BIM技術對建筑項目降本增效的影響

摘" 要：建筑產品龐大的規模和高昂的成本決定建筑業是一個高消耗與高成本的行業，隨著人們對生態環境保護意識的提高，國家出臺一系列節能環保政策，提高工作效率勢在必行。BIM技術的出現使建筑業降低成本，提高效率，在建筑工程和設施的整個生命周期中，物理特性和功能特性用數值表示。在模型的基礎上，模型的動態應用有助于設計、建造、運行和降低成本。該文將從降低成本和提高效率2個方面探討建筑行業使用BIM技術的影響。

關鍵詞：建筑業；BIM；降本增效；可視化；空間化

中圖分類號：TU17" " " "文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）21-0181-04

Abstract： The huge scale and high cost of construction products determine that the construction industry is a high-consumption and high-cost industry. With the improvement of people's awareness of ecological and environmental protection， the state has also begun to introduce a series of energy-saving and environmental protection policies. The improvement of efficiency is unstoppable. The emergence of BIM technology makes the construction industry reduce the cost and improve the efficiency. In the whole life cycle of construction engineering and facilities， physical and functional characteristics are expressed by numerical values. On the basis of the model， the dynamic application of the model contributes to the design， construction， operation and cost reduction. This paper will discuss the influence of using BIM technology in construction industry from two aspects： reducing cost and improving efficiency.

Keywords： construction industry; BIM; reducing cost and increasing efficiency; visualization; spatialization

BIM是建筑信息模型的縮寫，以建筑工程相關信息數據為基礎，利用數字信息仿真技術模擬實際建筑信息，建立信息智能模型。基于高可視化制圖技術、協調、仿真、優化制圖等特點，可以很好地應用于工程項目施工計劃生命周期、投標管理的各個階段，從設計角度、建筑結構、竣工交付和運行維護管理等方面，有效地保證了資源的合理控制，數據和信息的有效傳輸，人員之間的及時溝通，有利于提高工程效率、安全和質量。1975年，喬治亞理工學院的Chuck Eastman教授，BIM理念的創始人，介紹了建筑描述系統，用于可視化，量化和提高建筑效率。2002年，Autodesk收購了3D建模軟件公司Revit Technology，并首次使用了BIM（建筑信息建模）的概念。從BIM概念產生和發展的背景來看，BIM的初衷是解決工程效率問題。

1" 國外BIM技術的應用與發展

BIM技術最早在國外一些國家有著較好的應用，推動了BIM技術的進一步發展。Brumana等指出，隨著BIM技術的應用范圍不斷擴大，在許多國家的實踐應用中都發揮出了較好的作用，推動了生產發展。Mohamed等指出，從BIM技術的應用來看，美國的技術相對成熟，應用效果也相對最好，還有一些歐洲國家也有著較好的應用。Wojciech等指出，從亞洲地區看， 日韓等國家對BIM技術的應用效果較好，而且有自身的一些研究，來推動BIM技術的進一步發展。

美國是第一個開展建筑信息技術應用研究的國家。自從這項研究以來，美國對于BIM的應用一直處于世界前沿。政府自2003年起，實行國家級3D-4D-BIM計劃，自2007年起，規定所有重要項目通過BIM進行空間規劃。目前，美國大部分建筑項目都使用BIM。BIM有廣泛的應用范圍，各種各樣的BIM協會，以及各種BIM標準。

BIM在英國的發展與大多數國家不同。2011年5月，英國內閣辦公室（cabinet office）發布了一份題為《政府建設戰略》（government building strategy）的文件，呼吁在2016年之前建立一個完全協作的3D BIM，所有文件都實現電子化管理。

北歐國家也有許多BIM開發應用模式，如挪威、丹麥、瑞典和芬蘭，這些國家是建筑業一些領先的信息技術軟件公司的所在地。在使用BIM這個詞之前，新加坡當局已經注意到信息技術在建筑業的重要性。2011年，新加坡建筑管理署（BCA）發布了新加坡BIM發展路線規劃，明確提倡到2015年建筑行業廣泛使用建筑信息模型。

