全過程BIM 正向設(shè)計(jì)的優(yōu)勢與應(yīng)用

張 晶 戰(zhàn)美秋 孟凡林 呂 鑫 許偉業(yè)

吉林建筑大學(xué)土木工程學(xué)院（130118）

0 引言

目前，絕大多數(shù)建筑設(shè)計(jì)都采用“逆向設(shè)計(jì)”，即在CAD 二維施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)完成后， 由BIM 建模人員將其轉(zhuǎn)換為三維BIM 模型并添加必要模型信息。 “正向設(shè)計(jì)”是基于BIM 技術(shù)的“先建模，后出圖”設(shè)計(jì)方法”，直接從三維BIM 模型入手，減少設(shè)計(jì)過程中的工作反復(fù)。

建筑綠色建造的最核心內(nèi)涵其實(shí)在于從建筑設(shè)計(jì)源頭來強(qiáng)調(diào)建造的過程，設(shè)計(jì)方法直接影響經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)行效果。 《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T5 0378—2019） 于2019 年8 月1 日起正式實(shí)施，“BIM正向設(shè)計(jì)”的眾多特點(diǎn)與優(yōu)勢成為綠色建造最重要的基礎(chǔ)。

1 BIM 正向設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

1.1 先建模，后出圖

改變二維“翻模”的逆向設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)師直接將頭腦中的三維設(shè)計(jì)思路呈現(xiàn)于BIM 三維空間。設(shè)計(jì)師先設(shè)計(jì)出三維工程數(shù)據(jù)模型，再出二維圖紙。

1.2 全專業(yè)一體化BIM 設(shè)計(jì)

所有專業(yè)設(shè)計(jì)都運(yùn)用BIM 技術(shù)進(jìn)行信息協(xié)同，設(shè)計(jì)與后期建造過程通過三維空間模型可達(dá)到高度協(xié)調(diào)狀態(tài)。 深化設(shè)計(jì)與信息傳遞價(jià)值凸顯，加強(qiáng)各方人員的參與度， 各個(gè)專業(yè)經(jīng)過長時(shí)間的配合，BIM 設(shè)計(jì)模型與施工圖能夠保持一致，改變設(shè)計(jì)階段后置問題。

1.3 三維可視化全方位、全過程應(yīng)用

從設(shè)計(jì)源頭開始，建立各專業(yè)設(shè)計(jì)模型，直接以建筑信息模型進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化、工程算量、造價(jià)控制、建造模擬、生產(chǎn)、出圖等一系列的綠色建造管理控制。 模型信息直接應(yīng)用于后續(xù)運(yùn)維過程。

2 BIM 正向設(shè)計(jì)優(yōu)勢

2.1 發(fā)揮設(shè)計(jì)師的創(chuàng)造力，提高設(shè)計(jì)效率

二維設(shè)計(jì)師的大部分精力用在了制圖與圖紙修改上，BIM 正向設(shè)計(jì)可以幫助設(shè)計(jì)師將更多的精力用于設(shè)計(jì)本身，專注于設(shè)計(jì)優(yōu)化與創(chuàng)造。 BIM 模型包含與設(shè)計(jì)相關(guān)的各方面信息，其信息量遠(yuǎn)大于二維圖紙。利用BIM 模型進(jìn)行信息共享可以降低各專業(yè)的溝通成本，其可視化優(yōu)勢更有利于減少二維設(shè)計(jì)的盲區(qū)，便于專業(yè)人員與非專業(yè)人員，尤其是與業(yè)主進(jìn)行交流。

2.2 設(shè)計(jì)問題前置化，預(yù)判后期施工風(fēng)險(xiǎn)

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)以提取一次資料換一次底圖為迭代周期，而BIM 正向設(shè)計(jì)是以模型同步一次為一次迭代周期，而不是重新進(jìn)行建模。 通過BIM 技術(shù)可視化模擬后期建造過程，將設(shè)計(jì)在施工方面的問題前置，讓建筑信息模型預(yù)先模擬施工，提前預(yù)判風(fēng)險(xiǎn)并加以化解，并服務(wù)于施工過程，有效提升工程建設(shè)全過程的效率，保證施工質(zhì)量和施工安全。

