基于5W2H視角的BIM應用研究

【摘 要】 BIM技術的應用近年來一直是研究的重點，本文運用5W2H分析法探討BIM技術的定義、應用BIM的原因、BIM應用的使用主體和責任主體、BIM應用的范圍、BIM應用的時機、BIM的實施方式和BIM應用的成本與效益等問題，指出BIM應用中的不足，以期有利于BIM技術應用水平的提升。

【關鍵詞】 BIM技術 BIM應用 5W2H

1.引言

早在1975年，喬治亞理工大學的Chunk Eastman教授在其研究的課題“Building Description System”中就提出了“a computer-based description of a building”概念，這便是最早的建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）理念。我國BIM技術的研究起步較晚，2008年，中國建筑科學研究院等單位共同起草了工業基礎類平臺規范（GB/T25507—2010），將數據模型標準IFC（ISO/PAS 16739： 2005）轉化為了國家標準，2009年，國家住宅工程中心開展關于BIM標準的研究，提出了中國建筑信息模型標準框架（ CBIMS），2016年和2017年國家住房城鄉建設部陸續發布了《建筑信息模型應用統一標準》GB/T51212-2016）和《建筑信息模型施工應用標準》（GB/T51235-2017）。加上《2016-2020年建筑業信息化發展綱要》提到，在“十三五”時期，我國將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。這便意味著BIM未來仍是建筑業信息化發展的核心技術和方法，關于BIM技術應用的研究未來來也會更加多元化。

2. 5W2H分析法

“5W2H分析法”是第二世界大戰中美國陸軍兵器修理部首創。發明者用5個以W開頭的英文單詞和2個以H開頭的英文單詞進行設問，其具體內容包括①What：內容是什么？具體是什么工作？②Why：為什么要這樣做？理由何在？造成這樣的結果是什么？③Who：由誰來負責、承擔？完成誰的任務？為誰做？④When：什么時間做？什么時機最適宜？何時完成？⑤Where：在哪里做？從哪里入手？⑥How：如何完成？用什么方法？⑦How much：做到什么程度？數量、質量如何？成本效益如何等7個方面。

3. BIM技術應用的5W2H分析

3.1 What：BIM的定義

明確BIM的定義，是順利推進BIM技術的關鍵。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，時間則是從設施的概念產生到拆除的整個生命周期。

3.2 Why：應用BIM的原因

從哲學的角度看，新事物是指符合事物發展的客觀規律和前進趨勢、具有強大生命力和遠大前途的事物。BIM作為近年來建筑行業的新事物，可以從哲學上的兩個角度來看其應用的原因，第一個角度是從建筑業發展的客觀規律和前進趨勢分析BIM應用的必然性，第二個角度是探尋BIM技術自身是否具有強大的生命力和遠大的前途。從第一個角度來看，我國經濟發展自2014年5月進入新常態，受宏觀經濟的影響，建筑行業產值雖每年仍呈遞增趨勢，但增長幅度卻逐年下滑。造成建筑業當前困局的根本原因是建筑業割裂的行業結構、信息流失嚴重、注重建造成本而忽視其生命周期的價值。為了加強建筑行業間的聯系、保留更多信息數據、進行建筑生命周期管理，BIM應運而生。從第二個角度看，BIM作為以三維數字技術為基礎，集成建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，在當今電子信息技術變化迅速、信息數量劇增的全球信息環境下，更適合時代的發展，擁有更加廣闊的前景。

3.3 Who：BIM應用的使用主體和責任主體

3.3.1 使用主體

由于BIM是為了實現信息共享，打通整個建筑產業鏈，故其使用主體包括業主、勘察、設計、施工、項目管理、監理、材料、設備等數十個參與方。但目前各參與方的狀態卻不容樂觀。

對主要的3個參與方：業主、設計、施工企業進行分析。業主因為政府方的積極推動對BIM很重視，然而絕大多數都沒有一個清晰的思路運用BIM，因而也就舍不得在BIM上大規模投資;設計方得益于BIM的三維可視化，在碰撞檢查、管線空間優化等方面可頻繁地使用BIM模擬技術，減少設計錯誤，提高設計質量，是最有動力應用BIM技術的一方;理論上，對于施工企業，BIM技術是工程建設施工期間的重要環節，建立以BIM技術為中心的信息管理體系，不僅可以保證施工質量，BIM數據庫更加精確快速的計算還能能夠大大減少物資和勞動力的浪費，除此之外將BIM技術和施工方案的結合，可以在三維可視化和時間維度進行模擬施工，減少施工過程中的返工和質量問題等，BIM的應用對施工企業大有裨益。實際上，BIM在施工企業中的應用有很多難點，投入巨大，收益不直觀等。

