BIM技術及其在我國的應用問題和對策


發(fā)布時間:

2016-07-07

BIM代表建筑信息模型(BuildingInformationModeling),BIM技術是繼CAD(計算機輔助設計)技術后出現(xiàn)的建設領域的又一重要的計算機應用技術。?  BIM技術上世紀90年代起源于國外,其基本思想是,在計算機上進行建筑設計時,不再是對線段、弧線、圓等基本圖元進行操作,而是對帶有屬性信息的建筑構件進行操作。例如,在設計中,利用軟件的功能,直接添加或刪除一根帶有其材料屬性的柱子

  BIM代表建筑信息模型(Building Information Modeling),BIM技術是繼CAD(計算機輔助設計)技術后出現(xiàn)的建設領域的又一重要的計算機應用技術。

 

  BIM技術上世紀90年代起源于國外,其基本思想是,在計算機上進行建筑設計時,不再是對線段、弧線、圓等基本圖元進行操作,而是對帶有屬性信息的建筑構件進行操作。例如,在設計中,利用軟件的功能,直接添加或刪除一根帶有其材料屬性的柱子,而不像在傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)中需要通過添加或刪除對應的線條來做同樣的事。

 

  BIM技術的核心是基于該技術的建筑工程應用軟件,典型的基于BIM技術的建筑工程應用軟件例如美國Autodesk公司的Revit系列軟件,匈牙利Graphisoft公司的ArchiCAD軟件等。這些軟件使得用戶可以更高效地開展相關業(yè)務工作。它們具有如下共同特點:首先,在軟件中,用戶以面向對象的方式進行設計,就如上述其基本思想所表明的一樣;其次,用戶直接使用三維模型來進行設計;再其次,軟件支持開放數(shù)據標準(例如IFC),用戶可以導入導出標準格式的數(shù)據,便于在不同的軟件之間進行數(shù)據交換。

 

  BIM技術帶來的好處是顯而易見的:不僅支持設計人員提高設計效率,而且可以支持設計數(shù)據的重復利用,例如,用于對設計結果進行各種深入分析,設計階段數(shù)據可在施工階段直接利用等。但是,應用BIM技術不僅需要經歷一個過程,而且需要解決一些關鍵問題。

本文首先介紹國內外BIM技術研究與應用的情況,然后分析BIM技術在我國應用的關鍵問題和對策。

 

  2 我國關于BIM技術的應用與研究

 

  基于BIM技術的應用軟件大約在2004年就已進入我國。有的國際軟件開發(fā)商為此專門組織編寫了教材,還實行捆綁銷售,即,在售出傳統(tǒng)的CAD軟件時,附送一套基于BIM技術的應用軟件。但可以說,應用的道路并不平坦。迄今為止,雖然已經在一些工程中得到應用,但應用的主要是建筑專業(yè)設計軟件,即使這類軟件的應用,距離普及還有很長的路要走。根本原因有,一是,設計人員接受三維模型設計并不容易,似乎需要花更長的時間;另外國外軟件廠商的產品對我國規(guī)范的支持程度差,例如,尚不能從三維模型自動生成符合我國規(guī)范要求的二維設計圖紙,尚不能按照我國規(guī)范要求進行結構的設計計算。

 

  鑒于BIM技術的重要性,我國“十五”科技攻關計劃中開始了對BIM技術相關研究的支持,研究課題的名稱為“基于IFC國際標準的建筑工程應用軟件研究”,重點放在對BIM數(shù)據標準IFC和應用軟件的研究上。通過該研究,將IFC標準的平臺部分等同采用為行業(yè)標準和國家標準,開發(fā)了基于IFC的結構設計和施工管理軟件,從而積累了對BIM技術的認識,為進一步開展研究奠定了基礎。在國家“十一五”科技支撐計劃中,對BIM技術研究給予了進一步的支持,研究課題“基于BIM技術的下一代建筑工程應用軟件研究”即是專門為此設置的,其中包含了基于BIM技術的建筑設計、節(jié)能設計、成本預測、施工優(yōu)化、施工安全分析等下一代建筑工程軟件的研究子課題,與“十五”科技攻關計劃相比,從研究的廣度和深度上都有了進一步的拓展。目前該研究課題正在進行當中。

