BIM的應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
2017-12-08
一、BIM的概念與特點
自從1975年，美國的ChuckEastman提出了建筑物計算機模擬系統(tǒng)(Building Description System，BDS)的概念以來，建筑偉德國際模型既BIM技術的理念有著迅速的發(fā)展建筑偉德國際模型(BIM)的概念最最先在美國得以推廣應用，隨后歐洲、日本、新加坡等國家也得到了積極的推廣。
引用美國國家BIM尺度(NBIMS)對BIM的定義，BIM有三個層次的含義：
1.BIM是一個設施(建設項目)物理和功能特性的數(shù)字表達;
2.BIM是一個共享的知識資源，是一個分享有關這個設施的偉德國際，為該設施從建設到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過程;
3.在項目的差別階段，差別利益相關方通過在BIM中**、提取、更新和修改偉德國際，以支持和反映其各自職責的協(xié)同作業(yè)。
根據(jù)BIM的定義，結合工程建設實踐，總結出BIM具有以下五個特點：
1. 可視化;2.協(xié)調(diào)性;3.模擬性;4.優(yōu)化性;5.可出圖性。
二、BIM應用現(xiàn)狀
1、國際BIM應用發(fā)展情況
美國是較早啟動建筑業(yè)偉德國際化研究的國家，BIM研究與應用都走在世界前列。根據(jù)McGraw Hill 的調(diào)研。2012年工程建設偉德國際接納BIM的比例從2007年的28%增長到2012年的71%。其中74%的承包商已經(jīng)在實施BIM了，超過了建造師(70%)及機偉德國際工程師(67%)。
2011年，新加坡BCA與一些政府部門合作確立了示范項目。BCA將強制要求提交建筑BIM模型(2013年起)、結構與機偉德國際BIM模型(2014年起)，而且最終在2015年前實現(xiàn)所有建筑面積大于5000平方米的項目都必須提交BIM模型目標。BCA于2010年成立了一個600萬新幣的BIM基金項目，鼓勵新加坡的大學開設BIM課程、為卒業(yè)學生組織密集的BIM偉德國際課程、為偉德國際專業(yè)人士建立了BIM專業(yè)學位。
韓國公共采購服務中心(PPS)于2010年4月發(fā)布了BIM路線圖，內(nèi)容包羅：2010年，在1-2個大型工程項目應用BIM;2011年，在3-4個大型工程項目應用BIM;2012-2015年，超過5-億韓元大型工程項目都接納4D •BIM技術(3D+成本治理);2016年前，全部公共工程應用BIM技術。2010年12月，PPS發(fā)布了《設施治理BIM應用指南》，針對初步設計、施工圖設計、施工等階段中的BIM應用進行指導，并于2012年4月對其進行了更新。2010年1月，韓國國土交通海洋部發(fā)布了《建筑領域BIM應用指南》，土木領域的BIM應用指南也以立項。
香港房屋署自2006年起，已率先試用建筑偉德國際模型。為了成功地推行BIM，香港房屋署自行訂立BIM尺度、用戶指南、組建資料庫等設計指南和尺度。這些資料有效地為模型建立、治理檔案，已經(jīng)用戶之間的溝通創(chuàng)造了良好的環(huán)境。2009年11月，香港房屋署發(fā)布了BIM應用尺度。預計在2014-2015年BIM技術將覆蓋香港房屋署的所有項目。
