CAD 与BIM 在建筑工程制图中的对比分析

汪 信

（兰州现代职业学院，甘肃 兰州 730300）

0 引言

现阶段，科学技术的发展为我国多个行业领域提供了重要支持。CAD 技术在建筑工程制图中的应用主要以人力为主，需要在多方软件的支持下开展相应工作。而新发展起来的BIM 技术能够根据工程情况建立起信息化模型，帮助设计人员进一步判断当前设计方案是否可行，并对其进行优化设计，以提高工程设计水平和建设效果。因此，有必要对BIM 和CAD 的相关内容进行对比分析，提高对二者的应用水平，促进建筑工程的进一步发展。

1 CAD 与BIM概述

1.1 关于CAD

CAD 技术指的是以计算机相关设备为基础，在各类图形软件的帮助下，由设计人员根据工程的实际要求进行图形的设计。CAD 技术主要是帮助建筑人员完成二维平面图纸的设计与修改工作，CAD 设计技术能够显著减少在传统人工设计模式中人工设计、绘图易出现的设计失误，并且能够在保障设计质量的前提下，提升设计效率。在20 世纪80 年代，CAD 系统开始成为各大建筑工程中的常见技术之一，在短时间内取得较好的应用效果，完全取代传统手工绘图方式。目前，CAD 技术在建筑、机械、航天等多个行业领域都得到了广泛而有效的应用。

1.2 关于BIM

BIM 技术是在现代信息技术发展过程中兴起的一种新兴技术，以传统CAD 计算机绘图技术为基础，它将建筑工程建设的各种相关数据作为基础，进行建筑模型的创建，从而实现对相关设计方案的全过程模拟。在三维立体模型和三维图像的帮助下，设计人员可针对设计方案当中存在的问题进行调整修改和优化。BIM 技术由于优势明显，已经成为现代建筑工程中的常用技术之一。BIM 技术通过建立三维立体模型，能够将整个施工过程中的数字信息、功能要求等进行有效整合，并实现对建筑工程全生命周期的信息化管理。通过连接不同阶段的工程项目信息，BIM 技术能够对建筑工程的规划设计、施工过程、后续验收进行综合处理，除了能够提高信息数据的处理效率之外，还能够建立起较为完善的数据库，对整个工程进行动态管理[1]。

2 BIM 与CAD 的对比

2.1 BIM 技术先进性

（1）BIM 技术能够以甲方的实际需求和情况为基础进行合理设计，提高设计过程的可视化、直观化和合理性。在三维设计环境中，BIM 技术能够实现对实际建筑情况的仿真模拟，相比起二维设计中的点、线、面构成元素来说，BIM 设计技术中具有墙、窗以及门等图形，能够更好地呈现建筑的实际情况。设计人员可以在此过程中对建筑进行深入了解，及时排查设计中存在的问题，并进行优化和整改。二维设计中主要是利用不同颜色的线条来表示管道的差异，但BIM 技术能够通过数字化渲染的方式来表示管道具体情况，使得设计效果能够更贴近现实要求。

（2）BIM 技术可以实现建筑企业所有相关部门的协同设计和功能优化。在BIM 协同平台的支持之下，各专业设计人员可以共同针对相同设计内容进行沟通和交流，在发现问题时及时进行联系和反馈，制定合理措施进行整改。通过这样的方式能够大大提高设计的合理性，减少设计存在的问题，从而提高施工效率。

（3）BIM 技术可以对若干种设计方案进行合理的对比和分析。在对比过程中，能够将每一种方案的优势和劣势进行充分展现，便于设计人员及时进行调整和优化，与此同时，在使用BIM 设计技术开展设计工作的过程中，如果需要更改设计参数或是设计方案，只需要将参数进行更改，与其相关联的设计就能够实现自动更改，能够有效地提高设计工作效率。在此过程中就能够制定出性价比较高、科学性较强的合理的设计方案，促进建筑工程更高效，更迅速，更高质量地完成[2]。

