浅析建设工程项目BIM技术应用框架

杨 宁 刘延志 伍岳青

江西应用技术职业学院（341000）

0 前言

为适应建筑产业未来发展，满足人力资源和社会保障部最新颁布的建筑信息模型技术员的从业要求，我国设立了1+X建筑信息模型（BIM）职业技能等级证书[1]。BIM即建筑信息模型，其技术核心是一个由计算机创建的，包含真实世界中物体的真实信息和变更行为的数据库[2]。建筑信息模型完善了建设工程项目各个参与方的信息沟通问题，让信息传递更加准确、快捷、高效，实现了工程项目全生命周期的信息化集成管理[3]。但是目前的建筑信息模型仅仅用在了施工翻模、碰撞检查等部分工作中，在运行维护过程中，也只是少量运用在智能建筑中，并未发挥出长效、稳定的效益。

1 BIM技术及其特点分析

建筑信息模型技术是建筑信息集成的实现，将建设工程项目管理中的各种信息整合至一个三维模型信息数据库中，使得各方参与人员可以基于平台进行协同工作，有效提高工作效率和信息的准确性、降低工程成本，优化施工进度控制方案，提高工程建设的质量，以实现可持续发展[4]。

1.1 可视化

对于传统的图纸来说，建筑构件的真实信息需要建筑行业从业人员通过自身的识别能力来判断，而建筑信息模型技术的可视化特点，实现了建筑构件三维模型与其所包含真实信息的可视化展示。

1.2 协调性

对于传统的点对点工作方式来说，信息传递容易失真或延迟，建筑信息模型技术的协调性特点，实现了各专业的碰撞检查功能，可通过中心服务器推送的方式，使得建筑从业人员能够及时发现各专业的碰撞问题。

1.3 模拟性

对于传统的建设工程，人们经常使用经验数据，对建筑的节能、日光、防火防灾、热传导等性能进行测算，准确度较低。建筑信息模型技术的模拟性可对其进行仿真模拟，以肉眼可见的方式，直接“看见”建筑物施工和运营的状态。

1.4 优化性

通常情况下，建设工程项目管理的进度、成本、质量等目标之间是对立统一的，难以优化。而建筑信息模型技术的优化，可以通过平台的人工智能优化算法，使工程项目管理的多目标得到均衡优化。

1.5 可出图性

传统的图纸不能反映出建筑构件完整的真实信息，工程表达不够具体，需要建筑从业人员反复揣摩或者查找图集。而建筑信息模型技术的可出图性，可以对图纸进行深化设计，使工程表达更加详细。

