BIM技术在中国的展望
2017-12-08
【摘 要】进入21世纪以来，随着数字技术的发展，数字化信息集成下的建筑创作越来越多的为专业人士所认知和接触。它如一枚生命力强大的种子，正酝酿着一场工程设计及工程管理模式的重大变革。
【关键词】BIM；全寿命周期；完备、关联、一致
1 BIM的概念及相关应用领域
BIM是Building Information Model的简称，翻译为建筑信息模型，是运用BIM软件对建筑信息全面整合并加以分析和应用。BIM技术适用于从设计到施工到运营管理的全过程，贯穿工程项目的全寿命周期。
1.1 对于设计单位，BIM的三维数字技术，实现了可视化设计。随着AutoCAD的普及，工程师从手工绘图走向电子绘图，这是设计领域第一次重大革命。这次技术变革把设计人员从传统的手工绘图中解放出来，提高效率，提升了设计质量。但是二维图纸有其局限性，它并不能直观体现建筑物，当造型多变构造复杂的项目出现，我们依然是在用“人脑”去拼凑信息，劳心费力、出错难免。BIM技术可以解决这个短板，它的3D模型属性所包含的海量信息可以提高决策效率和正确性。
除了对工程对象进行3D几何信息的描述，BIM还包括完整的工程信息描述，如对象名称、结构类型、建筑材料、工程性能等。这是与AutoCAD等传统绘图软件显著不同的地方。而BIM所提供三维效果图、动画和漫游等功能，使业主等非技术人员看到可视化的最终产品。这对于设计与建设单位的良性互动是意义非凡的。
可以说BIM是设计师正面临着的又一次重大技术革命。
1.2 对于施工单位，BIM包含了：工期和造价等信息，以及工程对象之间的工程逻辑关系等。诸如工序、进度、成本以及人工、材料、机械资源等施工信息。施工方能够基于BIM分析对成本做出预测并全程控制，基于BIM技术的施工模拟（如图1），直观地体现施工的界面、顺序，从而使工程条理清晰，使设备材料进场，劳动力配置，机械排班等工作的安排变得合理、经济、有效。
1.3 对于管理公司和后续运营，在项目管理中BIM可以提供有效及时的冲突识别，如管线、设备、构件之间的碰撞，如设备安装是否满足净高要求等；造价工程师可以直接使用BIM模型，进行工程量的计算、造价、预算和决算等繁琐工作。以往工程量计算往往是在图纸上丈量，或使用鲁班等软件重新建模计算，不仅费时耗力，也难免会产生偏差和遗漏，通过BIM技术，我们将大大提高这些工作的效率和精度。运营段项目的改扩建，也可以沿用原本的模型数据，无须从零开始，实现无缝对接和良好的延续性。
2 BIM的特征及优势
当下CAD技术的普及，将设计师和工程师从图板上解放了出来，计算机辅助绘图一直受到工程师的青睐。那么BIM区别于并优于CAD的又有哪些方面呢？我们需要解读BIM的五大特征：
2.1 可视化
随着我国经济的飞速发展，建筑形式和造型结构复杂的项目层出不穷。这类项目，传统使用线条绘制的施工图纸，已不能全面满足建筑语言的表达，我们需要更强大的工具来解决这一瓶颈。BIM的可视化设计将三维的立体实物图形展示在人们的面前。
当然，在设计中也有出效果图的流程，但是效果图只是对线条式信息的一种不可逆的表现方法，并不是通过构件的信息自动生成的，只是一种只读模式，缺少互动和反馈。而BIM能够同构件之间形成反馈性的可视，它不仅可以用效果图来表现设计意图，更重要的是，它使得项目设计、建造、运营各个过程在一种可以随时修正的可视化的过程中，各方都形成了高度的互动。
2.2 协调性
设计过程中，往往由于各专业工程师之间的沟通不到位，而出现各专业之间的碰撞问题，在2D设计模式下，这是很难避免的。例如，空调风管与顶棚净空，地下管线与结构基础等等，在不同专业交错作业的区域，很难避免碰撞。而这些矛盾的发现多在项目的实施过程中，一旦出现往往已经造成损失，最终难免出现返工、变更等一系列问题，造成人力、材料的浪费。如果我们在设计的过程中，就能够利用BIM模型的协调性，那么我们完全可以提前避免这些问题的发生。
