一篇文章读懂BIM技术的要点和前景

所谓BIM,既建筑信息模型(building information model)。是指在建设工程及设施全生命周期内,对其物理和功能特性进行数字化表达,并依此设计、施工、运营的过程和结果的总称,是在建设项目的规划、设计、施工和运维过程中进行数据共享、优化、协同与管理的技术和方法。

如果要回顾BIM的起源,可以追溯到1974年,美国乔治亚理工大学教授Chuck Eastman发表的论文中首次提出的BIM理念,但真正形成世界级的风潮,还是要以1995年IAI协会决定推出IFC标准为里程碑,迄今已有二十多年。尤其是2010年前后,全球进入BIM时代,BIM理念和方法已经成为建筑设施行业的基础元素。

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2019年5月,深圳市福田区发展和改革局和深圳市福田区住房和建设局印发“福田区发展和改革局 福田区住房和建设局关于印发《关于福田区政府投资项目加快应用建筑信息模型(BIM)技术的通知》”,这也是国内首个明确鼓励采用BIM全流程正向设计的地方政策 。
以此为出发点,深圳将探索在深港科技创新合作区的项目,率先建立起整个地区“BIM+GIS(地理信息系统)+VR一体化系统”,探索城市级BIM应用,实现智慧城区高效管理。同时出台BIM政策结合实施指引及取费参考标准,并利用BIM进行数据化管理,建立更加公开透明的政府核查与监督机制。 
在印发《关于福田区政府投资项目加快应用建筑信息模型(BIM)技术的通知》的同时,福田区也一并发布了《福田区政府投资项目应用建筑信息模型(BIM)技术实施指引》,通过对“通知”和“实施指引”的分析,我们能看出不少关于未来BIM发展的路线和趋势。

为什么要发展BIM?经过二十多年的发展和论证,各大城市均认可BIM的技术优势,BIM作为基于可视化建筑信息模型的信息集成和管理技术,先天具有协同性、可视化、模拟性、优化性、节约成本、共建共享等优势。

可视化 :所见即所得,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。

模拟化:节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟、施工模拟等。

协同管理 :各参建方在项目规划、设计、施工、运维全过程通过一个信息模型协同工作。

成本控制:BIM模型可精确提取工程量信息,从而实现成本控制。

进度控制:BIM施工模拟加入进度计划信息,实时模拟工程进度 。

廉政风险防控 :通过BIM信息化平台,建立更加公开、透明的政府核查与监督机制。

提升管理水平 :减少错漏碰缺,提高工程质量,协同管理提升工作效率,从而提升整体管理水平

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基于BIM的这些优势,各大城市纷纷出台了鼓励BIM行业发展的政策文件:如北京已出台《民用建筑信息模型(BIM)设计基础标准》,(2014年5月1日实施),并有《民用建筑信息模型施工建模细度技术标准》、《智慧工地技术规程》在编 ;上海有《建筑信息模型应用标准》、《上海市建筑信息模型技术应用指南(2017版)》、《上海市城乡和住房管理委员会关于本市保障性住房项目实施建筑信息模型技术应用的通知》 ;香港建筑业议会出台了《建筑信息模拟标准》(第一版) 。

BIM的现状

虽然BIM的优势人尽皆知,但是经过二十多年的发展,BIM并没有像大家想象的一样,带着天生的优势改变建筑行业的现状,原因何在?对于不同的主体,对这个问题有完全不一样的回答。

对设计单位而言

现阶段的BIM多是在在二维设计图纸基础上重新翻模,增加工作量,增加人力成本。同时因为BIM行业人才匮乏,年轻设计师软件能力强但专业能力弱,资深设计师专业能力强但软件能力弱 ,因此培训难度大,设计师需投入额外时间学习;

而施工单位应用BIM只为满足甲方要求

额外投入大,工作量增加反而拖慢了进度。此外,项目局部应用于某项施工作业,如碰撞检查,并没做到全过程应用,没有体现BIM对进度、成本控制等方面的优势 。部分单位单枪匹马做BIM,没有与其他单位协同工作,数据没有共享.....如果对这些现象的原因进行总结,我们可以将国内BIM应用的症结归纳为以下几个方面:

(一)法律法规不完善。

国家层面关于BIM技术的标准尚未完善,已出台的国标可操作性和指导性有待进一步验证。例如在深圳市级层面缺少统一的BIM的设计标准、施工标准、服务收费标准、设计文件交付标准、招投标管理标准、合同范本等。因无标准就无法厘清工程建设中规划、设计、施工、运维、监管等各个主体单位各自的专业边界和相应法律责任。设计企业因无BIM服务费,不愿提供真实完整的模型;而施工企业无统一交付标准,不敢使用设计单位提供的模型。市建筑工务署应用BIM时间较早,在2015年发布了BIM应用实施纲要和实施管理标准,但本标准对外仅仅是企业标准,并没有市级或区级标准的强制性和约束力,内容基本也是依据工务署的管理模式及流程。

(二)各方应用层次低范围小。

按不完全统计,目前部分项目的BIM应用且仅仅是综合管线碰撞方面,设计阶段使用极少,更谈不上全生命周期或在更高的城市级层面上应用。绝大多数项目还是按照几十年不变的传统方式,在管理项目的规划设计施工。建设单位和建设监管部门因无BIM验收标准和专业人才,无法实施有效管理。

