论BIM技术的优势及对建筑业的发展

田晓蓉

摘 要：BIM是近年来在计算机辅助建筑设计领域出现的新技术，BIM技术在2002年由Autodesk公司率先提出，并逐渐得到世界建筑行业的普遍接受。如今，BIM的发展潮流已势不可挡。文章从建筑业的重要性谈起，引出BIM这一概念。从BIM的定义、功能特点、应用、发展趋势等方面重点阐释了其与传统技术相比所具有的诸多优势。

关键词：BIM；建筑业；项目管理

在建筑工程领域，如果将CAD技术的应用视为建筑工程设计的第一次变革，建筑信息模型（BIM，Building Information Molding）的出现将引发整个A/E/C（Architecture/Engineering/Construction）领域的第二次革命。BIM 研究的目的是从根本上解决项目规划、设计、施工、维护管理各阶段及应用系统之间的信息断层，实现全过程的工程信息管理乃至建筑生命期管理（Building Lifecycle Management，BLM）。然而，由于建筑业本身所固有的特性，如产业结构的分散性、工程对象的唯一性、工程信息的复杂性等，使得BIM 的实现异常复杂且艰难。国际协同工作联盟（IAI）推出的IFC（Industry Foundation Classes）为BIM 的实现提供了建筑产品数据表达与交换的标准，标志着BIM 概念的成熟，推动BIM 技术的发展。BIM 已成为当前建设领域信息技术的研究和应用热点。

1 BIM介绍

BIM 的理论基础主要源于制造行业集CAD 、CAM 于一体的计算机集成制造系统CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）理念和基于产品数据管理PDM 与STEP 标准的产品信息模型。BIM 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，BIM 是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。一个完善的信息模型，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。BIM 具有单一工程数据源，可解决分布式、异构工程数据之间的一致性和全局共享问题，支持建设项目生命期中动态的工程信息创建、管理和共享。

2 BIM功能特点

2.1 模型信息的完备性

除了对工程对象进行3D 几何信息和拓扑关系的描述，还包括完整的工程信息描述，如对象名称、结构类型、建筑材料、工程性能等设计信息；施工工序、进度、成本、质量以及人力、机械、材料资源等施工信息；工程安全性能、材料耐久性能等维护信息；对象之间的工程逻辑关系等。

2.2 模型信息的关联性

信息模型中的对象是可识别且相互关联的，系统能够对模型的信息进行统计和分析，并生成相应的图形和文档。如果模型中的某个对象发生变化，与之关联的所有对象都会随之更新，以保持模型的完整性和健壮性。

2.3 模型信息的一致性

在建筑生命期的不同阶段模型信息是一致的，同一信息无需重复输入，而且信息模型能够自动演化，模型对象在不同阶段可以简单地进行修改和扩展而无需重新创建，避免了信息不一致的错误。

3 BIM产生的影响

3.1 将原有建筑工程的一次性的特点转变成“非一次性”的

三维可视化功能再加上时间维度，可以进行虚拟施工。针对同一个建筑工程，便有了“多次”施工的机会，通过对每次模拟施工进行分析对比，结合施工方案和现场视频监测，大大减少建筑质量问题、安全问题，减少返工和整改。

3.2 将建筑产品单件性的生产特点转变成连续性的

一般的工业产品是在一定的时期里，统一的工艺流程中进行批量生产，而具体的一个建筑产品应在国家或地区的统一规划内，根据其使用功能，在选定的地点上单独设计和单独施工。即使是选用标准设计、通用构件或配件，由于建筑产品所在地区的自然、技术、经济条件的不同，也使建筑产品的结构或构造、建筑材料、施工组织和施工方法等也要因地制宜加以修改，从而使各建筑产品生产具有单件性。BIM所具有的模块化的功能将逐步改变建筑产品这一特点，数字模块化建造是数字设计、生产技术与建筑产业化结合的有效途径.随着数字生产方式与生产工具的不断更新与升级，基于BIM设计平台的数字模块化建造将使得建筑产品的单件性逐步向连续性转变。

3.3 建筑工程由原来的“沟通难”转变成现在的“沟通易”

BIM这项作用的实现，主要靠其可视化、多维度集合、各专业共享及互动等特点来实现。可视化，在上面已经提到过。这一特点主要是通过模拟演示，让懂建筑的和不懂建筑的人都能看懂演示的过程，让建筑项目中的各参与方更好的了解项目，相互的之间的沟通就自然变得简单。多维度集合这个词似乎很陌生，但是，它所指代的含义却很容易让人明白，多维度主要指其5D技术。可以用个虚拟的公式来帮助理解，5D=3D模型+时间进度+成本造价，这一特点使得建筑项目的造价很透明，价格易控。这一特性让项目中的各参与方存在的分歧减少了很多。