早在2007年，臺灣大學與Autodesk簽訂了產(chǎn)學研合作協(xié)議，重點研究建筑偉德國際模型(BIM)及動態(tài)工程模型設計。2009年，臺灣大學土木工程系成立了“工程偉德國際仿真與治理研究中心”，并與淡江大學工程法律研究發(fā)展中心合作出版了《工程項目應用建筑偉德國際模型之契約模板》高雄應用科技大學土木系也于2011年成立了工程偉德國際整合與模擬(BIM)研究中心。
2011年5月，我國住建部發(fā)布了《2011-2015建筑業(yè)偉德國際化發(fā)展綱要》，2012年1月，住建部“偉德國際印發(fā)2012年工程建設尺度規(guī)范制訂修訂計劃的通知”宣告了中國BIM尺度制訂工作的正式啟動。前期一些大學和科研院所在BIM的科研方面也做了很多探索，如清華大學通過研究，參考NBIMS，結合調(diào)研提出了中國建筑偉德國際模型尺度框架(CBIMS)。隨著企業(yè)各界對BIM的重視，對大學的BIM人才培養(yǎng)需求漸起，部門院校成立了BIM方向的工程碩士的培養(yǎng)。
2、國內(nèi)企業(yè)應用現(xiàn)狀
我國的BIM應用雖然剛剛起步，但發(fā)展速度很快，許多企業(yè)有了非常強烈的BIM意識，出現(xiàn)了一批BIM應用的標桿項目，同時，BIM的發(fā)展也逐漸得到了政府的大力推動。
目前設計企業(yè)應用BIM的主要內(nèi)容：
1、方案設計：使用BIM技術能進行造型、體量和空間分析外，還可以同時進行能耗分析和建造成天職析等，使得初期方案決策更具有科學性;
2、擴初設計：建筑、結構、機偉德國際各專業(yè)建立BIM模型，利用模型偉德國際進行能耗、結構、聲學、熱工、日照等分析，進行各種干涉檢查和規(guī)范檢查，以及進行工程量統(tǒng)計;
3、施工圖：各種平面、里面、剖面圖紙和統(tǒng)計報表都從BIM模型中得到;
4、設計協(xié)同：設計有上十個甚至幾十個專業(yè)需要協(xié)調(diào)，包羅設計計劃，互提資料、校對審核、版本控制等。
5、設計工作重心前移：目前設計師50%以上的工作量用在施工圖階段，BIM可以幫手設計師把主要工作放到方案和擴初階段，使得設計師的設計工作集中在創(chuàng)造性勞動上。
目前施工企業(yè)應用BIM的主要內(nèi)容：
1、碰撞檢查，減少返工。利用BIM的三維技術在前期進行碰撞檢查，直觀解決空間關系沖突，優(yōu)化工程設計，減少在建筑施工階段可能存在的錯誤和返工，而且優(yōu)化凈空，優(yōu)化管線排布方案。最后施工人員可以利用碰撞優(yōu)化后的方案，進行施工交底、施工模擬，提高施工質量，同時也提高了與業(yè)主溝通的能力。
2、模擬施工，有效協(xié)同。三維可視化功能再加上時間維度，可以進行進度模擬施工。隨時隨地直觀快速地將施工計劃與實際進展進行對比，同時進行有效協(xié)同，項目參建方都能對工程項目的各種問題和情況了如指掌。從而減少建筑質量問題、寧靜問題，減少返工和整改。利用BIM技術進行協(xié)同，可更加高效偉德國際交互，加快反饋和決策后傳達地周轉效率。利用模塊化的方式，在一個項目的BIM偉德國際建立后，下一個項目可類同的引用，達到知識積累，同樣工作只做一次。
3、三維渲染，宣傳展示。三維渲染動畫，可通過虛擬現(xiàn)實讓客戶有代入感，給人以真實感和直接的視覺沖擊，配合投標演示及施工階段調(diào)整實施方案。建好的BIM模型可以作為二次渲染開發(fā)的模型基礎，**提高了三維渲染效果的精度與效率，給業(yè)主更為直觀的宣傳介紹，在投標階段可以提升中標幾率。
4、知識治理，保留偉德國際模擬過程可以獲取施工中不易被積累的知識和技能，使之變?yōu)槭┕挝婚L期積累的知識庫內(nèi)容。