 

  3 BIM技術在國外的應用

 

  在一些發(fā)達國家,由于對BIM技術的研究和開發(fā)起步很早,應用開展也早,已走在我國的前面,并驗證了BIM技術的應用潛力。

 

  從應用領域上看,國外已經將BIM技術應用在建筑工程的設計階段、施工階段以及建成后的維護和管理階段。相應的應用軟件已經逐步成熟。從兩個例子可以看出這一點。韓國的buildingSMART協(xié)會作為韓國BIM技術應用的推進單位,去年曾組織了BIM技術體驗培訓,讓參加者通過1周的培訓,體驗涉及到建筑工程各階段、各專業(yè)的應用軟件,感受BIM技術的成熟度及潛在好處,從而推進BIM技術的應用。在該培訓中使用的基于BIM技術的建筑工程應用軟件達到20種之多,涉及建筑工程的設計和施工階段,覆蓋了建筑、結構、設備等多個專業(yè),培訓教師全部來自目前使用這些軟件的單位。在去年12月美國舉辦的EcoBuilding America會議上,BIM技術應用成為一個重點。在3天會期中,組織了名為“水族館”(Aquarium)的系列小組會,連續(xù)進行了一個又一個的應用案例介紹。筆者參加了該會議,并與介紹者進行了一些討論,對BIM技術在美國的應用所達到的深度和廣度留下了深刻的印象。

 

  歸納一下,BIM技術已獲得的應用如下:

 

  在設計階段,使用相應的軟件直接進行建筑、結構、設備等各專業(yè)設計,設計中均建立了三維設計模型,各專業(yè)設計之間可以共享三維設計模型數(shù)據,避免數(shù)據重復錄入;二維設計圖紙可以從三維設計模型自動生成。使用專門的軟件,可以對設計是否符合規(guī)范進行自動校核。另外,可以自動地將三維設計模型的數(shù)據導入到各種分析軟件,例如能耗分析、綠色建筑分析、日照分析、風環(huán)境分析等軟件中,快速地進行各種分析和模擬,還可以快速計算工程量并進一步進行工程成本的預測。

 

  在施工階段,通過使用相應的軟件,利用三維設計模型數(shù)據,進行虛擬建造。虛擬建造最重要的目的是,對建造過程進行預演,發(fā)現(xiàn)實際過程中將會出現(xiàn)的問題,及時改進,防患于未然。例如,可以綜合建筑、結構、設備等各專業(yè)設計,進行碰撞檢查。一旦發(fā)現(xiàn)構件之間的碰撞,可以及時調整設計,而不用等到施工時發(fā)現(xiàn)問題才進行設計變更。

 

  通過參加上述會議并結合之前對美國的幾個相關企業(yè)的考察,筆者將BIM技術在國外的應用特征歸納為如下三點。一是由于BIM技術已經成為設計和施工企業(yè)承接項目的必要能力,BIM技術已受到廣泛重視,大企業(yè)一般均已具備了應用BIM技術的能力;同時,BIM技術的專業(yè)咨詢公司已經出現(xiàn),并且十分活躍,為中小企業(yè)應用BIM技術提供了有力的支持。二是,在BIM技術應用過程中,不僅直接將BIM技術應用了建筑工程的局部環(huán)節(jié)中,例如,設計單位進行各種分析和模擬,而且形成了新的工作模式,例如實施IPD(Integrated Project Delivery,集成項目交付)模式,即業(yè)主、設計、總包、分包等參與方在設計階段就參與到項目中,通過應用BIM技術進行虛擬建造,共同對設計進行改進,并共同分享收益或風險,而且對此在行業(yè)中已經建立了標準的合同條款。三是,應用軟件已經比較成熟,特別是,像Autodesk這樣的大型軟件開發(fā)商,提供了包括多個不同專業(yè)、跨不同階段的軟件,形成了全面的解決方案,從而有力地支持了BIM技術的應用。

 

  4 在我國應用BIM技術的關鍵問題和對策

 

  BIM技術作為下一代的計算機輔助設計的基礎性技術,其重要性毋庸置疑。我國作為一個大國,特別是我國正在進行著世界上最大規(guī)模的建設,有必要著力推進BIM技術的應用,以便促進我國建筑工程技術的更新?lián)Q代。

