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          BIM技術應用現狀及思維模式的變革

          2020-11-26 來源:黑龍江省建設科創投資有限公司 作者:梁旭源
          本文摘要:BIM技術在當今的建筑行業應用十分廣泛,也存在一些問題。本文從不同方面介紹BIM技術在國內的應用現狀,分析BIM技術學習及應用的一些誤區并提出不同層面的解決方案;探討BIM技術......

            摘要:BIM技術在當今的建筑行業應用十分廣泛,也存在一些問題。本文從不同方面介紹BIM技術在國內的應用現狀,分析BIM技術學習及應用的一些誤區并提出不同層面的解決方案;探討BIM技術對于國家及行業發展的影響及BIM思維的價值。綜合以上部分,深化BIM技術與思維模式變革。
           
            關鍵詞:BIM技術;學習與應用;模式變革;BIM思維
           
            Abstract:BIMtechnologyiswidelyusedintoday'sconstructionindustry,andtherearesomeproblems.ThispaperintroducestheapplicationstatusofBIMtechnologyinChinafromdifferentaspects,analyzessomemisunderstandingsofBIMtechnologyLearningandapplication,andputsforwardsolutionsatdifferentlevels;discussestheimpactofBIMtechnologyonthedevelopmentofthecountryandindustryandthevalueofBIMthinking.Inthisway,wecandeepenthereformofBIMtechnologyandthinkingmode.
           
            Keywords:BIMtechnology;learningandapplication;modelchange;BIMthinking
           
            1.BIM技術在國內的應用現狀
           
            BIM技術起源與上個世紀的70年代,由ChuckEastman教授創立,目的是將建筑工程變為可以直觀分析及量化分析的建設過程,以提高工程建設的整體效率。在國內,BIM技術的發展及應用并不全面,主要集中在于超高層建筑與大型橋梁建設等方面,如上海金融中心、港珠澳大橋,等等。本文通過分析BIM技術在規劃設計、業主使用、運維階段、國家行業標準及BIM賽事等方面的實際使用,探究該技術在國內的應用情況。
           
            1.1國家政策及行業標準
           
            近年來BIM技術在國內基礎設施行業形成一股熱潮,政府及行政主管部門、行業協會、大型設計企業、施工單位、高等院校、科研院所等逐步開始重視BIM技術的研究和應用工作,在此期間政府及行政主管部門不斷出臺政策及標準以推廣BIM技術應用。
           
            從2011年開始,國家出臺了一系列關于BIM技術發展及應用的規范及指導意見,如住建部于2011年5月印發《2011~2015年建筑業信息化發展綱要》要求十二五期間,基本實現建筑企業信息系統的普及應用加快建筑信息模型(BIM)技術在工程中的應用,推動信息化標準建設。2015年6月16日住建部編制和印發了《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》要求:到2020年末,建筑行業甲級勘察、設計單位以及特級、一級房屋建筑工程施工企業應掌握并實現BIM與企業管理系統和其他信息技術的一體化集成應用;以國有資金投資為主的大中型建筑、申報綠色建筑的公共建筑和綠色生態示范小區等,在勘察設計、施工、運維階段,集成應用BIM的項目比率達到90%。2016年8月23日住建部印發了《2016—2020建筑業信息化發展綱要》;2017年4月住建部印發了《建筑業發展“十三五”規劃》,該規劃指出,將推進BIM在建筑工程全生命周期集成應用,鼓勵具有自主知識產權的國產BIM軟件研發與推廣。2018年3月,交通運輸部印發了《關于推進公路水運工程BIM技術應用的指導意見》,發展目標到2020年,相關標準體系初步建立,示范項目取得明顯成果,公路水運行業BIM技術應用深度、廣度明顯提升。行業主要設計單位具備運用BIM技術設計的能力。2019年4月,人社部、市場監督管理局、統計局聯合發布13個新職業,其中包括建筑信息模型技術員,標志著BIM技術發展的人才體系建設日趨完善。
           
            2017年,我國第一部BIM技術國家標準《建筑信息模型應用統一標準》出臺,這彌補我國BIM應用工程建設標準的空白,為各階段BIM技術應用實踐及發展提供技術指導和規范[1]。隨后,2018年1月1日出臺《建筑信息模型施工應用標準》,2018年5月1日出臺《建筑信息模型分類及編碼標準》,2019年6月1日出臺《建筑信息模型設計交付標準》和《建筑工程設計信息模型制圖標準》,2019年10月1日出臺《制造工業工程設計信息模型應用標準》,另外《建筑信息模型存儲標準》正在征求意見中。
           
            1.2業主對BIM技術的應用
           
            近些年來,越來越多的房地產、工程開發公司希望將BIM技術應用于項目全生命周期之中,但是多數只是將其應用于對外展示方面,利用建模軟件對建筑模型做“翻模”設計,注重外觀展示。相對于BIM三維設計還少有正式應用,建設過程的BIM應用還很少能達到企業級管理。
           
            國內有部分業主應用BIM技術對建設項目進行了管理。例如,在貴州的眉石高速和黑龍江的京哈高速改擴建工程中,業主在項目建設階段應用CivilStationConstruction(以下簡稱CSC系統)系統,對建設項目的質量、進度、安全、成本控制等方面做了全流程的信息化管理。開發了整套建模及交付標準和BIM模型編碼標準,基于BIM模型,將橋梁各管理單元與模型編碼有機結合起來,做到模型的屬性信息通過編碼實時顯示在CSC系統中,同時,質量、進度與成本管理模塊數據聯動,實現了基于BIM技術的信息化管理。
           