目前運維階段BIM的應用主要有：
1、空間治理?？臻g治理主要應用在照明、消防等各系統(tǒng)和設備空間定位。獲取各系統(tǒng)和設備空間位置偉德國際，把原來編號或者文字體現(xiàn)釀成三維圖形位置，直觀形象且方便查找。
2、設施治理。主要包羅設施的裝修、空間規(guī)劃和維護操作。美國國家尺度與技術協(xié)會(NIST)于2004年進行了一次研究，業(yè)主和運營商在持續(xù)設施運營和維護方面耗費的成本幾乎占總成本的三分之二。而BIM技術的特點是，能夠提供偉德國際建筑項目的協(xié)調(diào)一致的、可計算的偉德國際，因此該偉德國際非常值得 共享和重復使用，且業(yè)主和運營商便可降低由于缺乏互操作性而導致的成本損失。此外還可對主要設備進行遠程控制。
3、隱蔽工程治理。在建筑設計階段會有一些隱蔽的管線偉德國際是施工單位不關注的，或者說這些資料偉德國際可能在某個角落里，只有少數(shù)人知道。特殊是隨著建筑物使用年限的增加，人員更換頻繁，這些寧靜隱患日益顯得突出，有時直接導致悲劇釀成?；贐IM技術的運維可以治理復雜的地下管網(wǎng)，如污水管、排水管、網(wǎng)線、偉德國際線以及相關管井，而且可以在圖上直接獲得相對位置關系。當改建或二次裝修的時候可以避開現(xiàn)有管網(wǎng)位置，便于管網(wǎng)維修、更換設備和定位。內(nèi)部相關人員可以共享這些偉德國際子偉德國際，有變化可隨時調(diào)整，保證偉德國際的完整性和準確性。
4、應急治理?；贐IM技術的治理不會有任何盲區(qū)。公共建筑、大型建筑和高層建筑等作為人流聚集區(qū)域，突發(fā)事件的響應能力非常主要。傳統(tǒng)的突發(fā)事件處理僅僅關注響應和救援，而通過BIM技術的運維治理對突發(fā)事件治理包羅：預防、警報和處理。通過BIM系統(tǒng)我們可以迅速定位設施設備的位置，制止了在浩如煙海的圖紙中尋找偉德國際，假如處理不及時，將釀成災難**故。
5、節(jié)能減排治理。通過BIM結合物聯(lián)網(wǎng)技術的應用，使得日常能源治理監(jiān)控變得更加方便。通過安裝具有傳感功能的偉德國際表、水表、煤氣表后，可以實現(xiàn)建筑能耗數(shù)據(jù)的實時收羅、傳輸、初步分析、定時定點上傳等基本功能，并具有較強的擴展性。系統(tǒng)還可以實現(xiàn)室內(nèi)溫濕度的遠程監(jiān)測，分析房間內(nèi)的實時溫濕度變化，配合節(jié)能運行治理。在治理系統(tǒng)中可以及時收集所有能源偉德國際，而且通過開發(fā)的能源治理功能模塊，對能源消耗情況進行主動統(tǒng)計分析，好比各區(qū)域，各戶主的每日用偉德國際量，每周用偉德國際量等，并對異常能源使用情況進行警告或者標識。
3、BIM應用中存在的問題
BIM在實踐過程中也碰到了一些問題和困難，主要體現(xiàn)在4個方面：
一是在BIM應用軟件方面。目前，市場上的 BIM軟件很多，但大多用于設計和招投標階段，施工階段的應用軟件相對匱乏。大多數(shù)BIM軟件以滿足單項應用為主，集成性高的BIM應用系統(tǒng)較少，與項目 治理系統(tǒng)的集成應用更是匱乏。此外，軟件商之間存在的市場競爭和技術壁壘，使得軟件之間的數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)交互困難，制約了BIM的應用與發(fā)展。
