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HGG张江波 | BIM的现状与未来

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作者:HGG总经理张江波来源:汉宁天际工程咨询有限公司网址:http://blog.sina.com.cn/s/blog_1455bb3be0102wfuw.html

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HGG张江波 | BIM的现状与未来

(注:精简版已经发表在期刊《创新科技》2016年第1期)


作者:张江波 汉宁天际工程咨询有限公司(HGG)总经理 18918106320


摘要:通过对BIM技术的产生与发展的研究,对国内外的BIM技术研究与应用现状进行了总结,对现阶段国际、国内BIM技术在设计、施工、运维等不同阶段的应用情况、BIM软件的现状、工程发包及交付模式的发展、BIM底层数据交换标准的研究、国内外BIM标准的进化等内容进行归纳整理,并进行了典型案例的介绍,提出了在未来的建筑工程领域BIM技术的发展趋势和大胆设想。


框架

一、BIM的前生今世(BIM的源起)

1、BIM的概念(定义、作用、特性:三化三性、真假BIM)

定义:

引用美国国家BIM标准(NBIMS)对BIM的定义,定义由三部分组成:

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信息,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.在项目的不同阶段,不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息,以支持和反映其各自职责的协同作业

作用:

三维渲染,宣传展示

三维渲染动画,给人以真实感和直接的视觉冲击。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,提升中标几率。

快速算量,精度提升

BIM数据库的创建,通过建立5D关联数据库,可以准确快速计算工程量,提升施工预算的精度与效率。由于BIM数据 库的数据粒度达到构件级,可以快速提供支撑项目各条线管理所需的数据信息,有效提升施工管理效率。BIM技术能自动计算工程实物量,这个属于较传统的算量 软件的功能,在国内此项应用案例非常多。

精确计划,减少浪费

施工企业精细化管理很难实现的根本原因在于海量的工程数据,无法快速准确获取以支持资源计划,致使经验主义盛行。而 BIM的出现可以让相关管理条线快速准确地获得工程基础数据,为施工企业制定精确人材计划提供有效支撑,大大减少了资源、物流和仓储环节的浪费,为实现限 额领料、消耗控制提供技术支撑。

多算对比,有效管控

管理的支撑是数据,项目管理的基础就是工程基础数据的管理,及时、准确地获取相关工程数据就是项目管理的核心竞争 力。BIM数据库可以实现任一时点上工程基础信息的快速获取,通过合同、计划与实际施工的消耗量、分项单价、分项合价等数据的多算对比,可以有效了解项目 运营是盈是亏,消耗量有无超标,进货分包单价有无失控等等问题,实现对项目成本风险的有效管控。

虚拟施工,有效协同

三维可视化功能再加上时间维度,可以进行虚拟施工。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,施工方、监理方、甚至非工程行业出身的业主领导都对工程项目的各种问题和情况了如指掌。这样通过BIM技术结合施工方案、施工模拟和现场视频监测, 大大减少建筑质量问题、安全问题,减少返工和整改。

碰撞检查,减少返工

BIM最直观的特点在于三维可视化,利用BIM的三维技术在前期可以进行碰撞检查,优化工程设计,减少在建筑施工阶 段可能存在的错误损失和返工的可能性,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三维管线方案,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。

冲突调用,决策支持

BIM数据库中的数据具有可计量(computable)的特点,大量工程相关的信息可以为工程提供数据后台的巨大 支撑。BIM中的项目基础数据可以在各管理部门进行协同和共享,工程量信息可以根据时空维度、构件类型等进行汇总、拆分、对比分析等,保证工程基础数据及 时、准确地提供,为决策者制订工程造价项目群管理、进度款管理等方面的决策提供依据。

特性:

真正的BIM符合以下五个特点:

1. 可视化

可视化即"所见所得"的形式,BIM的可视化是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视,在BIM模型中,由于整个过程都是可视化的,所以可视化的结果不仅可以用来效果图的展示及报表的生成,更重要的是,项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。

2.协调性

BIM的协调性是指BIM模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调,生成协调数据,提供出来。当然BIM的协调作用也并不是只能解决各专业间的碰撞问题,它还可以解决同一个项目不同参建方之间的冲突问题。

