市政工程設計中BIM技術的發展前景探討

周力強 黃建軍

烏魯木齊市城建設計研究院 新疆 烏魯木齊 830092

在大自然中，人類是非常渺小的，僅依靠單一的個體力量難以在不斷變化的自然環境下生存，因而人們逐漸從單一個體形成團體，組建城市，以改善原有的生活環境。

在城市建設的長期發展中，隨著工業化的推進，使城市迎來了發展的關鍵時期，為人們提供了更加豐富安全的生活環境。但隨著時間的推移，在人口大規模遷移下，城市人口劇增，從而增加了城市垃圾，破壞了城市生態系統，并且隨著科技發展，車輛越來越普遍，交通擁堵現象普遍發生，這嚴重影響了居民的正常生活。因而，在這一背景下，提升市政工程設計能力，實現人與自然的和諧相處至關重要。

市政工程設計的要求越來越高，要想滿足這些高要求，首要應加強技術應用，在最初應用CAD技術時，極大程度的推動了工程發展，因而在目前的BIM技術應用下，市政工程也將迎來進一步優化提升。

1 簡述BIM技術

1.1 闡述BIM技術的概念

BIM技術是基于信息技術、數字技術等現代化先進技術開發的一款建筑信息模型，內部包含了大量與工程項目有關的數據信息，能夠將工程項目利用數字化形式直觀的呈現給用戶。在BIM理論的基礎中包含了計算機集成制造系統CIMS理念，其是將CAD和CAM進行結合的產物，并且還包含產品信息模型，即依托于PDM和STEP標準所形成的。

從BIM技術在建筑工程中的應用進行分析，其需要包含有關建筑工程的信息庫，而信息中要有建筑幾何信息、狀態參數、空間狀態等，為了實現信息的錄入，要應用數字化技術基于支持。具體而言，BIM技術以三維模型為主，通過集成數據，實現了數據信息的共享，能夠解決分布式、異構式工程存在的負面問題，同時，其能夠進行工程項目演化，有利于規避信息差異化問題，從而為工程設計提供有力依據。

1.2 BIM技術主要軟件

BIM技術的應用需要借助BIM軟件，而僅僅依靠單一的軟件是無法真正發揮該項技術優勢的，所以在工程項目中往往需要應用到數十個BIM軟件，只有對這些軟件熟練掌握，以及融合應用，才能最大限度的體現BIM技術的價值，目前，在各類軟件中以BIM AuthoringSoftware為主，這類軟件也是BIM的核心。

早在2002年，Autodesk公司就對BIM理念提出了研究計劃，并且投入了大量的精力，用于該技術的研發以及拓展。但在開發過程中，由于底層代碼的復雜性，為其計算硬件帶來了較大壓力，所以在后續的研發中逐漸以優化底層代碼為主。目前，工廠設計中應用比較普遍的是Bentley的產品，而最初比較占據優勢的當屬ArchiCAD，屬于主要BIM軟件，其在我國市場上最初效果顯著，但隨著配套功能與設計院體制的矛盾增加，對該軟件的應用產生了一定程度的限制。此外，CATIA軟件在現階段有著重要地位，能夠為機械設計領域提供充分的支持，已經普遍應用于航天、汽車領域中，并且將其應用到建筑工程行業，也能發揮較高的作用效果，與傳統的建筑軟件相比，依然具備優勢。但在實際應用中，由于該軟件在建筑工程中的應用時間較短，在細節方面有所不足，無法有效銜接員工與項目的聯系。

建筑工程內容復雜，隨著城市化進程的加快，建筑規模更是迎來了進一步擴展，使其所涉及的專業范圍增大，與此同時，BIM技術的應用需要落實到工程項目的各個階段，要開發一系列的配套軟件，以此發揮BIM技術的功能。目前，具體的軟件有工程方案設計軟件、幾何造型設計軟件、機電工程安裝軟件、工程結構分析軟件、可視化軟件。其次，還有結合綠色發展理念的綠色施工設計軟件、以及用于管理的造價管理軟件、運營管理軟件、審核軟件。此外，還有用于機電安裝工程的機電分析軟件，以及繪圖軟件。

2 簡述BIM技術的主要優勢

2.1 具有可視化優勢

BIM軟件可以進行三維施工圖設計，有利于對工程項目特征以及功能的直觀展示，能夠使施工人員明確技術要點，探查施工問題，從而提前制定應對措施以及優化施工設計。這一優勢在規模較大，內容復雜的工程項目中尤為突出，可以大幅度提升施工效率以及質量。其次，通過三維展示，可以讓業主對項目設計全面了解，從而提出改進需求，以便于建設單位進一步完善。