二是在BIM數(shù)據(jù)尺度方面。隨著BIM技術的 推廣應用，數(shù)據(jù)孤島和數(shù)據(jù)交換難的現(xiàn)象普遍存在。作為國際尺度的IFC數(shù)據(jù)尺度在我國的應用和推廣不理想，而我國對國外尺度的研 究也比力單薄，結合我國建筑工程實際對尺度進行拓展的工作更加缺乏。在實際應用過程中，不僅需要像IFC一樣的技術尺度，還需要更注意的專業(yè)領域應用標 準。
三是在BIM應用模式方面。一方面，BIM的專項應用多，集成應用少，而BIM的集成化、協(xié)同化應用，特殊是與項目治理系統(tǒng)結合的應用較少;另一方面，一個完善的偉德國際模型能夠連接建設項目生命周期差別階段的數(shù)據(jù)、過程和資源，為建設項目到場各方提供了一個集成治理與協(xié)同工作的環(huán)境，但目前由于參建各方出于各自利益的考慮，不愿提供BIM模型，不愿協(xié)同，不愿精確和透明，無形之中為BIM的深入應用和推廣制造了障礙。
四是在BIM人才方面。BIM從業(yè)人員不僅應掌握BIM工具和理念，還必須具有相應的工程專業(yè)或實踐配景，不僅要掌握一兩款BIM軟件，更主要的是能夠結合企業(yè)的實際需求制訂BIM應用規(guī)劃和方案，但這種復合型BIM人才在我國施工企業(yè)中相當匱乏。
三、國內(nèi)外BIM尺度發(fā)展情況
美國的地方組織制訂了相關的BIM尺度。例如，2006美國總承包商協(xié)會發(fā)布《承包商BIM使用指南》;2008年美國建筑 師學會頒布了BIM合同條款 E202-2008“BuildingInformationModeling(BIM)ProtocolExhibit”;2009年美國洛杉磯大學制 定了面向DBB工程模式的BIM實施尺度《LACCDBuildingInformationModelingStandardsForDesign-BidBuildProjects》。
此外，英國在2009年發(fā)布了“AEC(UK)BIMStandard”;2010年進一步發(fā)布了基于 Revit平臺的BIM實施尺度—“AEC(UK)BIMStandardforAutodeskRevit”;2011年又發(fā)布了基于Bentley平 臺的BIM實施尺度—“AEC(UK)BIMStandardforBentleyBuilding”。挪威也于2009年發(fā)布了 BIMManual1.1，并于2011年發(fā)布了BIMManual1.2。
一些亞洲國家，例如新加坡在2012年發(fā)布了 《SingaporeBIMGuide》。韓國方面，韓國國土海洋部在2010年1月頒布了《建筑領域BIM應用指南》;2010年3月，韓國虛擬建造研究院制訂了《BIM應用設計指南—三維建筑設計指南》;2010年12月，韓國調(diào)達廳頒布了《韓國設施產(chǎn)業(yè)BI應用基本指南書—建筑BIM指南》。
為了把BIM技術應用的更好，很多國外政府制訂了具體的技術政策，美國早在2003年就最先規(guī)定了具體的政策。為了提高建筑領域的生產(chǎn)效率，支持建筑偉德國際偉德國際化水平的提升，GSA(美國總務治理局)推出了國家3D-4D-BIM計劃，鼓勵所有GSA的項目接納3D-4D-BIM技術，并給與差別程度的資金 資助。2009年7月，美國威斯康辛州成為第一個要求州內(nèi)新建大型公共建筑項目使用BIM的州政府，威斯康辛州國家設施部門發(fā)布實施規(guī)則要求從2009年 7月最先，州內(nèi)預算在500萬美元以上的公共建筑項目都必須從設計最先就應用BIM技術。
