BIM的深层内涵与未来趋势

郑 琪

(北京市建筑设计研究院,北京 100045)

维基百科解释 BIM写到:建筑信息模型——Building Information Model,是近两年来出现在建筑界中的一个新名词。其实,它是引领建筑业信息技术走向更高层次的一种新技术,它的全面应用,将大大提高建筑工程的集成化程度。

建筑信息模型,是以三维数字技术为基础,集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型,是对该工程项目相关信息的详尽表达。建筑信息模型的应用,用以解决建筑工程在软件中的描述问题,是设计人员和工程技术人员应对各种建筑信息,实现协同工作的基础。

建筑信息模型同时又是一种应用于设计、建造、管理的数字化方法,这种方法支持建筑工程的集成管理环境,可以使建筑工程在其全生命周期中显著提高效率和大量减少风险。建筑信息模型的结构是一个包含有数据模型和行为模型的复合结构,它除了包含与几何图形及数据有关的数据模型外,还包含与管理有关的行为模型,两相结合通过关联为数据赋予意义,因而可用于模拟真实世界的行为。例如模拟建筑的结构应力状况、围护结构的传热状况。当然,行为的模拟与信息的质量是密切相关的。

应用建筑信息模型,可以支持项目各种信息的连续应用及实时应用,这些信息质量高、可靠性强、集成程度高而且完全协调,大大提高设计乃至整个工程的质量和效率,显著降低成本。

应用建筑信息模型,马上可以得到的好处就是使建筑工程更快、更省、更精确,各工种配合得更好和减少了图纸的出错风险,而长远得到的好处已经超越了设计和施工的阶段,惠及将来的建筑物的运作、维护和设施管理。并导致可持续地节省费用。

建筑信息模型,是建筑业信息技术应用发展的必然产物。多年来国内外学术前沿一直在对计算机辅助建筑设计中的信息建模进行深入的讨论和积极的探索。目前建筑信息模型技术已经在业界有了广泛而深入的影响。Graphisoft公司的 Archi-CAD、Bentley公司的 TriForma以及 Autodesk公司的Revit都是应用了建筑信息模型技术开发,可以支持建筑工程全生命周期的集成管理环境。

维基百科的解释不但内容充分而且覆盖范围广泛。在这个解释中,可以找到三个出现最多的词汇:集成、数字技术、管理,其中数字技术离不开网络和软件。如果我们把视野扩大,将网络技术的发展,软件技术的发展,建筑设计行业的发展三者结合起来,进行深入地观察和分析,我们可以发现:BIM技术的应用是一种力量,这种力量正在推动传统的建筑行业向现代服务业转型。因此,BIM仅理解为一个技术概念是不够的,BIM同时还具备非常有影响力的深层内涵!

1 一个有趣的全新解释

我们根据维基中关于 BIM的三个常用词的含义,尝试对 BIM这个概念作一个全新的解释,即BIM当中的三个字母被分别赋予了新的涵义。“B”被定义为 B-Trix。熟悉这个词的人知道,B-Trix是电子游戏——俄罗斯方块的英文名字。游戏进行时,那些形状不同的小方块不断从屏幕上方飞落下来,只有将他们有机地组织成一整行,才能够不断取胜。取胜的要点是将形状各异的方块们组织成为一个整体。因此,B-Trix形象地提示了一个道理:集成为一个有机整体是成功的关键。

BIM当中的“I”被定义为 Internet。互联网覆盖之广,网络速度提高之快,都早已超出之前人们的想象。这一方面缩短了人与人之间的空间距离,使天南海北的人通过网络联系在一起,具备了共同工作的可能;另一方面保证了大型复杂软件的网络运行速度,网格技术的发展就是最好的例证。Internet意味着:网络已经成为平台,软件系统完全可以支持人们在这个平台上开展工作和进行交流。

