BIM：开启建筑新时代

BIM：开启建筑新时代

阮小林

住房和城乡建设部于2017年5月4日发布第1534号公告，批准《建筑信息模型施工应用标准》为国家标准，编号为GB/T51235-2017，将在明年1月1日起实施。而就在今年7月1日，《建筑工程信息模型应用统一标准》已正式开始实施，该标准是第一部建筑信息模型方面的工程建设标准，填补了我国BIM技术应用标准的空白，特别是配合住建部发布的装配式建筑3大标准（装配式木结构、装配式钢结构、装配式混凝土建筑技术标准）在今年6月实施，标志着我国建筑业将进入一个全新的时代。

标准背景

新发布的标准与将实施的标准相辅相承。《建筑信息模型应用统一标准》为最高标准，其他标准应遵循统一标准的要求和原则。《建筑信息模型施工应用标准》为执行标准，规定在设计、施工、运维等各阶段BIM具体的应用内容，包括BIM应用基本任务、工作方式、软件要求、标准依据等。

《建筑信息模型施工应用标准》是根据住房和城乡建设部《关于印发〈2013年工程建设标准规范制订修订计划〉的通知》的要求，由中国建筑股份有限公司和中国建筑科学研究院会同有关单位编制而成。《建筑信息模型施工应用标准》共有12章，包含设计、施工、加工、造价、管理、监理、验收等建筑施工全流程相关内容。

为编制《建筑信息模型施工应用标准》，标准编制单位组织了大量工程示范活动。标准编制单位从“十五”开始，承担了多项国家科技支撑计划项目和863项目研究工作，开展了数字社区信息表达与交换标准、基于国际标准IFC的建筑设计及施工管理系统、现代建筑设计施工一体化关键技术、基于BIM技术的下一代建筑工程应用软件、城镇住宅建设BIM技术研究及产业化应用示范、基于BIM服务建筑工程设计的共性平台技术等研究，国家和企业多年的科研投入为本标准的编制打下良好基础。

中国建筑股份有限公司从2013年开始在业内率先开展BIM应用示范工程建设，投入大量人力和物力将BIM技术应用于一批代表性工程，如在广州东塔项目中开展了我国第一例基于BIM的工程总包项目管理实践；在中建技术中心实验楼工程中实践了我国第一例IPD模式的BIM应用，打造了BIM技术“四位一体”应用范例。在BIM示范工程的带动下，有大量的工程项目开展了BIM应用。据统计，截至2015年末，已有1658个项目中不同程度应用了BIM技术，其他参编单位也在众多项目中积累了丰富的BIM应用经验，这些工程实践为本标准编制积累了宝贵的经验。

为充分借鉴美国和欧洲一些国家的BIM标准编制经验，编制组组织翻译了26部有关BIM的国际标准、国家标准和美国的协会标准，形成约40万字的参考资料，供标准编制组深入研究、学习和参考。从深化设计、施工模拟、预制加工、进度管理、预算与成本管理、质量与安全管理、施工监理、竣工验收等方面提出了建筑信息模型的创建、使用和管理要求。

标准定位直接面向施工技术和管理人员，间接面向软件开发人员，提出软件功能要求，促进BIM软件发展。标准从应用内容、模型元素、交付成果和软件要求三个方面展开，当前标准框架为未来可能的扩展留下了空间，例如，幕墙、装饰装修的深化设计和预制加工，可以在对应章增加扩展。

标准规范统一了名词定义，如建筑信息模型、模型细度等，不使用子模型、任务模型、专业模型等名词，采用工程技术人员容易理解的名词，并对建筑信息模型给出了中国标准定义，即：在建设工程及设施全生命期内，对其物理和功能特性进行数字化表达，并依此进行设计、施工、运营的过程和结果的总称。

建筑工业化和建筑业信息化是建筑业可持续发展的两大组成部分，信息化又是现代工业化的重要支撑。目前我国建筑业信息化发展缓慢，其主要原因在于企业管理信息化的过程中始终缺乏管理资源信息化，而管理信息化和资源信息化对于建筑业信息化两者缺一不可。

