浅析BIM技术综合应用方向及发展阻碍因素

文/钮韬

一、引言

BIM技 术（Building Information Modeling）即：建筑信息模型，是近年来建筑工程行业中最为炙手可热的关键词之一，它是以三维数字技术为基础，集成了建筑项目各相关方信息的工程数据信息模型。一个完整的信息模型，能够链接建设项目生命周期不同阶段的数据、过程和资源，是对工程对象的完整描述，可被建设项目各阶段参与方普遍使用。因此，BIM技术已成为建筑工程行业上下游生态圈各方竞相追逐的新领域，将会在很大程度上引领未来建筑工程行业的发展方向，制造出新的增长极。本文从BIM技术的本质为出发点，结合现阶段与未来市场需求，逐步探讨其综合应用方向及其应用发展过程中可能遇到的阻力及解决思路。

二、BIM技术简述

（一）BIM技术的本质是整合多维度全寿命期信息流，以消除信息不对称

BIM技术是对工程项目设施实体、功能特性、实施进度、资金投入、运行参数等各维度的信息化表达，它的本质是通过集成、整合各方信息，来构建贯穿项目全寿命期的信息流。主要目的是为了消除项目建设各方的信息不对称，避免对项目的工期、造价、质量、运营、维护等方面造成负面影响。

例如：在项目设计阶段，各专业设计人员所掌握的信息不对称，建筑平面布置、功能布局等设计过程中的调整，若因为种种原因不能及时提供给结构、机电专业，会导致返工，设计效率低下，甚至导致种种设计变更的发生、进而影响到对项目工期、造价、质量的总体管理。

在项目建造阶段，设计人员与施工方的信息不对称，可能会导致很多不必要的现场服务，严重的可能还会导致施工建造偏离设计意图，施工方与建设单位的信息不对称，例如没有及时整理赶工、变更资料及签证确认流程，可能在竣工结算阶段会产生矛盾纠纷、出现项目亏损。

在贯穿项目全寿命周期的项目管理阶段，建设单位与项目管理人员、设计方、施工方、监理方等各方的沟通交流更是存在严重的信息不对称，建设各方亟需一种工具，实时共享信息并可追溯，以推进协同工作，提高整体效率，提升对工期、造价、质量等管理关键环节把控的效果。BIM技术正是为解决信息不对称问题而应运而生的。

（二）BIM技术可以解决的问题

BIM技术贯穿项目全寿命周期，可以为项目实体的物理及功能特性提供数字化表达、在相同的信息环境下共享项目背景资料、知识；各方通过在信息模型中插入、提取、修改或更新信息等协同作业来履行各自职责，并为决策提供可靠依据。

基础应用可以从设计阶段开始延伸，逐步提供更高附加值的设计成果，从设计的可行性分析（可施工性），设计的缺陷检查（例如三维实体碰撞、管线碰撞等），逐步延伸到替代原有的二维制图，形成所见即所得，BIM模型即为设计全部成果的设计工作模式，可以有效降低设计成果应用的技术门槛。

不仅仅是设计阶段，BIM技术也是信息、资源的整合平台，如上所述，建设项目各阶段参与方——设计、施工、咨询、管理、运营、监管部门均可在同一平台下履行各自职责。

三、BIM技术的综合应用方向

如图所示，在设计阶段，BIM技术可以通过建模来提供施工图纸，模型一经建立完毕，即可交付成果，直接导出二维图纸，在模型中，可任意选择投影方向、剖切位置，提供各种形式的平面、立面、剖面、节点大样图；可以在设计过程中进行各种日照、节能、绿建等性能分析，以及在各设计阶段通过BIM模型所生成的各种指标，进行投资方案经济性的实时分析，便于实行限额设计；在施工模型设计阶段可以进行实体碰撞、管线碰撞检测、空间净高优化，以提高设计成果的质量。

在施工阶段，可以进行施工模拟，选择合适的施工组织设计、三维可视化交底；精准下料、采购以节省成本，提升效益；在3D模型基础上加入工期进度数据，形成4D模型，可以精确控制某时间段内人工、材料、机械的投入计划；在4D模型的基础上加入造价数据，形成5D模型，可以控制某时间段内的资金投入计划；贯穿施工全过程，可以进行赶工、索赔、变更等证据资料的整理、上报、云端备份等，避免因各方人员流动、工作调动等各种原因导致的工作交接盲区，减少竣工结算阶段的矛盾纠纷。

