BIM技术在建筑全生命周期管理中的应用(2016.5)

BIM建筑信息模型（模拟、管理）技术在建筑全生命周期管理中的应用华南理工大学土木与交通学院张原2016年5月一．本人带领BIM团队工作简介二．BIM简介及发展现状三．BIM的内涵四．BIM软件系列五．BIM的典型应用六．BIM与时下热点技术一、本人带领BIM团队工作简介1.1团队负责人张原•华南理工大学土木与交通学院工程管理系主任、教授、硕士研究生导师、2008年获中国工程监理大师称号、任总监、副总监的多个项目曾获国家最高工程质量奖－鲁班奖、国家优质工程奖。•2006-2008年，带领团队，率先在国内用虚拟现实技术制作了系统的土木施工3D模拟动画，为“土木工程施工”课程的教学提供了图文声像并茂的情境式教学环境。主编的《土木工程施工》电子教材（主要是系统的土木施工3D模拟动画、3dsmax研制、累计时长近8小时、中国建筑工业出版社2008年出版）荣获2008年“第二届中华优秀出版物电子奖”（国家三大出版奖项之一）。•2009-2011年，带领团队，与某施工企业合作联合研发广州地铁6号线香雪车站等项目的BIM在施工过程的全面应用。•2012年，带领团队，与某施工企业合作联合研制BIM在广州白云国际机场扩建工程中机库网架整体提升的应用。•2014年-今，作为工程项目总监，策划、组织并参与有关施工单位联合研制BIM在港珠澳大桥珠海口岸工程中的全面应用。1.2国际合作•2015年11月28日，举办了ICES-SCET学生分部成立大会暨广州GlobalBIM峰会•与英国工程师协会测量师分会建立合作关系•与香港建筑信息模拟学会、buildingSMART香港分会等机构进行了深入合作BIM工作坊开设了本科生BIM工作坊–培养本科生快速学习BIM软件，形成建模能力，选拔优秀本科生加入BIM团队1.3获奖情况1.4获奖情况积极参与各项BIM比赛，并取得佳绩二、BIM简介及发展现状2.1BIM简介•BIM（BuildingInformationModeling）建筑信息模型（模拟、管理）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。动态三维、建筑仿真综合管线碰撞、各单位协调节能模拟、紧急疏散模拟日照模拟、施工方案模拟设计、施工方案优化可视化协调性模拟性优化性可出图性BIM五大特点•BIM是近十年来在原有CAD等技术基础上发展起来的一种多维（三维空间、四维时间、五维成本、N维更多应用）模型信息集成技术，是一种应用于工程设计、建造、管理和运营的数据化工具，通过参数模型整合各种项目的相关信息，在项目策划、设计、建造、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，可以使建设项目的所有参与方（包括政府主管部门、业主、设计、施工、监理、造价、运营管理、项目用户等），在项目从概念产生到完全拆除的整个生命周期内都能够在模型中操作信息和在信息中操作模型，提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用，从而根本改变从业人员仅依靠符号文字形式图纸进行项目建设和运营管理的工作方式，实现在建设项目全生命周期内提高工作效率和质量以及减少错误和风险的目标。•BIM是一种技术、一种方法、一种过程，BIM把建筑业业务流程和表达建筑物本身的信息更好地集成起来，从而提高整个行业的效率。美国联邦政府统计说明，在目前的情况下合适地使用BIM可以让建设项目节省5-12%的投资。根据统计资料，2010年美国前300大建筑行业企业已经有80%使用BIM技术。•国内北京奥运工程和上海世博工程也都有了一定程度的应用，2010国内在建第二高楼632米的上海中心宣布在其设计、施工和运营管理过程中全面使用BIM技术，更是把BIM技术在国内的应用推向了一个新的高度。•2011年5月住建部下发的《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》已经把BIM作为工程总承包、勘察设计和施工类企业十二五信息化发展必须具备的技术之一。“BIM应用作为建筑业信息化的重要组成部分，必将极大地促进建筑领域生产方式的变革。”