浅析BIM技术在建筑工程领域的应用现状及挑战

◎魏向阳 陈斯祺 深圳市深水水务咨询有限公司

在新一轮科技革命和产业改革的强力冲击下，以AI、IOT、BIM、BT、5G等技术为代表的新一代信息技术正在加速各行业的全面融合、渗透。在工程建设领域，部分发达国家相继发布了新一轮国家级科技革命战略，如美国制定了《基础设施改造战略计划》，英国制定了《2025年建设战略》，日本实施了《建筑工地生产力革命战略》。目前，就智能建筑技术应用而言，我国与发达国家还存在较大差距。这一现状表明，我国急切需要推进智能建筑与建筑产业化协调发展，战略性抢占建筑业未来科技发展高地，打造“中国建造”核心竞争品牌。

1.BIM技术概述

建筑信息模型（Building Information Modeling，简称BIM）。BIM是在传统CAD基础上发展起来的新技术。BIM是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。BIM支持建设项目生命期中动态的工程信息创建、管理和共享，能够连接建筑项目生命期不同阶段的数据、过程和资源，是对工程对象的完整描述,可被建设项目各参与方普遍使用。

2.BIM技术在建筑工程领域应用现状

以江苏省为例，有关文件资料表明：至2021年初全省建筑、市政甲级设计单位、一级施工企业进行BIM技术一体化集成应用，以国有资金投资为主的新立项公共建筑、市政工程集成应用BIM的比例达90%。目前，据不完全统计，在设计、施工、运维三阶段BIM技术应用比例距政府和主管部门的要求仍有较大差距。少数BIM工作组织较好的设计单位，方案设计阶段BIM应用比例达到80%，施工图设计阶段有装配式的为50%，无装配式的为15%，总体来看大多数优秀设计单位在项目中应用BIM技术比例在10%左右。

当前，国内BIM技术在运维阶段的应用，可以说是比较少的，寥寥无几。而且三个阶段BIM技术应用基本上是割裂的，没有做到模模相通、一模到底，“设计模型”就是“竣工模型”还不能实现。

3.BIM技术在建筑工程领域面临的挑战

3.1 BIM认识与理解不够深入

对于BIM是什么，国内不同单位和岗位的人有着不同的理解，客观上讲这些认识和理解并非不对，但过于片面，犹如盲人摸象。归纳起来大概有如下三种：

（1）BIM就是一种工具，利用它可以更好地做好工程建设的各项工作，反过来说没有BIM也可以、也应该做好工程建设的各项工作。

（2）BIM就是模型，可以直观的展示今后建成建筑的样子，供大家讨论和欣赏。

（3）BIM就是三维碰撞检查，在施工前发现构件之间、管线之间的碰撞问题，并提出解决方案，避免不必要的返工。

我国《建筑信息模型统一应用标准》（GB/T51212-2016）对BIM作出如下定义：在建筑工程及设施全生命期内，对其物理及功能特性数字化表达，并依此设计、施工、运营的过程和结果的总称。它是对BIM的高度总结和概括，最后的落脚点是过程和结果，全文也没有提到“模型”二个字。国际BIM联盟对BIM的定义有三层解释：

（1）“Building Information Model”，即“建筑信息模型”，在计算机上反映就是文件，是一个物体，许多人对BIM的理解就是这一层含义。

（2）“Building Information Modeling”，即“建筑信息模型化”，指生成建筑信息，并将其应用于设计、施工及运营等生命阶段，它反映的不是一个物体，而是一个过程。

（3）“Building Information Management”，即“建筑信息管理”，指利用数字模型中的信息对实施过程进行组织和控制。这里强调的是建筑信息的“组织和控制”，并通过这一手段达到建筑工程科学决策、准确沟通、专业集成、精准控制的建设目标。

根据国际BIM联盟的解释，我们应当认识到“BI M”的核心不是“M”，而是“I”，这也是《建筑信息模型统一应用标准》对“BIM”定义中没有提到“模型”的原因。全面、深入、客观的理解“BIM”的含义，将有助于大建筑工程实施工程中对“BIM”运营和把握。

