BIM技术是什么在我国的发展前景如何

　　BIM全称是“建筑信息模型（BuildingInformationModeling）”，这项技术被称之为“革命性”的技术，源于美国乔治亚技术学院（GeorgiaTechCollege）建筑与计算机专业的查克伊士曼（ChuckEastman，Ph.D.）博士提出的一个概念：建筑信息模型包含了不同专业的所有信息、功能要求和性能，把一个工程项目的所有信息包括在设计过程、施工过程、运营管理过程的信息全部整合到一个建筑模型。

　　BIM技术的发展已经经历了阶段：萌芽阶段、产生阶段和发展阶段，现如今在国外基本已经普及，但在我国建筑行业只限于一些大型设计院和少数工程咨询类企业在开展应用。本文分析了BIM技术在国外及我国的发展历史和现状，同时基于BIM技术的关联性，阐述其在国内的应用现状和前景。

　　前言

　　建筑信息模型（BuildingInformationModeling）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，建立起三维的建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。它不是简单的将数字信息进行集成，而是一种数字信息的应用，并可以用于设计、建造、管理的数字化方法。随着国内建筑设计领域的发展，BIM已经初步应用于建筑工程行业并彰显了其巨大的商业价值，但目前BIM的应用现状，还存在很大的局限性，BIM引领的建筑工程领域的革命所应创造的经济效益和社会效益只是冰山一角。国内不少具有前瞻性与战略眼光的工程类企业开始思考如何应用BIM技术来提升项目管理水平与企业核心竞争力。BIM技术应用的较大价值就是在于打通建筑的全生命周期。这种方法支持建筑工程的集成管理环境，可以使建筑工程在其整个进程中显著提率、大量减少风险。

　　BIM技术概述

　　BIM技术概念

　　BIM技术是一种多维（三维空间、四维时间、五维成本、N维更多应用）模型信息集成技术，可以使建设项目的所有参与方（包括主管部门、业主、设计、施工、监理、造价、运营管理、项目用户等）在项目从概念产生到完全拆除的整个生命周期内都能够在模型中操作信息和在信息中操作模型，从而从根本上改变从业人员依靠符号文字形式图纸进行项目建设和运营管理的工作方式，实现在建设项目全生命周期内提高工作效率和质量以及减少错误和风险的目标[1]14

　　BIM的含义总结为以下三点：

　　（1）BIM是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。

　　（2）BIM是一个完善的信息模型，能够连接建筑项目生命期不同阶段的数据、过程和资源，是对工程对象的完整描述，提供可自动计算、查询、组合拆分的实时工程数据，可被建设项目各参与方普遍使用。

　　（3）BIM具有单一工程数据源，可解决分布式、异构工程数据之间的一致性和全局共享问题，支持建设项目生命期中动态的工程信息创建、管理和共享，是项目实时的共享数据平台[1]14-15。

　　BIM的优势

　　CAD技术将建筑师、工程师们从手工绘图推向计算机辅助制图，实现了工程设计领域的次信息革命。但是此信息技术对产业链的支撑作用是断点的，各个领域和环节之间没有关联，从整个产业整体来看，信息化的综合应用明显不足。BIM是一种技术、一种方法、一种过程，它既包括建筑物全生命周期的信息模型，同时又包括建筑工程管理行为的模型，他将两者进行结合来实现集成管理，它的出现将可能引发整个A/E/C（Architecture/Engineering/Construction）领域的第二次革命[1]15。

　　BIM技术较二维CAD技术的优势见表1：

　　2.3BIM带来的好处

　　1、可视化：“所见即所得”。模型三维的立体实物图形可视，项目设计、建造、运营等整个建设过程可视。方便进行更好的沟通、讨论与决策。

　　2、协调性：各专业项目信息出现“不兼容”现象。如管道与结构冲突，各个房间出现冷热不均，预留的洞口没留或尺寸不对等情况。使用BIM协调流程可进行有效协调综合，减少不合理变更方案或问题变更方案。

　　3、模拟性：

　　（1）3D画面模拟；

　　（2）能效、紧急疏散、日照、热能传导等的模拟；

　　图6热能环境模拟

　　（3）4D（发展时间）的模拟；

　　图74D（发展时间）的模拟

　　（4）5D（造价控制）的模拟；

　　图85D（造价控制）的模拟

　　（5）对地震人员逃生及消防人员疏散等日常紧急情况处理方式的模拟。

　　4、优化性：BIM及与其配套的各种优化工具能对项目进行可能的优化处理。利用模型提供的各种信息来优化，如几何、物理、规则、建筑物变化以后的各种情况信息；给复杂程度高的建筑优化。