2.3 各專業(yè)實(shí)施協(xié)同設(shè)計(jì)與全過程管理

傳統(tǒng)CAD 協(xié)同模式往往是單向的， 而BIM 具有可傳遞性， 可以通過廣域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)跨地域協(xié)同，可以在設(shè)計(jì)、施工階段調(diào)取同一模型進(jìn)行直觀、可視化修改并同步更新、交互，后期模型可直接在原模型上優(yōu)化，亦可用于后續(xù)階段，可以提高專業(yè)間設(shè)計(jì)會(huì)簽效率，整合規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維等全階段BIM 應(yīng)用， 實(shí)現(xiàn)各個(gè)階段成果的信息化、高效率交付及各專業(yè)一體化協(xié)同建造。

2.4 信息存儲(chǔ)深度提高，便于全方位信息集成化應(yīng)用

BIM 正向設(shè)計(jì)是在三維環(huán)境里直接進(jìn)行設(shè)計(jì)，工程量信息可根據(jù)時(shí)空維度、構(gòu)建類型等進(jìn)行匯總、拆分、對(duì)比分析等，便于快速提取及篩選，也可以在不同階段不斷添加信息，其信息的全面性和完整性是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程無法企及的。 從草圖設(shè)計(jì)階段至交付全部成果，設(shè)計(jì)信息參數(shù)化，方案優(yōu)化，協(xié)同作業(yè)，計(jì)算與模型相結(jié)合，自動(dòng)生成圖紙，模型信息一致、完整。

3 制約BIM 正向設(shè)計(jì)應(yīng)用的問題

目前很多設(shè)計(jì)單位非常想開展BIM 正向設(shè)計(jì)工作，但是在實(shí)施過程中遇到了很多問題，導(dǎo)致其不得不退回到BIM 翻模的“逆向設(shè)計(jì)”老路上。究其原因，有以下幾點(diǎn)。

3.1 標(biāo)準(zhǔn)問題

目前，沒有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計(jì)前期即無法確定任務(wù)書所有的細(xì)節(jié)問題，項(xiàng)目在進(jìn)行階段總會(huì)因?yàn)楦鞣N要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的更改，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一可能會(huì)導(dǎo)致各行業(yè)、各專業(yè)在正向設(shè)計(jì)時(shí)產(chǎn)生沖突。BIM 標(biāo)準(zhǔn)體系不完善、本地化專業(yè)設(shè)計(jì)軟件不成熟、設(shè)計(jì)流程和交付方式不明確，且無法輸出滿足規(guī)范要求的圖紙成果，導(dǎo)致BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用進(jìn)展緩慢。

3.2 軟件兼容及建模平臺(tái)問題

國內(nèi)外設(shè)計(jì)或生圖軟件不兼容導(dǎo)致國外BIM軟件自動(dòng)生成的圖檔不符合國內(nèi)出圖要求，運(yùn)用這些BIM 軟件出圖后再進(jìn)行修改，難度不亞于重新繪制。 BIM 設(shè)計(jì)平臺(tái)軟件很多，各有優(yōu)勢，但還需要一個(gè)統(tǒng)籌的一體化信息平臺(tái)，將各專業(yè)信息通過這個(gè)信息平臺(tái)對(duì)不同軟件平臺(tái)的模型信息進(jìn)行融合，方便各專業(yè)的統(tǒng)籌、信息集成、模型組裝和使用。

3.3 建模效率問題

工程建模效率是最主要的問題。 三維出圖必然比二維出圖付出更多代價(jià)，如果將整個(gè)設(shè)計(jì)階段全部三維化，設(shè)計(jì)費(fèi)用會(huì)額外增加，但后期施工階段的效率會(huì)提高。目前多數(shù)停留在利用BIM 做輔助二維設(shè)計(jì)，如翻模、管線綜合排布分析等。

3.4 協(xié)同發(fā)展問題

設(shè)計(jì)單位和施工單位屬于不同機(jī)構(gòu)，利益沖突難免，也是正向設(shè)計(jì)落地難的主要原因之一。 推廣總承包管理模式（EPCM 工程總承包模式），提倡“研發(fā)+設(shè)計(jì)+施工+采購” 一體化的工程總承包模式與建造管理方式，可均衡各方利益，也有利于促進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展。

4 結(jié)語

BIM 最大的價(jià)值體現(xiàn)在全生命周期的應(yīng)用，BIM 正向設(shè)計(jì)技術(shù)是工程行業(yè)走向數(shù)字化、信息化的重要支撐。 BIM 正向設(shè)計(jì)真正落地， 才能發(fā)揮BIM 技術(shù)在全過程建造中的應(yīng)用優(yōu)勢，助推建筑綠色建造事業(yè)的快速發(fā)展。