尽管我国工程规划、设计、施工、运维等阶段及其中的各专业、各环节以及工程建设管理都已普遍应用计算机软件，但工程建设行业计算机应用软件水平的进一步提升目前尚面临着两个主要问题：一是信息共享，二是协同工作。工程建设行业不同软件信息不交换、不及时、不准确的信息孤岛问题已经是国内外普遍存在的问题。大到一个行业，小到一个企业、一个部门，数据不能有序流通、信息不能共享，信息孤岛给行业和企业带来巨大的经济损失。解决各个系统之间的数据交互和业务集成，也就成了行业和企业信息化的主要战略任务，这也是 BIM 技术的优势所在。

BIM标准是建立标准的语义和信息交流的规则，为建筑全生命周期的信息资源共享和业务协作提供有力保证。但是，目前并未在建筑全生命周期范围内大规模地实施应用BIM，以及在此基础上实施ERP、BLM等全面的信息化管理，其主要原因就在于建筑信息模型标准体系与标准的缺失。与其他行业相比，建筑物的生产是基于项目与协作的，通常由多个平行的利益相关方在较长的时间段协作完成。建筑业的信息化尤其依赖在不同阶段、不同专业之间的信息传递标准，即需建立一个全行业的标准语义和信息交换标准，否则将无法整体实现BIM的优势和价值。此外，BIM标准对建筑企业的信息化实施具有积极的促进作用，尤其是涉及企业中的业务管理与数据管理的软件，均依赖标准化所提供的基础数据、业务模型，从而促进建筑业管理由粗放型转向精细化管理。

指导政策

《建筑信息模型施工应用标准》的出台和《建筑工程信息模型应用统一标准》的实施，可以说是当前国家转型升级、实现全面信息化的大环境下驱使的，是配合国家战略发展的一项举措。

2016年7月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《国家信息化发展战略纲要》，其中提出：推进智慧城市时空信息云平台建设试点，运用时空信息大数据开展智慧化服务，提升城市规划建设和精细化管理服务水平。推动数字化城管平台建设和功能扩展，统筹推进城市规划、城市管网、园林绿化等信息化、精细化管理，强化城市运行数据的综合采集和管理分析，建立综合性城市管理数据库，重点推进城市建筑物数据库建设。

工程建设信息化，是在行业贯彻执行国家战略性新兴产业政策、推动新一代信息技术培育和发展的具体着力点，也将有助于行业的升级转型。工程建设信息化，则依赖于建筑信息模型技术所提供的各种基础数据。在住建部制定的建筑业发展“十三五”规划中，明确对BIM的应用做出了要求，提出：要加快推进建筑信息模型（BIM）技术在规划、工程勘察设计、施工和运营维护全过程的集成应用，支持基于具有自主知识产权三维图形平台的国产BIM 软件的研发和推广使用。

2016年8月23日，住建部印发《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》，在该纲要中提出：“十三五”时期，全面提高建筑业信息化水平，着力增强BIM、大数据、智能化、移动通讯、云计算、物联网等信息技术集成应用能力，建筑业数字化、网络化、智能化取得突破性进展，初步建成一体化行业监管和服务平台，数据资源利用水平和信息服务能力明显提升，形成一批具有较强信息技术创新能力和信息化应用达到国际先进水平的建筑企业及具有关键自主知识产权的建筑业信息技术企业。并对勘察设计类企业、施工类企业、工程总承包类企业分别做出了相应要求，要求这些企业推进信息技术与企业管理深度融合，加快BIM普及应用，实现勘察设计技术升级，加强信息化基础设施建设，推进管理信息系统升级换代，优化工程总承包项目信息化管理，提升集成应用水平，推进“互联网+”协同工作模式，实现全过程信息化。该纲要明确指出，BIM是“十三五”建筑业信息技术发展的重要内容。未来一段时期，BIM必将实现建筑全生命期信息共享。广大企业要积极研究BIM、物联网等技术的创新应用，赢得技术优势，才能赢得未来发展。

