BIM技術(shù)在中國的展望
2017-12-08
【摘 要】進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化信息集成下的建筑創(chuàng)作越來越多的為專業(yè)人士所認(rèn)知和接觸。它如一枚生命力強(qiáng)大的種子，正醞釀著一場工程設(shè)計及工程管理模式的重大變革。
【關(guān)鍵詞】BIM；全壽命周期；完備、關(guān)聯(lián)、一致
1 BIM的概念及相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域
BIM是Building Information Model的簡稱，翻譯為建筑信息模型，是運(yùn)用BIM軟件對建筑信息全面整合并加以分析和應(yīng)用。BIM技術(shù)適用于從設(shè)計到施工到運(yùn)營管理的全過程，貫穿工程項目的全壽命周期。
1.1 對于設(shè)計單位，BIM的三維數(shù)字技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了可視化設(shè)計。隨著AutoCAD的普及，工程師從手工繪圖走向電子繪圖，這是設(shè)計領(lǐng)域第一次重大革命。這次技術(shù)變革把設(shè)計人員從傳統(tǒng)的手工繪圖中解放出來，提高效率，提升了設(shè)計質(zhì)量。但是二維圖紙有其局限性，它并不能直觀體現(xiàn)建筑物，當(dāng)造型多變構(gòu)造復(fù)雜的項目出現(xiàn)，我們依然是在用“人腦”去拼湊信息，勞心費(fèi)力、出錯難免。BIM技術(shù)可以解決這個短板，它的3D模型屬性所包含的海量信息可以提高決策效率和正確性。
除了對工程對象進(jìn)行3D幾何信息的描述，BIM還包括完整的工程信息描述，如對象名稱、結(jié)構(gòu)類型、建筑材料、工程性能等。這是與AutoCAD等傳統(tǒng)繪圖軟件顯著不同的地方。而BIM所提供三維效果圖、動畫和漫游等功能，使業(yè)主等非技術(shù)人員看到可視化的最終產(chǎn)品。這對于設(shè)計與建設(shè)單位的良性互動是意義非凡的。
可以說BIM是設(shè)計師正面臨著的又一次重大技術(shù)革命。
1.2 對于施工單位，BIM包含了：工期和造價等信息，以及工程對象之間的工程邏輯關(guān)系等。諸如工序、進(jìn)度、成本以及人工、材料、機(jī)械資源等施工信息。施工方能夠基于BIM分析對成本做出預(yù)測并全程控制，基于BIM技術(shù)的施工模擬（如圖1），直觀地體現(xiàn)施工的界面、順序，從而使工程條理清晰，使設(shè)備材料進(jìn)場，勞動力配置，機(jī)械排班等工作的安排變得合理、經(jīng)濟(jì)、有效。
1.3 對于管理公司和后續(xù)運(yùn)營，在項目管理中BIM可以提供有效及時的沖突識別，如管線、設(shè)備、構(gòu)件之間的碰撞，如設(shè)備安裝是否滿足凈高要求等；造價工程師可以直接使用BIM模型，進(jìn)行工程量的計算、造價、預(yù)算和決算等繁瑣工作。以往工程量計算往往是在圖紙上丈量，或使用魯班等軟件重新建模計算，不僅費(fèi)時耗力，也難免會產(chǎn)生偏差和遺漏，通過BIM技術(shù)，我們將大大提高這些工作的效率和精度。運(yùn)營段項目的改擴(kuò)建，也可以沿用原本的模型數(shù)據(jù)，無須從零開始，實(shí)現(xiàn)無縫對接和良好的延續(xù)性。
2 BIM的特征及優(yōu)勢
當(dāng)下CAD技術(shù)的普及，將設(shè)計師和工程師從圖板上解放了出來，計算機(jī)輔助繪圖一直受到工程師的青睞。那么BIM區(qū)別于并優(yōu)于CAD的又有哪些方面呢？我們需要解讀BIM的五大特征：
2.1 可視化
隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，建筑形式和造型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的項目層出不窮。這類項目，傳統(tǒng)使用線條繪制的施工圖紙，已不能全面滿足建筑語言的表達(dá)，我們需要更強(qiáng)大的工具來解決這一瓶頸。BIM的可視化設(shè)計將三維的立體實(shí)物圖形展示在人們的面前。
當(dāng)然，在設(shè)計中也有出效果圖的流程，但是效果圖只是對線條式信息的一種不可逆的表現(xiàn)方法，并不是通過構(gòu)件的信息自動生成的，只是一種只讀模式，缺少互動和反饋。而BIM能夠同構(gòu)件之間形成反饋性的可視，它不僅可以用效果圖來表現(xiàn)設(shè)計意圖，更重要的是，它使得項目設(shè)計、建造、運(yùn)營各個過程在一種可以隨時修正的可視化的過程中，各方都形成了高度的互動。
2.2 協(xié)調(diào)性
設(shè)計過程中，往往由于各專業(yè)工程師之間的溝通不到位，而出現(xiàn)各專業(yè)之間的碰撞問題，在2D設(shè)計模式下，這是很難避免的。例如，空調(diào)風(fēng)管與頂棚凈空，地下管線與結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)等等，在不同專業(yè)交錯作業(yè)的區(qū)域，很難避免碰撞。而這些矛盾的發(fā)現(xiàn)多在項目的實(shí)施過程中，一旦出現(xiàn)往往已經(jīng)造成損失，最終難免出現(xiàn)返工、變更等一系列問題，造成人力、材料的浪費(fèi)。如果我們在設(shè)計的過程中，就能夠利用BIM模型的協(xié)調(diào)性，那么我們完全可以提前避免這些問題的發(fā)生。
2.3 模擬性
