步設計模型的深度要求，一方面各專業對提資內容進行審核，通過深化建筑模型，完善設計深度。另一方面在建筑、機電、結構的子模型搭建完成時，需要在統一的BIM平臺上進行模型整合，完成凈空分析和碰撞檢查。各專業在拍圖過程中針對各個關鍵點進行分析調整，形成初步設計的最終模型。

施工圖階段各專業的協同工作流程與初步設計階段相近似，模型首先需要滿足制圖的深度要求，同時采用中心文件協同模式交付，即分離出中心文件另存為本地文件并保留所有工作集，確保信息模型的完整性和規范化，并且依據輕量化原則刪除冗余信息，完成最終模型的交付。

4 信息交互平臺

4.1 網絡數據平臺

三維協同設計的進行，需要依托企業內部數據交互平臺。參考設計企業的內部網絡平臺是在既有數據管理平臺的基礎上，沿用 PDM（Product Data Management）產品數據管理模式，針對BIM技術所需要的項目信息架構，構建了BIM數據平臺，用于集中保存和管理企業內部所有的設計模型數據。

數據系統平臺的建立，需要滿足幾個功能層面的要求：（1）大容量的數據儲存能力，穩定的多用戶協同運行效率；（2）靈活的項目資源組織結構，可以根據項目的進程作出相應的調整；（3）對參與人員的權限進行控制與管理，一方面實現項目資源與成果的交互共享，另一方面維護設計團隊內部數據的私密性和穩定性；（4）合理的信息分類與良好的數據檢索功能。

4.2 BIM數據管理結構

數據平臺的運作過程是集成各專業工作內容，以及各個階段成果產出的一體化過程。各專業的協同以及各階段的銜接都要求各項資源信息的交互與傳遞。因此信息管理平臺的穩定運作要求構建完整的BIM數據管理結構，其中包含三個基本層級。

各專業在各階段的項目子系統。項目開發流程需要分階段進行，各專業不斷協同配合推進三維模型的深化。在實際操作過程中，項目的各參與方包括建筑、機電、結構等主要專業主要在各自獨立的子模型上進行工作，通過重載鏈接進行實時的交互，在一定時間節點需要提交階段成果模型，進行模型的信息整合和校審檢測。

構件族庫。模塊化的構件與部品資源是信息模型的構成要素。共享的模型資源庫需要依據構件功能進行分類劃分，形成體系化的構件資源族庫。通過調用數據平臺內的共享素材，有利于高效的設計建模以及協同管理。

數據信息包括構件與部品的尺寸數據、項目的價格信息、時間計劃、材料列表以及技術規范標準等等。

5 技術應用方法

5.1 目標設定

BIM技術應用與實施的首要問題是明確項目通過引入BIM技術所需要達到的目標，如出圖的深度要求，BIM實施的范圍，設計流程的精簡等等。

在不同階段，BIM技術的應用目標和擬解決的問題各有側重，在每個BIM項目實施前需要由項目管理者與專業負責人制定詳細的應用目標和整體流程，確定各專業在不同階段之間的介入節點，應用工具以及具體的技術要求，明確實施目標，規范應用操作。

5.2 BIM應用模式

在現階段，BIM技術的應用模式主要分為BIM設計模式和BIM檢測模式。在BIM技術發展的初級階段，BIM檢測模式是較普遍采用的技術應用方式。由于政策導向和設計市場的需要，企業被動地將BIM技術應用在個別項目中，將傳統二維設計方法和BIM工作流程結合并行實踐。BIM技術的應用范圍局限于檢測傳統二維工作的結果，進行階段性的整合與調整，從而減少項目的錯誤紕漏，提升整體設計質量。但是BIM檢測模式，增加了設計工作的任務量，并且與主線工作相脫節，難以充分發揮BIM技術的自身特點和應用優勢。

BIM設計模式，將BIM技術作為基礎設計工具，應用于主設計工作中。各參與方基于統一的信息模型平臺進行協同化工作，實現BIM技術在全過程、全專業的介入，從而充分發揮精細化設計與協同管理的技術優勢，提升設計工作質量，并且參數化的模型管理可以有效控制項目的造價與投資，精簡項目的開發流程和工作周期。

BIM設計模式由于需要一系列協同工作架構的搭建，前期投入較大。并且在現階段，應用環境和市場條件尚不夠成熟，相對于BIM檢測模式推行阻力較大。因此企業需要考量自身業務情況以及項目的具體要求，選擇合適的BIM技術應用方法。從行業技術升級、產業轉型的角度考慮，BIM設計模式更符合信息模型技術的特點與優勢，有利于提升企業的生產效率與市場競爭力。

6 結論

本文根據BIM技術的研究以及項目實踐的經驗，提出了基于BIM技術的建筑協同工作機制的層次架構，并對各層次的相關內容進行了結構化的分析與介紹。BIM技術是建筑行業技術升級和產業轉型的重要技術途徑。針對三維信息模型平臺的協同工作機制是實施與推廣BIM技術重要而迫切的研究課題。隨著BIM技術在實踐項目中的廣泛應用與深入開發，建筑設計工作將向協同化、集約化的方向進行轉型，對于協同規則、交互平臺以及應用方式的管理與操作要求將進一步提升，從而促成產業整合與流程管理的升級，帶動整個行業技術水平和生產效率的提升。