            1.3BIM技術規劃設計
           
            我國建筑工程設計面臨建筑造型日益復雜、建筑功能綜合性強、信息互用及住宅產業化等方面的挑戰,越來越多的工程規劃設計階段使用BIM技術。以往的建筑設計,通常是使用AutoCAD等設計軟件進行二維平面設計,無法掌握三維空間的真實信息。在BIM技術出現之后,很多設計過程應用該技術,也只是對其進行管道綜合的碰撞檢測、施工模擬、漫游等。
           
            以黑龍江阿穆爾河公路大橋為例。根據實際承載要求,創建了橋墩模型,包括墩身、墩帽以及支座支撐墊板模型。由于本橋橋墩具有統一的結構類型,橋墩基礎和墩帽尺寸均相同,墩身高度不同,因此,設定好各橋墩高度參數后,就完成了橋墩的參數化建模?;贐IM技術完成了橋臺及鋼梁等結構建模,并完成橋梁總裝模型的創建。在該橋梁設計過程中,通過三維模型更加清晰、立體的展現了最真實的設計信息,避免了二維圖紙中常見的錯漏碰缺問題,為橋梁后期的使用提供了更加安全的保障。
           
            1.4BIM技術在建設過程中的應用
           
            國內建設行業內的大公司也相繼推廣BIM工程管理技術,BIM工程管理技術必將給傳統的工程管理帶來一場革命。BIM理技要把項目主要參與方在設計階段就集合在一起,著眼于項目的全生命期,利用BIM?技術進行虛擬設計、建造、維護及管理。能給參建各方帶來較大的經濟益、大幅降低項目風險,減少了項目實施過程中的未知,讓管理變得輕松和精細化。
           
            1.5BIM技術在運維過程中的應用
           
            近些年,關于BIM技術的全生命周期應用吸引了建筑工程領域的關注,包括工程的策劃階段、設計階段、招投標階段、施工階段、竣工階段、運維階段。由于BIM技術在國內起步較晚,外加國內建筑業的特殊行情,竣工后期的應用案例相對較少。在整個項目工程中,運維管理算是最終的環節,BIM技術在運維中的應用主要體現在:可視化展示、設施設備標準編碼、設備定位、設備監控、危險報警等方面。
           
            1.6BIM相關賽事
           
            隨著BIM的發展,政府及行業主管部門、行業協會、企事業單位相繼主辦和贊助了規模各異的BIM比賽,這些比賽在一定程度上可以幫助參賽者在參賽過程中交流與學習,有助于BIM技術的高速發展。目前,在全國具有較大影響力的BIM大賽主要有:中國建設工程BIM大賽、住博會·中國BIM技術交流暨優秀案例作品展示會大賽、“創新杯”BIM應用設計大賽、“龍圖杯”全國BIM大賽[2]、“科創杯”建筑信息模型(BIM)應用大賽等、全球基礎設施光輝大獎賽、全球工程建設業卓越BIM大賽等。
           
            其中,中國建設工程BIM大賽由中國建筑業協會主辦,參賽成果須經各省、自治區、直轄市建筑業協會(聯合會、施工行業協會),有關行業建設協會,國資委管理的有關建筑業企業推薦;住博會·中國BIM技術交流暨優秀案例作品展示會大賽是由住建部支持,住建部科技與產業化發展中心、中國房地產業協會以及中國建筑文化中心主辦。因其受政府支持、權威性高,比賽涉及到BIM的各個方面,從設計、施工、運維全生命周期展開評選,有助于BIM經驗交流,知名度較高,推薦參加[3];“創新杯”BIM應用設計大賽由中國勘察設計協會主辦,設置建筑類、基礎設施類、綜合類獎項;“龍圖杯”全國BIM大賽由中國圖學會主辦;“科創杯”建筑信息模型(BIM)應用大賽由中國建筑信息模型科技創新聯盟和浙江省建筑信息模型(BIM)服務中心聯合主辦;全球基礎設施光輝大獎賽由Bentley軟件公司發起,每年舉辦一次,是全球基礎設施數字化領域最重要的獎項之一,大賽主辦方將邀請來自全球60個以上國家或地區的參賽選手從40個領域中評選出唯一的獲獎項目;全球工程建設業卓越BIM大賽由Autodesk、ConstructionDive、SmartCitiesDive和InformedInfrastructure?聯合舉辦,今年是此項賽事設立的第八個年頭,旨在獎勵工程建設行業和突破工程建設行業創新的專業人士和項目。
           
            2.BIM技術在應用方面存在的問題
           
            雖然BIM技術在國內的應用已經很是普遍,在很多大型工程類項目中提供了較大的幫助,但是在學習及應用的過程中仍然存在一些問題值得關注,需要更多學者與工程技術人員依據自己的專業知識加以更好地解決,使之在日后的應用中更加系統化、標準化、多元化。
           
            2.1國家有關政策規定出臺不足
           
            BIM技術作為建筑工程中革命性技術,將會進一步增強企業核心競爭力,因此該技術的發展也受到了國家和行業的高度重視,對我國BIM技術的研發及應用有較強的推動作用。
           
            但是,目前這部分標準政策缺乏強制性,關于設計標準、出圖標準、取費標準等方面的規范還是欠缺,導致行業對于BIM的使用沒有一個統一的標準,彼此之間的合作無法充分進行,影響整個建設進程。
           
