BIM在建筑工业中的应用与发展前景

BIM在建筑工业中的应用与发展前景姓名：鲁晨阳学号：130905222BIM在建筑工业中的应用与发展前景随着全球建筑工程设计行业信息化技术的发展，BIM技术在国外发达国家逐步普及发展。在中国，建筑信息模型被列为建设部国家十一五计划的重点科研课题。近几年，BIM技术得到了国内建筑领域及业界各阶层的广泛关注和支持，整个行业对掌握BIM技术的人才的需求也越来越大。如何在高校教育体系中与行业需求相结合，培养并为社会提供掌握BIM技术并能学以致用的专业人才，成为当前建筑教育所面临的课题之一。现代化、工业化、信息化是我国建筑业发展的三个方向，预计BIM将成为中国建筑业信息化未来十年的主旋律。现如今，BIM已被明确写入建筑业发展“十二五”规划。究竟BIM的发展现状如何，存在着哪些问题，探寻信息化先进技术的迫切心情影响着广大的建筑业从业者。2012年3月，由住房和城乡建设部工程质量安全监管司组织，中国建筑科学研究院、中国建筑业协会工程建设质量管理分会等实施的《勘察设计和施工BIM技术发展对策研究》课题启动，以期探讨施工领域BIM发展现状、分析BIM技术的价值及其对建筑业产业技术升级的意义，为制定我国勘察设计与施工领域BIM技术发展对策提供帮助。2013年1月18日，《勘察设计和施工BIM技术发展对策研究》课题通过了验收，作为子课题编制单位的中国建筑业协会工程建设质量管理分会提交了完整详实的《施工企业BIM应用研究报告2012》。课题组对上海建工集团、中建八局、浙江建工集团和中建三局一公司等BIM应用有较好基础的施工企业进行了深度调研。课题组主要成员和江苏、河南、天津等省市建筑业协会一起，对当地施工企业BIM应用情况进行了摸底调查，取得了第一手的资料。BIM概念的各种解释BIM这一方法和理念最先由欧特克（Autodesk）公司在2002年提出，是BuildingInformationModeling的缩写。它是指建筑物在设计和建造过程中，创建和使用的“可计算数字信息”。这些信息具有能够被程序系统自动管理，还能使经过这些数字信息所计算出来的各种文件，能够自动地彼此吻合、一致。麦格劳－希尔建筑信息公司对BIM的定义为：创建并利用数字模型对项目进行设计、建造及运营管理的过程。该模型利用数字建模软件，提高项目设计、建造和管理的效率，并给采用该模型的建筑企业带来极大的新增价值。美国国家BIM标准（NBIMS：NationalBuildingInformationModelingStandard）对BIM的定义是利用数字技术进行建设项目设计、施工、运营的过程，过程的成果是一个信息丰富的多维项目模型———即BIM模型。从其定义可以看出，BIM是涉及建筑的设计、施工、运营全过程的，也就是涉及建筑的整个生命周期。在建筑工程整个生命周期中，BIM可以实现集成管理，因此BIM既包括建筑物的信息模型，又包括建筑工程管理行为模型。将建筑物的信息模型和建筑工程的管理行为模型完美结合，便可以利用建筑信息模型模拟实际的建筑工程建设行为，这便是BIM的四维模拟施工。BIM以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型。它提供的全新建筑设计过程概念——参数化变更技术将帮助建筑设计师更有效的缩短设计时间，提高设计质量，提高对客户和合作者的响应能力。并可以在任何时刻、任何位置、进行任何想要的修改，设计和图纸绘始终保持协调，一致和完整。BIM不仅是强大设计平台，更重要的是，BIM的创新应用-体系化设计与协同工作方式的结合，将对传统设计管理流程和设计院技术人员结构产生变革性的影响。高成本、高专业水平技术人员将从繁重的制图工作中解脱出来而专注于专业技术本身，而较低人力成本的、高软件操作水平的制图员、建模师、初级设计助理将担当起大量的制图建模工作，这为社会提供了一个庞大的就业机会：制图员（模型师）群体；同时为大专院校的毕业生就业展现了新的前景。