　　5、可出图性：建筑设计图+经过碰撞检查和设计修改=综合设计施工图；如综合管线图、综合结构留洞图、碰撞检查侦错报告和建议改进方案等实用的施工图纸。

　　3BIM的发展现状

　　3.1BIM技术的发展沿革

　　BIM作为对包括工程建设行业在内的多个行业的工作流程、工作方法的一次重大思索和变革，其雏形较早可追溯到20世纪70年代。查克伊士曼（ChuckEastman，Ph.D.）在1975年提出了BIM的概念；在20世纪70年代末至80年代初，英国也在进行类似BIM的研究与开发工作，当时，欧洲习惯把它称之为“产品信息模型（ProductInformationModel）”,而美国通常称之为“建筑产品信息模型（BuildingProductModel）”。1986年罗伯特.艾什（RobertAish）发表的一篇论文中，次使用“BuildingInformationModeling”一词，他在这篇论文描述了今天我们所知的BIM论点和实施的相关技术，并在该论文中应用RUCAPS建筑模型系统分析了一个案例来表达了他的概念。

　　21世纪前的BIM研究由于受到计算机硬件与软件水平的限制，BIM仅能作为学术研究的对象，很难在工程实际应用中发挥作用。

　　21世纪以后，随着计算机软硬件水平的迅速发展以及对建筑生命周期的深入理解，推动了BIM技术的不断前进。自2002年，BIM这一方法和理念被提出并推广之后，BIM技术变革风潮便在范围内席卷开来[1]18。

　　目前设计企业应用BIM的主要内容：

　　1、方案设计：使用BIM技术除了能进行造型、体量和空间分析外，还可以同时进行能耗分析和建造成本分析等，使得初期方案决策更具有科学性；

　　2、扩初设计：建筑、结构、机电各专业建立BIM模型，利用模型信息进行能耗、结构、声学、热工、日照等分析，进行各种干涉检查和规范检查，以及进行工程量统计；

　　3、施工图：各种平面、立面、剖面图纸和统计报表都从BIM模型中得到；

　　4、设计协同：设计有上十个甚至几十个专业需要协调，包括设计计划，互提资料、校对审核、版本控制等。

　　5、设计工作重心前移：目前设计师50%以上的工作量用在施工图阶段，BIM可以帮助设计师把主要工作放到方案和扩初阶段，使得设计师的设计工作集中在创造性劳动上。

　　目前施工企业应用BIM的主要内容：

　　1、碰撞检查，减少返工。利用BIM的三维技术在前期进行碰撞检查，直观解决空间关系冲突，优化工程设计，减少在建筑施工阶段可能存在的错误和返工，而且优化净空，优化管线排布方案。较后施工人员可以利用碰撞优化后的方案，进行施工交底、施工模拟，提高施工质量，同时也提高了与业主沟通的能力。

　　2、模拟施工，有效协同。三维可视化功能再加上时间维度，可以进行进度模拟施工。随时随地直观地将施工计划与实际进展进行对比，同时进行有效协同，项目参建方都能对工程项目的各种问题和情况了如指掌。从而减少建筑质量问题、安全问题，减少返工和整改。利用BIM技术进行协同，可更加的进行信息交互，加快反馈和决策后传达地周转效率。利用模块化的方式，在一个项目的BIM信息建立后，下一个项目可类比的引用，达到知识积累，同样的工作只做一次。

　　3、三维渲染，宣传展示。三维渲染动画，可通过虚拟现实让客户有代入感，给人以真实感和直接的视觉冲击，配合投标演示及施工阶段调整实施方案。建好的BIM模型可以作为二次渲染开发的模型基础，大大提高了三维渲染效果的精度与效率，给业主更为直观的宣传介绍，在投标阶段可以提升中标几率。

　　4、知识管理，保存信息模拟过程可以获取施工中不易被积累的知识和技能，使之变为施工单位长期积累的知识库内容。

　　目前运维阶段BIM的应用主要有：

　　1、空间管理。空间管理主要应用在照明、消防等各系统和设备空间定位。获取各系统和设备空间位置信息，把原来编号或者文字表示变成三维图形位置，直观形象且方便查找。

　　2、设施管理。主要包括设施的装修、空间规划和维护操作。美国标准与技术协会（NIST）于2004年进行了一次研究，业主和运营商在持续设施运营和维护方面耗费的成本几乎占总成本的三分之二。而BIM技术的特点是，能够提供关于建筑项目的协调一致的、可计算的信息，因此该信息非常值得共享和重复使用，且业主和运营商便可降低由于缺乏互操作性而导致的成本损失。此外还可对重要设备进行远程控制。