            2.2缺乏三維設計意識
           
            目前,設計過程中關于BIM技術的應用更多傾向于使用CAD等二維繪圖軟件設計后,根據二維圖紙信息在BIM軟件中創建三維模型,以檢驗二維設計中存在的錯漏碰缺問題,并加以改正。這種應用方式在一定程度上會增加成本,避免施工過程中可能出現的問題,但不是BIM技術的理想應用方式。
           
            BIM技術的應用,不僅限于“二維”轉“三維”的過程,而且應該采用正向三維設計。設計者在設計之初,就應使用BIM類三維設計軟件,將全部的設計通過三維建模的方式展現,根據出圖及施工要求,生成相應的二維圖紙,便于查看與保存,這種正向設計可以節約“二維”轉“三維”過程中所消耗的時間與人力,縮短工期,避免重復作業,且多專業協同設計有助于提高工程設計的效率,同時三維BIM模型所包含的屬性信息可以實現業主、設計方、施工方、運營方、材料供應方等之間的數據共享,為項目各參與方提供決策依據的同時,提高信息流轉效率。
           
            2.3沒有選擇合適相關專業的建模軟件或管理平臺
           
            目前市場上有許多BIM軟件,每個軟件的平臺都會產生各自的歷史背景,Bentley公司致力于基礎設施行業提供數字化解決方案,專業范圍涵蓋公路工程、橋梁隧道工程、市政公用工程、水利水電工程、工廠及安裝工程、民航等領域,可以支持DNG和DWG兩種文件格式,這兩種格式是全球95%基礎設施文件格式,可直接編輯非常便利。每個平臺的“基因”不同,用戶需要根據具體的項目和需求來選擇合適的建模軟件。
           
            現階段,全球范圍內BIM核心建模軟件主要集中在一些國外公司,但BIM建模后的屬性信息是為工程各參與方提供決策的依據。近年來,國內BIM技術應用已經從簡單的施工動畫、碰撞檢測等方面上升為注重信息共享和流轉的建筑信息管理方面的應用,因此,針對項目管理流程依托BIM技術開發管理平臺是未來的發展方向?;诠芾砥脚_與工程之間的聯系,選擇一個最合適的平臺則是工程開始的關鍵。許多企業在工程開始前只是根據其他工程的應用實例,參照選擇一個管理平臺,并沒有根際自己的實際需求,以及各個平臺的數據源、特點、優勢與劣勢進行橫向比較,選擇最合適自己的管理平臺,這導致在后續的設計、施工及運維工程中出現各種各樣的問題。
           
            2.4前期數據積累不足
           
            不論是商業建筑還是基建項目,以往的設計、施工及后期運營維護階段均是由不同的參與者承擔,很多項目的BIM應用均存在于單一階段,如前期設計階段,沒有形成整體、連貫的應用效果,尤其是在后期運維階段將會遇到很多難以解決的問題。BIM技術除了在工程設計、建造過程中的大量應用,對于后期的運維階段,也有十分重大的意義。
           
            但是,目前很多工程沒有將全部的數據充分統計,并整合在管理平臺中,這使得后期運維階段對于工程的了解不足,比如管道的腐蝕情況及使用壽命、消防系統的反應時間等信息,不能對于可能出現的問題進行預判及處理,浪費大量的時間及成本。
           
            3.基于BIM技術應用現狀的解決辦法
           
            雖然BIM技術已經有了很大的發展,但是,對于存在的問題也要提出相應的解決方案,依據實際工程的需要,提出四個層次的解決方法,有助于該技術日后的應用及發展,使之不止局限于工程項目,可以幫助其他基礎設施行業降低成本。
           
            3.1國家政府主導方面
           
            建筑業是國民經濟支柱產業之一,BIM技術想要繼續蓬勃發展,需要國家政府主導,有關機構出臺更加具有強制性的規范條約,包括設計標準、出圖標準、取費標準及后續問題的責任劃分,這使得開發公司、設計單位、施工單位以及運維公司在各自的職責范圍內有據可依,有助于BIM技術的應用及發展可以更加符合工程實際需求,并且可以有效避免不必要的糾紛,提高整體效率。
           
            3.2領導思想方面
           
            領導層的決策決定行業的發展方向及員工的工作目標,在該技術的應用方面,領導層首先要轉變思想,不止局限于軟件的應用,而是應該從自身開始,對于該技術進行深入學習及深刻理解,以BIM的思維進行日常工作的統籌規劃及協調,使之不止作為技術人員操作的工具及項目合作的籌碼,而是徹底改變企業的管理模式,對于客戶的需求有著充分的應對準備,甚至在客戶忽略問題時提出己方的看法及優化方案,更加有助于幫助企業獲得客戶的好評及市場的口碑,提升企業在行業中的形象及地位,擁有更大的話語權。
           
            BIM技術的特點包括可視化、可模擬性,針對可視化分析可以幫助企業領導準確對資金投入精準掌控,提高計劃性,為領導提供決策依據。
           
            3.3專業技術人員方面
           
            在應用軟件層面,需要根據一些應用案例以及軟件公司自身的需求綜合分析,選擇最合適本工程的BIM設計軟件及管理平臺,這需要專業技術人員依據專業知識以及多年的工程經驗確定。例如,對于較大規?;A設施工程來說,涉及多專業多領域,選擇單一軟件難以適應工程實際需求,可以選擇Bentley旗下的眾多軟件進行三維協同設計,軟件層面包括場地與道路工程使用的CNCCBIMOpenRoadsDesigner、建筑工程領域使用的OpenBuildingsDesigner、管道工程使用的OpenPlantModeler、橋梁工程使用的OpenBridgeModeler、結構工程使用的Prostructures、軌道交通工程使用的OpenRailDesigner等眾多專業設計軟件。
           
