淺析建設工程項目BIM技術應用框架

楊 寧 劉延志 伍岳青

江西應用技術職業學院（341000）

0 前言

為適應建筑產業未來發展，滿足人力資源和社會保障部最新頒布的建筑信息模型技術員的從業要求，我國設立了1+X建筑信息模型（BIM）職業技能等級證書[1]。BIM即建筑信息模型，其技術核心是一個由計算機創建的，包含真實世界中物體的真實信息和變更行為的數據庫[2]。建筑信息模型完善了建設工程項目各個參與方的信息溝通問題，讓信息傳遞更加準確、快捷、高效，實現了工程項目全生命周期的信息化集成管理[3]。但是目前的建筑信息模型僅僅用在了施工翻模、碰撞檢查等部分工作中，在運行維護過程中，也只是少量運用在智能建筑中，并未發揮出長效、穩定的效益。

1 BIM技術及其特點分析

建筑信息模型技術是建筑信息集成的實現，將建設工程項目管理中的各種信息整合至一個三維模型信息數據庫中，使得各方參與人員可以基于平臺進行協同工作，有效提高工作效率和信息的準確性、降低工程成本，優化施工進度控制方案，提高工程建設的質量，以實現可持續發展[4]。

1.1 可視化

對于傳統的圖紙來說，建筑構件的真實信息需要建筑行業從業人員通過自身的識別能力來判斷，而建筑信息模型技術的可視化特點，實現了建筑構件三維模型與其所包含真實信息的可視化展示。

1.2 協調性

對于傳統的點對點工作方式來說，信息傳遞容易失真或延遲，建筑信息模型技術的協調性特點，實現了各專業的碰撞檢查功能，可通過中心服務器推送的方式，使得建筑從業人員能夠及時發現各專業的碰撞問題。

1.3 模擬性

對于傳統的建設工程，人們經常使用經驗數據，對建筑的節能、日光、防火防災、熱傳導等性能進行測算，準確度較低。建筑信息模型技術的模擬性可對其進行仿真模擬，以肉眼可見的方式，直接“看見”建筑物施工和運營的狀態。

1.4 優化性

通常情況下，建設工程項目管理的進度、成本、質量等目標之間是對立統一的，難以優化。而建筑信息模型技術的優化，可以通過平臺的人工智能優化算法，使工程項目管理的多目標得到均衡優化。

1.5 可出圖性

傳統的圖紙不能反映出建筑構件完整的真實信息，工程表達不夠具體，需要建筑從業人員反復揣摩或者查找圖集。而建筑信息模型技術的可出圖性，可以對圖紙進行深化設計，使工程表達更加詳細。