3.模拟性

模拟性并不是只能模拟设计出的建筑物模型,BIM模拟性还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。在设计阶段,BIM可以进行模拟实验,例如:节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟等;在招投标和施工阶段可以进行4D模拟(三维模型加项目的发展时间),也就是根据施工的组织设计模拟实际施工,从而来确定合理的施工方 案来指导施工。同时还可以进行5D模拟(基于3D模型的造价控制),从而来实现成本控制;后期运营阶段可以模拟日常紧急情况的处理方式的模拟,例如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。

4.优化性

事实上整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程,当然优化和BIM也不存在实质性的必然联系,但在BIM 的基础上可以做更好的优化、更好地做优化。优化受信息、复杂程度和时间的影响。没有准确的信息做不出合理的优化结果,BIM模型提供了建筑物的实际存在的信息,包括几何信息、物理信息、规则信息,还提供了建筑物变化以后的实际存在。复杂程度高到一定程度,参与人员本身的能力无法掌握所有的信息, 必须借助一定的科学技术和设备的帮助。现代建筑物的复杂程度大多超过参与人员本身的能力极限,BIM及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。基于BIM的优化可以做下面的工作:

(1)项目方案优化:把项目设计和投资回报分析结合起来,设计变化对投资回报的影响可以实时计算出来;这样业主对设计方案的选择就不会主要停留在对形状的评价上,而更多的可以使得业主知道哪种项目设计方案更有利于自身的需求。

(2)特殊项目的设计和施工优化:例如裙楼、幕墙、屋顶、大空间到处可以看到异型设计,这些内容看起来占整个建筑的比例不大,但是占投资和工作量的比例和前者相比却往往要大得多,而且通常也是施工难度比较大和施工问题比较多的地方,对这些内容的设计施工方案进行优化,可以带来显著的工期和造价改进。

5.可出图性

BIM并不是为了出大家日常多见的建筑设计院所出的建筑设计图纸,及一些构件加工的图纸。而是通过对建筑物进行了可视化展示、协调、模拟、优化以后,可以帮助业主出如下图纸:

(l)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);

(2)综合结构留洞图(预埋套管图);

(3)碰撞检查侦错报告和建议改进方案。

美国斯坦福大学整合设施工程中心(CIFE)通过对32个项目的总结,将不同的单位进行量化处理,总结出使用建筑信息模型有如下优势:

消除40%预算外更改

造价估算控制在3%精确度范围内

造价估算耗费时间缩短80%

通过发现和解决冲突,将合同价格降低10%

项目时限缩短7%,及早时限投资回报

 

2、BIM的源起(历史、发展;BIM之父:伊士曼、莱瑟琳)

1975 年,美国的查克·伊斯曼 Chuck Eastman ,提出了建筑物计算机模拟系统(Building Description System,BDS);20世纪80年,芬兰学者提出了"产品信息模型"(Product Information Model ,PIM)的概念;1986年,美国学者罗伯特·艾许(Robert Aish)提出了"建筑模型"( Building Modeling,BM)的理论;2002年,全球最大的软件供应商 Autodesk 公司率先推出了基于建筑信息模型(BIM)的Revit 和 Civil 3D 软件。最初,这种软件被认为是无法实践应用的。但是,随后的几年里,全球其他几家著名软件开发商也提出了名称各异的信息模型概念。匈牙利Graphisoft 公司提出虚拟建筑(Virtual Building ,VB)的概念,并应用于建筑设计软件 ArchCAD 中;美国 Bentley 公司基于全信息建筑模型(Single Building Model,SBM)推出了 MicroStation Architecture。建筑信息模型的概念最开始在美国,随后欧洲、日本、新加坡等国家得到了积极的推广。

二、BIM的现状

1、国内外应用现状

(设计:BIM1.0到2.0转变;施工:点式应用到精细化施工管理转变;运维:越来越多的企业在关注运维)

美国是较早启动建筑业信息化研究的国家,BIM研究与应用都走在世界前列。根据McGraw Hill 的调研。2012年工程建设行业采用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%)及机电工程师(67%)。

迄今为止,英国建筑业BIM标准委员会发布的英国建筑业BIM标准、适用于Revit和适用于Bentley的英国建筑业BIM标准。目前,标准委员会还在制定适用于ArchiCAD、Vectorworks的类似BIM标准,以及已有标准的更新。

