BIM的应用现状与发展趋势
2017-12-08
一、BIM的概念与特点
自从1975年，美国的ChuckEastman提出了建筑物计算机模拟系统(Building Description System，BDS)的概念以来，建筑伟德国际模型既BIM技术的理念有着迅速的发展建筑伟德国际模型(BIM)的概念最最先在美国得以推广应用，随后欧洲、日本、新加坡等国家也得到了积极的推广。
引用美国国家BIM尺度(NBIMS)对BIM的定义，BIM有三个层次的含义：
1.BIM是一个设施(建设项目)物理和功能特性的数字表达;
2.BIM是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个设施的伟德国际，为该设施从建设到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程;
3.在项目的差别阶段，差别利益相关方通过在BIM中**、提取、更新和修改伟德国际，以支持和反映其各自职责的协同作业。
根据BIM的定义，结合工程建设实践，总结出BIM具有以下五个特点：
1. 可视化;2.协调性;3.模拟性;4.优化性;5.可出图性。
二、BIM应用现状
1、国际BIM应用发展情况
美国是较早启动建筑业伟德国际化研究的国家，BIM研究与应用都走在世界前列。根据McGraw Hill 的调研。2012年工程建设伟德国际接纳BIM的比例从2007年的28%增长到2012年的71%。其中74%的承包商已经在实施BIM了，超过了建造师(70%)及机伟德国际工程师(67%)。
2011年，新加坡BCA与一些政府部门合作确立了示范项目。BCA将强制要求提交建筑BIM模型(2013年起)、结构与机伟德国际BIM模型(2014年起)，而且最终在2015年前实现所有建筑面积大于5000平方米的项目都必须提交BIM模型目标。BCA于2010年成立了一个600万新币的BIM基金项目，鼓励新加坡的大学开设BIM课程、为卒业学生组织密集的BIM伟德国际课程、为伟德国际专业人士建立了BIM专业学位。
韩国公共采购服务中心(PPS)于2010年4月发布了BIM路线图，内容包罗：2010年，在1-2个大型工程项目应用BIM;2011年，在3-4个大型工程项目应用BIM;2012-2015年，超过5-亿韩元大型工程项目都接纳4D •BIM技术(3D+成本治理);2016年前，全部公共工程应用BIM技术。2010年12月，PPS发布了《设施治理BIM应用指南》，针对初步设计、施工图设计、施工等阶段中的BIM应用进行指导，并于2012年4月对其进行了更新。2010年1月，韩国国土交通海洋部发布了《建筑领域BIM应用指南》，土木领域的BIM应用指南也以立项。
香港房屋署自2006年起，已率先试用建筑伟德国际模型。为了成功地推行BIM，香港房屋署自行订立BIM尺度、用户指南、组建资料库等设计指南和尺度。这些资料有效地为模型建立、治理档案，已经用户之间的沟通创造了良好的环境。2009年11月，香港房屋署发布了BIM应用尺度。预计在2014-2015年BIM技术将覆盖香港房屋署的所有项目。
早在2007年，台湾大学与Autodesk签订了产学研合作协议，重点研究建筑伟德国际模型(BIM)及动态工程模型设计。2009年，台湾大学土木工程系成立了“工程伟德国际仿真与治理研究中心”，并与淡江大学工程法律研究发展中心合作出版了《工程项目应用建筑伟德国际模型之契约模板》高雄应用科技大学土木系也于2011年成立了工程伟德国际整合与模拟(BIM)研究中心。
2011年5月，我国住建部发布了《2011-2015建筑业伟德国际化发展纲要》，2012年1月，住建部“伟德国际印发2012年工程建设尺度规范制订修订计划的通知”宣告了中国BIM尺度制订工作的正式启动。前期一些大学和科研院所在BIM的科研方面也做了很多探索，如清华大学通过研究，参考NBIMS，结合调研提出了中国建筑伟德国际模型尺度框架(CBIMS)。随着企业各界对BIM的重视，对大学的BIM人才培养需求渐起，部门院校成立了BIM方向的工程硕士的培养。
2、国内企业应用现状
我国的BIM应用虽然刚刚起步，但发展速度很快，许多企业有了非常强烈的BIM意识，出现了一批BIM应用的标杆项目，同时，BIM的发展也逐渐得到了政府的大力推动。
目前设计企业应用BIM的主要内容：
1、方案设计：使用BIM技术能进行造型、体量和空间分析外，还可以同时进行能耗分析和建造成天职析等，使得初期方案决策更具有科学性;
