建筑設(shè)計(jì)行業(yè)前沿技術(shù)之一：基于BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)與施工(一)

        信息化浪潮正在讓整個(gè)工程勘察設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)生革命性的變化，從數(shù)字建模到建筑全生命周期的應(yīng)用， BIM技術(shù)正在走向成熟。BIM的源頭是設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)與施工集成的前置條件也是設(shè)計(jì)。作為建筑產(chǎn)業(yè)鏈的龍頭，設(shè)計(jì)企業(yè)擔(dān)負(fù)著BIM技術(shù)實(shí)施的領(lǐng)頭羊作用。隨著整個(gè)社會(huì)對(duì)節(jié)能環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展投入了更多的關(guān)注，建筑設(shè)計(jì)企業(yè)應(yīng)該頂住壓力，拓展視野，積極使用BIM、云等信息化技術(shù)，在提高建筑品質(zhì)，建筑工業(yè)化、綠色建筑、全過(guò)程服務(wù)上尋求突破口。

        1.  BIM簡(jiǎn)介

        1.1 BIM概念和意義

        建筑信息模型（Building  Information  Modeling之譯文，下文簡(jiǎn)稱BIM）已成為全球范圍內(nèi)建筑與工程建設(shè)行業(yè)內(nèi)最為熱門的名詞之一。通過(guò)google等搜索引擎在網(wǎng)上搜索“BIM”或者 “建筑信息模型”，返回結(jié)果可達(dá)數(shù)百萬(wàn)條之多，涉及政府機(jī)構(gòu)、建筑行業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等等，社會(huì)對(duì)其關(guān)注度可見一斑。BIM一詞，最早是由某國(guó)際領(lǐng)先的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)供應(yīng)商提出的商業(yè)用語(yǔ)。其實(shí)，事實(shí)意義上的建筑信息模型技術(shù)理論在BIM出現(xiàn)之前，在歐美已發(fā)展超過(guò)30年以上。制造業(yè)巨頭豐田汽車公司和波音公司便是通過(guò)信息模型設(shè)計(jì)技術(shù)提高生產(chǎn)高效率，為商業(yè)上的成功奠定了扎實(shí)基礎(chǔ)，創(chuàng)造了企業(yè)神話。早期的建筑信息模型的技術(shù)應(yīng)用主要集中在制造業(yè)和航空航天工業(yè)領(lǐng)域，諸如工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車設(shè)計(jì)、飛機(jī)和航天器設(shè)計(jì)等，但受當(dāng)時(shí)環(huán)境限制沒(méi)能普及。近年來(lái)，隨著3D工程輔助繪圖軟件突破性的進(jìn)步，再配合BIM術(shù)語(yǔ)適時(shí)地出現(xiàn)，喚起了業(yè)界進(jìn)行產(chǎn)業(yè)改革的希望。

        關(guān)于BIM的定義，很多組織都對(duì)BIM的概念進(jìn)行過(guò)詮釋，其中不乏軟件公司、建筑企業(yè)、行業(yè)協(xié)會(huì)以及權(quán)威百科等。美國(guó)建筑科學(xué)研究院聯(lián)合設(shè)施信息委員牽頭編制的NBIMS（國(guó)家建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)）中對(duì)BIM進(jìn)行了如下定義：“A Building Information Model  is  a  digital  representation  of  physical  and functional characteristics of a facility. As such it serves as a shared knowledge resource for information about a facility forming a reliable basis for decisions during its life-cycle from inception onward.”。這一定義是目前對(duì)BIM較為權(quán)威的闡釋，在行業(yè)內(nèi)得到了廣泛認(rèn)可，大意為：建筑信息模型是對(duì)設(shè)施的物理特征和功能特性的數(shù)字化表示，它可以作為信息的共享源從項(xiàng)目的初期階段為項(xiàng)目提供全壽命周期的信息服務(wù)，這種信息的共享可以為項(xiàng)目決策提供可靠的保證。

        BIM的出現(xiàn)意義在于完善了整個(gè)建筑行業(yè)從上游到下游的各個(gè)管理系統(tǒng)和工作流程間的縱、橫溝通和多維性的協(xié)同和交流，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目全生命周期的信息化管理，它打通了設(shè)計(jì)與施工的界限。BIM作為新型技術(shù)工具，其強(qiáng)大的信息共享能力、協(xié)同工作能力、專業(yè)任務(wù)能力的作用正在日益顯現(xiàn)。與傳統(tǒng)CAD設(shè)計(jì)方式相比，BIM技術(shù)具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