　　3、隐蔽工程管理。在建筑设计阶段会有一些隐蔽的管线信息是施工单位不关注的，或者说这些资料信息可能在某个角落里，只有少数人知道。特别是随着建筑物使用年限的增加，人员更换频繁，这些安全隐患日益显得突出，有时直接导致悲剧酿成。基于BIM技术的运维可以管理复杂的地下管网，如污水管、排水管、网线、电线以及相关管井，并且可以在图上直接获得相对位置关系。当改建或二次装修的时候可以避开现有管网位置，便于管网维修、更换设备和定位。内部相关人员可以共享这些电子信息，有变化可随时调整，增加信息的完整性和准确性。

　　4、应急管理。基于BIM技术的管理不会有任何盲区。公共建筑、大型建筑和高层建筑等作为人流聚集区域，突发事件的响应能力非常重要。传统的突发事件处理仅仅关注响应和救援，而通过BIM技术的运维管理对突发事件管理包括：预防、警报和处理。通过BIM系统我们可以迅速定位设施设备的位置，避免了在浩如烟海的图纸中寻找信息，如果处理不及时，将酿成灾难性事故。

　　5、节能减排管理。通过BIM结合物联网技术的应用，使得日常能源管理监控变得更加方便。通过安装具有传感功能的电表、水表、煤气表后，可以实现建筑能耗数据的实时采集、传输、初步分析、定时定点上传等基本功能，并具有较强的扩展性。系统还可以实现室内温湿度的远程监测，分析房间内的实时温湿度变化，配合节能运行管理。在管理系统中可以及时收集所有能源信息，并且通过开发的能源管理功能模块，对能源消耗情况进行自动统计分析，比如各区域，各户主的每日用电量，每周用电量等，并对异常能源使用情况进行警告或者标识。

　　BIM应用中存在的问题

　　BIM在实践过程中也遇到了一些问题和困难，主要体现在以下4个方面：

　　（1）BIM应用软件方面。目前，市场上的BIM软件很多，但大多用于设计和招投标阶段，施工阶段的应用软件相对匮乏。大多数BIM软件以满足单项应用为主，集成性高的BIM应用系统较少，与项目管理系统的集成应用更是匮乏。此外，软件商之间存在的市场竞争和技术壁垒，使得软件之间的数据集成和数据交互困难，制约了BIM的应用与发展。

　　（2）BIM数据标准方面。随着BIM技术的推广应用，数据孤岛和数据交换难的现象普遍存在。作为国际标准的IFC数据标准在我国的应用和推广不理想，而我国对国外标准的研究也比较薄弱，结合我国建筑工程实际对标准进行拓展的工作更加缺乏。在实际应用过程中，不仅需要像IFC一样的技术标准，还需要更细致的专业领域应用标准。

　　（3）BIM应用模式方面。一方面，BIM的专项应用多，集成应用少，而BIM的集成化、协同化应用，特别是与项目管理系统结合的应用较少；另一方面，一个完善的信息模型能够连接建设项目生命周期不同阶段的数据、过程和资源，为建设项目参与各方提供了一个集成管理与协同工作的环境，但目前由于参建各方出于各自利益的考虑，不愿提供BIM模型，不愿协同，不愿和透明，无形之中为BIM的深入应用和推广制造了障碍。

　　（4）BIM人才方面。BIM从业人员不仅应掌握BIM工具和理念，还必须具有相应的工程专业或实践背景，不仅要掌握一两款BIM软件，更重要的是能够结合企业的实际需求制订BIM应用规划和方案，但这种复合型BIM人才在我国施工企业中相当匮乏。

　　结论

　　BIM系统为项目的生产与管理提供了大量可供深加工和再利用的数据信息，有效管理利用这些海量信息和大数据，需要数据管理系统的支撑。同时，BIM各系统处理复杂业务所产生的大模型、大数据，对计算能力和低成本的海量数据存储能力提出了较高要求。项目分散、人员工作移动性强、现场环境复杂是制约施工行业信息化推广应用的主要原因，而随着信息技术和通信技术的发展，BIM技术较终将进入移动应用时代。

　　因此BIM未来的目标非常清晰：

　　1、进一步细化设计分工和设计角色分工。

　　2、在三维环境下实现协同设计系统、项目管理系统、通信联系三个系统嵌入式地结合。

　　3、将信息资源信息与空间模型完全结合,形成完整的建筑信息模型。

　　4、完整的建筑信息模型向前延伸，进一步提高虚拟现实技术水平；完整的建筑信息模型向后延伸，推动施工水平及物业管理水平提高，以统一的模型贯穿于建筑使用年限，实现全生命周期管理。