——住建部《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》2020年末，国有资金投资新立项项目勘察设计、施工、运营维护中，集成应用BIM的项目比率将达到90%。（1）国外发展现状2.2BIM发展现状建筑生命期管理BLM1973年•美国提出了CIM理念1995年•美国制定了LCCM手册2000年•美国实现设计施工的一体化2004年•英国开发了ND模型（1）国外发展现状2.2BIM发展现状建筑信息模型BIM1996年•美国开发CIFE4D-CAD系统2002年•美国提出了BIM解决方案2004年•英国开发了ND模型2007年•美国发布了国家BIM标准（2）国内发展现状2.2BIM发展现状BIM国内发展现状BIM的推广应用BIM软件的研究IFC标准的研究(IndustryFoundationClass—IFC，工业基础类数据模型标准是由国际协同联盟主持制订）BIM工程应用（2）国内发展现状2.2BIM发展现状BIM的推广应用2008年•成立BIM门户网站2010年•提出要推广使用BIM技术2011年•BIM技术列入十二五信息化发展纲要（2）国内发展现状2.2BIM发展现状BIM工程应用BIM工程应用上海中心大厦广州地铁港珠澳大桥珠海口岸……三、BIM的内涵三、BIM的内涵3.1内涵（1）可视化BIM提供了可视化的思路，让人们将以往的平面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；建筑业也有设计方面出效果图的事情，但是这种效果图是分包给专业的效果图制作团队进行识读设计制作出的线条式信息制作出来的，并不是通过构件的信息自动生成的，缺少了同构件之间的互动性和反馈性。BIM提到的可视化是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视，在BIM建筑信息模型中，由于整个过程都是可视化的，所以，可视化的结果不仅可以用来效果图的展示及报表的生成，更重要的是，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。（2）协调性不管是施工单位还是业主及设计单位，无不在做着协调及相配合的工作。一旦项目的实施过程中遇到了问题，就要将各有关人士组织起来开协调会，找各施工问题发生的原因，及解决办法，然后出变更，做相应补救措施等进行问题的解决。那么这个问题的协调真的就只能出现问题后再进行协调吗？在设计时，往往由于各专业设计师之间的沟通不到位，而出现各种专业之间的碰撞问题，例如综合管线中的管道在进行布置时，由于施工图纸是各自绘制在各自的施工图纸上的，真正施工过程中，可能在布置管线时正好在此处有结构设计的梁等构件在此妨碍着管线的布置，这种就是施工中常遇到的碰撞问题，像这样的碰撞问题的协调解决就只能在问题出现之后再进行解决吗？BIM的协调性服务就可以帮助处理这种问题，也就是说BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，提供出来。当然BIM的协调作用也并不是只能解决各专业间的碰撞问题，它还可以解决例如：电梯井布置与其他设计布置及净空要求之协调，防火分区与其他设计布置之协调，地下排水布置与其他设计布置之协调等。（3）模拟性模拟性并不是只能模拟设计出的建筑物模型，还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。在设计阶段，BIM可以对设计、施工、运营上需要进行模拟的一些东西进行模拟实验，例如：节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟、施工模拟等；在招标时，BIM模拟施工阶段可以进行4D模拟（三维模型加项目的发展时间），也就是根据施工的组织设计模拟实际施工，从而来确定合理的施工方案来指导施工。同时还可以进行5D模拟（基于3D模型的造价控制），从而来实现成本控制；后期运营阶段可以模拟日常紧急情况的处理方式的模拟，例如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。