BIM不只是模擬可視的建筑模型，還能夠模擬在真實(shí)世界不可見的一個過程或者一個屬性等。設(shè)計段，可通過BIM對特定環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，如建筑物的節(jié)能、日照、疏散。在招投標(biāo)和施工階段，BIM可通過模擬實(shí)際施工來確定合理的施工方案。并進(jìn)行4D（3D模型加時間先后）5D（3D模型的造價控制）的模擬，實(shí)現(xiàn)工期和成本的控制。在運(yùn)營階段，可以模擬日常緊急情況的處理方式，如洪澇災(zāi)害模擬排澇設(shè)施的自動化運(yùn)行，火災(zāi)、地震的突發(fā)事件中，人員的疏散等。
2.4 優(yōu)化性
任何一個項目的實(shí)施過程，都是一個不斷優(yōu)化的過程，這是項目本身的特性，與BIM并無必然的關(guān)聯(lián)。但是基于BIM技術(shù)，我們可以做到全面、連貫、統(tǒng)一的優(yōu)化。在優(yōu)化過程中，還會提供項目變化的實(shí)際存在，直接對項目優(yōu)化所產(chǎn)生的成本、質(zhì)量、進(jìn)度變化直觀表達(dá)?？梢宰寴I(yè)主清晰了解，哪一種優(yōu)化方法是最優(yōu)途徑，方便工程師和各方人員在眾多方案中選出最符合要求的那個。
2.5 可出圖性
隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)今的BIM不僅可以切出我們傳統(tǒng)的使用線條繪制的施工圖紙，還通過可視化設(shè)計模式下的協(xié)調(diào)、模擬和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)一些跨專業(yè)的綜合圖紙繪制。如綜合管線圖（經(jīng)過碰撞檢查和設(shè)計修改，消除了相應(yīng)錯誤以后），綜合結(jié)構(gòu)留洞圖（預(yù)埋套管圖），碰撞檢查偵錯報告和建議改進(jìn)方案等。
3 BIM在國內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀及應(yīng)用前景的思考
自20世紀(jì)70年代產(chǎn)生BIM思想以來，隨著信息化技術(shù)日新月異的發(fā)展，作為一種全新的理念和技術(shù)，BIM正受到國內(nèi)外學(xué)者和業(yè)界的普遍關(guān)注。在歐美和日韓，BIM技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各類型房地產(chǎn)開發(fā)。
我國自2003年開始引進(jìn)BIM技術(shù)，一些項目也率先應(yīng)用了BIM，比如2008北京奧運(yùn)會奧運(yùn)村空間規(guī)劃及物資管理信息系統(tǒng)、南水北調(diào)工程等。然而相對于美國、日本的全國范圍的推展，并上升到政府推進(jìn)的層面，以及歐洲、韓國已有多家政府機(jī)構(gòu)致力于BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的制定，我國的應(yīng)用尚處于萌芽時期。
作為一種引起世人高度關(guān)注的技術(shù)和理念，BIM在中國的成長是不可避免的。2010年上海世博會，BIM技術(shù)真正影響到了中國建筑業(yè)。國外幾個場館通過運(yùn)用BIM，對復(fù)雜的三維造型的處理給傳統(tǒng)設(shè)計模式帶來的沖擊和挑戰(zhàn)，使我們國內(nèi)的工程師們真正為可視化的3D設(shè)計模式所震撼。
中國人是擁有強(qiáng)大的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的。隨著國外設(shè)計及工程公司接二連三的涌入中國市場，中國工程師面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，只有與時俱進(jìn)才有出路。所幸的是我們已經(jīng)認(rèn)識到了差距所在，正迎頭趕上，當(dāng)下除了設(shè)計部門引入BIM外，施工企業(yè)也逐步深入其中?？上驳氖牵瑖矣嘘P(guān)部門已經(jīng)開始著手BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定籌劃工作。相信不久的將來，BIM會真正為中國建筑業(yè)帶來二次革命。著名的上海中心，更是全程使用BIM進(jìn)行設(shè)計、施工，相信后續(xù)的運(yùn)營也會給國人帶來一份全新的樣本。
在上海陸家嘴金融核心區(qū)的上海富士康大廈工程的施工組織也采用BIM的5D理念，對以往平面模式所不能綜合表達(dá)的時間、成本因素，都有直觀的體現(xiàn)。圖1是該項目施工組織設(shè)計模擬的部分截圖。
4 結(jié)語
圖1 上海富士康大廈施工組織設(shè)計模擬截圖
馬克思說過，制造和使用工具是人類進(jìn)化的重要因素和人類誕生的重要標(biāo)志?？梢姽ぞ叩膽?yīng)用和工具的進(jìn)步是推動人類歷史和社會進(jìn)步的正能量，它解放了生產(chǎn)力。BIM技術(shù)也是一種工具，無論是硬件的提升還是軟件的飛躍，它勢必不可忽略的改變這個世界和這個行業(yè)。在人類歷史上，任何一次工具、方法或理念的提升，都將帶來新的產(chǎn)業(yè)革命。也許，我在這里說BIM會改變世界，不免夸張，但是立身于當(dāng)今高度開放、高速發(fā)展的中國，直面洶涌而來的國際化大潮，我們無法逃避。我相信通過循序漸進(jìn)的引進(jìn)，厚積薄發(fā)的積累，我們一定會尋找到一條符合中國國情的道路。
