BIM及在国内的发展

何为BIM?国际标准组织设施信息委员会（FacilitiesInformationCouncil）如下定义：BIM（BuildingInformationModeling，建筑信息模型）是利用开放的行业标准，对设施的物理和功能特性及其相关的项目生命周期信息进行数字化形式的表现，从而为项目决策提供支持，有利于更好地实现项目的价值。在其补充说明中强调，BIM将所有的相关方面集成在一个连贯有序的数据组织中，相关的应用软件在被许可的情况下可以获取、修改或增加数据。BIM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，BIM是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。一个完善的信息模型，能够连接建筑项目生命期不同阶段的数据、过程和资源，是对工程对象的完整描述，可被建设项目各参与方普遍使用。BIM综合了所有几何模型信息、功能要求和构件性能，将一个建筑项目整个生命周期内的信息整合到一个单独的模型中，包括了施工进度、建造过程、维护管理等过程的所有信息。在建筑工程领域，如果将CAD技术的应用视为建筑工程设计的第一次变革，BIM的出现将引发整个A/E/C（Architecture/Engineering/Construction）领域的第二次革命。BIM研究的目的是从根本上解决项目规划、设计、施工、维护管理各阶段及应用系统之间的信息断层，实现全过程的工程信息管理乃至建筑生命期管理（BuildingLifecycleManagement，BLM）。国际协同工作联盟（IAI）推出的IFC（IndustryFoundationClasses）为BIM的实现提供了建筑产品数据表达与交换的标准，标志着BIM概念的成熟。BIM已成为当前建设领域信息技术的研究和应用热点。BIM的应用不仅局限于设计阶段，而是贯穿于整个建筑工程项目全生命周期的各个阶段：设计、施工和运营管理。BIM的特征：1．模型信息的完备性。除了对工程对象进行3D几何信息和拓扑关系的描述，还包括完整的工程信息描述，如对象名称、结构类型、建筑材料、工程性能等设计信息；施工工序、进度、成本、质量以及人力、机械、材料资源等施工信息；工程安全性能、材料耐久性能等维护信息；对象之间的工程逻辑关系等。2．模型信息的关联性。信息模型中的对象是可识别且相互关联的，系统能够对模型的信息进行统计和分析，并生成相应的图形和文档。如果模型中的某个对象发生变化，与之关联的所有对象都会随之更新，以保持模型的完整性和健壮性。3．模型信息的一致性。在建筑生命期的不同阶段模型信息是一致的，同一信息无需重复输入，而且信息模型能够自动演化，模型对象在不同阶段可以简单地进行修改和扩展而无需重新创建，避免了信息不一致的错误。BIM与CAD的比较:BIM是继CAD(ComputerAidedDesign，计算机辅助设计)之后的新生代，BIM从CAD扩展到了更多的软件程序领域，如工程造价、进度安排等，此外其还蕴藏着服务于设备管理等方面的潜能。1)CAD技术中的点、线、面等无专业意义。而BIM技术的基本元素，如：墙、窗、门等，不但具有几何特性，同时还具有建筑物理特征和功能特征的构件。2)CAD技术中如果想改动图元的位置大小或者其他信息，需要再次画图，或者通过拉伸命令调整大小。而BIM技术则将建筑构件参数化，附有建筑属性，在“族”的概念下，只需要更改属性，就可以调节构件的尺寸、样式、材质、颜色等。3)CAD技术表达的各个建筑元素之间没有相关性，而BIM技术中的构件则相互关联。例如删除一面墙，墙上的窗和门跟着自动删除；删除一扇窗，墙上原来窗的位置会自动恢复为完整的墙。4)CAD软件在平面上进行一次修改，则其它各面都需要进行人工修改，如果操作不当会出现不同角度视图不一致的低级错误。而BIM软件进行一次修改，则平面、立面、剖面、三维视图、明细表等都自动进行相关修改，实现了一处改动，处处改动。5)CAD技术提供的建筑信息非常有限，它只是将纸质图纸电子化，不具备专业知识的人是无法看懂图纸的。但BIM技术包含了建筑的全部信息，不仅可以提供形象可视的二维和三维图纸，而且可以提供工程量清单、施工管理、虚拟建造、造价估算等更加丰富的信息，便于项目各个部门的相互沟通，协同工作。