(三)本地企业缺乏BIM人才。

设计单位受限于人才缺乏,导致正向设计推行缓慢,以BIM后验证(先有图纸再建模)为主;且有经验的设计师方案能力强但软件建模弱,年轻设计师方案能力弱但软件建模强。

(四)企业利益干扰导致廉政风险。

设计施工图纸的错漏缺失导致的修改变更引起造价增加就是施工企业主要利润来源之一,而BIM应用的目标之一以无限接近零变更为目标,动了施工企业的奶酪;投标人恶性竞争,施工企业往往在低价或围标中标后,通过设计变更获取利润,如果建立完整的设计施工模型,就像皇帝的新装被一览无余,设计可变更性大幅下降,因此不仅设计和施工模型的共享性差,且造成建设行业的廉政风险。例如近些年的多起规划、建设方面的官员被“双规”,科学应用BIM技术可以大幅降低设计变更和现场签证,用科技手段打造廉政建设。

BIM应用之路

针对上面的这些问题,在一份由深圳市福田区发改局局长曾坚朋、评审中心主任肖广锋、评审中心副主任陈小威共同执笔的报告中,为当前BIM技术的推进提出了5点建议:

(一)完善法规标准打造全过程BIM协同审批制度。

建议政府制定出台相关法规制度。明确总投资额 3000万元及以上的新建、改建、扩建的建设工程,以及政府投资的装配式建筑,应在全生命周期应用BIM技术;以协同共享创新作为制度创新,优化审批流程,提高审批效率,打造全过程协同审批制度。建立基于BIM技术的概算编制和审核系统,利用BIM模型的精确算量,提高审核准确性。

(二)以城市级BIM技术打造深港科技创新特别合作区建设。

通过全面引入先进的城市级BIM技术,依托其创建具有数字化和可视化模型,创新城市规划、设计、施工等建设管理模式,大大提高建设进度,全面提升深港合作区城市建设及后续全生命周期城市管理水平。

(三)大力度推广BIM技术应用装配式建筑。

BIM技术天然适合装配式建筑。业主、设计、总包(分包)等参与方在设计阶段就参与到项目中来,通过应用BIM技术进行虚拟建造,共同改进及完善设计,共担风险和收益。利用BIM技术在预制构件碰撞检测、生产加工、施工模拟、进度管理。质量管理、安全管理方面发挥应有作用。

(四)创新开展制度+科技打造廉政建设。

“制度+科技”是解决问题的创新措施。BIM技术不仅仅是带来工程项目的投入产出比,BIM的核心之一更是在于阳光透明化,将工程项目全过程数据公开化,打破“黑箱”操作空间。

(五)以全链条BIM技术提高政府投资效益。

采用BIM技术可以轻易获取准确的项目成本造价,方案择优阶段及时获得成本择优,为决策提供重要而准确的依据;基于BIM技术的概算审核系统,利用BIM模型的精确算量,快速准确自行或监督中介机构审核项目概算,排除不合理费用,提高审核精确性。

BIM该怎么用?

各地的BIM政策不近相同,实施路径也有差异。以深圳为例,在《福田区政府投资项目应用建筑信息模型(BIM)技术实施指引》中,对BIM的应用场景做了详细的规定。

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方案设计阶段:

利用BIM技术对项目的设计方案可行性进行验证,对下一步深化工作进行推导和方案细化。利用BIM软件对建筑项目所处的场地环境进行必要的分析,如坡度、坡向、高程、纵横断面、挖填量、等高线、流域等,作为方案设计的依据。进一步利用BIM软件建立建筑模型,输入场地环境相应的信息,进而对建筑物的物理环境(如气候、风速、地表热辐射、采光、通风等)、出入口、人车流动、结构、节能排放等方面进行模拟分析,选择最优的设计方案。

初步设计阶段:

深化结构建模设计和分析核查,推敲完善方案设计模型,通过BIM设计软件,对专业间平面、立面、剖面位置进行一致性检查,将修正后的模型进行剖切,生成平面、立面、剖面及节点大样图。在初步设计过程中,沟通、讨论、决策应用围绕方案设计模型进行,发挥模型可视化、专业协同的优势。

施工图设计阶段:

各专业模型构建并进行优化设计的复杂过程,包括建筑、结构、给排水、暖通、电气等专业。在此基础上,根据专业设计、施工等知识框架体系、进行碰撞检测、三维管线综合、竖向净空优化等基本应用,完成对施工图阶段设计的多次优化。针对某些会影响净高要求的重点部位,进行具体分析并讨论,优化机电系统空间走向排布和净空高度。

施工准备阶段:

施工深化设计、施工场地规划、施工方案模拟。该阶段BIM应用对施工深化设计准确性、施工方案的虚拟展示等方面起到关键作用。施工单位应结合施工工艺及现场管理需求对施工图设计阶段模型进行信息添加、更新和完善,以得到满足施工需求的施工作业模型。

施工实施阶段:

主要体现在施工现场管理,一般是将施工准备阶段完成的模型,配合选用合适的施工管理软件进行集成应用,其不仅是可视化的媒介,而且能对整个施工过程进行优化和控制。有利于提前发现并解决工程项目中的潜在问题,减少施工过程中的不确定性和风险。同时,按照施工顺序和流程模拟施工过程,可以对工期进行精确的计算、规划和控制,也可以对人、机、料、法等施工资源统筹调度、优化配置,实现对工程施工过程交互式的可视化和信息化管理。

运维阶段:

基于竣工模型搭建运维管理平台并付诸于具体实施。其主要工作和步骤是:运维管理方案策划、运维管理系统搭建、运维模型构建、运维数据自动化集成、运维系统维护五个步骤组成。其中基于BIM的运维管理的主要功能模块主要包括:空间管理、资产管理、设备管理、能源管理、应急管理等。

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来源: 木仔 学天BIM学院

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