            BIM模型是BIM技術應用的基礎和信息的載體,專業技術人員除了掌握基本建模技術以外,更應該結合項目建設過程中和竣工后的運維期間的管理流程,研究如何基于BIM模型實現工程信息的流轉和共享。這些信息包括項目建設過程中質量、進度、安全、成本等方面的管理信息。通過對模型屬性信息的流轉和共享以實現工程各參與方高效協同管理,最終實現企業的提質、增效、降本。
           
            3.4高校教育方面
           
            BIM作為學術研究課題,最早由開始于美國,在美國的絕大多數高校都已經在土木類相關專業的教學課程中開設了BIM,極少部分并未開設BIM課程的學校也已經將該BIM教學計劃納入之后的學業規劃之中。
           
            在我國,很多高校已將BIM技術教育方面做出了變革,如清華大學、同濟大學等均聯合了大型建筑企業培養輸出BIM專項技術人才,大連理工大學在研究生培養計劃中明確強調了BIM的培養目標以及方向[5]。因此,對于高校BIM教學方面需要注重以下三個方面的問題:
           
            一是提高BIM教育重視程度。在BIM技術已經充分發展的今天,依然有部分工科院校沒有充分認識到該部分課程教育的重要性,導致學生認為BIM只是一個普通的繪圖軟件,導致學生進入工作崗位后,沒有辦法將BIM技術應用于實際工程。學校有關領導需要提高意識,增加重視程度,使之融入專業學習的全過程。
           
            二是聘用專職BIM教師。很多高校較多的是采用原本的專業課教師兼職的方式,這就導致學生對于BIM的了解不夠充分,在后續學習過程中也不能選擇合適的軟件以及管理平臺。這就需要學校聘請BIM技術方面專業人才擔任教師,夯實學生的知識基礎。
           
            三是配套BIM軟硬件的需要。部分高校只是引進該技術方面的教學,并沒有將軟硬件方面條件提升至教學需求層面,這對于教學效果方面的損失是極大的。工科學生需要的不僅是理論的學習,應用能力也十分重要,軟硬件配套設施的完善,將有助于學生提高實際操作能力。
           
            4.BIM技術給國家及行業帶來的變革
           
            從BIM技術引進至今,我國基礎設施行業發生了翻天覆地的變化,越來越多的“超級工程”屹立在中國的土地上,如港珠澳大橋、三峽水電站等。在這些“超級工程”的背后,都有BIM提供著相應的技術支持,該技術給國家及行業都產生了重大影響[6]。
           
            4.1國家層面
           
            改革開放至今,國家經濟的高速增長離不開房地產、基建行業的蓬勃發展,從開始的“想致富,先修路”,到后來的“基建狂魔”,我國在工程建設方面處于絕對的領先地位,BIM技術的學習與發展更是將這優勢徹底發揮。
           
            隨著化石能源越發緊張,環境逐漸惡化,如何在工程建設中節約資源、保護環境,則是BIM技術又一重要應用。在能耗模擬中確定能源損耗,及時更改設計,使建筑與生態更好地結合在一起,建立“人與自然”和諧、統一的綠色建筑、綠色城市,這不僅是國家技術層面的提升,更是對人類未來的發展具有重大的意義。
           
            4.2行業層面
           
            在建筑行業快速發展的今天,更多的公司不滿足于單一產業,嘗試“EPC總包工程”的公司也是日漸崛起。“EPC總包工程”包括建筑工程全生命周期的各個階段,BIM技術的應用在其中更是“如虎添翼”,因為該技術的應用從根本上解決不同階段、不同專業間信息、進度溝通不全面、不及時甚至錯誤的問題,全面提高工程管理的信息化、可視化水平和應用效果,可有效減少此類問題的發生,有助于行業更好更快地發展。
           
            5.BIM思維的價值
           
            正如前文所說,BIM帶來的不僅僅是技術上的革新,不僅僅是信息化手段的應用,而是一種思維模式上的根本性變革。與以往的“動手去做”相比,這種采用某種手段進行模擬的BIM思維方式更加適應社會發展的速度,并且對于可變的條件進行不同程度的模型設計,將最后的結果以及變化控制在可接受的范圍之內,最大程度的控制成本。在市場競爭如此激烈的今天,這種思維方式無疑是一種具有重大戰略意義的資本。
           
            6.總結
           
            本文通過分析國內BIM技術應用的現狀,發掘其中存在的政策規范不足、缺乏正向設計、管理平臺選擇錯誤以及前期數據積累不足等方面的問題,從國家政府、企業領導、專業人員和高校教育等方面給出不同建議,以幫助BIM技術更好地在國內發展;同時,從國家及行業角度分析該技術帶來的影響,并且探討BIM思維深層次的價值,希望從根本上改變其應用范圍的限制,更好地服務于人類社會的發展。
           
            參考文獻
           
            [1].黃穎.基于BIM技術的建設項目成本進度控制研究[D].西安工業大學,2018.
           
            [2].李宏儉,張倩倩.建筑業BIM技術發展的阻礙因素及對策方案研究[J].土木建筑工程信息技術,2016(5).
           
            [3].鄭曉芬,謝云飛,李春祥.BIM對高等院校土建類人才培養的影響與思考[J].科技視界,2017(01):259-260+376.
           
