数字技术助力工程建设行业模式创新

近年来，以BIM（建筑信息模型）技术为代表的建筑信息化新型技术，在我国建筑领域的应用正逐步兴起，也得到业内众多人士的认可。新形势下，应充分利用数字技术和信息技术，在工程生态价值链条重组中占得先机，早已成为业界的共识。BIM正向设计、设计施工一体化、数字集成交付、装配式建筑等，既是未来工程建设行业数字技术应用的重要方向，也是工程建设行业未来发展的必然要求。但是，BIM在发展中还普遍存在着一些问题，如BIM模型的全过程延用存在较大困难；BIM技术的信息化特性未被有效认识，等等。本文分析了当前BIM技术面临的应用困境以及工程建设企业面临的转型压力，提出了转型的建议和潜在的技术创新应用方向，以期为行业转型创新提供参考。

企业商业模式创新与转型没有回头路

近年来，BIM技术在政策环境、市场环境、理论研究、项目实践等方面都有了较大的发展，BIM技术应用逐渐常态化，其价值已得到社会的公认，BIM技术已成为一种通用的工程建设技术[1]。随着信息时代的到来，信息技术和互联网对各行业改造逐渐深入，工程建设行业作为信息化程度偏低的行业，信息技术对其的改造已提上日程。信息技术不只是打通上下游的关系，而是颠覆、重构工程建设行业产业链条和信息组织方式，通过对各个环节的改造达到了提升效率、优化资源配置、优化流程的目的。信息技术的发展给工程建设行业的各参与单位带来了新的机遇。新形势下，企业转型、商业模式重构，成为工程建设行业相关企业迫切需要思考的问题。

企业商业模式创新与转型不仅没有回头路，而且是当前工程建设企业亟待解决的现实问题。数字技术和信息技术对建筑行业的变革已经开始，而且这场变革是深入的、彻底的[2]。将信息技术与工程建设行业充分结合，尽早占领业务新领域，是实现工程建设行业企业转型的有效手段。在企业转型和商业模式重构过程中，应以合理利益分享为基础建立企业价值观，与上下游企业形成紧密的业务链条和清晰的利益链条，在行业产业链中找到自身的生存空间；充分利用数字技术和信息技术，全面实施信息化管理，依据实时经营状况及时决策，建立快速响应、决策机制，提升企业管理和工程项目建设管理效率。在企业转型过程中，以企业整体利益最大化为唯一目标和核心考核指标，鼓励围绕差异性核心竞争力的技术与模式创新，从资本角度而非经营考核角度，奖励企业经营的“个人英雄”，都是行业企业转型过程中应该考虑的重点内容。

工程建设企业转型面临的问题与困惑

虽然BIM技术在各领域已有广泛应用，信息技术的重要性在工程建设行业内部也得到广泛的认可，但工程建设企业转型仍面临一些BIM技术应用方面的问题与困惑。

BIM模型的全过程延用存在较大困难

BIM技术价值的最大化在于全过程应用，有效实现工程建设信息从设计到施工，再到后期运维的有效传递[3]。目前，设计、施工BIM的一体化实施还存在较大困难，施工到运维的模型传递仍处于探索阶段。设计阶段的BIM模型是以建筑、结构、机电等专业为建模对象，设计BIM模型创建的目的是为了高效表达设计理念及各专业之间的关系；而施工阶段的BIM模型以土方开挖、底板浇筑、主体结构施工等分部分项工程为建模对象，旨在保证各分部分项工程顺利建设完成；运维BIM模型以空间、结构、机电等运维专项为建模对象，目的是满足空间管理、设备管理、应急处理等业务管理的需要。设计、施工、运维三个阶段的BIM模型的建模对象、应用目的存在较大的差异，目前，这种需求差异给设计、施工、运维的全过程BIM应用带来了较大困难。（表1）

BIM技术的信息化特性未被有效认识

BIM技术本质上是一种信息化技术，BIM技术在解决工程技术问题的同时，应更多地利用模型附带的信息发挥BIM技术在项目管理中的价值，通过非几何信息的传递和共享，实现工程建设过程的优化和流程再造[4]。信息化思维的核心在于信息的生产、传递、共享和使用，工程项目全过程信息传递的方式还远未形成。多数情况下，BIM只被看作工程建设的一种辅助技术，而没有从信息产生、信息流转、信息应用的角度去认识BIM，没有形成工程项目信息化管理思维。