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)、结构与机电BIM模型(2014年起),并且最终在2015年前实现所有建筑面积大于5000m2的项目都必须提交BIM模型目标。 为了鼓励早起的BIM应用者,BCA于2010年成立了一个600万新币的BIM基金项目,任何企业都可以申请。 在建立BIM能力与产量方面,BCA鼓励新加坡的大学开设BIM课程、为毕业学生组织密集的BIM培训课程、为行业专业人士建立了BIM专业学位。

韩国公共采购服务中心(Public Procurement Service,PPS)是韩国所有政府采购服务的执行部门。2010年4月,PPS发布了BIM路线图,内容包括: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采用4D •BIM技术(3D+成本管理);2016年前,全部公共工程应用BIM技术。2010年12月,PPS发布了《设施管理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,已率先试用建筑信息模型。为了成功地推行BIM,香港房屋署自行订立BIM标准、用户指南、组建资料库等设计指南和参考。这些资料有效地为模型建立、管理档案,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应用标准。香港房屋署署长提出,在2014-2015年该项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,重点研究建筑信息模型(BIM)及动态工程模型设计。2009年,台湾大学土木工程系成立了"工程信息仿真与管理研究中心",并与淡江大学工程法律研究发展中心合作出版了《工程项目应用建筑信息模型之契约模板》高雄应用科技大学土木系也于2011年成立了工程资讯整合与模拟(BIM)研究中心。

2011年5月,住建部发布了《2011-2015建筑业信息化发展纲要》,2012年1月,住建部"关于印发2012年工程建设标准规范制定修订计划的通知"宣告了中国BIM标准制定工作的正式启动。其中包含五项BIM相关标准:《建筑工程信息模型应用统一标准》、《建筑工程信息模型存储标准》、《建筑工业工程设计信息模型应用标准》、《建筑工程设计信息模型应用统一标准》的编制采用了"千人千标准"的模式,联合国内研究单位、院校、企业、软件开发商共同承担BIM标准的研究。至此,工程建设行业的BIM热度日益高涨。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信息模型标准框架(Chinese Building Information Modeling Standard,简称CBIMS),上海交通大学的BIM研究中心侧重于BIM在协同方面的研究,随着企业各界对BIM的重视,对大学的BIM人才培养需求渐起。部分院校成立了BIM方向的工程硕士的培养。

 

2、研究现状

研究阶段:单一阶段研究转向全生命周期

作为一种先进的工具和工作方式,BIM技术不仅改变了建筑设计的手段和方法,而且在建筑行业领域做出了革命性的创举,通过建立BIM信息平台,建筑行业 的协作方式被彻底改变。对于BIM在建筑的全生命周期有哪些应用的问题,美国bSa(building SMART alliance)联盟对BIM在建筑的全生命周期的应用现状做了比较详尽的归纳。

BIM在工程项目全建筑生命周期各阶段的主要应用为:规划阶段主要用于现状建模、成本预算、阶段规划、场地分析、空间规划等;设计阶段主要用于对规划阶段设计方案进行论证,包括方案设计、工程分析、可持续性评估、规范验证等;施工阶段则主要起到与设计阶段三维协调的作用,包括场地使用规划、雇工系统设计、数字化加工、材料场地跟踪、三维控制和计划等;在运营阶段主要用于对施工阶段进行记录建模,具体包括制定维护计划、进行建筑系统分析、资产管理、空间管理/跟踪、灾害计划等。

 

 

 

软件现状:ABDG到分析软件(Ecotect)到协同工具(PW、Vault、4DBIM…)

BIM软件按功能分为三大类:1、建模软件;2、分析软件;3、协同平台。

当下的BIM应用主要是以建模软件的使用为主,建模软件主要有四大厂商:

1)Autodesk公司的Revit建筑、结构和机电系列,在民用建筑市场借助AutoCAD的天然优势,有相当不错的市场表现;

2)Bentley建筑、结构和设备系列,Bentley产品在工厂设计(石油、化工、电力、医药等)和基础设施(道路、桥梁、市政、水利等)领域有无可争辩的优势;

3)Graphisoft公司的ArchiCAD在2004年进入中国,相继推出了ArchiCAD9-18中文版。越来越多的建筑师、教师、学生开始了解和使用Archicad进行三维建筑设计。

