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BIM 技术在中国应用现状与发展趋势研究

2024-01-31周丽娜周庆旭

工程建设与设计 2024年1期
关键词:数字化标准建筑

周丽娜,周庆旭

(1.中核工程咨询有限公司,北京 100037;2.中建二局安装工程有限公司,北京 100176)

1 引言

建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)技术是一种数字化建筑信息管理技术,其主要优势在于为相关领域专业人士提供高度协同的工具,从而实现相关人员在设计、施工与运维过程的集成式管理。在国内,BIM 技术作为一种基于数字建筑模型的综合应用技术,能够覆盖项目设计、施工、运营和运维的全周期。BIM 技术旨在整合多学科信息进行数据共享,实现项目设计、施工、管理、运维等各方协同[1]。

2011 年,在国家层面《2011—2015 年建筑业信息化发展纲要》 文件首次将BIM 技术纳入信息化标准建设内容;2015年,《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》文件预期目标:到2020 年年末,新立项项目成功应用BIM 的比率达到90%;2022 年,《“十四五”住房和城乡建设科技发展规划》文件更是明确提出:推动建筑信息化发展,助力建筑业转型升级,开展新型基础设施建设。在诸多大型建设项目中,BIM 技术在机场、高速铁路和城市基础设施等多领域得到深度运用[2]。为了促进BIM 技术在建筑行业的广泛应用,政府将其纳入招投标政策,要求企业在项目管理过程中充分利用BIM 技术。除此之外,政府还制定了一系列BIM 标准纲要,以规范该技术在各个建设项目阶段的应用,从而确保项目质量达到高水平。这些措施均有助于进一步推动BIM 技术在国内建筑行业的发展,提升整体竞争力。

近年来,BIM 技术在国内建筑行业中发展迅速。因此,本文探讨国内BIM 技术的应用现状,剖析在BIM 技术实施过程中所面临的问题,并探讨其发展趋势,旨在为BIM 技术在国内的深度应用与持续发展提供参考。

2 BIM 技术在国内应用现状

2.1 BIM 市场规模

如图1 所示,BIM 技术在国内的应用规模发展迅猛。自住建部在《2016—2020 年建筑业信息化发展纲要》文件提出重点推进包括BIM 在内五大信息技术发展以来,BIM 技术在国内步入了高速增长阶段。从2016 年的40.5 亿元增长至2019 年的88.5 亿元,年复合增长率高达31.0%。在国家的带动和引领下,各地区纷纷出台多项政策,以深入支持推进BIM 技术应用。自2019 年以来,BIM 技术发展进一步加速,预计2020—2025 年年复合增长率将达到41.3%。2020 年,《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》明确指出,当前的重点任务是加快推进建筑信息模型(BIM)等新技术的集成与创新应用。

图1 国内BIM 行业市场规模[3]

虽然相较于欧美国家,我国的BIM 技术起步较晚,但由于政策标准体系与市场环境的持续完善,BIM 技术在国内的应用价值和市场认可度已逐步提升。在这样的背景下,预计国内BIM 行业市场规模将继续保持快速增长态势。

2.2 BIM 应用点分析

如图2 所示,BIM 技术在设计阶段平均应用占比为27.85%,施工阶段平均应用占比为57.21%,而运维阶段应用占比仅为24.67%。尽管BIM 技术在国内已广泛应用于设计、施工和运营运维等过程,但应用分布仍呈现不均衡现象。为了进一步刺激BIM 技术在国内设计、运维阶段的应用,有必要加强相关政策支持、技术推广和人员培训等方面的工作,以实现各阶段应用的均衡发展。

图2 BIM 开展应用数据占比及BIM 新增应用点数据占比[4]

基于BIM 技术的碰撞检测、图纸会审及交底、专项施工方案模拟以及机电深化设计等相对成熟应用点被广泛采用(均超70%)。此外,基于BIM 的投标方案模拟、钢结构深化设计、进度控制、质量控制、安全管理和工程量计算等与传统方法相比具有明显优势的应用点也占有较高比例(50%~70%)。在应用BIM 技术超过3 年的企业中,新增BIM 技术应用点主要集中在施工阶段(均值37.4%)。这表明,施工阶段仍然是BIM 技术应用主导过程,并且预计BIM 技术在施工阶段应用比例将持续上升。因此,为了最大化推动BIM 技术在建筑行业应用效益,必须关注并优化施工阶段的技术实施与应用,进一步提升BIM 技术在该领域的应用效率和水平。