2、扩初设计：建筑、结构、机伟德国际各专业建立BIM模型，利用模型伟德国际进行能耗、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、里面、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，包罗设计计划，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可以帮手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。最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。随时随地直观快速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、宁静问题，减少返工和整改。利用BIM技术进行协同，可更加高效伟德国际交互，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伟德国际建立后，下一个项目可类同的引用，达到知识积累，同样工作只做一次。
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，**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、知识治理，保留伟德国际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、空间治理。空间治理主要应用在照明、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伟德国际，把原来编号或者文字体现酿成三维图形位置，直观形象且方便查找。
2、设施治理。主要包罗设施的装修、空间规划和维护操作。美国国家尺度与技术协会(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，能够提供伟德国际建筑项目的协调一致的、可计算的伟德国际，因此该伟德国际非常值得 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。此外还可对主要设备进行远程控制。
3、隐蔽工程治理。在建筑设计阶段会有一些隐蔽的管线伟德国际是施工单位不关注的，或者说这些资料伟德国际可能在某个角落里，只有少数人知道。特殊是随着建筑物使用年限的增加，人员更换频繁，这些宁静隐患日益显得突出，有时直接导致悲剧酿成。基于BIM技术的运维可以治理复杂的地下管网，如污水管、排水管、网线、伟德国际线以及相关管井，而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伟德国际子伟德国际，有变化可随时调整，保证伟德国际的完整性和准确性。
4、应急治理。基于BIM技术的治理不会有任何盲区。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主要。传统的突发事件处理仅仅关注响应和救援，而通过BIM技术的运维治理对突发事件治理包罗：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，制止了在浩如烟海的图纸中寻找伟德国际，假如处理不及时，将酿成灾难**故。
5、节能减排治理。通过BIM结合物联网技术的应用，使得日常能源治理监控变得更加方便。通过安装具有传感功能的伟德国际表、水表、煤气表后，可以实现建筑能耗数据的实时收罗、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，配合节能运行治理。在治理系统中可以及时收集所有能源伟德国际，而且通过开发的能源治理功能模块，对能源消耗情况进行主动统计分析，好比各区域，各户主的每日用伟德国际量，每周用伟德国际量等，并对异常能源使用情况进行警告或者标识。
3、BIM应用中存在的问题
BIM在实践过程中也碰到了一些问题和困难，主要体现在4个方面：
一是在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 治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。
二是在BIM数据尺度方面。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。作为国际尺度的IFC数据尺度在我国的应用和推广不理想，而我国对国外尺度的研 究也比力单薄，结合我国建筑工程实际对尺度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一样的技术尺度，还需要更注意的专业领域应用标 准。