        一是設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性，可有效地處理各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)師之間的碰撞問(wèn)題，在建造前期對(duì)各專業(yè)的碰撞問(wèn)題進(jìn)行協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)可視化協(xié)同設(shè)計(jì)變更；

        二是施工流程的模擬性，可將原本需要在真實(shí)場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)的建造過(guò)程，在虛擬世界中模擬實(shí)現(xiàn)，從而確定合理的施工方案來(lái)指導(dǎo)施工；

        三是建筑性能的優(yōu)化性，除了可進(jìn)行節(jié)能模擬、日照模擬、緊急疏散模擬進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化外，還可進(jìn)行4D、5D模擬實(shí)現(xiàn)成本控制，通過(guò)項(xiàng)目?jī)?yōu)化將設(shè)計(jì)方案和投資回報(bào)分析結(jié)合起來(lái)，計(jì)算出設(shè)計(jì)變更對(duì)投資的實(shí)時(shí)影響，從而最大限度地減少高成本的風(fēng)險(xiǎn)。

        2.  BIM行業(yè)概況

        2.1 國(guó)外概況

        澳洲、日本、美國(guó)、韓國(guó)、挪威、香港、新加坡、英國(guó)、芬蘭各國(guó)陸續(xù)發(fā)布了本國(guó)的國(guó)家、行業(yè)和企業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

        美國(guó)聯(lián)邦事務(wù)管理局(GSA)規(guī)定，自2007年起在聯(lián)邦政府大型工程中必須應(yīng)用BIM技術(shù)，并編制了一系列指南，有力地推動(dòng)了BIM技術(shù)的普及應(yīng)用;美國(guó)建筑科學(xué)研究院牽頭開展了國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)的編制工作，目前，標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)更新至第二版。

        英國(guó)政府組織了200多名相關(guān)專家，分專題進(jìn)行研究，編制了BIM技術(shù)應(yīng)用框架，并規(guī)定自2016年起，所有的政府工程都必須按照上述框架應(yīng)用BIM技術(shù)。此框架包含：（1）BIM協(xié)議，用于規(guī)定應(yīng)建立的模型以及各參與方對(duì)模型的義務(wù)、責(zé)任和限制；（2）雇主信息需求，即業(yè)主對(duì)BIM信息管理的需求，包括軟件、硬件、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)等；（3）信息管理服務(wù)范圍，相當(dāng)于BIM合同標(biāo)準(zhǔn)文本；（4）責(zé)任保險(xiǎn)指南，用于明確界定BIM技術(shù)應(yīng)用涉及的責(zé)任；（5）基于BIM技術(shù)的建設(shè)項(xiàng)目交付階段信息管理規(guī)范，提出了各階段的數(shù)據(jù)交付標(biāo)準(zhǔn)等。

        2.2 國(guó)內(nèi)概況

        BIM技術(shù)最早從2002年引入工程建設(shè)行業(yè)，進(jìn)入國(guó)內(nèi)可以追溯到2004年。當(dāng)時(shí)，國(guó)內(nèi)關(guān)于BIM技術(shù)的叢書才初露頭角。之后，隨著我國(guó)“十五”科技攻現(xiàn)關(guān)計(jì)劃及“十一五”科技支撐計(jì)劃的開展， BIM技術(shù)開始應(yīng)用于部分示范工程。自2006年奧運(yùn)場(chǎng)館項(xiàng)目嘗試使用BIM開始，BIM開始引起國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)行業(yè)的重視。特別是2009年以來(lái)，BIM在設(shè)計(jì)企業(yè)中的應(yīng)用得到快速發(fā)展。十二五開局之年，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《2011 ~2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，將“加快建筑信息模型(BIM)、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作等新技術(shù)在工程中的應(yīng)用”列入總體目標(biāo)，確立了大力發(fā)展BIM技術(shù)的基調(diào)。

        根據(jù)2010年建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)督與行業(yè)發(fā)展司公布的數(shù)據(jù)表明，全國(guó)共有勘察設(shè)計(jì)企業(yè)12375家（其中甲級(jí)企業(yè)1928家，乙級(jí)企業(yè)3410家），在2010年公布的設(shè)計(jì)企業(yè)100強(qiáng)中，應(yīng)用BIM的占80%，可以看出BIM在我國(guó)處于快速的發(fā)展當(dāng)中。很多大型設(shè)計(jì)單位還專門成立了BIM中心，開展BIM技術(shù)應(yīng)用和推廣，甚至開展建筑全生命周期的信息技術(shù)服務(wù)。例如：上�，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)在上海世博會(huì)項(xiàng)目、外灘SOHO、凌空SOHO和后世博園區(qū)央企總部等重點(diǎn)項(xiàng)目