2.3 BIM 行业政策

在国家层面,2011 年,《2011—2015 年建筑业信息化发展纲要》 发布以来,BIM 被纳入国家级信息化标准建设内容,进而开启BIM 技术在中国的发展历程。2015 年,住建部《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》 文件明确指出:截至2020年,实现BIM 与企业管理系统及其他信息技术的一体化集成应用同时,要求以国有资金投资为主的大中型建筑项目在勘察、设计、施工和运维阶段的BIM 集成应用占比达到90%。2016 年,《2016—2020 年建筑业信息化发展纲要》 将BIM 列为“十三五”建筑业重点推广的五大信息技术之首,加速了一批示范性应用工程的实施。2022 年,《城乡建设领域碳达峰实施方案》文件提出:借助BIM 技术和CIM 平台等,推动数字建筑、数字孪生城市建设,加快城乡建设数字化转型[5]。这些政策措施不仅促进BIM 技术在国内普及和应用,还突显其在建筑智能化、数字化实践中的重要地位。

在地方层面,北京、上海、广东、深圳、湖南、福建、浙江等省市都发布了与BIM 相关扶持政策文件。这些文件包括《北京市推进建筑信息模型应用工作的指导意见(征求意见稿)》《上海市城乡建设和管理“十三五”规划》《黄浦区建筑节能和绿色建筑示范项目专项扶持办法》 以及山东省住建厅发布的关于推动新型建筑工业化全产业链发展的意见等[6]。相较于国家层面,地方制定的政策文件更具针对性、操作性,能够针对各地实际情况为BIM 技术的应用、推广及发展提供明确的方向。

在2016 年及之前,国家和地方政策侧重于BIM 推广方案以及发展规划。然而,自2017 年起,国家和地方政府发布的BIM 政策变得更加细致和具有实操性。如今,BIM 技术在工程建设领域得到了逐步实施,已经成为建筑企业提高项目精细化水平和实现集约化管理的关键工具。随着数字化进程的加速,政府在推动BIM 技术方面发挥着主导作用。国家和地方层面的优惠政策进一步加快了BIM 技术在国内建筑行业的应用和发展。

2.4 BIM 实施标准

首部国家级BIM 应用基础标准GB/T 51212—2016《建筑信息模型应用统一标准》于2016 年12 月由住建部发布,规定了建筑信息模型应用的基本要求,填补了国内BIM 技术应用领域的标准空白,并为BIM 技术在中国的进一步发展和推广奠定了基础[7]。在建筑工程领域,5 项涵盖模型存储、编码分类、设计、施工和运维交付的标准相继发布。这些标准分别为GB/T 51269—2017 《建筑信息模型分类和编码标准》、GB/T 51235—2017《建筑信息模型施工应用标准》、JGJ/T 448—2018《建筑工程设计信息模型制图标准》、GB/T 51301—2018《建筑信息模型设计交付标准》以及GB/T 51447—2021《建筑信息模型存储标准》。

这些标准的出台意味着国家BIM 应用统一标准、基础数据标准和执行标准3 个层次的体系初步建立,BIM 技术规范应用将迈向一个新的高度。CJJ/T 315—2022《城市信息模型基础平台技术标准》和《城市信息模型应用统一标准(征求意见稿)》等标准的陆续实施说明:政府正积极推动BIM 技术与城市信息模型(CIM)的深度融合,为智慧城市和数字孪生城市建设奠定统一的数据应用基础。

随着国家层面BIM 标准的逐步完善和普及,各地区如上海、深圳、河北等省市在国家标准基础上,为本地制定更精细的应用标准和技术导则。截至2022 年年底,各省市已发布超过50 项BIM 相关标准或导则。BIM 应用标准及导则不仅仅局限于建筑工程领域,而涵盖包括轨道交通、市政道路、幕墙工程、隧道工程以及综合管廊工程多项领域。因此,在推动和实施BIM 技术时,应充分考虑到其在各个领域独特需求,以实现更高效、科学的管理与施工。