三是在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，特殊是与项目治理系统结合的应用较少;另一方面，一个完善的伟德国际模型能够连接建设项目生命周期差别阶段的数据、过程和资源，为建设项目到场各方提供了一个集成治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，不愿精确和透明，无形之中为BIM的深入应用和推广制造了障碍。
四是在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配景，不仅要掌握一两款BIM软件，更主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。
三、国内外BIM尺度发展情况
美国的地方组织制订了相关的BIM尺度。例如，2006美国总承包商协会发布《承包商BIM使用指南》;2008年美国建筑 师学会颁布了BIM合同条款 E202-2008“BuildingInformationModeling(BIM)ProtocolExhibit”;2009年美国洛杉矶大学制 定了面向DBB工程模式的BIM实施尺度《LACCDBuildingInformationModelingStandardsForDesign-BidBuildProjects》。
此外，英国在2009年发布了“AEC(UK)BIMStandard”;2010年进一步发布了基于 Revit平台的BIM实施尺度—“AEC(UK)BIMStandardforAutodeskRevit”;2011年又发布了基于Bentley平 台的BIM实施尺度—“AEC(UK)BIMStandardforBentleyBuilding”。挪威也于2009年发布了 BIMManual1.1，并于2011年发布了BIMManual1.2。
一些亚洲国家，例如新加坡在2012年发布了 《SingaporeBIMGuide》。韩国方面，韩国国土海洋部在2010年1月颁布了《建筑领域BIM应用指南》;2010年3月，韩国虚拟建造研究院制订了《BIM应用设计指南—三维建筑设计指南》;2010年12月，韩国调达厅颁布了《韩国设施产业BI应用基本指南书—建筑BIM指南》。
为了把BIM技术应用的更好，很多国外政府制订了具体的技术政策，美国早在2003年就最先规定了具体的政策。为了提高建筑领域的生产效率，支持建筑伟德国际伟德国际化水平的提升，GSA(美国总务治理局)推出了国家3D-4D-BIM计划，鼓励所有GSA的项目接纳3D-4D-BIM技术，并给与差别程度的资金 资助。2009年7月，美国威斯康辛州成为第一个要求州内新建大型公共建筑项目使用BIM的州政府，威斯康辛州国家设施部门发布实施规则要求从2009年 7月最先，州内预算在500万美元以上的公共建筑项目都必须从设计最先就应用BIM技术。
此外，韩国公共采购服务中心下属的建设事业局于2010 年制订了BIM实施指南和路线图，规定先在小范围内试点应用，然后逐步扩大应用规模，力求在2012-2015年500亿韩元以上建筑项目全部接纳 3D+Cost的设计治理系统，到2016年计划实现全部公共设施项目使用BIM技术。
澳大利亚也制订了国家BIM行动方案，2012年6月，澳大利亚buildingSMART组织受澳大利亚工业、伟德国际等部门委托发布了一份《国家BIM行动方案》。制订了按优先级排序的“国家BIM蓝图”，首先 规定需要通过支持协同、基于模型采购的新采购合同形式。第二规定了BIM应用指南。第三将BIM技术列为伟德国际之一。第四规定伟德国际数据和BIM库。第五规范 流程和数据交换。第六执行法律法规审查。第七推行示范工程，鼓励示范工程用于论证和检验上述六项计划的成果用于全伟德国际推广普及的预备就绪程度。
我们国家在BIM研究方面起步比力早，1998年国内专业人员最先接触和研究IFC尺度，2000年IAI最先与我国政府有关部门、科研组织进行接触，使我们周全了解了IAI的目标、组织规程、IFC尺度应用等问题。IFC尺度借鉴了国际伟德国际数据尺度STEP尺度的技术，具有技术的先进性和开放性。