3.4 与传统的知识管理相比，知识管理由难到易

3.4.1 加深了建筑信息的结构化程度

结构化是指信息经过分析后可分解成多个互相关联的组成部分，各组成部分间有明确的层次结构，其使用和维护通过数据库进行管理，并有一定的操作规范。BIM是建筑信息的结构化建模思想和工具，它的发展趋势是越来越多的数据附加于模型上，也就是越来越多的信息被结构化，而这个结构化过程是由管理而非技术完成的。

3.4.2 产品全寿命周期管理的简易化及产业链信息关联的加强化

BIM中的建筑构件对象不但可以在不同视图中表现几何造型，而且可以包含一些与几何形状无关的特性，例如材料的容重、强度、耐火等级、传热系数，构件的造价、采购信息等等（这一特点也体现了BIM知识管理的多维化）。这些非几何信息对于建筑的全生命周期管理是非常重要的。BIM还可以包括一些二维CAD所无法表示的抽象概念，比如构件之间的拓扑连接关系，房屋空间的划分及其关系，这些信息对于结构分析，建筑能量消耗分析以及后期的物业管理来说都是非常有用的，增强了产业链之间的关联性。

3.4.3 建筑信息关联化加深

建筑信息模型BIM可以更全面、更深入地的反映建筑物信息。该模型的基本元素不是CAD中的点、线、弧、图块等基本几何图元，而是墙、门窗、梁柱等建筑专业对象，使用建筑语言来描述建筑信息，所有的相关专业可以在同一个三维建筑数据模型上进行协同设计。

3.5 信息的集成化

建筑领域信息化发展的过程中，由于缺乏统一的信息交换标准和信息集成机制，造成建筑生命期的不同阶段和不同应用系统之间信息交换和共享困难，形成信息孤岛和信息断层，阻碍了信息技术在建筑领域的应用，从而影响建筑业的生产效率。BIM中提出的建立面向建筑生命期的管理体系，以及开发集成化的信息管理系统将会解决这一难题。

4 BIM在建筑项目各阶段的应用

4.1 设计阶段

此阶段的作用主要是对空间三维复杂形态的表达与数据共享。BIM提供工程全部信息，将项目各阶段主要参与方都集中。虚拟建筑提供建筑物精确的空间关系和数据。根据3D模型自动生成和更新各种图形和文档，自动协调更改关联变更相应的信息，信息共享同步。

4.2 施工阶段

（1）虚拟建造。在BIM模型中使用实际产品后进行物理碰撞（硬碰撞）和规则碰撞（软碰撞）检查；

（2）施工分析和规划。BIM和施工计划集成的4D模拟，时间-空间合成以后的碰撞检查；

（3）成本和工期管理。BIM、施工计划和采购计划集成的5D模拟；

（4）预制。BIM和数控制造集成的自动化工厂预制；

（5）现场施工。BIM和移动技术、RFID技术以及GPS技术集成的现场施工情况动态跟踪。

5 结语

BIM自提出以来已席卷欧美的工程建设行业，引发了建筑行业史无前例的彻底变革。欧美地区较大项目基本都运用BIM。美国自建立BIM标准以来，众多项目均采用BIM方式。目前，62%以上的设计单位使用BIM. 在中国，BIM理念正逐步为建筑行业所知。目前应用以设计公司为主，政府及行业协会也越来越重视BIM。香港的建筑开发商已将是否符合BIM规范作为判断设计和施工企业能力的重要标准。

BIM是一场建筑业的信息革命，目前已经逐渐汇集成了一股潮流，席卷世界的同时，也影响了中国。我国建筑行业政府与企业在推动工程项目管理方面开始全面推广工程项目全生命周期管理，它通过参数化实体造型技术使计算机可以表达真实建筑所具有的信息，信息化的建筑设计得以真正实现，突破了千百年来用抽象的视觉符号来表达设计的固有模式。BIM建筑信息模型的发展，不仅仅是现有技术的进步和更新换代，它也将间接表现在生产组织模式和管理方式的转型，并更长远地影响人们思维模式的转变。BIM这场信息革命，将不受个人好恶和思维习惯的束缚而向前推进，它对工程建设从设计、建造、加工、施工、销售、物业管理等各个环节，都必将产生深远的影响。

参考文献

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基金项目：文章为湖北省教育厅科研计划项目，项目编号：B2016 344。