浅析我国在施工阶段BIM 应用中的存在问题及对策

王智佳WANG Zhi-jia；苑东亮YUAN Dong-liang；薛苗苗XUE Miao-miao

（河南理工大学，焦作 454000）

（Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454000，China）

1 BIM 概念的理解

BIM（Building Information Modeling），建筑信息模型的简称。1975年美国佐治亚理工大学查尔斯·伊斯特曼（Charles·Eastman）博 士 提 出 的“Building Description System（建筑表达体系）”是BIM 的雏形。自此之后BIM 在美国、日本、新加坡、欧洲、澳洲等国家迅速发展，大大提高了建筑行业的信息化进程。

BIM 从名称上来看就是一个包含了建筑信息的模型，这里的建筑信息不仅仅是建筑的三维几何外观信息，还包括构件性能、结构要求、施工进度、施工环境、维护管理等整个建设工程项目寿命周期的各种相关信息。BIM 并不是静止的单一的，它随着建设工程项目的生命周期不断的丰富和完善，是一种动态的技术流程。

利用BIM 中的完整建筑信息指导建设工程项目的进程，加强了建设工程项目的前期控制管理，在很大程度上减少工程资源的浪费，从而降低成本，缩短工期，在一定程度上提高建设工程项目的价值。

2 BIM 在建设施工阶段的应用

BIM 在建设行业的应用开始只是在设计阶段，进行三维设计，碰撞检查等，随着BIM 理论和功能的发展，其应用逐渐扩散到建设行业的施工、运维等阶段，慢慢的形成BIM 在建设项目全寿命周期上应用的趋势。

2.1 BIM 的功能及特点 BIM 是基于最先进的三维数字设计和工程软件所购建的“可视化”数字模型，为设计师、建筑师、水电暖铺设工程师、开发商乃至物业维护等各环节人员提供“模拟和分析”的科学协作平台，帮助他们利用三维数字模型对项目进行设计、建造及运营管理。其最终目的是使整个工程项目在设计、施工和使用等各个阶段都能够有效地实现建立资源计划、控制资金风险、节省能源、节约成本、减低污染和提高效率，从真正意义上实现工程项目的全生命周期管理。

BIM 是一种以软件平台为基本支撑的新的管理技术流程，具有以下特点：

2.1.2 协调性：这个方面是建筑业中的重点内容，不管是施工单位还是业主及设计单位，无不在做着协调及相配合的工作。一旦项目的实施过程中遇到了问题，就要将各有关人士组织起来开协调会，找各施工问题发生的原因，及解决办法，然后出变更，做相应补救措施等进行问题的解决。建筑项目涉及到的人员多且杂乱，协调可能会涉及到多方人员，造成大量的管理工作，协调过程中多方利益和责任的划分，会在一定程度上影响工程项目的工期、质量等问题。BIM 的协调性一种是前期的碰撞处理，即BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，提供出来另外一种是BIM 数据库，建设项目的各种信息都储存在BIM 数据库中，如果出现问题，利用数据库中的信息可以大量的减少协调工作，间接提高建筑价值。

2.1.3 模拟性：模拟性并不是只能模拟设计出的建筑物模型，还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。在设计阶段，BIM 可以对设计上需要进行模拟的一些东西进行模拟实验，例如：节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟等；在招投标和施工阶段可以进行4D模拟（三维模型加项目的发展时间），也就是根据施工的组织设计模拟实际施工，从而来确定合理的施工方案来指导施工。同时还可以进行5D 模拟（基于3D 模型的造价控制），从而来实现成本控制；后期运营阶段可以模拟日常紧急情况的处理方式的模拟，例如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。

2.1.4 优化性：事实上整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程，当然优化和BIM 也不存在实质性的必然联系，但在BIM 的基础上可以做更好的优化、更好地做优化。优化受三样东西的制约：信息、复杂程度和时间。没有准确的信息做不出合理的优化结果，BIM 模型提供了建筑物的实际存在的信息，包括几何信息、物理信息、规则信息，还提供了建筑物变化以后的实际存在。复杂程度高到一定程度，参与人员本身的能力无法掌握所有的信息，必须借助一定的科学技术和设备的帮助。现代建筑物的复杂程度大多超过参与人员本身的能力极限，BIM 及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。目前基于BIM 的优化可以做项目方案优化、特殊项目的设计优化等工作。

2.1.5 可出图性：BIM 并不是为了出大家日常多见的建筑设计院所出的建筑设计图纸，及一些构件加工的图纸。而是通过对建筑物进行了可视化展示、协调、模拟、优化以后，可以帮助业主出如下图纸：①综合管线图（经过碰撞检查和设计修改，消除了相应错误以后）；②综合结构留洞图（预埋套管图）；③碰撞检查侦错报告和建议改进方案。

