全球BIM技術發展趨勢探討之一 聚焦BIM技術的應用

本文對BIM技術的定義及主要特點、國內外BIM技術應用現狀進行了分析；選取10個國家作為樣本，對其BIM技術發展水平、應用路線進行對比；結合對應國家的項目落地情況進行了雙向論證，以此建立對這些國家的BIM技術應用水平的初步認識。

BIM技術的定義及主要特點

BIM技術的定義

BIM是 Building Information Modeling的簡稱，中文名為“建筑信息模型”，指包含建筑物全部信息的數字可視化模型，模型內的各類數據將在建筑物全生命期，包括設計、施工、運維及管理等環節發揮作用。

BIM中“I”（完整的信息傳遞）、“M”（管理和模型）尤為重要，是設計、施工及運維的全生命周期的信息傳遞和管理。1992年，第一次設計技術手段革命是“從手繪圖到計算機二維設計”，稱為“甩圖板”；2012年，第二次設計技術手段革命是“從計算機二維設計到BIM三維設計”，稱為“建空間”。

BIM技術的特點

BIM技術本質上是一種應用于工程設計、建造、管理的數據化工具，具體而言，其具有以下特點：

一是可視，即二維平面到三維空間的轉換。讓設計師、參建方、甚至非專業人士，在相同語境下，更直觀、高效、精準地對項目作出判斷；

二是協調，即線性作業到平行作業的進階。同專業、跨專業的三維協同工作模式，提高設計效率，提升設計質量；

三是模擬，即真實施工在設計過程中的預演。預知項目實施過程中可能產生的問題，提前制定解決方案，確保項目順利推進；

四是優化，即基于可視、協同、模擬結果所作出的反饋。優化不止于設計本身，而應是設計、時間、成本、質量之間的博弈；

五是信息，其為BIM設計的基礎與核心價值。模型是BIM設計、施工與運營信息的集成單元，應評估不同階段信息錄入的必要性，并確保信息輸入的準確性；

六是出圖，即基于三維模型輸出二維圖紙。傳統設計的二維信息是割裂的，而BIM設計輸出的二維圖紙是基于三維模型的信息數據生成的；

七是管理，即做好時間、造價、質量、安全的多維度統籌。以BIM作為項目管理的抓手，搭建由設計引領的全過程咨詢、設計、施工、運營等管理體系；

八是傳遞，即不同應用場景下，以BIM模型為載體產生的數據交互。以模型作為設計、施工與運維信息輸出的唯一數據源，利用編碼體系構建模型傳遞間的映射關系。

BIM技術的設計優勢和施工優勢

BIM技術通過對建筑的圖形信息與數據信息的一體化整合，在項目建設的全生命周期內完成設計信息的數字化傳遞與交互，與傳統設計模式相比，BIM技術在設計與施工領域均具備一定的優勢，具體如下：

BIM技術具有以下幾個方面的設計優勢：一是三維設計，更容易發現或檢查設計中存在的“錯、漏、碰、缺”等問題；二是可視設計，更直觀、更真實地表達設計意圖，反映設計問題，有效地輔助項目決策；三是協同設計，基于“中心文件+鏈接”的協同方式，同步設計，實時修改，提高設計效率；四是提升品質，基于三維模型生成二維圖紙，減少圖紙與模型間設計偏差，提升項目品質；五是碰撞檢測，自動檢測設計中土建與機電專業的碰撞問題，精準定位，即時解決；六是性能模擬，基于三維模型對建筑性能與周邊環境進行模擬、分析及優化設計；七是設計價值，模型設計信息可被提取和整合，并進行拓展應用，提升設計價值；八是信息傳遞，模型信息可在不同產業間，進行信息傳遞與集成應用。

對于BIM技術具有的施工優勢，主要包括以下六個方面：一是提升素質。提升企業人員的整體素質，提升企業品牌的知名度；二是提高品質。提高企業施工項目的整體工程品質，提高投標的中標率；三是節約時間。模擬施工進度，把控重要施工節點，有效控制進度，縮短施工周期；四是預控管理。模擬施工現場的流線組織與場地布置，減少現場調度時間，提升施工效率；五是降低成本。基于BIM算量結果，進行分包工程招標，有效控制招標限價；六是優化空間。基于BIM模型，提前優化管綜，減少現場調改，有效提升凈空。

BIM技術的全球應用現狀

BIM技術自誕生以來，已在全球范圍內得到了廣泛地關注與應用，本文選取了10個BIM技術發展水平、應用路線各有不同的國家作為樣本，基于不同維度進行了綜合對比與分析。