            [4].貢玉蘭.BIM技術在工程造價管理中的應用研究[J].居舍,2019(30):125.
           
            [5].湯鶯,葛健,王東宇,楊佳豪,趙晶璐.土木類高校學生信息建模能力培養的思考——以建筑環境和能源應用工程專業為例[J].建材與裝飾,2019(30):132-133.
           
            [6].趙玉石.BIM技術在高速公路工程建設中應用[J/OL].交通世界,2019(27):144-145[2019-11-13].https://doi.org/10.16248/j.cnki.11-3723/u.2019.27.141.

           

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          市場周刊
          2020-11
          出刊日期:2020-11
          出刊周期:每月
          總481期
          出刊日期:(2014 07 08)
          出刊周期:每周
           
           
           
           

          BIM技術應用現狀及思維模式的變革

          黑龍江省建設科創投資有限公司


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            BIM技術起源與上個世紀的70年代,由ChuckEastman教授創立,目的是將建筑工程變為可以直觀分析及量化分析的建設過程,以提高工程建設的整體效率。在國內,BIM技術的發展及應用并不全面,主要集中在于超高層建筑與大型橋梁建設等方面,如上海金融中心、港珠澳大橋,等等。本文通過分析BIM技術在規劃設計、業主使用、運維階段、國家行業標準及BIM賽事等方面的實際使用,探究該技術在國內的應用情況。
           
            1.1國家政策及行業標準
           
            近年來BIM技術在國內基礎設施行業形成一股熱潮,政府及行政主管部門、行業協會、大型設計企業、施工單位、高等院校、科研院所等逐步開始重視BIM技術的研究和應用工作,在此期間政府及行政主管部門不斷出臺政策及標準以推廣BIM技術應用。
           
            從2011年開始,國家出臺了一系列關于BIM技術發展及應用的規范及指導意見,如住建部于2011年5月印發《2011~2015年建筑業信息化發展綱要》要求十二五期間,基本實現建筑企業信息系統的普及應用加快建筑信息模型(BIM)技術在工程中的應用,推動信息化標準建設。2015年6月16日住建部編制和印發了《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》要求:到2020年末,建筑行業甲級勘察、設計單位以及特級、一級房屋建筑工程施工企業應掌握并實現BIM與企業管理系統和其他信息技術的一體化集成應用;以國有資金投資為主的大中型建筑、申報綠色建筑的公共建筑和綠色生態示范小區等,在勘察設計、施工、運維階段,集成應用BIM的項目比率達到90%。2016年8月23日住建部印發了《2016—2020建筑業信息化發展綱要》;2017年4月住建部印發了《建筑業發展“十三五”規劃》,該規劃指出,將推進BIM在建筑工程全生命周期集成應用,鼓勵具有自主知識產權的國產BIM軟件研發與推廣。2018年3月,交通運輸部印發了《關于推進公路水運工程BIM技術應用的指導意見》,發展目標到2020年,相關標準體系初步建立,示范項目取得明顯成果,公路水運行業BIM技術應用深度、廣度明顯提升。行業主要設計單位具備運用BIM技術設計的能力。2019年4月,人社部、市場監督管理局、統計局聯合發布13個新職業,其中包括建筑信息模型技術員,標志著BIM技術發展的人才體系建設日趨完善。
           
            2017年,我國第一部BIM技術國家標準《建筑信息模型應用統一標準》出臺,這彌補我國BIM應用工程建設標準的空白,為各階段BIM技術應用實踐及發展提供技術指導和規范[1]。隨后,2018年1月1日出臺《建筑信息模型施工應用標準》,2018年5月1日出臺《建筑信息模型分類及編碼標準》,2019年6月1日出臺《建筑信息模型設計交付標準》和《建筑工程設計信息模型制圖標準》,2019年10月1日出臺《制造工業工程設計信息模型應用標準》,另外《建筑信息模型存儲標準》正在征求意見中。
           
            1.2業主對BIM技術的應用
           
            近些年來,越來越多的房地產、工程開發公司希望將BIM技術應用于項目全生命周期之中,但是多數只是將其應用于對外展示方面,利用建模軟件對建筑模型做“翻模”設計,注重外觀展示。相對于BIM三維設計還少有正式應用,建設過程的BIM應用還很少能達到企業級管理。
           
            國內有部分業主應用BIM技術對建設項目進行了管理。例如,在貴州的眉石高速和黑龍江的京哈高速改擴建工程中,業主在項目建設階段應用CivilStationConstruction(以下簡稱CSC系統)系統,對建設項目的質量、進度、安全、成本控制等方面做了全流程的信息化管理。開發了整套建模及交付標準和BIM模型編碼標準,基于BIM模型,將橋梁各管理單元與模型編碼有機結合起來,做到模型的屬性信息通過編碼實時顯示在CSC系統中,同時,質量、進度與成本管理模塊數據聯動,實現了基于BIM技術的信息化管理。
           
            1.3BIM技術規劃設計
           
            我國建筑工程設計面臨建筑造型日益復雜、建筑功能綜合性強、信息互用及住宅產業化等方面的挑戰,越來越多的工程規劃設計階段使用BIM技術。以往的建筑設計,通常是使用AutoCAD等設計軟件進行二維平面設計,無法掌握三維空間的真實信息。在BIM技術出現之后,很多設計過程應用該技術,也只是對其進行管道綜合的碰撞檢測、施工模擬、漫游等。
           