3.3.2 責任主體

BIM應用的責任主體，主要是與BIM數據相關的責任人，但國內在有關方面的研究很少，我國關于BIM的政策法律也不夠成熟，導致法律責任界限不明確，相關責任主體很難確定。首先，BIM數據的所有權不明確，例如，業主雇傭設計團隊設計項目，由于支付了設計費用，業主會認為自己擁有該設計的所有權，但如果設計團隊使用的某些信息是個人專利，不愿被共享，問題就被復雜化了。若為了解決上述問題，根據項目參與者來制定相應的數據共享程度，則會出現公有數據風險問題。BIM中公有數據包括設計、施工以及運營維護等階段的基本構件信息和基本屬性信息，涉及的參與主體眾多，由于數據公有的屬性，那么公有數據的安全儲存該由誰負責？公有數據若丟失該由誰負責？公有數據的不準確導致的損失又該由誰負責？這些問題都亟待研究與處理，相關政策法律也亟待完善。

3.4 Where：BIM應用的范圍

可以從BIM軟件的類別來看BIM應用的范圍，其中最主要的是BIM核心建模軟件，如Revit、Bentley、ArchiCAD、Digital Project.除此之外，還有BIM方案設計軟件（Onuma、Affinity）、可持續分析軟件（Ecotech、IES等）、可視化軟件（3DS MAX、Lightscape等）、模型綜合碰撞檢查軟件（Navisworks等）、造價管理軟件（魯班、Innovaya等）、運營管理軟件（Archibus、Navisworks），這些軟件都可以與BIM核心建模軟件聯合工作，所以BIM應用的范圍可以涵蓋規劃、設計、施工、運營整個建筑全生命周期。但目前在過國內，BIM 技術主要應用于復雜造型建筑的設計，以提高設計效率;碰撞檢查，減少圖紙錯誤;出構件加工圖，保證構件加工精確;建立建筑三維模型，指導施工。總的來說，由于在設計階段應用BIM技術所得成果更加直觀有效，因此現今BIM應用集中于設計階段，在施工階段的應用有限，在造價管理和運營管理方面的應用基本空白，離建筑全生命周期的應用還需更長時間的發展。

3.5 When：BIM應用的時機

國家住房城鄉建設部2016年和2017年陸續發布了《建筑信息模型應用統一標準》（GB/T51212-2016）和《建筑信息模型施工應用標準》（GB/T51235-2017），在國家BIM標準體系計劃中，一共有六本標準將會陸續出臺，這意味著中國開始逐步施行自己的BIM標準化政策，同時也說明我國BIM應用仍處于探索階段。目前全球建筑業界已普遍認同BIM是未來趨勢，將有非常大的發展空間，我國在“十三五”期間大力推廣裝配式建筑，加大基礎設施建設，可見，市政BIM市場、裝配式建筑BIM市場或將成為BIM技術最具潛力的市場之一。

BIM作為建筑業信息化發展的一項新興技術，與所有的新興技術一樣都會經歷一個技術成熟度曲線，見圖1，即會經歷萌芽期、過熱期、低谷期、復蘇期和成熟期。

由于中國市場廣度大、建筑市場的參與者多，有的地區BIM已經進入了過熱期甚至是反思期，而有的地區才剛剛萌芽，未來隨著BIM應用的更多的問題的出現，BIM技術可能會陷入短暫的低谷期，但若資金雄厚的大型企業能夠挺過這一低谷期，BIM就會再次蓬勃發展，可以預見，這些企業也會成為BIM應用的的領頭羊。

3.6 How：BIM的實施方式

BIM在國內雖然經過十余年的發展，已經開始初步得到市場認可，但整體而言BIM滲透率較低，僅有10.4%企業的開始大規模推廣BIM，這說明我國目前還缺乏一種BIM落地的有效途徑，僅用一款BIM軟件、一個模型是不可能實現建筑全生命周期管理的。我國目前主張將整個BIM拆分成多個子模型、多種專業軟件，通過軟件之間的數據交換，來提高效率，并在《建筑信息模型應用統一標準》（GB/T51212-2016）中提出了P-BIM（Practice-based BIMmode）概念。