2.3 模拟性
BIM不只是模拟可视的建筑模型，还能够模拟在真实世界不可见的一个过程或者一个属性等。设计段，可通过BIM对特定环节进行模拟实验，如建筑物的节能、日照、疏散。在招投标和施工阶段，BIM可通过模拟实际施工来确定合理的施工方案。并进行4D（3D模型加时间先后）5D（3D模型的造价控制）的模拟，实现工期和成本的控制。在运营阶段，可以模拟日常紧急情况的处理方式，如洪涝灾害模拟排涝设施的自动化运行，火灾、地震的突发事件中，人员的疏散等。
2.4 优化性
任何一个项目的实施过程，都是一个不断优化的过程，这是项目本身的特性，与BIM并无必然的关联。但是基于BIM技术，我们可以做到全面、连贯、统一的优化。在优化过程中，还会提供项目变化的实际存在，直接对项目优化所产生的成本、质量、进度变化直观表达。可以让业主清晰了解，哪一种优化方法是最优途径，方便工程师和各方人员在众多方案中选出最符合要求的那个。
2.5 可出图性
随着信息化技术的不断发展，当今的BIM不仅可以切出我们传统的使用线条绘制的施工图纸，还通过可视化设计模式下的协调、模拟和优化，实现一些跨专业的综合图纸绘制。如综合管线图（经过碰撞检查和设计修改，消除了相应错误以后），综合结构留洞图（预埋套管图），碰撞检查侦错报告和建议改进方案等。
3 BIM在国内外的应用现状及应用前景的思考
自20世纪70年代产生BIM思想以来，随着信息化技术日新月异的发展，作为一种全新的理念和技术，BIM正受到国内外学者和业界的普遍关注。在欧美和日韩，BIM技术已广泛应用于各类型房地产开发。
我国自2003年开始引进BIM技术，一些项目也率先应用了BIM，比如2008北京奥运会奥运村空间规划及物资管理信息系统、南水北调工程等。然而相对于美国、日本的全国范围的推展，并上升到政府推进的层面，以及欧洲、韩国已有多家政府机构致力于BIM应用标准的制定，我国的应用尚处于萌芽时期。
作为一种引起世人高度关注的技术和理念，BIM在中国的成长是不可避免的。2010年上海世博会，BIM技术真正影响到了中国建筑业。国外几个场馆通过运用BIM，对复杂的三维造型的处理给传统设计模式带来的冲击和挑战，使我们国内的工程师们真正为可视化的3D设计模式所震撼。
中国人是拥有强大的学习和创新能力的。随着国外设计及工程公司接二连三的涌入中国市场，中国工程师面临严峻的挑战，只有与时俱进才有出路。所幸的是我们已经认识到了差距所在，正迎头赶上，当下除了设计部门引入BIM外，施工企业也逐步深入其中。可喜的是，国家有关部门已经开始着手BIM技术标准的制定筹划工作。相信不久的将来，BIM会真正为中国建筑业带来二次革命。著名的上海中心，更是全程使用BIM进行设计、施工，相信后续的运营也会给国人带来一份全新的样本。
在上海陆家嘴金融核心区的上海富士康大厦工程的施工组织也采用BIM的5D理念，对以往平面模式所不能综合表达的时间、成本因素，都有直观的体现。图1是该项目施工组织设计模拟的部分截图。
4 结语
图1 上海富士康大厦施工组织设计模拟截图
马克思说过，制造和使用工具是人类进化的重要因素和人类诞生的重要标志。可见工具的应用和工具的进步是推动人类历史和社会进步的正能量，它解放了生产力。BIM技术也是一种工具，无论是硬件的提升还是软件的飞跃，它势必不可忽略的改变这个世界和这个行业。在人类历史上，任何一次工具、方法或理念的提升，都将带来新的产业革命。也许，我在这里说BIM会改变世界，不免夸张，但是立身于当今高度开放、高速发展的中国，直面汹涌而来的国际化大潮，我们无法逃避。我相信通过循序渐进的引进，厚积薄发的积累，我们一定会寻找到一条符合中国国情的道路。