            以黑龍江阿穆爾河公路大橋為例。根據實際承載要求,創建了橋墩模型,包括墩身、墩帽以及支座支撐墊板模型。由于本橋橋墩具有統一的結構類型,橋墩基礎和墩帽尺寸均相同,墩身高度不同,因此,設定好各橋墩高度參數后,就完成了橋墩的參數化建模?;贐IM技術完成了橋臺及鋼梁等結構建模,并完成橋梁總裝模型的創建。在該橋梁設計過程中,通過三維模型更加清晰、立體的展現了最真實的設計信息,避免了二維圖紙中常見的錯漏碰缺問題,為橋梁后期的使用提供了更加安全的保障。
           
            1.4BIM技術在建設過程中的應用
           
            國內建設行業內的大公司也相繼推廣BIM工程管理技術,BIM工程管理技術必將給傳統的工程管理帶來一場革命。BIM理技要把項目主要參與方在設計階段就集合在一起,著眼于項目的全生命期,利用BIM?技術進行虛擬設計、建造、維護及管理。能給參建各方帶來較大的經濟益、大幅降低項目風險,減少了項目實施過程中的未知,讓管理變得輕松和精細化。
           
            1.5BIM技術在運維過程中的應用
           
            近些年,關于BIM技術的全生命周期應用吸引了建筑工程領域的關注,包括工程的策劃階段、設計階段、招投標階段、施工階段、竣工階段、運維階段。由于BIM技術在國內起步較晚,外加國內建筑業的特殊行情,竣工后期的應用案例相對較少。在整個項目工程中,運維管理算是最終的環節,BIM技術在運維中的應用主要體現在:可視化展示、設施設備標準編碼、設備定位、設備監控、危險報警等方面。
           
            1.6BIM相關賽事
           
            隨著BIM的發展,政府及行業主管部門、行業協會、企事業單位相繼主辦和贊助了規模各異的BIM比賽,這些比賽在一定程度上可以幫助參賽者在參賽過程中交流與學習,有助于BIM技術的高速發展。目前,在全國具有較大影響力的BIM大賽主要有:中國建設工程BIM大賽、住博會·中國BIM技術交流暨優秀案例作品展示會大賽、“創新杯”BIM應用設計大賽、“龍圖杯”全國BIM大賽[2]、“科創杯”建筑信息模型(BIM)應用大賽等、全球基礎設施光輝大獎賽、全球工程建設業卓越BIM大賽等。
           
            其中,中國建設工程BIM大賽由中國建筑業協會主辦,參賽成果須經各省、自治區、直轄市建筑業協會(聯合會、施工行業協會),有關行業建設協會,國資委管理的有關建筑業企業推薦;住博會·中國BIM技術交流暨優秀案例作品展示會大賽是由住建部支持,住建部科技與產業化發展中心、中國房地產業協會以及中國建筑文化中心主辦。因其受政府支持、權威性高,比賽涉及到BIM的各個方面,從設計、施工、運維全生命周期展開評選,有助于BIM經驗交流,知名度較高,推薦參加[3];“創新杯”BIM應用設計大賽由中國勘察設計協會主辦,設置建筑類、基礎設施類、綜合類獎項;“龍圖杯”全國BIM大賽由中國圖學會主辦;“科創杯”建筑信息模型(BIM)應用大賽由中國建筑信息模型科技創新聯盟和浙江省建筑信息模型(BIM)服務中心聯合主辦;全球基礎設施光輝大獎賽由Bentley軟件公司發起,每年舉辦一次,是全球基礎設施數字化領域最重要的獎項之一,大賽主辦方將邀請來自全球60個以上國家或地區的參賽選手從40個領域中評選出唯一的獲獎項目;全球工程建設業卓越BIM大賽由Autodesk、ConstructionDive、SmartCitiesDive和InformedInfrastructure?聯合舉辦,今年是此項賽事設立的第八個年頭,旨在獎勵工程建設行業和突破工程建設行業創新的專業人士和項目。
           
            2.BIM技術在應用方面存在的問題
           
            雖然BIM技術在國內的應用已經很是普遍,在很多大型工程類項目中提供了較大的幫助,但是在學習及應用的過程中仍然存在一些問題值得關注,需要更多學者與工程技術人員依據自己的專業知識加以更好地解決,使之在日后的應用中更加系統化、標準化、多元化。
           
            2.1國家有關政策規定出臺不足
           
            BIM技術作為建筑工程中革命性技術,將會進一步增強企業核心競爭力,因此該技術的發展也受到了國家和行業的高度重視,對我國BIM技術的研發及應用有較強的推動作用。
           
            但是,目前這部分標準政策缺乏強制性,關于設計標準、出圖標準、取費標準等方面的規范還是欠缺,導致行業對于BIM的使用沒有一個統一的標準,彼此之間的合作無法充分進行,影響整個建設進程。
           
            2.2缺乏三維設計意識
           
            目前,設計過程中關于BIM技術的應用更多傾向于使用CAD等二維繪圖軟件設計后,根據二維圖紙信息在BIM軟件中創建三維模型,以檢驗二維設計中存在的錯漏碰缺問題,并加以改正。這種應用方式在一定程度上會增加成本,避免施工過程中可能出現的問題,但不是BIM技術的理想應用方式。
           