此外，各地方政府也相对应的出台了很多关于BIM的推广政策。例如，重庆2017年起建筑面积3万平方米以上的单体公共建筑（包含以上规模公共建筑面积的综合体）在设计阶段必须采用BIM技术；上海将在三年内全面使用BIM技术，2017年10月起，规模以上新建、改建和扩建的政府和国有企业投资的工程项目全部应用BIM技术，鼓励其他社会投资工程项目和规模以下工程项目应用BIM技术；湖南省同样也决定实施推进BIM技术应用三年行动，到2020年底，设计、施工、房地产开发、咨询服务、运维管理等企业全面普及BIM技术。

行业影响

有分析人士指出，BIM给建筑业带来的并不单单只是将平面的CAD升级成立体的BIM， BIM并不仅是一项技术变革，同时也是流程、商业模式和产业模式上的变革。BIM在技术上改变的不只是建筑绘图，还有可视化的创造方式以及工程数据信息的集成应用载体；在流程上BIM不断地在帮助优化企业内设计、施工、运维等各个阶段的应用及操作流程，它将成为未来整个建筑项目流程的主导者，改变当前的格局。

在设计部分。BIM不但将建筑师、结构工程师、设备工程师等设计工种组织在同一个三维信息模型下工作，实现设计技术自身的协同，减少工种图纸间的“错漏缺”现象，而且实现了设计各阶段的集成。运用BIM，利用参数化构件组成的模型修改，可以省去建筑方案设计与后续设计(如初步设计、施工图设计)之间繁重的重绘工作，避免设计各环节脱节，便于根据实际工程要求对原方案的梳理及修改工作。此外,设计完成后,BIM包含建筑工程从设计、使用直至建筑使用周期终结的所有信息参数，这些信息始终建立在一个三维模型数据库中，业主、施工、监理单位及相关管理部门都可基于这个统一的模型协同工作,彻底改变了工程项目的协作过程。BIM技术的应用，不仅改变了设计思维和方法，也使设计在工程的建设过程中更显现其主导作用。

在施工部分。BIM技术对建筑施工流程的影响可以说是颠覆性的，对施工过程中的方案优化、成本、进度、质量等控制更加精确、具体，并对施工企业的管理和生产起到变革作用——虚拟施工、方案优化。首先，运用BIM技术，建立用于进行虚拟施工的施工模型，可以将工艺参数与影响施工的属性联系起来，以反应施工模型与设计模型之间的交互作用。施工模型要具有可重用性，因此必须建立施工产品主模型描述框架，随着产品开发和施工过程的推进，模型描述会日益详细，最终通过BIM技术保持模型的一致性及模型信息的可继承性，实现虚拟施工过程各阶段和各方面的有效集成。其次，基于BIM模型，可对施工组织设计方案进行论证，就施工中的重要环节进行可视化模拟分析,并按时间进度进行施工安装方案的模拟和优化。也可对一些重要的施工环节或采用新施工工艺的关键部位、施工现场平面布置等施工指导措施进行模拟和分析，不断优化方案，以提高计划的可行性。还可直观地了解整个施工或安装环节的时间节点和工序，并清晰把握在施工过程中的难点和要点，从而优化方案，以提高施工效率和施工方案的安全性。

在监理部分。由于相对于以前的平面设计图，基于BIM技术的设计模型能更好地表达出各种构件的空间位置关系，这就使得监理人员能够更直观地看到某些施工难点，进而为施工提供指导。特别是对于实际施工中与设计图纸不符的地方，也能更及时地看到、提出问题，方便与设计、施工的沟通，有助于及时发现问题、解决问题。虽然BIM技术的应用可以让监理工作更轻松，但也给监理企业提出了新要求。比如根据BIM技术的特点和要求，监理企业需要重新制定公司的监理工作制度，从而在利用BIM技术对工程进行监理的过程中，能够真正地发挥BIM技术的优势，指导工程项目建设过程的监理工作。