4)Dassault公司的CATIA是 全球最高端的机械设计制造软件,在航空、航天、汽车等领域具有接近垄断的市场地位,应用到工程建设行业无论是对复杂形体还是超大规模建筑其建模能力、表现 能力和信息管理能力都比传统的建筑类软件有明显优势,而与工程建设行业的项目特点和人员特点的对接问题则是其不足之处。Digital Project是Gery Technology公司在CATIA基础上开发的一个面向工程建设行业的应用软件(二次开发软件)。

随着BIM技术的深入应用,在BIM模型基础上的分析以及基于BIM模型的设计和施工协同得到了越来越多的应用。目前主流的BIM分析软件主要有:

性能化分析软件:ecotect

协同平台:Bentley公司的Project Wise

Autodesk公司的Vault

Dassault公司的Enovia

国产的BIM协同平台:清华大学4D-BIM

工程交付模式:DBB转向IPD、EPC、BOT、PPP

工程交付模式逐渐由传统的DBB(设计-招标-施工)向强调"整合交付"的IPD、EPC、BT、BOT、PPP等新型的发包、交付模式转型。

IPD:IPD是一种集成的产品开发或项目实施模式、理念与方法。强调跨部门团队、结构化流程、一流的子流程、IPD工具、绩效考评。

EPC:EPC是指受业主委托按照合同约定对工程建设项目的设计、采购、施工、试运行等实行全过程或若干阶段的承包。通常在总价合同条件下对所承包工程的质量、安全、费用和进度负责。

BOT:BOT是英文Build-Operate-Transfer的缩写,通常直译为"建设-经营-转让"。BOT 实质上是基础设施投资、建设和经营的一种方式,以政府和私人机构之间达成协议为前提,由政府向私人机构颁布特许,允许其在一定时期内筹集资金建设某一基础设施并管理和经营该设施及其相应的产品与服务。

PPP:PPP即Public—Private—Partnership的字母缩写,是指政府与私人组织之间,为了合作建设城市基础设施项目,或是为了提供某种公共物品和服务,以特许权协议为基础,彼此之间形成一种伙伴式的合作关系,并通过签署合同来明确双方的权利和义务,以确保合作的顺利完成,最终使合作各方达到比预期单独行动更为有利的结果。公私合营模式(PPP),以其政府参与全过程经营的特点受到国内外广泛关注。PPP模式将部分政府责任以特许经营权方式转移给社会主体(企业),政府与社会主体建立起"利益共享、风险共担、全程合作"的共同体关系,政府的财政负担减轻,社会主体的投资风险减小。

 

数据交换标准:IFC的研究

IFC(Industry Foundation Classes)是IAI组织(the International Alliance for Interoperability)——国际协同联盟建立的标准名称。通过IFC,在建筑项目的整个生命周期中提升沟通、生产力、时间、成本和质量,为全 球的建筑专业与设备专业中的流程提升于信息共享建立一个普遍意义的基准。如今已经有越来越多的建筑行业相关产品提供了IFC标准的数据交换接口,使得多专 业的设计、管理的一体化整合成为现实。

国际协同联盟早在95 年就提出了直接面向建筑对象的工业基础类数据模型标准,该标准的目的是促成建筑业中不同专业以及同一专业中的不同软件可以共享同一的数据源,从而达到数据 的共享及交互。IFC数据模型覆盖了AEC/FM中大部分领域,并且随着新需求的提出还在不断的扩充,比如,由于新加坡施工图审批的要求,IFC加入的有 关施工图审批的相关内容。IFC标准(IFC 2x platform. 版本)已经被ISO 组织接纳为ISO 标准(ISO/PAS 16739,可出版应用版本),成为AEC/FM(建筑、工程、施工、设备管理)领域中的数据统一标准。

作为应用于AEC/FM各个领域的数据模 型标准,IFC模型不仅仅包括了那些看得见、摸得着的建筑元素(比如梁、柱、板、吊顶、家具等等),也包括了那些抽象的概念(比如计划、空间、组织、造价 等等)。最新的IFC标准包含了以下9 个建筑领域:①建筑领域;②结构分析领域;③结构构件领域;④电气领域;⑤施工管理领域;⑥物业管理领域;⑦HVAC领域;⑧建筑控制领域;⑨管道以及消 防领域。除此之外,IFC下一代标准正扩充到施工图审批系统,GIS系统,等等。

 