2" 國內BIM技術的應用與發展

國內BIM技術的應用起步較晚，但近年來，應國家政策指導方針和企業要求，國內建筑行業形成了一股熱潮，BIM技術在政府單位、設計單位、科研院所、建筑企業廣泛應用。據2011年統計，全國39%的單位已經使用BIM軟件。2011年5月，住房城鄉建設部也明確表示，將大力推動建筑信息模擬技術從設計階段到施工階段的應用，在施工階段開展建筑信息模擬技術的研究與應用，實現建筑工程的高效可視化管理，如圖1所示。

2.1" BIM技術在國內的發展階段

從國內外研究文獻可知，BIM技術應用于施工管理及建筑行業，使得建筑業得到較快的發展，建筑信息模型在建筑行業發揮的作用是不能忽視的。近些年來，國內專家或學者有關BIM方面的研究日益增多，對于BIM研究也逐步深入，從期初的感性認識到理性認識，再到全面運用進行探索。

當前國內部分典型工程成功利用BIM，也為整個建筑行業推廣運用提供了支持。BIM技術的施工管理應用促進建筑行業在技術方面的不斷創新。BIM技術已被許多學者開展多方面的研究工作。一是從理論層面上為BIM技術的規范化和標準化發展搭建了基礎應用框架，在應用技術層面上BIM技術的有效和精準施策項目目標提出了模型化的參考；二是BIM技術協同建筑結構設計、工程施工管理、工程造價管理及后期運營管理等方面的經驗總結和大范圍的應用，拓寬了工程管理相關理論研究的方法方向和創新程度。我國建筑信息化技術的發展經歷了概念介紹、理論研究與初步應用、快速發展與深入應用3個階段。

2.1.1" 概念介紹階段

這個階段從1998年持續到2005年。在理論研究方面，本階段主要針對IFC標準（Industry Foundation Classes，工業基礎類）的引入，在IFC標準的基礎上進行了一些研究工作。國家“863計劃”和“十五”科技攻關項目中包括了“基于IFC的建筑工程4D施工管理系統”和“基于IFC標準的建筑結構CAD軟件系統”等一系列相關研究課題。

基于BIM技術的前期工作，這些前期工作主要包括現狀建模、場地分析、成本測算、不同階段策劃、施工安全規劃編制和安全策劃等方面。其中，現狀建模主要是收集到的信息或材料等圖紙導入到基于BIM技術的信息化模型系統當中，創建出初步的信息化模型，信息化模型當中的元素包括道路、建筑物、河流、綠化等元素變化情況。依據相應地元素條件標注出區域的用地紅線和道路紅線，從而生成相應地面積指標。然后在現狀模型基礎上，依據相應地容積率、綠化率、建筑密度等，實現對不同建筑體塊圖案的收集與整合。收集整理總圖規劃、豎向規劃、管線綜合規劃等方面的信息，開展相應地概念設計。如圖2所示。

2.1.2" 理論研究與初步應用階段

這個階段從2006年持續到2010年。在這一階段上，BIM的概念逐漸被業界所接受。印刷電子制版技術研究機構開展了相關的理論研究工作，行業單位在實踐中逐步應用了該項目，主要在設計階段。該階段，理論研究的深度已經取得了很大的進展，其中包括清華大學和歐特克公司對中國建筑信息模型標準框架的聯合研究。建筑工程主要應用于大型復雜示范工程，如北京奧林匹克體育場工程、上海世博會工程、外灘SOHO工程等。大多數BIM應用集中在設計階段。

2.1.3" 快速發展與深入應用階段

2011年以來，BIM技術在我國得到了迅速發展，無論是國家政策支持還是理論研究都受到了極大的關注，尤其是在工程項目中，雄安新區建設要求新建建筑必須使用BIM技術。國內建筑科技公司也研發了一批BIM相關軟件，例如：廣聯達的BIM5D，品茗的HIBIM。