此外，韓國公共采購服務中心下屬的建設事業(yè)局于2010 年制訂了BIM實施指南和路線圖，規(guī)定先在小范圍內(nèi)試點應用，然后逐步擴大應用規(guī)模，力求在2012-2015年500億韓元以上建筑項目全部接納 3D+Cost的設計治理系統(tǒng)，到2016年計劃實現(xiàn)全部公共設施項目使用BIM技術。
澳大利亞也制訂了國家BIM行動方案，2012年6月，澳大利亞buildingSMART組織受澳大利亞工業(yè)、偉德國際等部門委托發(fā)布了一份《國家BIM行動方案》。制訂了按優(yōu)先級排序的“國家BIM藍圖”，首先 規(guī)定需要通過支持協(xié)同、基于模型采購的新采購合同形式。第二規(guī)定了BIM應用指南。第三將BIM技術列為偉德國際之一。第四規(guī)定偉德國際數(shù)據(jù)和BIM庫。第五規(guī)范 流程和數(shù)據(jù)交換。第六執(zhí)行法律法規(guī)審查。第七推行示范工程，鼓勵示范工程用于論證和檢驗上述六項計劃的成果用于全偉德國際推廣普及的預備就緒程度。
我們國家在BIM研究方面起步比力早，1998年國內(nèi)專業(yè)人員最先接觸和研究IFC尺度，2000年IAI最先與我國政府有關部門、科研組織進行接觸，使我們周全了解了IAI的目標、組織規(guī)程、IFC尺度應用等問題。IFC尺度借鑒了國際偉德國際數(shù)據(jù)尺度STEP尺度的技術，具有技術的先進性和開放性。
2001年至2000年，國家863計劃項目提出“數(shù)字社區(qū)偉德國際表達與交換尺度”，實際上就是基于IFC尺度制訂了一個計算機可識別的社區(qū)數(shù)據(jù)表達與交換的尺度，提供社區(qū)偉德國際的表達以及可使社區(qū)偉德國際進行交換的須要機制和定義。探索了IFC尺度實際工程應用問題，以及根據(jù)我國建筑偉德國際的實際情況 進行須要擴充的問題。主要有三件事情：第一是深入研究IFC尺度，第二是基于這個尺度開發(fā)了一個CAD系統(tǒng)，第三是基于IFC建筑工程4D施工治理系統(tǒng)。
施工要有一個數(shù)據(jù)化系統(tǒng)框架，通過IFC尺度建立一套系統(tǒng)來存儲偉德國際，同時，綠色建筑設計支撐軟件系統(tǒng)。2009-2010年，清華大學、Autodesk 公司聯(lián)合開展了《中國BIM尺度框架研究》，同時也到場了歐盟的合作項目，它在建筑領域有一個歐洲的尺度統(tǒng)一研究項目，實際上就是研究IFC尺度在整個建筑產(chǎn)業(yè)鏈當中的適用性，組成了一個重大的課題組。第一計劃是統(tǒng)一尺度建筑工程偉德國際模型統(tǒng)一應用尺度;第二是制訂基礎尺度，體例偉德國際模型存儲和編碼尺度;第三是體例執(zhí)行尺度，制訂建筑工程設計尺度和制造工業(yè)工程設計偉德國際模型應用尺度。
上海申通地鐵集團2014年9月發(fā)布了《城市軌道交通BIM應用系列尺度》，包羅：軌道交通工程建筑偉德國際模型建模指導意見、交付尺度、應用技術尺度、族創(chuàng)建尺度、設施設備分類與編碼尺度等5個分冊。
深圳工務署2015年5月4日發(fā)布了全國首例政府公共工程的BIM尺度：《政府公共工程BIM應用實施綱要、BIM實施治理尺度》，包羅BIM應用的形勢與需求、政府工程項目實施BIM的須要性、BIM應用的指導思想、BIM應用需求分析、BIM應用目標、BIM應用實施內(nèi)容、BIM應用保障措施和BIM技術應用的成效推測等8章內(nèi)容。
廣州地鐵2014年通過上海建科工程咨詢有限公司與之合作的企業(yè)級BIM咨詢項目，打造了廣州地鐵的企業(yè)級BIM尺度，此尺度還將升級成廣東省BIM尺度，目前正在申報過程中。