2 BIM技術應用的現狀分析

2.1 可視化

構件表達的真實信息不夠完整。

部分構件建模的精度不高。

大部分節點詳圖仍然依靠注釋，無工程實體模型。

資源庫不夠，專業拓展度不高。

2.2 協調性

管理工作依舊復雜，需要工作人員具有一定的施工經驗。

碰撞檢查涉及的對象眾多，且包含重復性數據，工作人員提取碰撞信息難度較大。

碰撞檢查無內置規范，需要依靠工作人員進行手動調整。

未形成統一的數據審核與傳遞平臺，缺乏工程變更等其他問題的協調系統。

2.3 模擬性

模擬系統功能單一，缺乏整體性。

模擬主要采用動畫形式，缺乏用戶交互。

模擬主要展示靜態數據，無法動態反映模型的實施變化。

模擬需要工作人員掌握一定視頻制作能力與施工技術，難度較大。

2.4 優化性

平臺管理的工程信息有限，無法覆蓋工程項目全生命周期。

平臺主要針對施工方的項目管理工作，無法覆蓋其他項目參與方。

平臺依然還需要算法，對工程項目管理的多目標問題進行均衡優化。

平臺剛性較大，對需要個性化管理的工程或特殊的項目，缺乏適應能力。

2.5 可出圖性

需要同時具備設計能力和建模能力的工作人員完成深化設計工作，要求較高。

需要工作人員手動檢查圖紙中未標注的信息。

各專業之間缺乏溝通和協調，沒有針對性的平臺來管理溝通協調的信息。

需要工作人員具有較高的參數化建模能力，來解決圖紙中復雜的模型圖元與注釋圖元。

3 建設工程項目BIM技術應用框架分析

建筑信息模型技術應用的建模軟件，應當能創建參數化的模型，才能反映出模型具有的所有真實信息，并且能夠進行動態變更。只要模型已經創建，則各個視圖都夠反映出模型的真實形態，無須重復繪制[5]。為優化建筑信息模型技術，拓展其應用范圍，應開發符合我國工程建設標準的建筑信息模型管理平臺。

3.1 云端

3.1.1 數據的存儲

云端應當存儲滿足建筑信息模型標準的各種數據，如模型數據、合同文本、進度計劃、質量管理、工程量清單、物料資源等。存儲數據應當盡可能包含建設工程項目管理全生命周期的信息。同時，納入人工智能優化算法和資源庫，增設建設工程項目管理多目標均衡優化功能，并且為用戶提供各類資源。云端還應當留有接口，用來保存用戶自定義的數據，增加彈性。

3.1.2 數據的校對核準

云端應當對用戶上傳的數據進行校對核準。用戶上傳的算法等各類文件，應當符合云端本身的規定。云端還需要檢測存儲的數據，查看其是否符合工程建設強制性標準、設計與施工規范、標準圖集規范、工程量清單規范等國家或者行業標準。

3.1.3 數據的展示

云端應當能夠展示三維模型、虛擬仿真動畫、交互式虛擬仿真視頻、合同信息、施工進度信息、質量標準信息、工程撥付款等管理類信息，使得參與建設項目的各方能夠通過可視化的方式，進行溝通、討論、決策等工作。

3.2 參數化建模客戶端

橋梁隧道工程參數化建模工具：拓展專業應用范圍。

拓展節點:適應復雜多變的參數化構件建模。標準模型:自動化完成重復的、具有特殊標準的建模工作。

復雜體量系統建模工具:適應復雜的幕墻系統與鋼結構工程開發。

族建模工具：增加參數化圖形創建方法，適應復雜的族建模工作。

云端接口工具:獲取云端標準化管理數據等資源。

3.3 數據管理客戶端

云端工具:可以實現對模型、數據、自定義算法的上傳與下載，同時接收云端下達的指令和執行標準。

數據提取工具:按照云端數據的標準，提取模型及數據。數據算法工具:提供對數據加工與處理的功能。數據展示工具:按照云端數據的標準、展示模型及數據，或者將數據導出成數據報表或網頁。

項目管理工具:提供建設工程項目管理的全生命周期管理信息系統，根據云端下達的指令和任務，完成項目管理工作，內置人工智能優化算法，解決工程項目多目標管理問題。

智能建模與檢測工具:提供智能建模方法，能夠將圖紙換為模型，同時根據云端的標準，對模型進行校對核準。

3.4 虛擬仿真客戶端

云端工具:可以實現對交互式應用程序或者模型資源的上傳與下載，同時接收云端下達的指令和執行標準。

移動視覺工具:可以提供基于物理系統的第一人稱或第三人漫游操作。

仿真模擬工具:可以提供施工場地布置模擬、施工節點動畫模擬、運營效果模擬、日照模擬、緊急疏散模擬等包含用戶交互的基本工具。

數據展示面板:可以提供對建筑構件信息查看的面板。

AR、VR轉換工具:可以將仿真模擬程序轉換為AR、VR程序，并且在增強現實和虛擬現實設備上運行。

4 結語

建筑信息模型技術的開發與應用符合國家“加快推動新一代信息技術與建筑工業化技術協同發展，在建造全過程加大建筑信息模型、互聯網、物聯網、大數據、云計算、移動通信、人工智能、區塊鏈等新技術的集成與創新應用”的要求，文章通過淺析建設工程項目BIM技術應用框架，希望能夠為今后的建筑信息模型技術研發與落地工作提供指引。