2.2 具有協調性優勢

市政工程所涉及的專業是廣泛的，因而需要各部門、各人員進行協作配合，但不同的專業之間有一定的邊界，使用傳統的二維設計，不利于各方人員的協調溝通，從而無法有效銜接各個施工工序。而通過BIM軟件，可以為各方人員提供深層次交流平臺，并且有充足的信息支持，可以實現各人員間的有效交流，從而確保工程的順利開展。

2.3 具有模擬運營優勢

工程項目往往是長期的，不僅要保障設計方案的合理有效，還要滿足有序施工以及后期使用的相關要求，所以設計人員要提前對后續的各類情況進行預測分析，并針對發現的問題進行調整優化。為此，BIM技術的模擬優勢就可以得到充分體現，其能夠針對后續的運營進行模擬，例如節能效果、緊急疏散能力等。

2.4 具有提升投資可靠性優勢

工程項目的投資具有較大的風險，需要專業人員對工程的各個階段進行綜合性評估，而專業人員的能力以及精力是有限的，特別是在工程量較大的工程中，發揮的作用更不明顯，這使其難以規避投資中潛在的風險。但在BIM技術的支持下，評估人員可以利用計算軟件，對工程量進行全面的計算分析，從而提升評估結果的準確性，這一方面可以為業主投資提供保障，另一方面也有助于國家經濟發展。

2.5 具有成圖優勢

設計圖紙是工程項目順利開展的主要依據，所以具有重要作用，但設計圖紙的成圖難度較大，要想把完美的設計方案呈現在圖紙上，以便于員工理解，具有一定的難度。這時就可以利用BIM技術，其能夠快速精準的進行二維設計圖繪制，而且能在此基礎上進一步檢查碰撞等問題，從而提供專業性優化方案。

綜上所述，BIM技術的優勢極為顯著，可以在工程項目中發揮極為重要的作用，較傳統的CAD技術相比，能更好的提升工程設計效率以及質量，并且可以對工程項目中不易發現的問題進行排查。在近年來，該技術更是取得了重大突破，功能愈發完善，應用范圍也得到了進一步拓展。以Revit軟件為例，在工程設計中應用廣泛，并且已經被眾多高校作為工程專業必學的課程。同時，還有ArchiCAD軟件，經過進一步開發，有效的結合了我國設計人員的工作特點，因而發揮的作用更加明顯。具體而言，BIM技術的這些優勢，為其在工程設計中奠定了堅實的地位。

3 市政工程設計中應用BIM技術的積極影響

市政工程與人們的日常生活密切相關，所以國家高度重視該項工程建設，并且投入了大量資金，致力于提升市政工程整體水平。因此，設計院要發揮自身價值，從管理模式等角度出發，進一步提升設計效率以及質量，滿足國家以及用戶對市政工程的具體需求。同時，要積極應用BIM技術，發揮其優勢，從而為市政工程建設創造積極影響。具體如下。

第一，能夠將設計人員的設計思路準確直觀的表現出來。近年來，市政工程發生了巨大改變，一方面居民用戶對市政工程的功能、外觀要求越來越高，另一方面城市化發展為市政工程帶來了較大壓力，這都迫使市政工程設計不斷進行優化，以適應時代發展。以市政工程中最主要的道路工程、給排水工程為例，國家對于工程項目提出了高度標準，例如《公路工程技術標準》等，這些規范的提出，使市政工程設計更為嚴格，要求設計中綜合考慮各方面因素，要同時滿足經濟效益、生態效益、社會效益。因此，若在市政工程設計中依然僅使用以二維為主的傳統設計技術，將難以滿足這些高標準，主要是因為復雜的工程項目難以在二維圖紙上展現出來，從而令設計人員無法發現工程施工中可能出現的各類問題，也難以為施工人員提供清晰明了的施工依據。為此，要想解決這些問題，提升工程設計質量，就應該引入BIM技術，利用三維模型進行設計思路的表達，從而可以充分將設計人員的想法用數字化、圖像化的方式呈現，也可以實現各專業的協調配合，并為施工人員提供可靠的施工依據，進而滿足國家標準規范。

第二，能夠促進設計院的轉型升級。現階段，城市化進程不斷加快，使工程行業發展出現了激烈的市場競爭，作為行業領軍的設計院應該積極發揮自身服務性作用，從居民用戶的角度出發，提供更加貼心舒適的服務，以滿足用戶需求。這種服務不僅要體現在設計階段，還要體現在后期維護中，應貫徹工程項目的全過程。因而設計院就要進行合理的轉型升級，主要實現從重視設計到重視全過程的轉變，以給排水工程為例，要涉及到管路設計、管路運行、管路養護、管路維修，以及環保問題。這時就需要應用BIM技術，在設計階段對這些問題進行綜合考慮，以此優化設計方案，發揮服務性作用，從而提升設計院的市場競爭力[1]。