3.2 BIM应用软件环境不够完善

当前建筑市场与BIM 有关的软件有：Autodeskde 公司的Revit、3DMax等；Bentley公司的MicroStation、Designer等；广联达公司的BIM5D、MagiCAD等；其他还有PKPM、YJK、Tekla、等。看起来软件不少，但真的应用软件解决BIM应用问题的时候，会发现选择的余地并不大。如建筑行业由于利润问题，企业或个人能选择的建模软件只有Revit，因为其它精细化程度高的建模软件使用成本较高；结构专业BIM软件只有PKPM或YJK；钢结构只有Tekla；施工BIM只有BIM5D。建筑全生命期BIM的应用需要使用不同的软件，不同软件之间的BIM模型需要转换或重新建立，对于从业人员将是很大的挑战，不仅要掌握很深的专业技术，还要掌握不同专业BIM软件操作，才能较好地完成BIM工作。

3.3 BIM应用能力还有待提高

针对BIM技术在工程领域应用，最基本的要求则是需要各专业人员熟练掌握不同的BIM软件操作方法，培养BIM技术应用意识，逐步从单一专业BIM应向各专业BIM应用过渡、融合。众所周知，BIM三维碰撞检查是二维设计中不可实现的功能，但通过BIM解决碰撞检查问题有三个维度可以选择：

（1）解决硬碰撞问题。通过BIM模型可以发现管线与管线之间、管线与构件之间的碰撞，在施工之前通过重新排管或增加弯头解决，主要由施工单位发现并解决。

（2）解决软碰撞问题。管线和设备安全间距和检修间距的碰撞问题，主要由施工单位发现并解决。

（3）以系统优化方式解决碰撞问题。增加管线和增加弯头都会影响系统的最终使用效果，最好的方式是在不影响系统性能的前提下解决碰撞问题，这需要设计单位、施工单位和建设单位相互配合才能实现。建设单位的人员不仅需要掌握一定的专业知识，还要掌握一定BIM能力才能有效地与设计单位、施工单位沟通交流，做出正确的决策，才能更好地在建筑项目中应用BIM技术。

由于BIM模型具有可视化、信息完备等特点，已成为报审资料的重要技术手段，但受到政府工作人员BIM能力的限制，并不能很好地利用BIM技术以提高工作效率，因此各行业普及和提高BIM应用能力也是当务之急一项重要的工作。

3.4 BIM标准体系不够完整

在我国建筑领域之所以二维平面图能够有效使用并被人们广泛接受，是因为绘图者都是各专业制图标准来进行图纸的绘制，这些标准从图例、尺寸标注等做出了明确的规定，使得不同阶段的人员可以通过图纸来对未来即将建设的工程实物进行相关信息的交流，指导并安排各相关人员的工作。

近年来，国家陆续制定出台了一些BIM相关技术标准，如：《建筑信息模型应用统一标准》、《建筑信息模型分类和编码标准》等。此类标准大多数关注的重点是模型的建立、内容及深度，但对模型及信息如何传递和交流关注的比较少，因此在实际工程建设中，BIM的价值发挥不出来。对比国际BIM标准中看出不同：IFC标准主要解决的问题是BIM所需要交流信息的格式规范，IDM主要解决的问题是对BIM信息交换过程的描述，IFD主要解决的问题是BIM交换信息进行准确定义。国际BIM标准关注的重点是信息交换，而我国BIM标准关注的重点是模型的建立和应用，所以说BIM标准还不够完善。

4.结语

BIM技术是一种新型的设计工具，更是一种新的项目管理工具。由于现阶段受到专业人才短缺的影响，BIM技术在工程项目中暂未能得到广泛应用。相信在不久的将来，随着国家相关部门的大力推广，以及BIM人才的持续输出，BIM技术逐步广泛地应用于我国建筑行业。