            BIM技術的應用,不僅限于“二維”轉“三維”的過程,而且應該采用正向三維設計。設計者在設計之初,就應使用BIM類三維設計軟件,將全部的設計通過三維建模的方式展現,根據出圖及施工要求,生成相應的二維圖紙,便于查看與保存,這種正向設計可以節約“二維”轉“三維”過程中所消耗的時間與人力,縮短工期,避免重復作業,且多專業協同設計有助于提高工程設計的效率,同時三維BIM模型所包含的屬性信息可以實現業主、設計方、施工方、運營方、材料供應方等之間的數據共享,為項目各參與方提供決策依據的同時,提高信息流轉效率。
           
            2.3沒有選擇合適相關專業的建模軟件或管理平臺
           
            目前市場上有許多BIM軟件,每個軟件的平臺都會產生各自的歷史背景,Bentley公司致力于基礎設施行業提供數字化解決方案,專業范圍涵蓋公路工程、橋梁隧道工程、市政公用工程、水利水電工程、工廠及安裝工程、民航等領域,可以支持DNG和DWG兩種文件格式,這兩種格式是全球95%基礎設施文件格式,可直接編輯非常便利。每個平臺的“基因”不同,用戶需要根據具體的項目和需求來選擇合適的建模軟件。
           
            現階段,全球范圍內BIM核心建模軟件主要集中在一些國外公司,但BIM建模后的屬性信息是為工程各參與方提供決策的依據。近年來,國內BIM技術應用已經從簡單的施工動畫、碰撞檢測等方面上升為注重信息共享和流轉的建筑信息管理方面的應用,因此,針對項目管理流程依托BIM技術開發管理平臺是未來的發展方向?;诠芾砥脚_與工程之間的聯系,選擇一個最合適的平臺則是工程開始的關鍵。許多企業在工程開始前只是根據其他工程的應用實例,參照選擇一個管理平臺,并沒有根際自己的實際需求,以及各個平臺的數據源、特點、優勢與劣勢進行橫向比較,選擇最合適自己的管理平臺,這導致在后續的設計、施工及運維工程中出現各種各樣的問題。
           
            2.4前期數據積累不足
           
            不論是商業建筑還是基建項目,以往的設計、施工及后期運營維護階段均是由不同的參與者承擔,很多項目的BIM應用均存在于單一階段,如前期設計階段,沒有形成整體、連貫的應用效果,尤其是在后期運維階段將會遇到很多難以解決的問題。BIM技術除了在工程設計、建造過程中的大量應用,對于后期的運維階段,也有十分重大的意義。
           
            但是,目前很多工程沒有將全部的數據充分統計,并整合在管理平臺中,這使得后期運維階段對于工程的了解不足,比如管道的腐蝕情況及使用壽命、消防系統的反應時間等信息,不能對于可能出現的問題進行預判及處理,浪費大量的時間及成本。
           
            3.基于BIM技術應用現狀的解決辦法
           
            雖然BIM技術已經有了很大的發展,但是,對于存在的問題也要提出相應的解決方案,依據實際工程的需要,提出四個層次的解決方法,有助于該技術日后的應用及發展,使之不止局限于工程項目,可以幫助其他基礎設施行業降低成本。
           
            3.1國家政府主導方面
           
            建筑業是國民經濟支柱產業之一,BIM技術想要繼續蓬勃發展,需要國家政府主導,有關機構出臺更加具有強制性的規范條約,包括設計標準、出圖標準、取費標準及后續問題的責任劃分,這使得開發公司、設計單位、施工單位以及運維公司在各自的職責范圍內有據可依,有助于BIM技術的應用及發展可以更加符合工程實際需求,并且可以有效避免不必要的糾紛,提高整體效率。
           
            3.2領導思想方面
           
            領導層的決策決定行業的發展方向及員工的工作目標,在該技術的應用方面,領導層首先要轉變思想,不止局限于軟件的應用,而是應該從自身開始,對于該技術進行深入學習及深刻理解,以BIM的思維進行日常工作的統籌規劃及協調,使之不止作為技術人員操作的工具及項目合作的籌碼,而是徹底改變企業的管理模式,對于客戶的需求有著充分的應對準備,甚至在客戶忽略問題時提出己方的看法及優化方案,更加有助于幫助企業獲得客戶的好評及市場的口碑,提升企業在行業中的形象及地位,擁有更大的話語權。
           
            BIM技術的特點包括可視化、可模擬性,針對可視化分析可以幫助企業領導準確對資金投入精準掌控,提高計劃性,為領導提供決策依據。
           
            3.3專業技術人員方面
           
            在應用軟件層面,需要根據一些應用案例以及軟件公司自身的需求綜合分析,選擇最合適本工程的BIM設計軟件及管理平臺,這需要專業技術人員依據專業知識以及多年的工程經驗確定。例如,對于較大規?;A設施工程來說,涉及多專業多領域,選擇單一軟件難以適應工程實際需求,可以選擇Bentley旗下的眾多軟件進行三維協同設計,軟件層面包括場地與道路工程使用的CNCCBIMOpenRoadsDesigner、建筑工程領域使用的OpenBuildingsDesigner、管道工程使用的OpenPlantModeler、橋梁工程使用的OpenBridgeModeler、結構工程使用的Prostructures、軌道交通工程使用的OpenRailDesigner等眾多專業設計軟件。
           
            BIM模型是BIM技術應用的基礎和信息的載體,專業技術人員除了掌握基本建模技術以外,更應該結合項目建設過程中和竣工后的運維期間的管理流程,研究如何基于BIM模型實現工程信息的流轉和共享。這些信息包括項目建設過程中質量、進度、安全、成本等方面的管理信息。通過對模型屬性信息的流轉和共享以實現工程各參與方高效協同管理,最終實現企業的提質、增效、降本。
           