在设计及施工阶段整合了两方技术、资源优势的BIM模型，综合考虑设计师所关注的成型结果和建造师所关注的过程及工艺，做到一模多用，避免重复建模，可以大幅节省EPC承包商的信息收集、洽商、沟通等成本，提升服务附加值。通过BIM技术支持的限额设计提高项目利润率，是现阶段国家大力推行的EPC工程总承包模式创造价值的有力武器。

对于全过程工程咨询单位来说，BIM技术可以进行各阶段造价指标、单方含量的提取及分析，形成全过程全寿命期数据库，作为投资估算、各阶段审核的数据支撑。

对于各级政府及监管部门来说，可以在建设、规划主管部门推行BIM信息模型备案制，满足政府、监管部门收集市场、社会数据的需求。随着技术的逐步发展，如果适时建立起政府级别的BIM大数据信息平台，还可以做到监控区域规划（地方）、整体规划（部委）的落实情况。与云计算、智慧城市等技术进行对接，还可以开拓出更广泛、更具想象力的民用应用空间。

对于建设单位来说，更是项目管理的有效工具，结合监理单位的三控三管一协调，实现投资控制（目标成本、多算对比、进度款支付、变更价款支付）、工期控制、质量控制、合同管理及变更管理、安全管理、信息管理、以及各方面的全面组织协调；还可以做到电子化交付验收，形成材料、设备维护数据库，便于后期运营维保。

对于项目交付之后的使用，也可以将BIM技术延伸至运营阶段，结合各种物联网、智能化系统，可以对于不同类型的项目细分出不同的应用方向，商业类项目可以进行商户管理、业态策划等；公建项目可以与智慧城市相结合，实现各种便民举措，还可以与绿色建筑节能运营相结合，节约运营成本，提升运营效率；居住类项目可以结合现阶段大力推广租售并举的租赁式住宅、结合智慧社区提升产品竞争力、建立业主数据库，提供个性化物业服务等方向；生产类项目，可以进行工厂运行数据监测、生产人员实时调配、生产安全监察巡查等。

四、BIM技术综合应用发展的阻碍因素

BIM技术在现阶段的应用还存在着很多问题，从不同程度上阻碍了其推广和发展，下面分技术因素与非技术因素分别展开讨论。

（一）技术因素

首先，从本质上来说，BIM技术的本质是构建信息流以消除信息不对称，所以在使用过程中，项目各方BIM模型的统一是前提条件。但在现实应用过程中，存在很多信息（模型）不统一的情况。重复建模、一模一用等在应用各阶段“各自为战”的情况十分普遍，例如：设计阶段，有Trimble公司的SketchUp、GraphiSoft的 ArchiCAD、Autodesk公 司的 Revit、Cival 3D、Navisworks、Bentley公司的AECOsim Building Designer、MicroStation；国内的专业设计软件YJK、PKPM、探索者、鸿业；造价软件广联达、鲁班等等，几乎所有专业软件仅适用于全寿命周期中的某个或某几个阶段，且缺乏完整的信息交互渠道，如果没有在各应用阶段无缝衔接交互操作的能力，BIM技术带来的效益可能会被各阶段间交互成本抵消，不仅没有做到消除信息不对称，反而可能制造了信息不对称的情况，完全违背了BIM技术的初衷，信息模型的价值并未完全发挥出来，造成了人力、物力、财力的浪费。

其次，关于BIM技术的国内标准尚不完善。虽然国家住房和城乡建设部在2016年12月发布了《建筑信息模型应用统一标准》，但标准只是提出了要求、划定了范围，业界还并没有形成类似“作业指导书”、“技术指引”等能够指导具体工作的实践标准。

第三，由于建筑工程行业属于传统行业，各种专业的国家标准、地方标准、规范条文、资质限制等体系制度的存在形成了强大的专业技术壁垒；规划、建筑、结构、给排水、采暖通风空调、强电、弱电及智能化、市政、景观、技术经济等等专业领域过多，各行业工作软件平台模式复杂，提供兼容统一的标准信息接口、平台和制定出切实可行的行业规范短期内较难实现；触及现有软件供应商利益链，一旦做成BIM平台即可控制信息入口，做到一家独大。