2 BIM技术应用的现状分析

2.1 可视化

构件表达的真实信息不够完整。

部分构件建模的精度不高。

大部分节点详图仍然依靠注释，无工程实体模型。

资源库不够，专业拓展度不高。

2.2 协调性

管理工作依旧复杂，需要工作人员具有一定的施工经验。

碰撞检查涉及的对象众多，且包含重复性数据，工作人员提取碰撞信息难度较大。

碰撞检查无内置规范，需要依靠工作人员进行手动调整。

未形成统一的数据审核与传递平台，缺乏工程变更等其他问题的协调系统。

2.3 模拟性

模拟系统功能单一，缺乏整体性。

模拟主要采用动画形式，缺乏用户交互。

模拟主要展示静态数据，无法动态反映模型的实施变化。

模拟需要工作人员掌握一定视频制作能力与施工技术，难度较大。

2.4 优化性

平台管理的工程信息有限，无法覆盖工程项目全生命周期。

平台主要针对施工方的项目管理工作，无法覆盖其他项目参与方。

平台依然还需要算法，对工程项目管理的多目标问题进行均衡优化。

平台刚性较大，对需要个性化管理的工程或特殊的项目，缺乏适应能力。

2.5 可出图性

需要同时具备设计能力和建模能力的工作人员完成深化设计工作，要求较高。

需要工作人员手动检查图纸中未标注的信息。

各专业之间缺乏沟通和协调，没有针对性的平台来管理沟通协调的信息。

需要工作人员具有较高的参数化建模能力，来解决图纸中复杂的模型图元与注释图元。

3 建设工程项目BIM技术应用框架分析

建筑信息模型技术应用的建模软件，应当能创建参数化的模型，才能反映出模型具有的所有真实信息，并且能够进行动态变更。只要模型已经创建，则各个视图都够反映出模型的真实形态，无须重复绘制[5]。为优化建筑信息模型技术，拓展其应用范围，应开发符合我国工程建设标准的建筑信息模型管理平台。

3.1 云端

3.1.1 数据的存储

云端应当存储满足建筑信息模型标准的各种数据，如模型数据、合同文本、进度计划、质量管理、工程量清单、物料资源等。存储数据应当尽可能包含建设工程项目管理全生命周期的信息。同时，纳入人工智能优化算法和资源库，增设建设工程项目管理多目标均衡优化功能，并且为用户提供各类资源。云端还应当留有接口，用来保存用户自定义的数据，增加弹性。

3.1.2 数据的校对核准

云端应当对用户上传的数据进行校对核准。用户上传的算法等各类文件，应当符合云端本身的规定。云端还需要检测存储的数据，查看其是否符合工程建设强制性标准、设计与施工规范、标准图集规范、工程量清单规范等国家或者行业标准。

3.1.3 数据的展示

云端应当能够展示三维模型、虚拟仿真动画、交互式虚拟仿真视频、合同信息、施工进度信息、质量标准信息、工程拨付款等管理类信息，使得参与建设项目的各方能够通过可视化的方式，进行沟通、讨论、决策等工作。

3.2 参数化建模客户端

桥梁隧道工程参数化建模工具：拓展专业应用范围。

拓展节点:适应复杂多变的参数化构件建模。标准模型:自动化完成重复的、具有特殊标准的建模工作。

复杂体量系统建模工具:适应复杂的幕墙系统与钢结构工程开发。

族建模工具：增加参数化图形创建方法，适应复杂的族建模工作。

云端接口工具:获取云端标准化管理数据等资源。

3.3 数据管理客户端

云端工具:可以实现对模型、数据、自定义算法的上传与下载，同时接收云端下达的指令和执行标准。

数据提取工具:按照云端数据的标准，提取模型及数据。数据算法工具:提供对数据加工与处理的功能。数据展示工具:按照云端数据的标准、展示模型及数据，或者将数据导出成数据报表或网页。

项目管理工具:提供建设工程项目管理的全生命周期管理信息系统，根据云端下达的指令和任务，完成项目管理工作，内置人工智能优化算法，解决工程项目多目标管理问题。

智能建模与检测工具:提供智能建模方法，能够将图纸换为模型，同时根据云端的标准，对模型进行校对核准。

3.4 虚拟仿真客户端

云端工具:可以实现对交互式应用程序或者模型资源的上传与下载，同时接收云端下达的指令和执行标准。

移动视觉工具:可以提供基于物理系统的第一人称或第三人漫游操作。

仿真模拟工具:可以提供施工场地布置模拟、施工节点动画模拟、运营效果模拟、日照模拟、紧急疏散模拟等包含用户交互的基本工具。

数据展示面板:可以提供对建筑构件信息查看的面板。

AR、VR转换工具:可以将仿真模拟程序转换为AR、VR程序，并且在增强现实和虚拟现实设备上运行。

4 结语

建筑信息模型技术的开发与应用符合国家“加快推动新一代信息技术与建筑工业化技术协同发展，在建造全过程加大建筑信息模型、互联网、物联网、大数据、云计算、移动通信、人工智能、区块链等新技术的集成与创新应用”的要求，文章通过浅析建设工程项目BIM技术应用框架，希望能够为今后的建筑信息模型技术研发与落地工作提供指引。