（4）BIM 技术能够实现更加复杂的计算和设计。BIM技术以现代信息化技术和三维数字化技术为基础，能够利用信息数据的便捷性进行合理设计和优化。因此，通过BIM 技术建立起的三维仿真模型具有一定的复杂性，本身包含着实体建筑的信息、空间信息、几何信息、基础构建信息等重要数据。与此同时，BIM 技术还能够对以上信息进行整合和优化，在各类数据的支持下提出相应的方案，为设计提供有效支持。此外，在BIM 技术的应用过程中，还能够对建筑工程的进度、成本等重要内容进行有效模拟，确认设计方案是否可行。

2.2 CAD 相对BIM 的单一性

（1）CAD 设计技术只能够在平面上显示建筑的设计效果，相较于传统人工绘制设计图纸的方式，CAD 设计技术虽然能够有效减少由于人工绘制失误带来的设计缺陷，提升设计工作效率，但始终是二维设计模式，无法直观显示设计方案是否合理。例如，在CAD 建筑平面图中，只能用两条平行的粗实线来表示墙体，而没有办法对墙体的具体情况进行展示，包括厚度、质量、所采用的材料和最终效果等。除此之外，由于CAD 设计技术在使用过程中只能够通过点、线、面的形式来表现建筑结构，在设计图纸当中存在有很多的线条，很容易就会出现线条混乱的情况，并且无法在同一平面内展现设计的三维图。但使用BIM 设计技术就能够通过三维立体模型直接展示出设计的建筑结构，便于设计人员了解设计结构的多种角度，及时发现设计中的不足之处并进行修改。

（2）CAD 技术难以利用数字化的方式来保存建筑信息。在应用CAD 技术时，只能够应用较少的数字信息，无法实现较多信息的储存，缺乏设计数据库的建立，对于过往数据的读取、调用非常困难，并且无法实现数字化设计资料管理工作，无法将以往设计图纸转变为数字化模式，无法解决设计资料保存困难、损坏以及遗失等问题。

（3）CAD 技术会造成不同工种之间联系的割裂。建筑工程包含的内容众多，包括结构、水电、暖风、通信、安全等专业内容。在CAD 的应用过程中虽然能够明确不同专业的任务，但并没有对其具体工作内容和要求进行规定。例如，在二维设计环境中，即使相关部分的图纸、数据、资料等都齐全准确，汇总之后也难以实现有效融合，反而会出现各种问题，导致衔接不畅，使得实际施工难以进行。在这样的情况下，即使对其进行优化和调整，也会大大浪费时间、精力和成本，不利于工程的进一步开展。

（4）对CAD 设计进行优化需要消耗大量的成本。在CAD 技术的应用过程中，如果需要对具体设计进行优化，就需要对每个方案重新计算、分析，不仅会消耗大量的时间、精力和成本，还会在一定程度上延误工期，不利于工程的顺利进行。

（5）CAD 的工程计算效果较差。CAD 技术中的计算无法满足建筑工程实际计算的需要，由于CAD 所采用的二维设计中，数据、图表等信息相互独立，如果是跨专业计算就很难进行融合，不仅浪费时间，还会引起成本的消耗，也无法避免计算出错的情况。

（6）CAD 设计需要改动的地方较多。在基于二维的设计环境中，由于图元之间较为独立，导致整体设计的效率较低。在CAD 中，设计以点、线、面的形式来表示，而设计对象的相关属性则以文字标示，由于不同设计师的设计细节不同，这也导致设计过程无法实现统一，修改设计对象时，需要一一修改相应的图元，时间耗费较大，且容易在修改过程中出现遗漏或错误，无法保证设计质量。