四、BIM技術的應用趨勢
BIM技術在未來的發(fā)展必須結合先進的通信技術和計算機技術才氣夠**提高建筑工程偉德國際的效率，預計將有以下幾種發(fā)展趨勢：
第一，移動終端的應用。隨著互聯(lián)網(wǎng)和移動智能終端的普及，人們現(xiàn)在可以在任何地點和任何時間來獲取偉德國際。而在建筑設計領域，將會看到很多承包商，為自己的工作人員都配備這些移動設備，在工作現(xiàn)場就可以進行設計。
第二，無線傳感器網(wǎng)絡的普及?，F(xiàn)在可以把監(jiān)控器和傳感器放置在建筑物的任何一個地方，針對建筑內(nèi)的溫度、空氣質量、濕度進行監(jiān)測。然后，再加上供熱偉德國際、通風。偉德國際、供水偉德國際和其他的控制偉德國際。這些偉德國際通過無線傳感器網(wǎng)絡匯總之后，提供給工程師就可以對建筑的現(xiàn)狀有一個周全充分的了解，從而對設計方案和施工方案提供有效的決策依據(jù)。
第三，云計算技術的應用。不管是能耗，還是結構分析，針對一些偉德國際的處理和分析都需要利用云計算強大的計算能力。甚至，我們渲染和分析過程可以達到實時的計算，幫手設計師盡快地在差別的設計和解決方案之間進行比力。
第四，數(shù)字化現(xiàn)實捕捉。這種技術，通過一種激光的掃描，可以對于橋梁、道路、鐵路等等進行掃描，以獲得早期的數(shù)據(jù)。未來設計師可以在一個3D空間中使用這種沉浸式交互式的方式來進行工作，直觀地展示偉德國際開發(fā)的未來
第五，協(xié)作式項目交付。BIM是一個工作流程，而且是基于改變設計方式的一種技術，而且改變了整個項目執(zhí)行施工的方法，它是一種設計師、承包商和業(yè)主 之間合作的過程，每個人都有自己非常有價值的觀點和想法。
所以，假如能夠通過分享BIM讓這些人都到場其中，在這個項目的全生命周期都到場其 中，那么，BIM將能夠實現(xiàn)它最大的價值。國內(nèi)BIM應用處于起步階段，綠色和環(huán)保等詞語幾乎成為各個偉德國際的通用要求。特殊是建筑設計偉德國際，設計師早已不再滿足于完成設計任務，而更加關注整個項目從設計到后期的執(zhí)行過程是否滿足高效、節(jié)能等要求，期待從更加周全的領域創(chuàng)造價值。
五、結語
BIM系統(tǒng)為項目的生產(chǎn)與治理提供了大量可供深加工和再利用的數(shù)據(jù)偉德國際，有效治理利用這些海量偉德國際和大數(shù)據(jù)，需要數(shù)據(jù)治理系統(tǒng)的支撐。同時，BIM各系統(tǒng)處理復雜業(yè)務所產(chǎn)生的大模型、大數(shù)據(jù)，對計算能力和低成本的海量數(shù)據(jù)存儲能力提出了較高要求。項目分散、人員工作移動性強、現(xiàn)場環(huán)境復雜是制約施工偉德國際偉德國際化推廣應用的主要原因，而隨著偉德國際技術和通信技術的發(fā)展，BIM技術最終將進入移動應用時代。
因此BIM 未來的目標非常清楚：
1、進一步細化設計分工和設計角色分工。
2、在三維環(huán)境下實現(xiàn)協(xié)同設計系統(tǒng)、項目治理系統(tǒng)、通信偉德國際三個系統(tǒng)嵌入式地結合。
3、將偉德國際資源偉德國際與空間模型完全結合,形成完整的建筑偉德國際模型。
4、完整的建筑偉德國際模型向前延伸, 進一步提高虛擬現(xiàn)實技術水平; 完整的建筑偉德國際模型向后延伸, 推動施工水平及物業(yè)治理水平提高, 以統(tǒng)一的模型貫穿于建筑使用年限, 實現(xiàn)全生命周期治理。