3、企业的研究与应用

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,特别是在一些大型复杂的超高层项目中得到了成功应用。同时,BIM的发展也逐渐 得到了政府的大力推动。然而,在实践过程中也遇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 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。

二是在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(建筑对象的工业基础类)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。

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。

 

设计企业

设计院需要BIM做到的事:

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、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,以至于设计师得到了一个无奈的但又名副其实的称号——"画图匠",BIM可以帮助设计师把主要工作放到方案和扩初阶段,恢复设计师的本来面目。

目前设计院应用BIM主要采用BIM建模软件对设计过的2D图纸进行"翻模",然后利用模型进行碰撞检查和性能分析。这种模式被称为"BIM1.0"

近年出现了"BIM2.0模式"对设计全过程直接利用BIM软件运用3D思维进行设计,最后利用三维软件直接获取二维施工图完成设计、报审与交付。

设计院对BIM技术应用比较好的典型代表有:上海现代设计集团(含华东院)、中国建筑设计研究院、中铁二院、悉地国际(CCDI)、中机六院等单位。

施工企业

施工单位应用BIM做到的事:

1、碰撞检查,减少返工BIM最直观的特点在于三维可视化,降低识图误差,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,施工方、监理方、甚至非工程行业出身的业主、领导都能对工程项目的各种问题 和情况了如指掌。这样通过BIM技术结合施工方案、施工模拟和现场视频监测,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 加高效信息交互,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,下一个项目可类同的引用,达到知识积累,同样工作只 做一次的"标准化

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,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。

5、精细化管理,对人、机、料、法、环(环境)五大要素进行量化,有效提升管理效率。

施工单位应用BIM比较好的典型代表有:中建三局、中建八局、中交二航局、上海建工、上海城建等单位

运维企业:

运维阶段的BIM应用主要有:

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。

设施管理

   在设施管理方面,主要包括设施的装修、空间规划和维护操作。美国国家标准与技术协会(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。这次统计反映了设施管理人员的日常工作繁琐费时,如手动更新住房报告;通过计算天花板瓦片的数量,计算收费空间 的面积;通过查找大量建筑文档,找到关于热水器的维护手册。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。

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。如2010年南京市某废旧塑料厂在进行拆迁时,因隐蔽管线信息了解不全,工人不小心挖断地下埋 藏的管道,引发了剧烈的爆炸,此次事件引起了社会的强烈反响。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,保证信息的完整性和准确性。

 

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。以消防事件为例,该管理系统可以通过喷淋感应器感应信息;如果发生着火事故,在商 业广场的BIM信息模型界面中,就会自动触发火警警报;着火区域的三维位置和房间立即进行定位显示;控制中心可以及时查询相应的周围环境和设备情况,为及 时疏散人群和处理灾情提供重要信息。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。

 

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。

           

 

4、标准

国际标准NBIMS、PBIM、CBIMS、英国、新加坡、芬兰等等

BIM技术源自美国,美国的一些地方政府也制定了很多的应用指南,对正确的应用BIM起到了很好的作用。与此同时,英国也在美国的标准上做了具体的应用指 南,像欧洲的挪威、芬兰、澳大利亚等国家都制订了相关的标准和应用指南。这些发达国家政府非常重视BIM的应用,从政府的技术到学术组织的角度出发来制定 BIM标准和指南。

美国的地方组织也制定了相关的BIM标准。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实施标准《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实施标准—"AEC(UK)BIMStandardforAutodeskRevit";2011年又发布了基于Bentley平 台的BIM实施标准—"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 究院制定了《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年就开始规定了具体的政策。为了提高建筑领域的生产效率,支持建筑行业 信息化水平的提升,GSA(美国总务管理局)推出了国家3D-4D-BIM计划,鼓励所有GSA的项目采用3D-4D-BIM技术,并给与不同程度的资金 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月开始,州内预算在500万美元以上的公共建筑项目都必须从设计开始就应用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 年制定了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采用 3D+Cost的设计管理系统,到2016年计划实现全部公共设施项目使用BIM技术。

澳大利亚也制定了国家BIM行动方案,2012年6月,澳 大利亚buildingSMART组织受澳大利亚工业、教育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技术列为教育之一。第四规定产品数据和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行业推广普及的准备就绪程度。

 