美国BIM国家标准对BIM的4个层次含义的解释：1、一个设施（建设项目）物理和功能特性的数字表达2、一个共享的知识资源3、一个分享有关这个设施的信息，为该设施从概念开始的全生命周期的所有决策提供可靠依据的工作过程4、在项目不同阶段不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息以支持和反应其各自职责的协同作业。BIM的不同解释：1、BIM，即指基于最先进的三维数字设计和工程软件所构建的“可视化”的数字建筑模型，为设计师、建筑师、水电暖铺设工程师、开发商乃至最终用户等各环节人员提供“模拟和分析”的科学协作平台，帮助他们利用三维数字模型对项目进行设计、建造及运营管理。对于设计师、建筑师和工程师而言，应用BIM不仅要求将设计工具实现从二维到三维的转变，更需要在设计阶段贯彻协同设计、绿色设计和可持续设计理念。其最终目的是使得整个工程项目在设计、施工和使用等各个阶段都能够有效的实现节省能源、节约成本、降低污染和提高效率。2、建筑信息模型，是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对该工程项目相关信息的详尽表达。建筑信息模型是数字技术在建筑工程中的直接应用，以解决建筑工程在软件中的描述问题，使设计人员和工程技术人员能够对各种建筑信息做出正确的应对，并为协同工作提供坚实的基础。建筑信息模型同时又是一种应用于设计、建造、管理的数字化方法，这种方法支持建筑工程的集成管理环境，可以使建筑工程在其整个进程中显著提高效率和大量减少风险。由于建筑信息模型需要支持建筑工程全生命周期的集成管理环境，因此建筑信息模型的结构是一个包含有数据模型和行为模型的复合结构。它除了包含与几何图形及数据有关的数据模型外，还包含与管理有关的行为模型，两相结合通过关联为数据赋予意义，因而可用于模拟真实世界的行为，例如模拟建筑的结构应力状况、围护结构的传热状况。当然，行为的模拟与信息的质量是密切相关的。3、建筑信息模型，又称为BIM，是在项目建造之前以数字化方式对其关键物理特性和功能特性进行探索的综合过程，可以帮助提高项目交付速度、减少成本，并降低环境影响。借助BIM，设计人员可在整个过程中使用协调一致的信息设计出新项目，可以更准确地查看并模拟项目在现实世界中的外观、性能和成本，还可以创建出更准确的施工图纸。BIM的优势特点：BIM具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等优势特点，在不同软件、不同项目参与者之间提供出色的协调能力，在提高生产效率，改善沟通效果，加强质量控制方面具有得天独厚的优势。BIM在施工阶段的应用，所带来的优势主要体现在六大方面：c、施工工序及工艺模拟、机电专业深化设计、施工进度模拟、施工成本管理和数字化构件加工。势特点，在不同软件、不同项目参与者之间提供出色的协调能力，在提高生产效率，改善沟通效果，加强质量控制方面具有得天独厚的优势。1.二维设计向三维动态可视化设计转变，数据库替代绘图传统二维CAD设计通过向业主提供平面图、立面图、剖面图、详图，以及设计说明、材料表等设计图纸方式传递和提交设计成果。传统的二维CAD设计方式最常见的错误就是信息在各种复杂的平面、立面、剖面图之间传递差错，至于机电管线之间的碰撞、错位可以说是层出不穷。而随着地标性建筑的不断涌现，建筑造型和空间关系复杂，体量巨大的设计项目来说，传统二维CAD设计方式在设计表达和协同上的问题显得尤为突出。这种设计方式使得每项工程都有大大小小、成百上千张设计图纸，对整个设计而言，每张图纸都是一个相对独立、单独的组成部分。这些独立、单独的组成部分由于没有一个能有效整合所有信息以保证数据完整性的中央储存库，导致分散的资料必须依靠专业技术工程师的解读才能相互联系成为一个可理解的整体。因此，如何保证各项设计内容和各专业间的协同配合，如何使设计意图上下沟通顺畅，始终是艰巨的挑战。在对项目整合度和协作度要求越来越高的今天，这无疑成了提高项目整合度和协作度的最大障碍。而将设计归总为数字化数据库而不是单独的文件，会极大促进行业的发展。就BIM而言，项目的中央数据库就是建筑项目所有实体和功能特征的中央存储库。