目前，运维阶段对施工阶段的信息要求，以及施工阶段对设计阶段的信息要求是不明确的，基本的信息标准是缺失的，导致后续阶段对前序阶段的信息要求不清，无法形成有效的信息继承和传递需求。信息化的价值在于推动工程建设行业从传统建造到精确建造再到智慧建造的转变、打破时空限制，实现信息流程的优化和重组。在传统工程建设流程中，后续环节信息的前置以及前序环节信息的后置的信息共享模式还未形成，迫切需要建立基于“BIM+信息化”的工程项目智慧建管新模式。

BIM技术的未来创新应用

在新阶段，工程建设企业转型应充分利用数字技术和信息技术，从信息传递、信息交互、信息共享的角度实现创新发展。

BIM正向设计及设计施工一体化是大势所趋

目前，工程建设行业对BIM技术的认识还未统一，有人认为BIM就是模型；有人认为BIM是设计工具；有人认为BIM是工程信息的载体；还有人将BIM技术作为工程项目建设管理的方法[5]。从其基础来看，BIM首先是一种先进的设计工具，在设计环节和原始数据创建环节为工程项目提供了一项新工具[6]。从信息、数据高效传递和利用的角度来看，正向设计日益成为业主对设计单位的一项新技术要求，BIM正向设计将是未来项目设计的发展目标。

BIM正向设计从方案设计到成果交付均采用BIM三维模型完成，实现设计信息参数化、专业协同、计算与模型结合、设计成果自动输出等，具有一模多用的特点。正向设计的关键在于对设计信息高效识别、无障碍传递和准确表达，可以极大地提高工程设计效率、提升设计品质，加强设计信息的传递和延用（图1）。

表1 设计、施工和运维阶段BIM模型创建和应用

BIM正向设计是项目设计的新方法、新模式，必将形成项目设计的新格局。由图1可知，正向设计的工作量可以分为两个阶段：在可研和初设阶段，正向设计（含建库）的工作量要高于常规建模工作量，但在初设之后的阶段，正向设计的优势逐渐显现，在施工图、施工深化、现场管控等阶段的BIM正向设计明显更具优势。由于正向设计的信息继承和延用特性，其工作量平稳增加，但常规建模的工作量急剧增加。设计单位通过大量正向设计项目实践，积累形成构件库，降低正向设计的工作量。正向设计实现了多专业的高效协同，避免了设计师和建模人员的信息沟通损失，避免由图纸反复修改带来的巨大模型修改工作量，实现了设计阶段和施工阶段的有效衔接。从企业经营的角度看，BIM正向设计明显更符合企业运营和市场的要求。

兼顾运维需求的集成数字交付是设计企业无法回避的发展趋势

面向工程全生命周期的全过程咨询是设计企业的未来，而基于BIM的运维服务是其价值体现的关键。在传统设计图纸的基础上，实现数字化交付已成为工程建设行业对设计单位的新要求。设计阶段作为工程建设的龙头，需考虑BIM模型和信息在建筑全生命期的应用需求。在交付阶段实现集成数字交付，形成以模型为核心的交付成果组织形式，设计成果充分考虑施工阶段和建筑运维需要，包含必要的施工信息和运维阶段的基本信息。

集成数字交付，是信息社会发展、快速城镇化和全球气候变暖时代的客观要求。快速城镇化和气候变暖则需要更多地采用装配式建造方式，需要更多的绿色建筑、绿色施工，这些都需要以BIM、信息技术、数字交付为基础。时代发展推动集成数字交付，成为工程建设行业的新要求。集成数字交付将极大简化项目交付流程，重组建筑行业产业链条，催生新的工程建设角色和要求，提供新的就业岗位和商业机会，推动产业链上下游各方基于信息技术的协同，提升工程建设行业整体信息化水平和行业竞争力。