BIM 不仅仅是几种软件产品，它是一种在软件平台上进行项目管理的一种技术流程，通过BIM 团队的操作、应用和管理，实现各种功能。斯坦福设施集成化工程中心(Center for Integrated Facility Engineering)定义BIM 的8 种功能分别为：明确需求、作为与非专业人士进行沟通的工具、设计方案比选、冲突检查与可建造性分析、创建图纸、生成工程量、供应链管理、进行施工计划安排。

2.2 BIM 在我国建设施工阶段的功能实现和应用 施工阶段是整个寿命周期中持续阶段最长、工序最多、涉及参与人员最多的工程，施工阶段的工作直接关系到工程质量、进度、成本的目标实现。BIM 在我国建设施工阶段的功能实现和应用主要有以下几个方面：

2.2.1 三维图形平台 三维图形平台是支撑BIM 建模以及基于BIM 相关产品的底层支撑平台。在数据容量、显示速度、模型建造和编辑效率、渲染速度和质量等方面，满足BIM 应用的各种支撑。

本次实验研究表明，RNA干扰Fascin表达后的宫颈癌细胞的体外增殖能力降低，说明Fascin在宫颈癌细胞生长中可能具有促进作用。为明确Fascin对整体动物肿瘤生长中的作用，我们进一步研究了敲低Fascin对宫颈癌细胞裸鼠成瘤能力的影响。结果发现，发现敲低Fascin后的宫颈癌细胞裸鼠移植瘤体积和重量均降低，说明敲低Fascin同样可以在体内抑制宫颈癌细胞的生长，抑制肿瘤的增殖。以上实验结果表明，敲低Fascin具有一定的抗宫颈癌细胞生长的作用，对治疗宫颈癌具有积极意义。

2.2.2 虚拟施工 借助BIM 技术可以进行项目虚拟场景漫游，在虚拟现实中身临其境的开展方案体验和论证。可以直接地了解整个施工环节的时间节点和工序，清晰地把握施工过程中的难点和要点，从而优化方案、提高施工效率，确保施工方案的安全性。

2.2.3 碰撞检查 BIM 的三维技术可以在前期进行碰撞检查，快速、全面、准确地检查出设计图纸中的错误和遗漏，减少图纸中平立剖面之间、建筑图与结构图之间、安装与土建之间及安装与安装之间的冲突问题。施工阶段的碰撞检查还会结合施工方案、结构偏差及深化设计方案查找碰撞点，发现影响实际施工的碰撞点。减少设计变更和施工中的返工，提高施工现场的生产率，有利于保证质量、节约成本、缩短工期和减低风险。

2.2.4 精细化材料管理 在建设成本中，材料费约占60%，材料管理和施工成本和质量密切相关，直接影响建设项目价值。目前我国建设行业材料方面还处于粗放型管理阶段，材料浪费等各种问题不断出现。应用BIM 可精细化材料计划，进行材料用量对比，限额领料，控制材料飞单等。在材料的运输及垂直运输方面的材料控制都发挥一定的作用。

2.2.5 精确算量与成本控制 工程量统计结合4D 的进度控制，就是BIM 在施工中的5D 应用。BIM 是一个丰富的工程信息数据库，可以真实地提供造价管理所需的工程量信息，借助这些信息，计算机可以快速地对各种构件进行统计分析，进行工程量计算，保证了工程量计算的准确性。在对内成本中可进行内部多算对比和分包班组工程量核对，还可以作为索赔的支撑。

2.2.6 现场整合与协同工作 BIM 集成了建筑物的完整信息，给项目参建各方提供了一个三维的、便于交流、便于协同工作的平台，从而帮助现场人员更好地理解项目，方便洽商，达成共识。

2.2.7 数字化加工与工厂化生产 BIM 结合数字化制造，对预制构件进行数字加工，能够提高建筑企业的生产效率。

BIM 在建设施工阶段的这些作用的综合效应，就是减少施工过程中的人力物力时间等资源的浪费，提高工作效率，保证工程质量，从而增加了建设工程的经济效益和价值。

3 我国建设施工阶段BIM 应用过程中存在的问题

BIM 自2002年引入中国建筑行业，其发展一直比较缓慢，直到2009年才开始受到行业各界的重视，近几年有发展BIM 热的趋势。

BIM 在我国建筑业的应用主要集中在设计和施工阶段。建设施工阶段持续时间较长，人力物力等各种资源繁多复杂，工序和各方交接冗杂，这些特点给施工阶段带来各种问题，影响建设工程项目的成本、工期和质量。在建设施工阶段有效的应用BIM 可以很大程度上提高建设工程项目价值。经过这些年的发展应用，根据我国一些企业的总结，在建设项目中应用BIM 以加快进度10%左右，提高利润10%左右。

现在很多施工单位都认识到了BIM 的价值，积极开展应用，但在这中间存在这一些问题，不同程度上影响BIM 的价值体现和发展。本文从以下三个方面分析我国建设施工阶段BIM 应用存在的问题，并探讨其解决方向：