第三，能夠提升工程項目管理水平，以及節約資源。工程項目涉及內容較多，工期較長，容易受到外界因素的影響，從而增加施工成本以及浪費施工資源。因此，在工程施工之前，需要經過全面的分析協商，以確保施工方案的經濟性、合理性、科學性，并且對建設時期存在的潛在問題進行掌握以及處理，從而降低外界因素的影響，提升工程項目的管理水平。所以應用BIM技術至關重要，其可以對人員分配、工程計劃進行調整優化，以此避免資源的浪費，進而為企業創造更大的效益[2]。

4 實際應用BIM技術中發現的問題

目前，BIM技術在建筑行業中應用較為廣泛，可以避免一系列施工問題，但在市政工程中的應用還存在不足，主要是因為一下各種原因。

第一，缺乏充足的資料依據。市政工程改建項目較多，往往因為時間的推移，會造成設計資料的丟失，并且因以往監管機制的不足，導致一些資料存在嚴重錯誤，這些為BIM技術的應用帶來了一定難度，無法為建模提供有效依據，從而使構建的模型缺乏有效性。

第二，軟件學習難度較大。我國設計師的設計思路大都停留在傳統的二維設計上，對于三維設計的適應明顯不足，這使設計人員難以熟練掌握BIM軟件的應用。若要對其進行認真學習，則需要投入大量的精力以及財力、時間，因而一些中小型設計院難以有效支持BIM技術的學習。

第三，軟件自身有待進一步完善。BIM技術在市政工程中的應用還需要進一步完善，一些軟件難以對工程項目進行精準計算以及設計，例如給排水工程，該項技術軟件就無法滿足人性化要求，從而為工程設計帶來了負面影響。同時，我國地域遼闊，氣候差異較大，在工程設計中往往由于地區的不同，設計特色也不同，因而僅依靠BIM軟件難以滿足設計的多樣化要求。

5 市政工程設計中應用BIM技術的改進策略

5.1 加強BIM技術的應用，進一步優化設計思路

現階段，BIM技術在市政工程中的應用存在一些問題，而傳統的CAD技術發揮的作用較為顯著，但依然要重視BIM技術的應用，這必然是工程行業未來的發展趨勢。同時，設計人員要進一步優化設計思路，實現思路以及技術的同步提升，一方面要結合國家節能減排的綠色環保理念，進行工程設計，另一方面要加強對BIM技術的學習，確保能夠熟練操作，這樣能夠最大限度的發揮BIM技術的實際價值[3]。

5.2 為設計人創造更大的發展空間

BIM技術的應用主要依賴于設計人員，所以設計院要重視設計人員的學習以及應用。首先，要為設計人員提供充足的學習時間，以及系統的學習體系，確保設計人員能夠掌握BIM技術。同時，要與建設單位協同合作，一方面通過BIM設計方案引導建設單位重視以及接受BIM設計理念，另一方面要通過各方的協調合作，為設計人員創造意見統一的設計環境，從而使設計人員能夠有效應用BIM技術。其次，要建立針對性的激勵機制，通過適當的利益推動設計人員的學習積極性，從而令設計人員可以主動的進行學習以及應用，進而在不斷使用中提升應用水平，并且在設計人員熟練掌握BIM技術后，也可以為設計院帶來更為顯著的經濟效益。

5.3 提升行業頂層的重視力度，推動BIM技術應用

BIM技術的應用需要行業各級人員的參與，僅依靠部分單位的應用顯然是不夠的，所以行業頂層要對BIM技術給予足夠的重視，并給予政策以及技術支持。具體而言，我國在BIM技術的開發上與發達國家相比，還存在一定的落后性，部分復雜工程需要借助國外機構進行，從而影響了我國效益，所以我國頂層人員要加強BIM軟件的研發力度，完善其在市政工程應用中的功能。同時，國家層面也要出臺相關的政策，制定嚴格的法律法規，促使BIM技術的應用規范化、系統化，并且也要加強宣傳力度，不斷通過推廣實現BIM技術的普遍應用。

6 總結

綜上所述，在市政工程設計中應用BIM技術已經是時代發展的必然趨勢，所以設計院要明確該項技術的優勢以及積極作用，不斷提高應用力度。同時，還應該針對資料不足、學習難度大、技術不完善等問題進行改進，并通過調整設計思路，提升設計人員專業水平，加強頂層重視等措施，從根本上發揮BIM技術的應用價值，這在未來會取得極為顯著的成果。