第四，现阶段普遍使用的传统软件供应商大部分均是国外公司，例如Autodesk、Bentley等，产品开发所面向的环境与国内建筑行业环境存在一定程度的隔阂，不能提供完全适应中国建筑工程市场的软件产品，例如使用Revit软件进行建筑、结构设计，当梁板柱相交时的工程量划分、产生较小洞口时是否扣除等情况下，所使用的工程量计算规则与国内普遍采用的工程量计算规则不一致，这就在跨专业应用上限制了BIM技术的发展。上述种种原因导致现阶段工作效率低下，设计人员没有使用BIM技术进行设计的积极性，如果从前期开始BIM技术介入就存在困难，势必导致后期BIM技术与前期衔接差、问题多、推广难。

（二）非技术因素

首先，同时具有工程专业知识与BIM技术技能的人才严重缺乏。根据《中国建设行业施工BIM应用分析报告（2017）》，对来自施工总承包单位、BIM咨询单位、专业分包公司、造价咨询单位等的调查显示，缺乏BIM人才是大多数企业共同面临的问题，占比远高于其他问题，达63.3%，这与我国高等教育的学科设立、专业划分、学生培养周期等有关，也与企业自身的人才培养体系建设、BIM技术的应用发展进程有关。

其次，没有充分的外部动机应用BIM技术，例如成熟的住宅房地产项目，大部分没有复杂的管线交流，开发商一切目的都围绕高周转进行考核，要求迅速出图施工，现阶段设计模式可以较好地满足要求，并非必须使用BIM技术，缺乏大规模外部因素倒逼。

再次，BIM技术的应用发展存在一定的“中层阻力”。在很多建筑行业上下游的企事业、机关单位，从技术负责层到主力设计、工程师年龄较高，对于BIM技术这种新生事物来说，在繁杂的工作中抽出时间进行深入学习的积极性不高，假设使用BIM模型交付设计成果，校审环节势必将颠覆之前的图纸校审流程，推广成本高，初期效率低下。

第四，在实际应用过程中，也会出现很多各方需求、目标不一致导致的问题。比如模型建立者（设计人员）与模型使用者（造价人员）目标不一致，举例来说，比如设计人员为了追求建模速度，使用贯通多层的外墙构件，二维图纸及三维视觉效果均可满足要求，但一旦统计墙体工程量进行造价计算，便无法将工程量细分至各层以指导造价管理工作，此类问题需要通过项目统筹管理制度寻求解决办法，例如连通设计、施工、咨询的EPC模式。

第五，现有系统转换成本高。BIM技术运行所需的软件平台功能多、体系复杂，成体系购买专业软件的费用与现阶段BIM技术应用所产生的效益不成正比，且BIM专业应用软件对计算机硬件有较高的要求，大规模应用还需企业额外投资更新设备。

综上，上述种种原因相互制约，造就行业整体的高技术壁垒、市场壁垒，导致代表着创新的“互联网+”模式难以进入，使得BIM技术的推广速度不尽如人意。

但同时，也要看到一些令人惊喜的进步，例如：互联网家装市场，互联网住房租赁市场，已经可以做到通过VR技术，实现身临其境的网上实景看房。一般来说，具有以下特点的领域，软件供应商或服务提供商的开发意愿相对较强：属于新兴市场、市场规模相对大、用户多、应用模式相对简单，多为单专业单一应用模式。

五、结束语

综上所述，现阶段BIM技术的应用理论与实际脱节情况较为严重，信息滞后、应用滞后、流程倒挂的情况比较普遍。随着建筑工程行业从粗放式发展逐渐转变为集约型发展，原本的传统设计、建造、管理、运营模式各自为战已经不能满足未来的精细化、效率化、高综合效益的发展方向和市场需求，

鉴于此，BIM技术必定是未来工程行业发展的重点领域。很多地区已经出台各种政策，大力推广BIM技术，但由于项目各方各自为战难以形成合力，一定程度上缺乏大规模的示范引领作用，雄安新区这个国家级新区的建设是一个很好的时间窗口，可以利用雄安新区的高水平、高格局规划建设作为技术示范区，引领BIM技术的突破。

房地产行业、工程行业及信息技术行业等各行业从业人员应一起克服阻碍，努力实现BIM技术的全生命周期数据共享和信息化管理。相信在不久的将来，BIM技术将会成为提高效率、节省成本、提升效益的普通工具，融入我们每天的工作当中。