2001年至2000年，国家863计划项目提出“数字社区伟德国际表达与交换尺度”，实际上就是基于IFC尺度制订了一个计算机可识别的社区数据表达与交换的尺度，提供社区伟德国际的表达以及可使社区伟德国际进行交换的须要机制和定义。探索了IFC尺度实际工程应用问题，以及根据我国建筑伟德国际的实际情况 进行须要扩充的问题。主要有三件事情：第一是深入研究IFC尺度，第二是基于这个尺度开发了一个CAD系统，第三是基于IFC建筑工程4D施工治理系统。
施工要有一个数据化系统框架，通过IFC尺度建立一套系统来存储伟德国际，同时，绿色建筑设计支撑软件系统。2009-2010年，清华大学、Autodesk 公司联合开展了《中国BIM尺度框架研究》，同时也到场了欧盟的合作项目，它在建筑领域有一个欧洲的尺度统一研究项目，实际上就是研究IFC尺度在整个建筑产业链当中的适用性，组成了一个重大的课题组。第一计划是统一尺度建筑工程伟德国际模型统一应用尺度;第二是制订基础尺度，体例伟德国际模型存储和编码尺度;第三是体例执行尺度，制订建筑工程设计尺度和制造工业工程设计伟德国际模型应用尺度。
上海申通地铁集团2014年9月发布了《城市轨道交通BIM应用系列尺度》，包罗：轨道交通工程建筑伟德国际模型建模指导意见、交付尺度、应用技术尺度、族创建尺度、设施设备分类与编码尺度等5个分册。
深圳工务署2015年5月4日发布了全国首例政府公共工程的BIM尺度：《政府公共工程BIM应用实施纲要、BIM实施治理尺度》，包罗BIM应用的形势与需求、政府工程项目实施BIM的须要性、BIM应用的指导思想、BIM应用需求分析、BIM应用目标、BIM应用实施内容、BIM应用保障措施和BIM技术应用的成效推测等8章内容。
广州地铁2014年通过上海建科工程咨询有限公司与之合作的企业级BIM咨询项目，打造了广州地铁的企业级BIM尺度，此尺度还将升级成广东省BIM尺度，目前正在申报过程中。
四、BIM技术的应用趋势
BIM技术在未来的发展必须结合先进的通信技术和计算机技术才气够**提高建筑工程伟德国际的效率，预计将有以下几种发展趋势：
第一，移动终端的应用。随着互联网和移动智能终端的普及，人们现在可以在任何地点和任何时间来获取伟德国际。而在建筑设计领域，将会看到很多承包商，为自己的工作人员都配备这些移动设备，在工作现场就可以进行设计。
第二，无线传感器网络的普及。现在可以把监控器和传感器放置在建筑物的任何一个地方，针对建筑内的温度、空气质量、湿度进行监测。然后，再加上供热伟德国际、通风。伟德国际、供水伟德国际和其他的控制伟德国际。这些伟德国际通过无线传感器网络汇总之后，提供给工程师就可以对建筑的现状有一个周全充分的了解，从而对设计方案和施工方案提供有效的决策依据。
第三，云计算技术的应用。不管是能耗，还是结构分析，针对一些伟德国际的处理和分析都需要利用云计算强大的计算能力。甚至，我们渲染和分析过程可以达到实时的计算，帮手设计师尽快地在差别的设计和解决方案之间进行比力。
第四，数字化现实捕捉。这种技术，通过一种激光的扫描，可以对于桥梁、道路、铁路等等进行扫描，以获得早期的数据。未来设计师可以在一个3D空间中使用这种沉浸式交互式的方式来进行工作，直观地展示伟德国际开发的未来
第五，协作式项目交付。BIM是一个工作流程，而且是基于改变设计方式的一种技术，而且改变了整个项目执行施工的方法，它是一种设计师、承包商和业主 之间合作的过程，每个人都有自己非常有价值的观点和想法。
所以，假如能够通过分享BIM让这些人都到场其中，在这个项目的全生命周期都到场其 中，那么，BIM将能够实现它最大的价值。国内BIM应用处于起步阶段，绿色和环保等词语几乎成为各个伟德国际的通用要求。特殊是建筑设计伟德国际，设计师早已不再满足于完成设计任务，而更加关注整个项目从设计到后期的执行过程是否满足高效、节能等要求，期待从更加周全的领域创造价值。
五、结语
BIM系统为项目的生产与治理提供了大量可供深加工和再利用的数据伟德国际，有效治理利用这些海量伟德国际和大数据，需要数据治理系统的支撑。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伟德国际伟德国际化推广应用的主要原因，而随着伟德国际技术和通信技术的发展，BIM技术最终将进入移动应用时代。
因此BIM 未来的目标非常清楚：
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、项目治理系统、通信伟德国际三个系统嵌入式地结合。
3、将伟德国际资源伟德国际与空间模型完全结合,形成完整的建筑伟德国际模型。
4、完整的建筑伟德国际模型向前延伸, 进一步提高虚拟现实技术水平; 完整的建筑伟德国际模型向后延伸, 推动施工水平及物业治理水平提高, 以统一的模型贯穿于建筑使用年限, 实现全生命周期治理。
