全过程BIM一体化正向设计促进建筑产业融合★

陆世登 谢洁敏

(1.广西艺术学院，广西 南宁 530011； 2.广西建工集团第三建筑工程有限责任公司设计院，广西 南宁 530000)

随着经济的快速发展，建筑技术也日新月异，建筑日渐复杂和功能多样，建筑信息化也提上了日程。建筑行业信息化的关键在于打通各行业，各专业，各技术工种在体制、标准上的壁垒。其中设计行业作为龙头专业成为了打通壁垒的关键。BIM技术作为一种全行业通用的管理手段，是实现建筑业精细化，信息化管理的重要工具。设计行业中，BIM软件的应用方式是整个BIM技术应用的核心与根基。

一直以来，建筑产品的设计均是遵循严谨的设计流程，从功能与规模的技术指标开始，分析用户需求，提出设计概念，建立设计模型，再由各个工种经过策划、方案、初步设计和施工图设计阶段来完成图纸和最终模型。施工单位根据设计图纸将建筑构件逐一建造为实物。实现建筑的流程是由设计模型转换为二维图纸，然后通过图纸建造为实物的过程，此类开发工程亦统称为正向工程(ForWard Engineering)，遵循同样流程的设计模式称为正向设计(ForWard Design)。

在BIM体系下，施工、算量、运维行业需要设计行业提供根据统一标准建立的信息模型。由建筑、结构、水暖电等专业工种以及景观、装修、照明等设计专业按照正向设计流程，经过方案、初步设计和施工图阶段协同建立模型和绘制图纸的设计方式称为全过程BIM一体化正向设计。信息化时代要求建筑产品的建造逐渐转向由设计模型到施工模型到实物建造的三维到三维的过程。因此出现了由二维图纸逆向建立模型的方式，称为“翻模”。相比之下，全专业一体化正向设计是遵循建造逻辑的设计模式，是解决建造行业壁垒问题的重要方法。

1 设计行业全过程BIM一体化正向设计的必要性

在工程项目建设的过程中，项目参与方数量较多，项目信息内容多样、数量庞大，项目协同管理经常出现信息模糊，信息流失等现象，导致了项目信息不能准确地在各参与方之间传递与共享，降低了项目的管理效率，影响了工程项目的正常运转。

基于BIM的协同建设是以BIM模型和平台为基础，按照项目建设各方管理流程和职责，以项目设计、工程进度、质量、成本、安全等信息数据为驱动的项目协同管理的模式。通过模型将工程信息化，通过信息云平台取代或部分取代了传统模式下低效的协同方式。整个体系中，设计模型是重中之重。通过准确而详实的模型能够顺利打破传统行业间信息传递的壁垒，实现信息之间的多向交流，减轻了工作人员的负担，提高工作效率，减少工作错误，为智慧设计、智慧施工奠定基础。

项目的设计阶段是项目全生命期内最为重要的BIM模型创建环节，它直接影响着建造成本以及运维成本，对工程质量、工程投资、工程进度，以及建成后的使用效果、经济效益等方面都有着直接的影响。建筑设计阶段可大体分为方案阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段这三个阶段。从方案设计、初步设计到施工图的设计是一个迭代变化的过程，是建筑产品从粗略到细致的过程，其中包括模型的各种性能模拟分析调整，各个专业间协同调整，本专业的校对审核。在这个过程中需要对BIM设计进行必要的管理，从建筑价值目标、性能、功能、成本到BIM设计标准、BIM成果交付都需要进行管控。经过了全专业一体化正向设计流程的设计模型和图纸为BIM系统提供了完整的信息化基础，提供了可视化数据管理工具，全面优化设计过程的设计方法和管理手段，高效协调项目各参建方与上下游建设流程。全过程BIM一体化正向设计机制通过相应的工作流程和管理制度按照合理的设计流程和BIM设计标准，实现BIM设计应用管理的目标，为项目的BIM体系打下坚实的基础。

2 全过程BIM一体化正向设计有利于设计与算量一体化

工程量计算的高效、准确是工程造价管理的基本要求，工程量计算具有工作量大工作繁琐、精度要求高等特点。目前市场主流传统工程量计算软件均存在一个明显的缺点：需要重新输入工程图纸信息并进行图形或模型处理，仍然需要占用工程造价人员相当多的精力。因为这些软件没有很好地共享设计过程中的产品设计信息，建筑经济专业人员无法将其主要精力投入工程计价与合同管理方面，在一定程度上影响了工程造价工作质量以及效率。