2.2" 國內BIM技術發展的重要節點

2005年，華南理工大學建筑學院與歐特克公司合作建立了專業的BIM實驗室，首次將BIM技術引入中國。2007年，建設部發布了JG/T 198—2007《建筑對象數字化定義》，標志著BIM技術即將得到廣泛推廣。2011年，住房城鄉建設部發布了《2011—2015年建筑業信息化發展綱要》，開啟了BIM技術在中國的應用。2012年，住房和城鄉建設部正式啟動了一系列BIM國家標準。2015年， 住房和城鄉建設部下發了《關于推進建筑信息化模型應用的指導意見》，聲明到2020年底，在以國有資金投資為主的大中型建筑以及申報綠色建筑的公共建筑和綠色生態示范小區新立項項目的勘察設計、施工、運營維護中，集成應用BIM比率將達到90%。

2.3" 我國BIM技術發展趨勢

從數字技術發展的角度來看，隨著物聯網、移動技術等新的客戶端技術的快速發展和普及，依靠云計算、大數據等服務器端技術實現了真正的協作。這種基于網絡的協同應用與BIM技術的集成相輔相成，在實現現場參與者之間的實時協作與共享，以及管理過程的實時監控方面發揮著重要作用。基于云的部署將主導未來的BIM市場。

3" 建筑行業應用BIM技術降本增效

3.1" BIM技術在建筑工程設計階段的應用

在建筑工程的設計階段，BIM技術的協調使得所有的設計人員和工作人員都可以在同一個平臺上進行設計，建立自己的專業三維設計模型，在平臺上進行實時綜合集成分析，提前發現空間中的專業設計沖突（圖3），形成碰撞數據報表，結合專業設計人員進行審核，提供解決方案，從而減少專業人員之間的溝通不及時造成的錯誤、碰撞及漏洞，實現一次修改，其他相關地方自動修改。

3.2" BIM技術在建筑工程施工階段的應用

在建筑工程的施工階段，通過三維施工平面動態布局實現現場可視化監理，現場動態布局等功能。基于三維可視化功能加上時間維度， 可以實現虛擬施工，可以直觀快速地將施工計劃與實際進度進行對比，如圖4所示。合理安排施工進度，從而縮短了施工工期，大大減少了繁瑣的人工操作和潛在的誤差。

3.3" BIM技術在建設項目運營階段的應用

在建設項目的運營階段，基于BIM技術的管理可以防止盲點。傳統的應急管理主要集中在響應和救援上，應急管理包括預防、預警和處理。當發生火災時，管理系統可以通過噴淋傳感器檢測火災信息，在BIM信息模型界面中自動觸發火災報警器，并立即顯示火災區域的三維位置。

在科技和社會不斷飛速進步的前提下，未來的施工作業現場將不再是勞動密集型場景，伴隨著人工智能等新技術的發展，機械化施工，將使施工現場環境大大改善，也沒有那么多的人在施工現場，更多的是工程師或操作人員通過控制機械或機器人來完成施工操作，實現施工現場信息化和機械化，遠程控制與智能終端等。

4" 結束語

由于科學技術的不斷創新進步，BIM技術較好地滿足了建筑業的發展，徹底改革了傳統的建筑施工模式，在建筑項目的各個階段都發揮了重要的作用。對控制工程造價，提高工程建設效益具有很強的現實意義。

在隨時做好有效工作的同時，可以精確控制項目成本，避免經費損失。BIM技術的應用給建筑業帶來了時間效益和金錢效率的最大化，具有重大的現實意義，對建筑業未來的發展起著重要的作用。BIM技術能夠促進項目精細化管理，為項目建造提供了新的技術支持手段，對于結構復雜、體型龐大、建設周期長的高層建筑群預期目標的實現，產生了積極的推動作用，有效解決了傳統項目施工管理過程中存在的問題。

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