为了促进BIM 市场良性发展和规范竞争格局,上海、浙江和广东等19 省市先后发布本地区的BIM 收费标准。这些标准包括上海的《关于本市保障性住房项目实施BIM 应用及定价的通知》、浙江的《浙江省建筑信息模型(BIM)技术推广费用计价依据》以及广东的《广东省建筑信息模型(BIM)技术应用费用计价依据(正式稿)》,等等。制定地区性标准的目的在于确保BIM 服务的质量和透明度,同时鼓励BIM 企业在保持良性竞争的同时,持续提升服务水平。此外,这些标准的实施对于BIM 技术在各地区的推广和应用具有积极影响,为相关技术的普及提供了强有力的保障。

3 存在的问题

3.1 BIM 管理模式有待转变

由于当前BIM 应用产业盈利模式尚未明确,BIM 技术在建筑行业内的良性发展仍面临挑战。首先,BIM 技术实施还需改变传统建筑设计、施工和管理模式,要求建筑企业和行业从根本上转变思维方式和工作流程,提高协同合作和信息共享。其次,鉴于BIM 技术的复杂性和应用难度,市场亟须优化和简化技术工具,降低应用门槛和成本。此外,从业人员在掌握新技术以及应对应用工具的复杂性方面还有不足,因此,需要加大技术培训和人才引进的投入。虽然BIM 技术在提升项目效率和质量方面具有优势,但如何将这些优势转化为经济效益仍有待深入研究。

3.2 BIM 正向设计正在探索

当前,建筑信息模型(BIM)技术的应用主要局限于传统的碰撞检查、管线综合和净高分析等方面,而在正向设计领域的应用较为有限。实际上,由于正向设计在BIM 应用技术、软件、交付物以及工作定额等方面尚不成熟,国内大多数设计机构选择在设计完成后进行验证,即基于现有的二维施工图进行BIM 三维建模与模拟。这种模式被称为“BIM 逆向设计”,通常被视为BIM 正向设计的过渡阶段。然而,为了充分利用BIM 技术的潜力,最佳应用应涵盖全团队、全专业和全阶段的数字化运用。因此,在推动BIM 技术的广泛应用时,应关注正向设计领域的发展,努力完善相关技术与软件,逐步实现从逆向设计向正向设计的转变,从而充分发挥BIM 技术在建筑行业的优势。

4 发展趋势

4.1 BIM 应用标准细分和统一

随着BIM 工程实践不断深化及应用价值的逐渐显现,BIM 技术应用领域正向多专业、全过程方向发展。当前,BIM技术已广泛应用于商业、住宅、医疗、工业厂房、轨道交通、市政桥梁等众多领域。然而,部分领域BIM 应用标准尚处于不完善状态,这可能会对市场秩序的整体统一、技术创新和发展产生不利影响。为确保BIM 技术应用的一致性与规范性,政府和行业协会应逐步推进BIM 应用标准完善。同时,这些标准需要满足不同企业与机构的需求,以促进BIM 技术应用的多样化与创新性。

4.2 BIM 技术助力国内智能建造

随着BIM 技术在数字建筑领域的不断发展,其应用价值日益凸显,逐渐推动着建筑业的转型升级。BIM 技术在提高生产效率、降低成本、改善工程质量和减轻环境负担等方面具有显著作用。在《“十四五”建筑业发展规划》中,政策明确强调加大智能建造和BIM 技术在建筑业的深度应用,以提升产业链现代化水平。作为数字化技术的代表,建筑信息模型(BIM)在建筑设计、施工和运营阶段的广泛应用,已经成为国内智能建造的核心要素。

4.3 BIM 与新型数字化技术整合

随着建筑行业数字化、信息化、工业化转型的加速,BIM技术作为底层数据支撑,与云计算、大数据、AI、物联网、AR/VR 等数字技术结合,将在建筑全生命周期数字化中发挥更大作用。通过运用这些创新技术,实现数字化、智能化、网络化,提升装配式建筑产业链集成创新能力(设计—生产—施工—运维)。在满足行业对建筑数据需求日益精细化的过程中,BIM 将充分积累行业数据,助力实现数据与业务深度结合的智能发展。

5 结语

虽然BIM 技术在国内建筑业的应用发展迅速,但与发达国家相比,整体应用水平仍有待提高。随着国家数字化进程的加快,BIM 技术在国内发展前景广阔,应用范围将更为广泛和深入,然而,这也伴随管理模式和正向设计等方面问题,同时分析BIM 技术在应用标准、智能建造、数字化融合方面发展趋势,为今后BIM 技术在国内建筑领域发展应用提供相应参考。

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