未来5年BIM将如何发展?

来源 | 中国建筑业BIM应用分析报告(2020)

文 | 马智亮

马智亮,清华大学土木工程系教授、博士生导师。主要研究领域为土木工程信息技术。主要研究方向包括建设项目多参与方协同工作平台、BIM技术应用、施工企业信息化管理。

《中国建筑业BIM应用分析报告(2020)》编写过程中,编写组邀请马教授进行了深度访谈,他分享了很多关于BIM未来发展的观点,以下是访谈的详细内容,希望可以对您有所启发。

01

近些年我国建筑业大力推动BIM技术的应用,取得了阶段性的成果。在您看来现阶段建筑业的BIM发展有哪些方面值得肯定,哪些方面需要改进?

近年来,我国建筑行业应用BIM技术取得了很大成绩。值得肯定的有以下四方面:

一是相当数量的企业认识到BIM技术的重要性。特别是骨干建筑企业,主要领导都已建立了对BIM技术的基本认识,开始重视BIM技术在企业管理及项目管理中的应用。

二是不少企业对BIM应用进行了较为充分的投入。很多的企业专门成立了BIM中心,购买了相关的软件系统和硬件设备,配备了相应的人员,并通过多种方式进行了人员培训。

三是在重点工程中实践BIM应用并取得了较好的成果。不少企业挑选有挑战性的项目,在其中进行比较全面的BIM应用,作为企业BIM应用的标杆项目。同时积极参加有关BIM大赛,展示企业BIM应用成果,并获得同行BIM应用的信息,进一步推动企业的BIM应用。

四是应用的广度和深度不断提高。近一年来,参加了一些BIM大赛的评审工作,并与一些企业针对BIM应用进行了交流。

我发现,特别是随着施工BIM应用的国家标准的出台,施工企业对BIM应用的认识加深,表现在项目应用中,每个项目都针对大量的应用点开展了应用。

另外,不少项目结合项目特点,充分应用BIM技术,实现了施工过程的一次成优,取得了较好的应用效果。

我感到,接下来,在BIM应用中值得在以下四方面进行改进。

一是实现全员BIM应用。即,施工管理人员每个人都掌握BIM技术,结合自己的工作职责开展BIM应用,而不是依赖BIM咨询公司或企业BIM中心进行BIM应用。

这是因为,就像今天的设计人员无一不是应用设计软件在进行设计一样,BIM系统将成为管理人员开展施工管理必不可少的工具。

二是实现BIM模型信息的共享。BIM技术的初衷是实现项目全生命期的信息共享。目前这一点在实际过程中还没有实现。往往是,设计人员和施工管理人员分别自己建模、自己应用。这造成了无谓的资源浪费。为解决这个问题,一方面需要完善BIM建模标准,另一方面需要完善现有的建模软件功能。关于后者,主要是完善模型拆分和合并相关功能,使得施工管理人员很容易对设计BIM模型按照施工应用的要求进行修改。

三是追求有效益的BIM应用。经过过去几年的BIM应用,BIM应用目前进入了新阶段,即,从探索BIM应用转到按需应用。应结合实际需求,确定BIM应用点,而不是一味追求尽多尽全的BIM应用点。同时,不回避对BIM应用效果效益的评估,杜绝“为了应用BIM而应用BIM”的现象。

四是BIM应用治理。BIM应用最大受益方是业主。但实际过程中,业主对BIM应用提不出具体要求,即使能够提出,对得到的BIM成果也不能进行有效的审核,从而影响了BIM模型在后续阶段中的共享和应用。

目前在一些大型项目中,已经出现了由建设单位雇用BIM应用管理单位,改善BIM应用的治理。

今后,这将成为必须。同时,建设单位将体会BIM技术带来的价值,为设计和施工企业应用BIM技术提供更好的条件。

02

在您经常参与的国际BIM技术应用方面的学术经验交流中,您认为国际上的BIM技术应用有哪些特征,与我国有哪些方面的不同,产生这种差异的主要因素有哪些?

我曾应德国巴伐利亚州建筑业协会邀请做我国BIM应用的专场报告,并进行了深入的交流。之后,通过我的牵线,该会还专门组织代表团在中国建筑业协会的安排下,对我国BIM应用进行了考察,并向我进行了反馈。

德国BIM应用水平代表欧洲的水平。另外,我与多名美国教授真的会美国BIM应用进行了交流。总的感觉是,欧美等发达国家BIM应用有如下特点。

第一,努力从根本上解决BIM应用问题。特别是,他们重视BIM信息的共享。在这方面,国际组织buildingSMART建立了BIM标准基本框架,美国率先实现了该基本框架的落地,美国的国家BIM标准已经达到第三版,其中的核心目标是实现建筑全生命期的信息共享。

第二,重视系统性应用BIM技术。在这方面,一个典型的例子是,ISO 19650标准的推出。该标准的目标是,推动实现BIM信息的全生命期共享。为此,该标准给出了建筑全生命期多参与方基于BIM实现信息共享的体系架构,并给出了多参与方之间实现信息共享的方法和途径。

第三,实际BIM应用水平与我国相比差距不大。在欧美等发达国家,BIM应用水平与我国的相比差距不大,并且同样存在着设计阶段BIM应用动力不足,施工阶段BIM应用发展较快的特点。这主要是因为,国内外所使用的BIM应用软件差别不大,因此决定了所能达到的应用水平差距不大。

相比之下,我国BIM应用在根本性和系统性方面显得不足。这与我们在基础研究方面投入不够有很强的相关性。

03

作为行业公认的BIM技术学术研究专家,在您看来,未来5年我国建筑业的BIM技术将向哪些方向发展?