建筑的所有实体和功能都存储在这个数据库中，这为项目团队成员与其技术工具间进行顺畅的信息交换开启了大门，使提高项目整合度和协作度成为可能。BIM提供的三维动态可视化设计，将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们的面前。如建筑设备专业（给排水、暖通空调、电气）间的设备走线、管道等可以用直观的立体三维效果图表示，可以优化设计，更好地利用建筑空间，有效避免各专业之间管、线“打架”的现象，提高各专业之间的配合和协调。能够一目了然地发现问题并及时解决，减少了各工种图纸间的“错、漏、缺”的发生。2.分布式模型仅一个BIM工具并不能完成所有的工作。目前有两种基本的BIM工具类型：创作类工具与分析类工具。BIM用户目前采用的是一种将创作工具的价值与分析工具的能力相结合的“分布式”方法。在分布式BIM环境下，单独的模型通常由合适的设计单位或施工单位负责制作。这些可能包括：设计模型———建筑、结构、水暖电和土木/基础设施；施工模型———将设计模型细分为施工步骤；施工进度（四维）模型———将工程细分结构与模型中的项目要素联系起来；成本（五维）模型———将成本与模型中的项目要素联系起来；制造模型———替代传统的图纸，使用制造模型；操作模型———为业主模拟运营。这些不同的模型都是BIM数据库，因此它可以被视为一个整体，这个整体可以把建筑对象的智能信息提供给各种分析工具（如模型检测工具、进度安排工具、估算工具、人流量控制分析等），为设计人员的协同设计、优化设计、成本控制、施工组织等提供了极大的方便。调查显示，目前，国内施工领域使用的BIM软件大都停留在解决单项技术问题层面，缺少支持项目级和企业级管理提升所需要的BIM软件。总体来说，目前BIM设计使用的软件多，施工使用的软件少；建模软件多，模型应用和集成管理软件少。施工企业BIM应用停留在施工投标阶段的多，深度解决技术问题的少；利用模型进行可视化应用的多，利用信息进行深入应用的少；施工技术应用多，企业管理、项目管理应用少。受现行工程建设法律法规及施工合同的制约，施工阶段使用设计阶段BIM成果还缺少相应方法和保障。此外，硬件如计算机配置能力的不足影响了BIM实际应用的成果。BIM在建筑施工中的应用研究建筑主要靠设计和建造来实现，能将BIM应用于工程的设计、施工两个主要阶段，对于促进数据信息交换与共享，加快项目进展速度，降低项目成本和提高建筑质量等方面起着非常重要的作用。BIM以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对工程项目设施实体和功能特性的数字化表达（见图1）。实体模型内不仅有三维几何形状信息，还包含了大量的非几何形状信息，如建筑构件的材料、重量、价格和进度等，因而可用于模拟真实世界的行为。BIM的应用贯穿于整个项目全生命周期的各个阶段，包括规划、设计、施工和运营管理。基于BIM实现项目全生命周期信息传递图1随着国内建筑业对BIM的了解越来越多，大家逐渐认识到BIM对行业、企业发展的重要性。《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》中曾多次提到BIM技术，建设行业已经把BIM作为支撑行业产业升级的核心技术重点发展。与此同时，对BIM相关标准、规范的呼声也越来越高。为此，住建部组织了BIM相关标准的研究工作，由中国建筑科学研究院牵头成立了“中国BIM发展联盟”，联合国内研究单位、院校、企业、软件开发商共同承担BIM标准的研究以及BIM软件的开发。同时，与BIM有关的技术交流也越来越多。2010年、2012年，中国图学学会在北京成功举办了“BIM技术在设计、施工及房地产企业协同工作中的应用”国际技术交流会。而在设计领域、施工领域，BIM已经开始了探索式的应用。继北京奥运会主体育场——“鸟巢”首次使用BIM技术后，上海中心、北京“中国尊”、银河SOHO、武汉中心、天津117大厦等大型、复杂项目也开始在设计和施工阶段采用BIM技术。BIM在施工阶段的应用，所带来的优势主要体现在六大方面：可视化展示、