 

  筆者認為,在我國推廣應用BIM技術需要著重解決以下三個方面的問題。

 

  首先是應用軟件問題。上面提到發(fā)達國家基于BIM技術的軟件已經比較成熟,多數(shù)軟件已經進入我國市場,但僅僅依靠它們是不夠的。一方面,這些軟件目前還不能很好地滿足我國設計規(guī)范的要求,另一方面,也是最重要的方面,我國必須形成有自主知識產權的應用軟件,這樣不僅可以制造新的經濟增長點,也可以避免受制于人。如上所述,目前在國家“十一五”支撐計劃中已經包含了這樣的應用軟件的研究課題,在產業(yè)政策中也需要體現(xiàn)出對發(fā)展基于BIM技術的重視,以便推動我國企業(yè)發(fā)展這方面的技術。

 

  其次是標準問題。目前作為BIM數(shù)據標準,IFC標準在國際上已日趨成熟,在此基礎上,美國提出了NBIMS標準。在美國,由于像Autodesk這樣的大型軟件開發(fā)商提供了成套的軟件,軟件之間可以直接交換數(shù)據,因而這樣的標準的重要性沒有體現(xiàn)出來。實際上,因為BIM數(shù)據將應用于建筑工程的全生命期,時間跨度大多均為50年以上,從長遠看,依靠某一個廠商支持的數(shù)據標準是不可取的。對于我國,因為沒有像Autodesk這樣的大型軟件開發(fā)商,所以需要鼓勵更多的軟件參與到基于BIM的應用軟件開發(fā)中,為此頒布數(shù)據標準可以保證應用軟件的數(shù)據互通。目前,在這方面我國只是引進了IFC標準的平臺部分,對國外標準的研究還比較薄弱,結合我國建筑工程的實際對標準進行拓展的工作更加缺乏。同時,應該意識到,在實際過程中,不僅需要像IFC一樣的技術數(shù)據標準,還需要較高層次的應用標準,例如三維建筑設計標準,才能更好地滿足BIM技術的應用需求。大專院校和科研院所有必要重視這方面的工作,國家有關部門對此應給予大力支持。

 

  第三是應用模式問題??梢栽趧澐譃閮蓚€方面:一方面是技術模式,現(xiàn)實中容易走向兩個極端,一個是,只是小打小鬧地在建筑工程的局部環(huán)節(jié)應用BIM技術,例如只將其應用于進行碰撞檢測,這樣做不利于充分地利用BIM技術帶來的、可以共享三維模型數(shù)據的好處。另外一個是,動輒求大求全,恨不得用一個軟件或少數(shù)幾個軟件解決建筑工程施工階段、甚至全生命期的所有問題。這也沒有必要,因為任何事情都不可能盡善盡美,任何人均不可以包打天下。解決這樣的問題的關鍵是去實踐,只要能夠滿足實際要求,即可以作為有效的技術。另一方面是應用模式。上述IPD模式即是一個成功的例子。IPD模式把業(yè)主、設計方、總承包商和分包商集合在一起,通過利用BIM技術,可以在建筑工程中收到很好的效果。即使在國外,也是通過摸索,最終形成了相應的合約模板,才使得IPD的推廣應用成為可能。在我國,這樣做能夠收到預期的效果,還不好說。在我國,即使解決了BIM的技術問題,為推廣IPD還需要完成很多工作。這主要是因為,我國建筑工程的發(fā)包模式、相關法規(guī)和政策與國外均不盡相同。當然,只要勇于實踐和探索,通過努力,完全有可能創(chuàng)造出適合我國情況、更加有效的應用模式。

 

  5 結語

 

  BIM技術作為繼CAD(計算機輔助設計)技術后出現(xiàn)的建設領域的又一重要的計算機應用技術,在一些發(fā)達國家已經得到了迅速發(fā)展和應用。在我國,要想發(fā)展BIM技術,需要重視基于BIM技術的應用軟件的開發(fā),還應該建立和完善BIM相關標準,同時應該勇于實踐探索有效的應用模式。只有這樣,才能讓BIM技術在我國建設領域中發(fā)揮應有的作用。