3 BIM 与CAD 在建筑工程制图中的对比

3.1 可视化特点

在建筑工程中，传统的CAD 主要以点、线、面组成的二维平面图的形式出现，再配合相关的建筑符号或标志来展示具体内容。施工的平面图、剖面图、立面图等图形和数据，如果其中任何部分发生更改，则必须检查和更正所有图纸。因此，传统CAD 在使用过程中必须确保工作人员的连续性和专业性，提升信息传递的效率和对称性，避免过程中出现的问题。而BIM 技术的三维视图中可以直观地将各类数据和图形，根据实际需求和变更需要进行调整，以便设计师或其他项目利益相关者能够掌握所有构件及参数的情况，提升对建筑的整体感知[3]。

3.2 数据处理

在建设工程制图的过程中，因为各种原因引起的数据丢失时有发生，所以对数据的管理难度较大，导致CAD 数据采集难度也随之增加。对于BIM 技术而言，则可以对工程模型进行数据化处理，绘图人员通过在建模过程中对信息的处理，就能够对建筑物的整体情况做到有效把握。同时，将传统的二维图纸转换为三维实体模型，并通过属性的参数化设置，能够为参与项目的人员提供便捷，使其能够更好地了解项目情况，把握好整个项目的细节和重点。相对于CAD 设计技术来说，BIM 的数据表现形式都是以文件体现的，所有的设计文件和建筑模型参数都存储在一个集成的数据文件中，所有数据彼此之间相互依赖。

3.3 数据使用方式

CAD 的数据使用方式需要各专业单独完成后统一汇总，再进行核查和处理。但由于在设计绘制的初始阶段，各专业之间的联系不紧密，缺乏协调和沟通，往往导致建筑工程出现设计变更，影响着工期和成本的控制。而BIM 技术可以同时将不同环节的各专业数据进行处理，实现信息的交互和资源的共享，从而保障工程设计的顺利进行。

3.4 数据的生命周期

通常情况下，传统的CAD 并不具备多项处理的能力，只能够支持单一阶段的任务，难以在多个任务之间形成重叠和优化。BIM 模型从设计阶段就考虑到项目建设、运营和维护工作，并从初期就开始信息收集工作，并根据搜集到的数据信息进行设计模拟与共享工作，大大提高了项目数据的共享和统一，保障各个施工部门能够在第一时间了解到工程项目的开展情况，为整个建筑从设计到报废形成全生命周期的数据支撑和保障。

3.5 岗位分配

在建筑工程设计中，为确保整体施工图能够顺利完成，需要对具体人员进行合理配置。BIM 代表一种新的建筑设计方法，需要摆脱传统的设计组织，选择专业能力最强、经验较为丰富的设计人员来组建BIM 设计团队。该团队需要处理建筑工程设计、施工过程管理、工程施工协调等活动内容，建筑施工开始时一旦有BIM 介入，施工企业无须花费更多的时间以及人力成本来进行管理，能够节省大量的时间和人力，从而提高整个建筑工程的效率和质量。

3.6 具有协调化特点

在工程项目设计工作开始之前，设计人员是需要加强与建筑企业、业主三方的联系的，只有详细地沟通才能够保障设计出的内容符合相关要求。在设计中，也需要加强交流才能发现设计中的不足之处。如果设计工具是CAD 软件，设计工作人员很难及时开展与施工单位之间的交流，经常是在施工问题出现后才进行交流，才解决更改设计方案，这样的方式不但增加了现场管理工作的难度，还有可能增加施工成本。而使用BIM软件开展设计工作，能够通过三维立体模型预先发现可能会出现的施工问题，便于设计工作人员与施工单位进行协调，便于优化设计更改方案，以此减少在后续施工中出现施工事故的可能性。

4 结束语

BIM 作为CAD 技术的迭代，在设计、数据、管理阶段都有着更为明显的优势，在当前的建筑行业中发挥了重要作用，能够在保障设计质量的基础上缩短设计时间。因此，从业者应该更好地掌握这项技术，应用在工程管理中，提高应用效果，推动我国建筑设计行业实现智能化、现代化的发展。