中国建筑学会顾勇新副秘书长曾在讲话中说到：BIM技术作为建筑业信息化的重要组成部分，具有三维可视化、数据结构化、工作协同化等特点优势，给我们行业发展带来了强大的推动力，有利于推动绿色建设，优化绿色施工方案，优化项目管理，提高工程质量，降低成本和安全风险，提升工程项目的管理效益。BIM给这个行业带来了革命性，甚至是颠覆性的改变。一方面BIM技术的普及将彻底改变整个行业信息不对称所带来的各种根深蒂固的弊病，用更高程度的数字化整合优化了全产业链，实现工厂化生产、精细化管理的现代产业模式；另一方面，BIM在整个施工过程全面应用或施工过程的全面信息化，有助于形成真正高素质的劳动力队伍。

BIM专家王翔宇教授也曾指出，BIM并不仅是一项技术变革，同时也是流程、商业模式和产业模式上的变革。BIM在技术上改变的不只是建筑绘图，还有可视化的创造方式以及工程数据信息的集成应用载体；在流程上BIM不断地在帮助优化企业内设计、施工、运维等各个阶段的应用及操作流程，以及企业与客户之间，企业与政府之间的需求及合作方式；在商业和产业模式中BIM即作为建筑产业链的核心，同时也作为商业平台发展和产业升级的基础。对于未来建筑业，人与自然和建筑的融合与共生应该是在技术、管理、产业变革基础上希望达到的需求状态，未来整个行业不仅仅追求现阶段模块化拼装的高生产效率和产业集群下高经济效益的建造和管理模式，也许真正需求的是建筑由外及内的基因变革。当建筑能够基于现有数据的分析与预测，提供给人与自然及社会不断进行着功能、物质、经济变化的建筑时，建筑即将种子扎根于人与自然的需求的土壤之中。然而这就是我们寄予BIM所能够带给世界及建筑业未来的改变。

行业相关

BIM技术是建筑产业链的核心，是建筑产业的变革，必然也将影响到我们诸多与建筑相关的行业。

装配式建筑。BIM技术与装配式建筑有着极高的契合度。装配式结构预先在工厂生产出各种构配件运到工地进行装配，混凝土构配件实行工厂预制、现场预制和工具式钢模板现浇相结合，发展构配件生产专业化、商品化，有计划有步骤地提高预制装配程度。在建筑材料方面，积极发展经济适用的新型材料，重视就地取材，利用工业废料，节约能源，降低费用。利用BIM技术，将组成工程的每个部分分解成为尺寸、形状都标准化且可以定型生产的构件。在BIM中根据构件的特点，建立构件库，构件库可以包括建筑材料库、预制构件库（预制梁、预制板、柱、栏杆、门、窗等）、家具库（桌椅、厨卫、洁具、灯具等）等。建立BIM模型时可以利用构件库搭建整个建筑工程。建立构件库时，应完善每个构件的信息。信息包含：构件的编号、尺寸信息、材质信息、位置信息，从而解决构配件标准化的问题。

装配式建筑作为我国未来建筑业的发展方向，将解决当前建筑行业中的许多问题，而BIM技术则在装配式建筑中扮演着非常重的角色，为了推动装配式建筑取得突破性进展，住建部提出了五项措施，其中之一便是“加强装配式建筑技术和管理创新”，利用BIM技术所构建的设计平台，装配式建筑设计中的各专业设计人员能够快速地传递各自专业的设计信息，对设计方案进行“同步”修改。借助BIM技术与“云端”技术，各专业设计人员可以将包含有各自专业的设计信息的BIM模型统一上传至BIM设计平台，通过碰撞与自动纠错功能，自动筛选出各专业之间的设计冲突，帮助各专业设计人员及时找出专业设计中存在的问题；装配式建筑中预制构件的种类和样式繁多，出图量大，通过BIM技术的“协同”设计功能，某一专业设计人员修改的设计参数能够同步、无误地被其他专业设计人员调用，这方便了配套专业设计人员进行设计方案的调整，节省各专业设计人员由于设计方案调整所耗费的时间和精力。