我认为,BIM应用将主要向以下三个方向发展。

一是与管理的集成应用。大家知道,BIM应用开始主要集中在可视化、碰撞检查、管线综合等方面,体现为技术应用。之后的BIM-4D和BIM-5D只能称之为最初步的管理应用,因为它们是静态化的应用,只是起施工计划的可视化的作用。真正的管理应用应该是动态的。

即,需要辅助并反映PDCA(计划-执行-检查-纠偏)过程。目前,有的企业已经将BIM技术成功应用于施工质量和安全的动态管理,BIM技术在进度和成本方面的动态管理也指日可待。

二是应用向运维阶段延伸。迄今为止,BIM技术在设计阶段和施工阶段的应用已经非常多,但是,在运维阶段的应用可以说是刚刚开始。

毫无疑问,BIM在运维阶段同样可以发挥重要作用。为了更好地实现BIM技术在运维阶段的应用,主要有两个关键问题:

一是实现施工BIM模型的标准化,方便运维阶段从中提取必要的数据;

二是需要开发专门针对运维阶段管理工作的BIM应用系统。在我国,有的施工单位为在竞标中胜出,针对一些大型工程已承诺不仅在施工阶段应用BIM技术,而且在工程竣工时赠送建设单位一个基于BIM的运维管理系统。

这样的承诺可以在一定程度上解决前一个问题,但系统往往只支持信息的静态管理,离满足真正的运维管理需求还有一定的距离。

三是与其他技术的集成应用。随着BIM应用广度和深度的提高,人们已经开始将BIM技术和其他相关技术集成起来加以应用。特别是在施工阶段,可以将BIM技术与移动互联网、物联网和管理信息系统等技术集成起来加以利用。

例如,在有的集成应用中,通过移动互联网或物联网采集工程动态数据,并利用管理信息系统的功能实现动态管理。另外,针对铁路、公路等线性工程,BIM技术与GIS技术实现集成,使得两者能够取长补短,更好地服务于施工过程管理。

04

从行业的发展大趋势看,BIM以及相关数字化技术将是未来建筑业数字化发展的关键。对于高等院校人才在BIM技术发展方面的培养,咱们清华大学主要投入了哪些方面的研究,也请您给高校人才在BIM技术方面的发展一些建议?

BIM技术是一项具有广泛应用范围和良好应用前景的基础性新技术。BIM技术的发展虽然已经有10多年的历史,考虑它的复杂性和发展潜力,可以说它的发展和应用方兴未艾。

发展和应用BIM技术需要有相应的人才支撑。不仅需要BIM技术的应用人才,也需要BIM技术的研究开发人才。特别是,迄今为止,我们主要在使用国外的软件系统,随着国际形势的复杂化,我们不得不考虑万一发生在BIM应用的关键技术上被“卡脖子”的情况,我们如何应对的问题。

清华大学作为研究型大学,培养BIM技术研究开发人才,满足我国工程建设需求则无旁贷。我们在几年前已经开始了这项工作。

我们在面向土木工程专业学生的必修课“土木工程CAD技术基础”中增加了BIM相关内容,教授学生BIM相关的应用和研究开发技术;

另外,我们还开出了面向建筑学、土木工程、水利工程、建筑设备等多专业的选修课程“BIM技术基础”,不仅教授学生BIM相关的应用和研究开发技术,也教授多专业学生的协同工作的技术和方法。

在高校BIM人才培养方面,我觉得以下三点非常重要。

第一、要形成高水平的教科书。为满足研究开发型人才的培养,该教科书中需要包含BIM相关的基础理论、技术和方法;为了和实际应用相结合,其中应包含对最新的软件功能的介绍和实际应用案例。

第二、要与实践的结合。BIM教学必须采取理论与实践相结合的方法。

目前,在实际过程中,随着BIM应用的深入发展,BIM应用水平在迅速提高。BIM技术作为信息技术的一个分支,其本身的发展也非常迅速,尤其体现在,新软件层出不穷。与工程实践相结合,特别是与BIM应用搞得好的单位的工程项目相结合,可以取得更好的教学效果。

第三、要多专业交叉。BIM技术本身是建筑工程与信息技术相结合的产物。因为建筑工程涉及到多专业,所以在实际开展BIM应用时,往往需要多专业配合。

在高校的BIM教学中,最好针对典型的建筑工程项目,让相关专业的学生共同应用BIM技术进行设计或模拟施工管理,在此过程中培养他们协同配合的能力。

有的国外高校专门有这样的规定,即,学生必须学习一定数量的专业交叉课程,国内高校也可以借鉴。国内的个别高校在这方面已经有成功的实践。

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