3.1 BIM 认识的不完全 BIM 在国外的发展所带来的利益是有目共睹的，我国很多施工企业也开始大力发展BIM 应用。但是有很多企业没有清楚或者完全的认识到BIM 是什么，BIM 可以做什么，怎么应用BIM 等问题，就开始树立BIM 的大旗。这样就导致了BIM 热的表象，从根本上偏离了引入BIM 的初衷，甚至给企业带来亏损。比如在选择BIM 产品的时候，没有正确的评估本企业的引入目标和各种BIM 产品的功能，导致引入的BIM 产品根本达不到预期的效果，干不了活，白白浪费资金的同时也间接降低了BIM 的价值。

所以从根本上正确完整地认识BIM 是很重要的，这是一个方向性的问题，企业发展BIM 的根本。在没有认清BIM 的情况下，盲目的“拿来主义”会带着施工阶段的BIM应用走上弯路。马智亮等人在建设BIM 技术研究与应用论坛上也提到过BIM 热的不理性。这种不理性的BIM 热不仅不能帮助施工企业进行技术发展，还会给BIM 的发展造成很大的阻碍。

3.2 模型建立不完善 BIM 模型中包含的建筑信息不是一次完成输入的，它是随着建设项目生命周期的发展不断完善的，动态丰富发展的，这些信息跟着工程项目进程要及时更新，否则BIM 就会损失或失去其指导管理的意义。

BIM 是一个贯穿建设项目全寿命周期的过程管理，从设计到施工到运维，这些阶段的BIM 不可能用一种BIM产品做下来，这中间就会出现模型数据的传输问题。各阶段的重点不同，前一阶段的模型后一阶段很难直接拿来使用，如设计阶段的模型在施工阶段必须经过详细的完善才能用来指导施工；其次由于利益和知识的保护，企业之间的模型很难实现共用；第三，各种BIM 产品之间的数据传输，BIM 理论和应用的快速发展，刺激着BIM 软件的飞速发展，现在市场上的BIM 产品虽不能说是百家齐放也是多种多样，但是各种BIM 产品之间的数据传输并不能畅通的进行，甚至有些产品的数据不能互相传递，这种情况就要再次建模，造成大量人力物力的浪费，也阻碍了BIM的工作效率。

3.3 BIM 应用不全面 在建设施工阶段很好的应用BIM 可以带来很大的价值，如精细化管理能力的提升，技术能力的提升，管理效率的提升，更流畅的协同共享等等。我国建设施工阶段的BIM 应用处在发展初期，BIM 功能实现和应用都不太全面，很多建设工程项目的施工阶段BIM 应用，只是发挥其中一项或者几项作用，且各作用不能很好的系统应用，大大降低了BIM 的功能。在BIM 采购费用一定的情况下，功能的大幅度下降，降低了BIM 在建设施工阶段的应用价值，阻碍BIM 在建设施工阶段的发展。

BIM 在我国建设施工阶段的应用可能还存在其他各种的问题，但归根结底都离不开这几方面，我们应该及时认识并解决这些问题，使BIM 这种先进的管理技术流程在我国建设施工阶段发挥其真正的功能和作用，提高施工质量，减少资源浪费，最终达到提高建设项目价值的目的。

4 对策

BIM 要发展这些问题是必须要解决的，这些问题的存在会降低BIM 应用的价值，使其功能和作用不能得到完全的发挥，在事物发展初期会严重阻碍其发展。

首先，要学习BIM 掌握BIM，不停留于浅层次的了解解和知道，在大方向上正确把握，应用BIM 指导施工，帮助施工企业技术进步，提高建设工程项目价值。企业的高层一定要参与到BIM 中，在方向上给企业导航，培养BIM专业团队，使BIM 应用专业化。

其次，各种BIM 产品之间的数据传输，我国现在几家大的建筑软件公司如鲁班、广联达等都已经在BIM 方面投入了研究，做出的BIM 产品也投入市场，收到了一定的效果，相信未来的不久数据的传输也可以很好的解决，使各种BIM 产品之间可以畅通的进行传输，且尽量避免传输过程中的数据丢失。

第三，数据共享，建设项目各参与方属于不同的利益体，数据是企业的保护点，这是数据共享的门槛。短时间内不可能跨过去，要加强设计、施工等阶段和施工各方的衔接沟通，共同建立完善的BIM 模型，就要使他们拥有共同的利益体，比如现在提倡的设计施工采购总承包模式，这种模式可以在一定范围内解决这一问题，减少BIM 工作量，提高BIM 模型的价值。

最后要加强BIM 应用在人才的培训教育，逐渐使BIM 应用普遍化全面化，提高其在施工阶段的应用价值，有助于其快速发展。

建设项目应用BIM 是不可阻挡的趋势，不发展BIM就跟不上时代的发展脚步，建设行业就会落后。我国建设施工阶段的BIM 应用在发展中存在这样那样的问题，但是相信这些问题都会很快的得到解决，进入BIM 高速发展的时代。

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