            3.4高校教育方面
           
            BIM作為學術研究課題,最早由開始于美國,在美國的絕大多數高校都已經在土木類相關專業的教學課程中開設了BIM,極少部分并未開設BIM課程的學校也已經將該BIM教學計劃納入之后的學業規劃之中。
           
            在我國,很多高校已將BIM技術教育方面做出了變革,如清華大學、同濟大學等均聯合了大型建筑企業培養輸出BIM專項技術人才,大連理工大學在研究生培養計劃中明確強調了BIM的培養目標以及方向[5]。因此,對于高校BIM教學方面需要注重以下三個方面的問題:
           
            一是提高BIM教育重視程度。在BIM技術已經充分發展的今天,依然有部分工科院校沒有充分認識到該部分課程教育的重要性,導致學生認為BIM只是一個普通的繪圖軟件,導致學生進入工作崗位后,沒有辦法將BIM技術應用于實際工程。學校有關領導需要提高意識,增加重視程度,使之融入專業學習的全過程。
           
            二是聘用專職BIM教師。很多高校較多的是采用原本的專業課教師兼職的方式,這就導致學生對于BIM的了解不夠充分,在后續學習過程中也不能選擇合適的軟件以及管理平臺。這就需要學校聘請BIM技術方面專業人才擔任教師,夯實學生的知識基礎。
           
            三是配套BIM軟硬件的需要。部分高校只是引進該技術方面的教學,并沒有將軟硬件方面條件提升至教學需求層面,這對于教學效果方面的損失是極大的。工科學生需要的不僅是理論的學習,應用能力也十分重要,軟硬件配套設施的完善,將有助于學生提高實際操作能力。
           
            4.BIM技術給國家及行業帶來的變革
           
            從BIM技術引進至今,我國基礎設施行業發生了翻天覆地的變化,越來越多的“超級工程”屹立在中國的土地上,如港珠澳大橋、三峽水電站等。在這些“超級工程”的背后,都有BIM提供著相應的技術支持,該技術給國家及行業都產生了重大影響[6]。
           
            4.1國家層面
           
            改革開放至今,國家經濟的高速增長離不開房地產、基建行業的蓬勃發展,從開始的“想致富,先修路”,到后來的“基建狂魔”,我國在工程建設方面處于絕對的領先地位,BIM技術的學習與發展更是將這優勢徹底發揮。
           
            隨著化石能源越發緊張,環境逐漸惡化,如何在工程建設中節約資源、保護環境,則是BIM技術又一重要應用。在能耗模擬中確定能源損耗,及時更改設計,使建筑與生態更好地結合在一起,建立“人與自然”和諧、統一的綠色建筑、綠色城市,這不僅是國家技術層面的提升,更是對人類未來的發展具有重大的意義。
           
            4.2行業層面
           
            在建筑行業快速發展的今天,更多的公司不滿足于單一產業,嘗試“EPC總包工程”的公司也是日漸崛起。“EPC總包工程”包括建筑工程全生命周期的各個階段,BIM技術的應用在其中更是“如虎添翼”,因為該技術的應用從根本上解決不同階段、不同專業間信息、進度溝通不全面、不及時甚至錯誤的問題,全面提高工程管理的信息化、可視化水平和應用效果,可有效減少此類問題的發生,有助于行業更好更快地發展。
           
            5.BIM思維的價值
           
            正如前文所說,BIM帶來的不僅僅是技術上的革新,不僅僅是信息化手段的應用,而是一種思維模式上的根本性變革。與以往的“動手去做”相比,這種采用某種手段進行模擬的BIM思維方式更加適應社會發展的速度,并且對于可變的條件進行不同程度的模型設計,將最后的結果以及變化控制在可接受的范圍之內,最大程度的控制成本。在市場競爭如此激烈的今天,這種思維方式無疑是一種具有重大戰略意義的資本。
           
            6.總結
           
            本文通過分析國內BIM技術應用的現狀,發掘其中存在的政策規范不足、缺乏正向設計、管理平臺選擇錯誤以及前期數據積累不足等方面的問題,從國家政府、企業領導、專業人員和高校教育等方面給出不同建議,以幫助BIM技術更好地在國內發展;同時,從國家及行業角度分析該技術帶來的影響,并且探討BIM思維深層次的價值,希望從根本上改變其應用范圍的限制,更好地服務于人類社會的發展。
           
            參考文獻
           
            [1].黃穎.基于BIM技術的建設項目成本進度控制研究[D].西安工業大學,2018.
           
            [2].李宏儉,張倩倩.建筑業BIM技術發展的阻礙因素及對策方案研究[J].土木建筑工程信息技術,2016(5).
           
            [3].鄭曉芬,謝云飛,李春祥.BIM對高等院校土建類人才培養的影響與思考[J].科技視界,2017(01):259-260+376.
           
            [4].貢玉蘭.BIM技術在工程造價管理中的應用研究[J].居舍,2019(30):125.
           
            [5].湯鶯,葛健,王東宇,楊佳豪,趙晶璐.土木類高校學生信息建模能力培養的思考——以建筑環境和能源應用工程專業為例[J].建材與裝飾,2019(30):132-133.
           
            [6].趙玉石.BIM技術在高速公路工程建設中應用[J/OL].交通世界,2019(27):144-145[2019-11-13].https://doi.org/10.16248/j.cnki.11-3723/u.2019.27.141.

           

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