幕墙。幕墙依附于建筑业，但它具有天生的机械制造工业基因，是建筑业中专业交叉最多的分支。幕墙在设计制造安装过程中具有多专业深度交叉的特点，建筑师们对艺术孜孜不倦的追求以及大量城市综合体和超高层建筑的不断涌现，这些都给幕墙技术提供了极大的发挥空间，而BIM的出现给幕墙技术的发展带来了良好的机遇。

传统的建筑业存在严重的产能浪费现象。造成浪费的原因包括建筑材料使用率低、工程返工以及人员窝工等诸多因素。据统计，在建设过程中，各种资源的浪费竟高达建设项目总投入的25%，其中很大一部分浪费是源自建筑幕墙的设计制作安装过程。

协调性设计建筑信息模型是BIM应用的基础，有效的模型共享与交换能够实现BIM的应用价值最大化。作为建筑的一个分支，幕墙设计施工不免会和其他专业有工作交集。建筑工程全生命周期是一个复杂的过程，一旦项目的实施过程中出现了问题，参建各方就需要开协调会议查找问题原因，提出解决办法，做出具体变更。施工中常会遇到的碰撞问题，通过BIM的碰撞检查就可在设计时间处理碰撞报告，做成碰撞检测数据，供给各方进行讨论协调。

可视化设计基于BIM技术的三维虚拟设计环境将设计信息、模拟信息快速地传递给项目协作伙伴，提高了协作方的沟通效率，减少了因设计失误返工带来的经济损失。可视化可用于幕墙边角、洞口、交界处、梁底收边等细部构造节点的设计交底。此外，通过可视化的展示，可以快速发现各专业之间的矛盾，有助于提高设计的质量。

BIM技术在幕墙方面应用的相对较少，而且处于起步阶段，随着时间的推移，经过更多项目的历练和总结，BIM技术在我国的幕墙应用终有一天会有突破的飞跃，实现设计（包括方案设计、结构计算、热工计算、日照计算等等）、加工制作、安装施工和运行维护的各个阶段运用软件的使用整合，进一步撰写BIM技术在幕墙系统的自动化程序，增进产业竞争能力。

给排水。建筑给水排水工程不同功能的给水排水管道材料也有所不同，多而不同材质的管道，其安装要求也不同。管道种类多、数量多，而且复杂。建筑给水排水工程不同功能的给水排水管道常常多达七、八种之多。不同种类的管道其安装要求不同，因此合理地布置给水排水管道显得格外重要。

传统二维CAD设计通过向业主提供平面图、立面图、剖面图、详图，以及设计说明、材料表等设计图纸方式传递和提交设计成果。传统的二维CAD设计方式最常见的错误就是信息在各种复杂的平面、立面、剖面图之间传递差错，至于给排水管线之间的碰撞、错位可以说是层出不穷。而随着地标性建筑的不断涌现，建筑造型和空间关系复杂，对体量巨大的设计项目来说，传统二维CAD设计方式在设计表达和协同上的问题显得尤为突出。这种设计方式使得每项工程都有大大小小、成百上千张设计图纸，对整个设计而言，每张图纸都是一个相对独立、单独的组成部分。这些独立、单独的组成部分由于没有一个能有效整合所有信息以保证数据完整性的中央储存库，导致分散的资料必须依靠专业技术工程师的解读才能相互联系成为一个可理解的整体。BIM提供的三维动态可视化设计，将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们的面前。建筑设备（给排水）专业间的设备走线、管道等可以用直观的立体三维效果图表示，可以优化设计，更好地利用建筑空间，有效避免各专业之间管、线“打架”的现象，提高各专业之间的配合和协调，能够一目了然地发现问题并及时解决，减少了各工种图纸间的“错、漏、缺”的发生。

参考资料：《BIM的影响有多大？》、《BIM助力建筑工业化发展》、《BIM技术为幕墙行业带来新变革》、《BIM技术在建筑设计中的运用》

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1671-3362（2017）07-0012-04