国家标准

我们国家在BIM研究方面起步比较早,1998年国内专业人员开始接触和研究IFC标准,2000年IAI开始与我国政府有关部门、科研组织(建研院)进 行接触,使我们全面了解了IAI的目标、组织规程、IFC标准应用等问题。IFC标准借鉴了国际产品数据标准STEP标准的技术,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"数字社区信息表达与交换标准",实际上就是基于IFC标准制定了一个计算机可识别的社区数 据表达与交换的标准,提供社区信息的表达以及可使社区信息进行交换的必要机制和定义。探索了IFC标准实际工程应用问题,以及根据我国建筑行业的实际情况 进行必要扩充的问题。主要有三件事情:第一是深入研究IFC标准,第二是基于这个标准开发了一个CAD系统,第三是基于IFC建筑工程4D施工管理系统。

施工要有一个数据化系统框架,通过IFC标准建立一套系统来存储信息,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标准框架研究》,同时也参与了欧盟的合作项目,它在建筑领域有一个欧洲的标准统一研究项目,实际上就是研究IFC标准在整个建 筑产业链当中的适用性,组成了一个庞大的课题组。第一计划是统一标准建筑工程信息模型统一应用标准;第二是制定基础标准,编制信息模型存储和编码标准;第 三是编制执行标准,制定建筑工程设计标准和制造工业工程设计信息模型应用标准。

 

行业标准

上海申通地铁集团2014年9月发布了《城市轨道交通BIM应用系列标准》,包含:轨道交通工程建筑信息模型建模指导意见、交付标准、应用技术标准、族创建标准、设施设备分类与编码标准等5个分册。

地方标准

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标准:《政府公共工程BIM应用实施纲要、BIM实施管理标准》,包括BIM应用的形势与需求、政府工程项目实施BIM的必要性、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技术应用的成效预测等8章内容。

 

项目标准

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标准,此标准还将升级成广东省BIM标准,目前正在申报过程中。

5、典型案例

国内近几年应用BIM的典型案例:

超高层:上海中心、广州东塔、天津117、深圳平安中心、中国尊(超高层)

轨道交通:上海申通地铁、广州地铁(大型、复杂工程)

园区:上海迪斯尼(国际工程、园区)、国家会展中心、苏州体育中心

 

三、BIM的未来(也是建筑业的未来)建筑业大数据、互联网+

BIM未来将有以下几种发展趋势:

第一,以移动技术来获取数据。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信息。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,数据的暴露。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,再加上供热信息、通风。信息、供水信息和其他的控制信息。这些信息汇总之后,设计师就可以对建筑的现状有一个全面充分的了解。

第三,未来还有一个最为重要的概念--云端技术,即无限计算。不管是能耗,还是结构分析,针对一些信息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,帮助设计师尽快地在不同的设计和解决方案之间进行比较。

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。我们也看到,现在不断有新的算法,把激光 所产生的点集中成平面或者表面,然后放在一个建模的环境当中。3D电影《阿凡达》就是在一台电脑上创造一个3D立体BIM模型的环境。因此,我们可以利用 这样的技术为客户建立可视化的效果。值得期待的是,未来设计师可以在一个3D空间中使用这种进入式的方式来进行工作,直观地展示产品开发的未来。

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,如果能够通过分享BIM让这些人都参与其中,在这个项目的全生命周期都参与其 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行业的通用要求。特别是建筑设计行业,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,期待从更加全面的领域创造价值。

 

BIM应用应始终围绕以提升工程项目管理为核心,实现管理效益的提升,因此BIM技术与项目管理系统(PM)集成应用是BIM应用的趋势之一。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(DM)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,而基于云计算技术的"云"服务平台恰好可以为企业提供云端低成本、高性能、易管理的计算能力和存储能力。云 算量、云碰撞检查等基于云计算的BIM技术的应用,将成为BIM技术发展的又一个重要趋势。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技术最终将进入移动应用时代。未来,通过平板电脑、手机等移动设备,可随 时随地打开BIM模型进行质量检查、变更洽商等项目管理业务,以满足项目现场"走动式管理"的特性。综上所述,以4MC(PM、BIM、DM、Mobile、Cloud)为核心的综合性应用,必将是BIM应用发展的大趋势。

BIM 未来的目标非常清晰。

第一, 进一步细化设计分工和设计角色分工。

第二, 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。

第三, 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。

第四, 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。






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