随着在BIM软件中直接映射算量的造价软件的发展，准确率和效率都在提升，更有利于成本控制贯穿于整个建筑生命期。全过程BIM一体化正向设计在方案、初步设计及施工图阶段便为工程算量提供相应的模型，为全生命周期控制建筑造价提供了基础。预算工程量清单编制可以在BIM设计模型基础上，按照工程量计算原则，深化设计模型，形成预算模型，再利用算量软件进行“一键工程量计算”编制工程量清单，并与设计模型实现联动修改，提高施工图预算工程量清单编制的效率和准确性。预算模型可以正确体现计量要求，可以根据空间(楼层)、时间、区域(标段)、构件属性参数及时、准确的统计工程量数据。模型更准确地表达预算工程量计算的结果与相关信息，配合建筑全生命期成本管控的相关工作。工程量从由正向设计模型调整的预算算量模型中提取，预算编制基于预算算量模型，关联或附加地方定额信息完成计价，这样的算量方式在信息化时代更有利于设计与算量一体化，从而促进项目造价管理更高效，更准确。

3 全过程BIM一体化正向设计有利于设计与施工一体化

随着BIM技术应用的发展，BIM技术在土建施工中的应用点非常广泛，不仅包括普遍应用的可视化技术交底、深化设计、综合协调、施工模拟、施工方案优化等BIM应用，还涉及前期场地平整BIM应用、主体施工(如钢筋工程、混凝土工程、质量安全管理等)BIM应用。

经过不断的实践和发展，BIM技术与各类硬件设备的集成应用在土建施工过程中发挥作用，如三维激光扫描仪器、测量机器人、VR(虚拟现实)设备、AR(增强现实)设备等在施工管理过程中得到应用。

BIM技术在项目施工过程中的全生命周期特别是土建施工应用中已经起到关键作用，随着BIM技术的不断发展，各类BIM相关应用软件的不断开发和完善，BIM技术在今后的土建施工技术应用中占的比重会越来越大。

BIM应用流程总图，可参考如下过程(见图1)。

由图1可以看出，设计行业不仅需要为施工阶段提供准确而详尽的BIM模型，按统一的标准建立符合按施工单位拆分方式的模型，还要为建立全过程的模型信息库奠定基础。BIM技术的理念是建立涵盖建筑工程全生命周期的模型信息库，并实现各个阶段、不同专业之间基于模型的信息集成和共享。BIM设计与施工集成应用，主要内容包括建立统一的构件库和工法库等信息库，目的是应用BIM信息库，使得适合施工条件的构件和工法能够在项目中完整传递，设计辅助施工建造。

随着建设工程设计施工总承包的推进和装配式建筑的推广，通过施工单位设计阶段便介入设计，通过统一标准的模型和平台，控制项目的造价、工法和材料，从而提高项目质量的同时降低造价。在全过程BIM一体化正向设计的基础上，加快基于BIM技术的建设全过程生命期管理、招投标供应链管理系统的推广应用，促进规划、设计、制造、施工、业务、财务等关键环节集成，可以更好地实现建筑工程全过程数字化的智能管控。

4 全过程BIM一体化正向设计有利于设计与运维一体化

BIM体系中，运维管理需要准确而详实的设计模型的支持，基于此的竣工模型的信息会影响到运维的直接效益，例如一些空间信息、管线综合、隐蔽工程等。竣工模型还需要整理出运营所需的资料以方便后期在运维平台的统一管理，所以竣工模型准备和运营资料整理是能否有效实施运维的重要前提和依据。

交付是运维管理的重要工作，除了进行实体工程验收外，还需要将包括工程质量文档、安全资料文档、设计图纸和模型、施工图纸、BIM模型等资料—并进行提交。基于全过程BIM一体化正向设计的竣工模型的提交，可以确保模型的准确性外，运维团队还可以通过早期介入设计，使得设计能够结合BIM运维应用，满足运维需求。

运维管理信息系统搭建是运营维护阶段应用BIM技术的基础，也是运维阶段的核心工作。运维系统应在运维管理方案的总体框架下，结合短期、中期、远期规划，通过从设计开始的全过程控制达到实用、可持续发展，利用一体化设计的模型建立运维管理系统信息模型、中心数据库。通过运维管理信息系统搭建，定义建筑的管理，将各种不同的系统连接起来，在同一平台进行呈现和操作，赋予建筑全生命周期管理不同的表达，真正使管理人员的精力集中于为建筑提供更多的价值，让运维提供更多的服务以及提升环境品质中来。

5 结语

随着经济全球化的发展，新的科技革命和产业变革蓄势待发，我国经济发展步入新常态，提倡“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念，要求大力实施创新驱动发展战略。在科技迅速发展的环境下，能耗大、效率低、管理粗放的传统建筑行业面临着向科技化、信息化、工业化的转变的趋势。全专业一体化三维正向设计是推进建筑产业更好的融合发展的重要方法，不仅利于推动建筑产业现代化发展，还利于提高城乡建设管理的信息化水平，有利于落实国家创新驱动发展战略，实现新型城镇化、建筑工业化和信息化三化融合发展的战略需要。