（4）优化性整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程，优化受三样东西的制约：信息、复杂程度和时间。没有准确的信息做不出合理的优化结果，BIM模型提供了建筑物的实际存在的信息，包括几何信息、物理信息、规则信息，还提供了建筑物变化以后的实际存在。复杂程度高到一定程度，参与人员本身的能力无法掌握所有的信息，必须借助一定的科学技术和设备的帮助。现代建筑物的复杂程度大多超过参与人员本身的能力极限，BIM及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。基于BIM的优化可以做下面的工作：（1）项目方案优化：把项目设计和投资回报分析结合起来，设计变化对投资回报的影响可以实时计算出来；这样业主对设计方案的选择就不会主要停留在对形状的评价上，而更多的可以使得业主知道哪种项目设计方案更有利于自身的需求。（2）特殊项目的设计优化：例如裙楼、幕墙、屋顶、大空间到处可以看到异型设计，这些内容看起来占整个建筑的比例不大，但是占投资和工作量的比例和前者相比却往往要大得多，而且通常也是施工难度比较大和施工问题比较多的地方，对这些内容的设计施工方案进行优化，可以带来显著的工期和造价改进。（5）可出图性BIM并不是为了出大家日常多见的建筑设计院所出的建筑设计图纸，及一些构件加工的图纸。而是通过对建筑物进行了可视化展示、协调、模拟、优化以后，可以帮助业主出如下图纸：（l）综合管线图（经过碰撞检查和设计修改，消除了相应错误以后）；（2）综合结构留洞图（预埋套管图）；（3）碰撞检查侦错报告和建议改进方案。3.2BIM的价值优势建立以BIM应用为载体的项目管理信息化，提升项目生产效率、提高建筑质量、缩短工期、降低建造成本。具体体现在：三维渲染，宣传展示三维渲染动画，给人以真实感和直接的视觉冲击，，给业主更为直观的宣传介绍，提升中标几率。快速算量，精度提升BIM数据库的创建，通过建立5D关联数据库，可以准确快速计算工程量，提升施工预算的精度与效率。多算对比，有效管控管理的支撑是数据，项目管理的基础就是工程基础数据的管理，及时、准确地获取相关工程数据就是项目管理的核心竞争力。BIM数据库可以实现任一时点上工程基础信息的快速获取，通过合同、计划与实际施工的消耗量、分项单价、分项合价等数据的多算对比，可以有效了解项目运营是盈是亏，消耗量有无超标，进货分包单价有无失控等等问题，实现对项目成本风险的有效管控。精确计划，减少浪费施工企业精细化管理很难实现的根本原因在于海量的工程数据，无法快速准确获取以支持资源计划。而BIM的出现可以让相关管理快速准确地获得工程基础数据，为施工企业制定精确人材计划提供有效支撑，大大减少了资源、物流和仓储环节的浪费，为实现限额领料、消耗控制提供技术支撑。虚拟施工，有效协同三维可视化功能再加上时间维度，可以进行虚拟施工。随时随地直观快速地将施工计划与实际进展进行对比，同时进行有效协同，施工方、监理方、甚至非工程行业出身的业主领导都对工程项目的各种问题和情况了如指掌。这样通过BIM技术结合施工方案、施工模拟和现场视频监测，大大减少建筑质量问题、安全问题，减少返工和整改。碰撞检查，减少返工BIM最直观的特点在于三维可视化，利用BIM的三维技术在前期可以进行碰撞检查，优化工程设计，减少在建筑施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性，而且优化净空，优化管线排布方案。最后施工人员可以利用碰撞优化后的三维管线方案，进行施工交底、施工模拟，提高施工质量，同时也提高了与业主沟通的能力。冲突调用，决策支持BIM数据库中的数据具有可计量的特点，大量工程相关的信息可以为工程提供数据后台的巨大支撑。BIM中的项目基础数据可以在各管理部门进行协同和共享为决策者制订工程造价项目群管理、进度款管理等方面的决策提供依据。3.3BIM的内涵要素三、BIM的内涵BIM的实现手段3.3BIM的内涵要素三、BIM的内涵BIM的价值优势BIM的价值优势缩短项目工期更加可靠与准确的项目预算提高生产效率、节约成本高性能的项目结果有助于项目的创新性与先进性方便设备管理与维护四、BIM软件系列四、BIM的软件系列BI