集成数字交付的实现大致需要经历以下3个阶段：

第一，以BIM设计交付为主的初级阶段。BIM是工程项目实现集成数字交付的基础，利用BIM开展协同设计、模拟分析、设计优化等工作，形成以BIM为主的设计成果交付。

第二，虚拟设计和建造阶段。将设计BIM交付成果延伸到施工阶段，实现信息传递和协同建设，利用BIM虚拟建造减少项目建造中的错误和潜在风险、优化施工方案，实现设计BIM成果向建筑实体的转化。

第三，集成数字交付阶段。集成数字交付不只是交付BIM模型，而是完整价值链的实时工程建设数据。以工程建设管理结果为导向，通过无线互联、云计算、信息平台等汇集工程建设各维度数据，形成工程建设数字档案，建立基于人工智能、机器学习等数字信息技术的工程生态价值链，实现工程建设行业整体的产业升级和技术进步。

集成数字交付是未来工程建设行业的必然要求，其实现不可一蹴而就，需要政府、协会、企业、高校、科研院所等多方的共同努力，从政策引导、理论研究、项目实践等不同的方面共同推动，特别是政府部门的前瞻性及科学合理的引导、推动、助力对集成数字交付的实现具有十分重要的价值。

BIM是装配式建筑整体解决方案的基础

像造汽车一样造房子，一直是工程建设领域追求的目标。随着我国经济的快速发展，提升工程建设行业的建筑工业化和信息化水平，实现“两化”融合是当前建筑行业的重要任务，建筑工业化是未来建筑发展的必然趋势[7]。装配式建筑以其施工周期短、灵活简便、施工质量高、污染小、节能、节人、节材等特点，在工程建设行业越来越得到广泛关注和快速发展，装配式建筑也是工程建设行业落实“两化”融合的重要方式，推动我国建筑行业的创新发展[8]。装配式建筑通过工厂预制加工，运送到现场进行组装、拼装实现建筑建造。在装配式建筑实施过程中，BIM技术是其基础，数字化模型是构件拆分、工厂加工、现场组装模拟的基础，发挥着基础支撑作用（图2）。

图2 基于BIM的装配式建筑整体解决方案

在建筑设计阶段，BIM技术通过三维建模可以形象地展示建筑效果，从成本、运维、安装等角度以最优方式对建筑构件进行拆分；基于拆分的构件，工厂进行预制加工，生产完成实体构件，并粘贴二维码进行构件跟踪；在构件运输中，利用BIM技术不仅可以优化临时道路和运输路线，而且可以最大限度地减少二次运输的可能性；在现场施工中，基于BIM可以模拟构件堆放、模拟吊装安装工序等，有效保证施工质量。装配式建筑的核心是集成，信息化是整合的基础。BIM技术在装配式建造的关键环节发挥着重要作用，BIM、数字技术和信息技术是装配式高质量实施的基础。

原创新材料+BIM技术+合理的商业运作模式是装配式建筑的核心竞争力。在BIM技术充分应用的基础上，装配式材料的创新显得尤为重要。在装配式建筑材料选型中，太空板（发泡水泥复合板）具有支持大跨度、节能环保、承载能力强、隔声隔热、耐火、使用寿命长等特点，逐渐成为装配式建筑的一种主要材料[9]。BIM+太空板的组合模式为装配式建筑建造提供了高效解决方案。

总结与展望

本文对BIM技术在工程建设行业应用的现状进行了分析，分析了新形势下工程建设企业面临的转型压力和转型方向，从互联网、数字技术和信息技术角度重新认识BIM技术，突出数字技术对行业企业转型和创新发展的基础作用。

数字技术的蓬勃发展使得工程建设企业的转型迫在眉睫，传统的工程项目建设管理方式已不能满足信息时代的建设要求。工程建设行业企业的技术转型和创新发展是唯一出路，而且没有回头路。

随着信息时代的到来，互联网化是工程建设行业必须经历的阶段，需要用产业互联网思维重新认识工程建设行业。正向设计、设计施工一体化、数字交付，是未来BIM技术应用的重要方向，BIM技术的本质是信息化技术，是信息的继承、传递和集成，需要从信息生产、流转和使用的角度形成一体化的工程建设管理新模式。

装配式建造在未来工程建设行业中将大有所为。工业化与信息化的融合是工程建设行业的战略发展需求，装配式建造可以极大地提升工程建设效率、降低工程建设的社会总成本、减少污染，是工程建设行业实现高质量发展的必然要求。