美國

美國較早地將信息化引入建設領域，BIM技術發展位列世界前沿。美國BIM發展是以市場為依托，政府部門示范引導與業界自身發展需求相結合的普及推廣模式。早在2003年，美國總務管理署（GSA）的公共建筑服務局發布了全國3D—4D—BIM計劃，全面推廣和引導BIM作為建筑全生命期的管理技術。自2007年起，總務管理署對其所有的對外招標的重點項目都強制要求應用BIM技術，并給予設計資金支持，目前，BIM 已成為設計方和施工方獲得政府工程項目的最基本要求。

根據2012年《SmartMarket報告》顯示，北美（美國和加拿大）建筑行業BIM應用率為71%。同時，BIM的項目實際應用程度也穩步增高，其中58%的公司和機構表明其在60%以上的建設項目應用了BIM技術。

英國

英國是目前全球BIM應用增長最快、成效顯著的地區之一，也是全球BIM標準體系最健全，且實施推廣力度最大的地區之一。自2011年—2016年，英國政府先后發布了《政府建設戰略（2011—2016）》《英國數字建設戰略》和《政府建設戰略（2016—2020）》，旨在將數字技術引入建筑全生命周期管理，探索如何利用數字技術改善建筑及人居環境。

根據英國《NBS國家BIM報告2019》顯示，英國BIM應用率已從2011年的13%提高至2019年的69%，并從2019年起，協同國際標準化組織（ISO）逐步將現行PAS1192系列國家BIM標準升版過渡至ISO19650國際BIM標準。

德國

德國是歐洲國家中較早進行BIM強制實施與普及推廣的國家之一，結合德國“工業4.0”的數字建設理念及裝配式住宅的技術發展優勢，德國政府在BIM技術踐行與發展的過程中扮演了重要角色。buildingSMART Germany，BMVI，BBSR等相關組織機構制定了《BIM Guide for Germany》等一系列BIM行業標準、實施要求及管理辦法。

截至2019年底，德國商業與住宅類建筑已有大量的BIM技術應用實踐案例，立足于過往的BIM工程實踐經驗，德國政府已計劃于2020年開始，在城市基礎設施建設中，嘗試應用并逐步普及BIM技術。

法國

法國的BIM 技術發展與應用水平在西歐國家中處于領先地位之一，在英國政府2011年發布的《政府建設戰略（2011-2016）》中提到，法國BIM技術應用率能達到38%，有40%的建筑師事務所采用BIM技術；44%的結構/MEP事務所采用BIM技術；29%的承包商采用BIM技術。數據分析顯示，法國BIM技術的應用價值在設計前端發揮的作用更大，認可度也更高。

2017年，法國政府部署了大量住宅類BIM設計項目，以推動BIM技術應用的落地。隨著BIM技術在可持續設計與成本控制方面的不斷發展，未來法國的BIM應用水平還會得到穩步提升。

芬蘭

芬蘭BIM應用起步較早，于2010年前已出臺了官方BIM標準或指南，但并未頒布強制應用BIM技術的政策法規。由于北歐地區預制裝配式技術體系十分成熟，建筑工業化水平高，而BIM參數化、信息化等特性對預制構件的加工及安裝能起到很好的輔助管理作用，故而使北歐成為全球最先采用基于BIM模型進行建筑設計的地區之一。

同時，作為Tekla、Solibri、Graphisoft等國際知名BIM軟件廠商的所在地，建筑產業鏈整體信息化協同水平較高,基本實現規劃、設計、施工等過程中的信息共享與傳遞。

中國

住建部于2016年發布了《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》和《2016-2020年建筑業信息化發展綱要》，在此后三年的示范工程建設中，BIM技術應用已由單點應用逐步發展為與智能化應用相結合。目前，BIM技術在設計、施工和運營維護全過程的集成應用已取得了一定的進展。

根據中國建筑業協會《中國建筑企業BIM應用分析報告（2019）》顯示，BIM技術應用已在工程建設項目的技術、商務、生產三方面業務實現全部覆蓋，現場可視化技術交底的應用比例為53.1%，質量及安全方面應用比例分別為47.2%和43.4%，對比往年相關技術數據，中國的BIM技術發展與應用水平正呈穩步上升趨勢。

韓國

韓國公共采購服務中心于2010年提出了《韓國BIM技術發展規劃》，2016年前實現政府公共工程全部采用BIM技術，并發布了《設施管理BIM應用指南》。同年，韓國國土交通海洋部發布《建筑領域BIM應用指南》，包括業務指導、技術指導、管理指導和應用指導等四部分內容。