P-BIM模式是根據不同的建筑領域建立不同的BIM實施模式，對各領域項目進行不同的項目分解，針對不同領域項目、子項目的任務制訂專門的信息創建與交換標準，為各個專業承包商與從業者開發幫助他們完成工作業務的專業軟件與協調軟件，創建符合每個工作任務需要的子模型，并將虛擬模型與現場實建實體模型進行對比分析，指導現場。簡單來說就是把我國本土的應用軟件和硬件以及國內市場上不服水土的國外BIM軟件按照統一標準的要求進行改造，提升數字化能力，成為符合BIM要求的P-BIM軟件，也可以將P-BIM通俗地理解為以實踐為基礎的、本土化的BIM方法和軟件。

3.7 How much：BIM應用的成本與效益

企業應用BIM的成本主要集中于三個部分，第一部分為應用軟件成本，BIM的大部分工作都依賴相關軟件來完成，軟件成本也是BIM應用的主要成本;第二部分為人員培訓成本，由于BIM屬于新形態應用，相關人才十分匱乏，因此人員培訓的部分也是一個必須要考慮的成本;第三部分是信息安全成本，BIM的信息是非常詳細的，如果模型數據信息被有心人竊取或是破壞，會導致損失慘重，因此信息安全也是一個極為重要的成本。

至于BIM的效益，針對建筑全壽命周期的不同階段，BIM有不同的價值。規劃階段應用BIM能夠提高經濟可行性和技術可行性的準確度，業主資金成本和建筑需求能夠得到有效控制;設計階段應用BIM可以減少施工圖的錯誤和遺漏，從而減少設計變更，提高經濟效益;施工階段應用BIM可以更為科學地布置規劃施工現場，通過多施工方案的對比，還能及時發現施工中的問題，保證施工的順利進行;運維階段應用BIM能夠有效建立建筑預防、警報和處理系統，降低管理風險。

4.結語

BIM技術雖然近年來一直是國家發展的重點，但從實際效果來看還不夠理想，主要表現在：1.國內各企業對BIM掌握和運用程度參差不齊，企業本身具備BIM技術的能力或運用BIM技術的成熟度與實際需求難以匹配;2.國內應用BIM技術的工程類型仍集中于稍大型工程，但非建筑工程的基礎設施（土木工程）與廠房工程亦有很大的應用價值與推廣空間;3.國內BIM應用的生命周期主要集中于設計與施工階段，對于運維階段的管理不夠重視;4.BIM技術應用的關鍵的資源——BIM技術應用人才十分匱乏;5.國內應用BIM技術的投資報酬率等效益比較低且對效益的量測不夠積極。

【參考文獻】

[1] Eastman， Charles， David F. An outline of the build_x0002_ing description system： Institute of Physical Planning[R].Pittsburgh： Carnegie-Mellon University， 1974.

[2] 課題組 清華大學軟件學院 BIM. 中國建筑信息模型標準框架研究[J]. 土木建筑工程信息技術， 2010，2（2）：1-5.

[3] 蔡若楠， 陳謙， 賈杰. BIM技術研究進展及相關軟件的應用[J]. 山西建筑， 2015，41（18）：234-235.

[4] 萬佳. 東莞移動存量客戶價值管理研究[D]. 武漢： 華中科技大學， 2010.

[5] 丁士昭. 建設工程信息化導論[M]. 北京： 中國建筑工業出版社， 2005.

[6] 蔡偉慶. BIM的應用、風險和挑戰[J]. 建筑技術， 2015，46（2）：134-137.

[7] 張俊， 張宇貝. BIM技術應用過程中公有數據的風險因素分析及對策[J]. 招標采購管理， 2016（7）：50-52.

[8] 鄭華海， 劉勻， 李元齊. BIM技術研究與應用現狀[J]. 結構工程師， 2015，31（4）：233-241.

[9] 葉凌. P-BIM推動中國BIM應用落地[J]. 工程建設標準化， 2014（4）：22-27.

[10] 張弛. BIM 與建筑信息化的關系及其應用價值分析[J]. 2019（5）：153-154.

作者簡介：李洪翔（1996年-），女，漢，重慶人，在讀研究生，項目管理方向。