BIM当中的 “M”被定义为 Management。管理在网络化的今天已经显示出非常重要的作用。管理不再是工业时代管理者与被管理者之间管与被管的关系。网络时代首先强调的是个人自律,同时加之团队内部以及团队之间的协调管理。专业的管理者,可以形象地类比为那些玩游戏的人,他的目的是保证游戏中的一个个形状各异的小方块,在各种环境中能够形成一个相互联系并且协调一致的整体,成功实现既定的目标。Management提示了:管理的价值在网络时代凸现愈发重要,忽视管理可能会导致失败。

2 全新解释揭示了 BIM深层内涵

上述全新解释将 BIM变成了B-Trix+Internet+Management,BIM深层内涵因此包括了三个方面。

2.1 分工与合作

BIM深层内涵强调分工与合作。B-Trix游戏的基本单元是那些形状各异的小方块,没有这些基本单元游戏就不存在了;反之,方块种类越丰富则组合方法越多,游戏的趣味性越强。B-Trix形象地代表了当前建筑设计行业的发展特点。在建筑设计行业中,过去的生产模式正在逐步打破,专业化设计正在成为建筑设计行业发展的主流,工作室模式的诞生就是专业化发展的代表。各个领域,各种专业的工作室如雨后春笋般涌现出来,例如专业化的医院设计工作室、体育设计工作室。大量的专业团队在各自的领域通过实践和研究两方面的积累,使得建筑设计水平得到快速提高,使得设计更加注重细节,更符合使用者的需求。这些如游戏中小方块似的专业团队需要相互配合,因此与专业化分工相连的就是合作。合作使各个专业团队能够为实现一个目标而共同工作,从而在设计过程中形成一个紧密联系的有机整体。建筑因此不再仅仅是个人的设计作品,而是多个专业团队合作完成的一个高度集成的设计产品。

2.2 网络与软件

BIM的深层内涵也强调网络与软件。分工与合作只有在网络平台上,借助软件的支持才能实现跨地域的时时互动。网络对于建筑设计行业的影响是革命性的,网络使这个曾被称为“夕阳产业”的行业开始了全面转型。就软件而言,软件供应商应尽早将各自的软件设计标准向符合 BIM要求的软件标准靠拢,适应行业转型。同时,还应尽快适应网络发展趋势,逐步从提供软件向提供软件服务转变。充分利用网络平台优势,创造新的商业模式。

2.3 管理与沟通

BIM的深层内涵还强调管理与沟通。对于众多的专业设计团体,顺利合作的前提是加强管理与沟通。管理的作用体现在制定标准,组织协调,把握进程与调整方向。首先在设计过程中应设置专门的管理岗位,使那些具备设计专业背景,兼具管理才能的项目经理脱颖而出,成为建筑设计行业中的新角色和新兴力量。设计项目经理的职责区别于项目总建筑师,专门负责整个团队的管理协调。建筑设计由个人工作转变为团队工作,将设计团队组织在一起的管理团队的价值应该得到承认。管理同样是专业工作。在管理的过程中,沟通是实现管理目的的重要手段。通过沟通,将各个团队组织成为一个有机整体,共同实现工作目标。

以上三个方面之间存在紧密的内部联系,分工与合作是新的趋势,这一目标必须依托网络平台展开,只有通过有效的管理才能实现这一目标。最近,托夫勒在他的新著作《财富的革命》一书中写道:财富的第三次革命是现代服务业成为主流,实现财富创新。现代服务业的特点被归纳为三方面:专门化被划分为具体的单元;通过网络进行交流和合作;团队的管理与组织。对比可见,BIM引导着建筑设计行业正在向现代服务业转型!