日本

日本BIM技術的應用更多源于建筑企業自身業務特點及實際項目需求，而非政府或建設方自上而下的強制規定。據了解，截至2018年3月，日本政府投資項目中應用BIM技術的僅27個（包含設計與施工）。其實，三維協同設計的概念，早在90年代就已經出現于日本的大型建筑企業中，并逐步發展成熟，配套發展的還有一些日本的三維設計軟件，因此，BIM技術對其生產力水平的增益效果并不十分突出。

根據英國《NBS國家BIM報告2016》顯示，2016年日本BIM應用率為46%，日本現行唯一官方BIM標準為2014年日本國土交通省發布的針對政府投資項目的《BIM導則（政府建設項目BIM模型制作及應用相關指導）》。

新加坡

新加坡是最早應用BIM處理與自動審查建筑物全生命期項目文件的國家之一。審查包括：城市設計審議、建筑設計審查、結構設計審查、臨時施工許可、消防安全、法令完成證書、定期結構檢查等。2010年新加坡公共工程全面要求設計施工導入BIM，2015年開始要求以BIM興建所有公私建筑工程。

新加坡的所有建筑，全專業必須使用BIM技術；注冊師采用電子簽名，并使用加密狗。新加坡采用BIM技術理由的企業占比：為減少失誤和遺漏的企業占41%，為減少業主和設計公司溝通的企業占35%，為提升建筑空間的企業占32%，為減少重復工作量的企業占31%，為降低建造成本的企業占23%。

挪威

挪威的BIM應用水平一直處于全球的領先地位之一。從2005年第一個BIM試點項目開始，挪威政府要求：市場對BIM技術應用需求的提升，建筑工業化發展的需求，各類BIM相關軟件的研發，相關BIM教育課程的設立，多元化BIM新技術的涌現。種種因素，都引導著挪威的BIM及相關產業朝著最正確的方向發展。

BIM技術應用的成功案例

近年來，BIM技術的廣泛應用形成了多項創新成果，本文選取全球范圍內10個BIM技術應用的成功案例，對其項目難點、BIM應用點進行分析，以期加深對BIM技術應用的認識和理解。

成功案例

項目名稱：Hard Rock酒店

項目位置：美國，佛羅里達

落成時間：2019年

項目難點：結構設計（不規則造型）；造價控制；工期緊張

BIM應用點：結構深化設計；施工進度管理；工程造價管理

項目名稱：赫爾辛基大學醫院

項目位置：芬蘭，赫爾辛基

落成時間：2022年

項目難點：結構設計（鋼結構+不規則造型）；協調困難（參加方過多）

BIM應用點：結構深化設計；協同工作平臺；BIM+預制加工

項目名稱：濱海灣金沙酒店

項目位置：新加坡

落成時間：2010年

項目難點：結構設計（超高+不規則造型）；施工難度

BIM應用點：BIM+GIS應用；BIM+激光掃描

項目名稱：V&A Dundee博物館

項目位置：英國，蘇格蘭

落成時間：2018年

項目難點：結構設計（大跨度懸挑+不規則造型）

BIM應用點：BIM+預制加工；幕墻深化設計

項目名稱：中國尊

項目位置：中國，北京

落成時間：2018年

項目難點：工期緊張（62個月，同類項目中最短）；工藝復雜（超常規且專業間互相影響）；協調困難（參建方過多，立體作業）

BIM應用點：機電深化設計；機電系統優化；BIM預制加工；施工組織管理；施工進度管理；施工工藝模擬；BIM+激光掃描

項目名稱：日本郵政大廈

項目位置：日本，東京

落成時間：2013年

項目難點：機電設計

BIM應用點：BIM正向設計；機電深化設計；機電系統優化

項目名稱：“未來之家”博物館

項目位置：德國，柏林

落成時間：2017年

項目難點：結構設計（高大空間+大跨度懸挑+不規則造型）

BIM應用點：結構深化設計；機電系統優化

項目名稱：馬賽大學Luminy校區

項目位置：法國

落成時間：2021年

項目難點：建筑更新；施工安全（施工期間需正常使用）

BIM應用點：施工組織管理；協同工作平臺

項目名稱：釜山港國際客運站

項目位置：韓國，釜山

落成時間：2015年

項目難點：結構設計（大跨度+復雜造型）

BIM應用點：結構深化設計；機電系統優化

項目名稱：挪威國家石油公司總部辦公大樓

項目位置：新加坡

落成時間：2012年

項目難點：能耗控制；裝配技術（立面元素全預制）

BIM應用點：BIM+預制加工；建筑性能模擬