BIM较CAD的五大优势：1.可视化：模型三维的立体实物图形可视，项目设计、建造、运营等整个建设过程可视，可方便进行更好的沟通、讨论与决策。如图1示。图1BIM可视化图示2.协调性：各行业项目信息易出现“不兼容”现象，如：管道与结构冲突，预留的洞口没留或尺寸不对等情况。使用有效BIM协调流程进行协调综合，减少不合理变更方案或问题变更方案。世博奥地利馆的设计为BIM成功应用的典例。图2为世博奥地利馆外观图，图3、4及5分别为该馆建筑专业BIM模型、结构专业BIM模型、机电专业BIM模型。图(2)世博奥地利馆外观图图3建筑专业BIM模型图4结构专业BIM模型图5机电专业BIM模型3.模拟性：包括3D画面的模拟，能效、紧急疏散、日照、热能传导等的模拟，4D（时间上）的模拟，5D（造价控制上）的模拟，对地震人员逃生及消防人员疏散等日常紧急情况的处理方式的模拟。图6为某一建筑的3D模拟。图6建筑的3D模拟4.优化性：BIM及与其配套的各种优化工具能对项目进行可能的优化处理如：利用模型提供的各种信息来优化几何、物理、规则、建筑物变化以后的各种情况信息。5.可出图性：如综合管线图、综合结构留洞图、碰撞检查侦错报告和建议改进方案等实用的施工图纸。BIM在设计、施工、维护阶段的应用1.基于BIM的工程设计：实现三维设计。能够根据3D模型自动生成各种图形和文档，而且始终与模型逻辑相关，当模型发生变化时，与之关联的图形和文档将自动更新；设计过程中所创建的对象存在着内建的逻辑关联关系，当某个对象发生变化时，与之关联的对象随之变化。实现不同专业设计之间的信息共享。各专业CAD系统可从信息模型中获取所需的设计参数和相关信息，不需要重复录入数据，避免数据冗余、歧义和错误。实现各专业之间的协同设计。某个专业设计的对象被修改，其他专业设计中的该对象会随之更新。实现虚拟设计和智能设计。实现设计碰撞检测、能耗分析、成本预测等。2.基于BIM的施工及管理：实现集成项目交付IPD（IntegratedProjectDelivery）管理。把项目主要参与方在设计阶段就集合在一起，着眼于项目的全生命期，利用BIM技术进行虚拟设计、建造、维护及管理。实现动态、集成和可视化的4D施工管理。将建筑物及施工现场3D模型与施工进度相链接，并与施工资源和场地布置信息集成一体，建立4D施工信息模型。实现建设项目施工阶段工程进度、人力、材料、设备、成本和场地布置的动态集成管理及施工过程的可视化模拟。实现项目各参与方协同工作。项目各参与方信息共享，基于网络实现文档、图档和视档的提交、审核、审批及利用。项目各参与方通过网络协同工作，进行工程洽商、协调，实现施工质量、安全、成本和进度的管理和监控。实现虚拟施工。在计算机上执行建造过程，虚拟模型可在实际建造之前对工程项目的功能及可建造性等潜在问题进行预测，包括施工方法实验、施工过程模拟及施工方案优化等。4、基于BIM的建筑运营维护管理综合应用GIS技术，将BIM与维护管理计划相链接，实现建筑物业管理与楼宇设备的实时监控相集成的智能化和可视化管理。基于BIM进行运营阶段的能耗分析和节能控制。结合运营阶段的环境影响和灾害破坏，针对结构损伤、材料劣化及灾害破坏，进行建筑结构安全性、耐久性分析与预测。BIM在国内的发展现状BIM在国外的应用已经趋于成熟，欧美、日本、新加坡等发达国家均开始广泛使用。应用领域贯穿整个设计阶段、施工阶段以及建成后的维护和管理阶段。大企业已经具备BIM技术能力，同时BIM专业咨询公司已经出现，为中小企业应用BIM提供有力支持。BIM在国内也开始广泛受到重视，国家已经将BIM建筑信息模型系统作为国家科技部十二五的重点研究项目《建筑业信息化关键技术研究与应用》，并被住建部认可为建筑信息化的最佳解决方案。BIM对中国工程建设行业举足轻重的作用。不可忽视的就是中国巨大的建设量，在这样的背景下，我们看到了中国和BIM结缘的必然性。巨大的建设量带来大量沟通和实施环节的信息流失造成了众多损失，BIM所带来的信息整合，重新定义了设计流程，能够很大程度上改善这一状况。此外，建筑生命周期管理和节能分析，也在很大程度上满足了可持续发展和国家资源规划管理信息化的需求。BIM在国内的成功应用有奥运村空间规划及物资管理信息系统、南水北调工程、香港地铁项目等。