BIM是一项系统工程而不仅仅是未来的理想,建筑设计行业已经走在了实现 BIM的道路上,正在向未来不断拓进。

3 BIM已经取得的进展

BIM已经实现的工作包括了许多方面。在分工与配合方面,专业工作室的出现是实现未来愿景的重要基础。专业工作室推动建筑设计行业向专业化方向进步。全行业各类设计机构在发展方向上出现了一些变化,有些规模较小的公司在逐步走向专业化方向;中等规模的设计公司中有一些逐步实现与总承包企业的联合;而那些规模大,综合实力较强的公司中有些正在加快提高管理水平,逐步向设计总包的方向努力。

另外在网络和软件方面,目前全行业所有的设计机构都已实现网络化。发展水平高的设计机构已经实现万兆网,绝大多数设计机构实现千兆网。适用于异地之间联系的 VPN技术、网络专线技术、远程视频会议以及多点并发的文件传输技术已经被用于设计工作过程中。极大地发展了跨地域之间的相互合作。同时在软件方面,许多新的专业软件加入到建筑设计行列中来,扩大了设计范围,丰富了设计手段。GIS系统的软件被大量应用于建筑设计当中,如 Autodesk公司的 Civil 3D软件。这类软件将设计过程向前推进到建筑场地选择阶段,对场地进行数字分析,是建筑和自然环境的关系更加紧密。Sketch-up与 Google结合,使得建筑方案可以和周围建筑相互比较,提升了方案阶段的设计手段。软件之间的互联互通取得新的发展,Revit软件与 Etabs软件实现数据互通,大大提高了结构设计效率。总之,软件的应用水平在迅速提高,软件之间的联系与配合在不断加强。

在管理方面,众多知名建筑设计机构设置了项目管理专职岗位,从事设计团队的管理协调工作。这种进步正在不断尝试中,有待进一步深入。北京市建筑设计研究院与纬衡公司合作开发了 Synergy Design System协同设计系统,第一次大胆尝试了在两维条件下的专业团队设计分工与合作,同时演绎了在网络平台上,依托协同设计系统进行组织管理和协调,进而实现了异地之间的协同设计。这种探索将 BIM理念向前推进了一大步,为众多设计机构所关注。

4 BIM正在进行的工作

BIM正在进行的工作也可以从三个方面加以介绍。首先在分工与合作方面,专业设计团队尚未稳定地形成契约关系。一种新型的合同范本正在制定中,这种合同将有别于设计公司与地产商之间的合同。它将对设计内容,时间进度,相互要求做出更具体的约定。

其次在网络与软件方面,清华大学的科研小组正在研究中国 BIM标准。该标准将是一个开放的标准,它包括软件标准和通讯标准两部分。依据这个标准,将会有更多的专业设计软件实现互联互通,将会有更多的通讯方式加入到建筑设计的过程中来。

与此同时,信息资源的标准已经成为一个热门的话题。北京市建筑设计研究院与中国数字图书馆合作建设了中国数字图书馆——建筑设计分馆,将信息资源建设提高到一个新水平。数字图书馆解决了专业咨询与交流的问题,接下来的问题是如何将图形信息与材料等信息资源结合起来。信息资源分类成为一个重要的课题。对于信息资源的分类方法的观点此起彼伏。从目前的发展趋势分析,信息资源建设应突破传统的分类方法,引入“单品”的概念,利用网络优势减少分类层次,是使用者直接发现资源目标。

第三在管理与沟通方面,目前协同设计系统、项目管理系统、通信联系系统各自在独立使用,将三者结合起来,必将进一步密切设计与管理的关系,密切专业团队之间的沟通与交流。因此,目前很多公司在研究如何实现三个系统嵌入式地结合,进一步实现管理的价值。

5 BIM未来目标

在前面的论述之后,可以看到 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。

6 开启 BIM未来目标的钥匙

实现 BIM未来的目标并不遥远,在已经和正在取得的进步的基础上,对于建筑的绿色与低碳设计方法研究是开启 BIM未来目标的钥匙。将建筑的能耗状况加载到完整的建筑信息模型中,才能判断出是否实现了绿色低碳的设计目标。这对那些极为重要或极具影响力的建筑,尤显重要。绿色低碳设计要求一定会推动设计向三维环境发展,愈来愈接近 BIM未来的目标。

信息是什么?维基百科中作了非常详尽的解释。一位美国学者曾简单定义:信息是物质的有序度。BIM是什么?我想,就是将与建筑设计有关的所有信息集结成序的方法。建筑设计的过程是千变万化而且不断进步的,BIM也一定会经历一个不断进步的发展过程!