BIM技術貴在深度應用

◎ 清華大學教授 馬智亮

住房和城鄉建設部印發的《2011-2015年建筑業信息化發展綱要》(建質〔2011〕67號)中明確指出，“十二五”期間，加快推廣建筑信息模型（BIM）等技術在勘察設計、施工和工程項目管理中的應用，改進傳統的生產與管理模式，提升企業的生產效率和管理水平，推動信息化標準建設，促進具有自主知識產權軟件的產業化，形成一批信息技術應用達到國際先進水平的建筑企業。BIM技術在“十二五”期間被列為重要的推廣應用技術，很多企業關心如何應用BIM技術。

BIM（Building Information Model）譯為“建筑信息模型”，它是繼CAD技術之后行業信息化最重要的應用新技術。不少企業對BIM技術的認識還是比較模糊，有的企業認為BIM技術就是進行三維建模和三維顯示；有的企業認為我們的軟件就是支持BIM技術；有的企業認為應用BIM技術就是應用相應軟件；有的企業認為企業本身已經在用BIM技術。這些說辭都有夸大其詞的成分，但也反映出應用BIM技術并不是難事，用BIM應用軟件（例如Revit Architecture）建一個三維模型展示一下可以算做簡單的應用BIM技術，但實際上作為企業不能只停留在這一點上，難的是需要深度應用BIM技術并使它變成推動企業進步的重要動力。

什么是真正的BIM技術

為此有必要搞清楚幾個問題：第一，什么是真正的BIM技術？第二，企業應用BIM技術的現狀如何？第三，什么是BIM技術的深度應用？第四，如何深度應用BIM技術。關于BIM，有非常正式的定義“BIM是設施的物理和功能的數字化表示，因此，它可以用作設施信息的共享知識資源，成為設施的全生命周期決策的可靠基礎”。其中的關鍵是，BIM是一種數字化表示。這種表示可用作共享知識資源，也可用于支持全生命期決策，通過這種方式進行更方便的知識資源的共享，另外讓這些表示成為全生命周期決策的基礎，這是關于BIM的定義。

那么，什么是真正的BIM技術？為了回答這個問題有必要歸納一下BIM技術的核心特征是什么？只有知道了這個我們才能知道什么是真正的BIM技術。根據具有高度權威性的美國《BIM手冊》一書，BIM的核心特征可以歸納為6條，這6條特征也是區分BIM技術與非BIM技術的標準。換句話說，如果一個軟件是基于BIM技術的軟件，那么它就應該滿足6個條件。

基于BIM技術的全生命期信息共享模式可以用下圖來表示。最核心的就是全生命周期信息共享的理念和模式，即實現不同應用軟件之間信息的直接共享。所謂直接共享，就是計算機直接向BIM寫入數據，或者讀取、提取數據，不用人工干預，也就是說，各應用軟件既為BIM貢獻信息也從BIM提取信息，避免信息的重復錄入。目前，有各種各樣的應用軟件，例如建筑設計軟件、結構設計軟件、設備設計軟件、節能設計軟件、綠色建筑分析軟件、耐久性設計軟件、成本預算軟件、施工管理軟件等，我們希望這些應用軟件之間在全生命周期過程能夠共享信息。而其它5個特征都是反應應用軟件的特征，實際上應用軟件是否是BIM技術關鍵要看軟件的內容，首先它是否支持N維模型，其次操作上是否支持面對對象技術，第三是否運用參數化技術，這意味著軟件涉及的所有數據都是聯動的，最后是,是否擁有開放式的數據標準。

信息共享如何實現？這要通過開放式的數據標準?；贐IM技術的應用軟件比目前使用的應用軟件具有更強大的功能，用戶對軟件首先關心的是功能是否強大，如果我們應用了BIM技術之后還是原來的那些功能，那么用戶就不會產生積極性應用。所以我們的BIM技術一定要比過去的功能更加強大，給用戶帶來實實在在的好處，否則用戶不會拋棄已經熟練使用的現有軟件，選擇沒有擴展功能的BIM技術。

所謂支持開放式標準，就是指應用軟件支持以開放式標準規定的格式讀入和寫出數據，實現信息直接共享，例如成本預測、能耗分析等。應用這些插件得到一個設計方案后，按一個鍵就能立即算出成本或能耗，如果不滿足要求，設計者立即就可以修改設計方案。開放式標準是相對于軟件開發商內部標準而言的，它便于所有的軟件開發商遵循。BIM數據主流的開放式標準就是IFC，“十一五”課題建立的下一代建筑工程應用軟件概念框架，要求每個應用軟件都支持IFC標準。

BIM技術的應用現狀如何

總體而言，不得不承認國外的BIM技術領先于國內，但目前為止不少文獻都表示即使在國外，BIM技術的應用也還是限于項目全生命周期的局部。未來，無論是國外還是國內，都將逐步實現項目全生命周期的信息共享和協同工作。

關于BIM技術在建筑工程中已經開展的應用，根據美國賓夕法尼亞大學總結歸納的使用數據可以發現，BIM技術已經應用在一些設計階段、建造階段以及運營階段。數據顯示：BIM技術體現在項目實施的指南，它對可能的應用有非常詳細的描述。施工方應用BIM技術的情形有支持工程算量和計價，支持施工過程分析等等。

根據我個人對BIM技術應用的了解，在這幾項應用中我國施工企業已經開展的應用情形主要覆蓋了三項，一個是碰撞檢測，它可以有效支持減少返工、支持工程算量和計價，同時有效支持施工過程分析和計劃；第二是實現多維度信息集成，它能夠有效支持項目綜合管控；第三是有效支持虛擬裝配，它可以支持現場建造活動，驗證、指導、追蹤，支持非現場建造活動。值得說明的是這些應用情形的背后存在著相應的、基于BIM技術的應用軟件，理論上講只要有相應的應用軟件存在，這些應用情形才能實現。如圖1所示，圖中右側是目前市場上施工階段主要的應用軟件，每一種應用情形都有對應的軟件，有的軟件覆蓋了多個應用情形。

那么這些應用軟件在國內的應用情況如何呢？目前只有兩個軟件在國內市場上有所應用，因為很多工作必須我們自己去做，其中包括首先需要嘗試應用一些國外行之有效的應用軟件；第二要開發支持我國規范的應用軟件；另外，還需開發符合我國用戶習慣的應用軟件；第四就是建立我國的相關標準。

如何實現BIM技術深度應用

BIM技術的深度應用，可以考慮三種情形。第一種深度情形是國內尚未開展的單項應用，比如說工程算量和計價；第二種情形是國內外均沒有開展的單項應用，比如自動生成進度計劃；第三種情形就是集成化應用系統，例如施工企業BIM集成應用系統，這些都可以歸納為BIM技術的深度應用。

圖1

對于BIM技術的深度應用可以通過應用情形來考慮，針對第一種國內尚未開展的單項應用情形，可以嘗試應用國外已有的應用軟件 ，例如應用Innovaya Innovaya Visual Estimating，進行工程量計算和計價。當然在應用過程中也可能遭遇困難，比如說軟件不符合我國用戶的使用習慣，或者是軟件本身不支持我國的相應規范，這些問題都會在應用中發生，在這種情況下，開發符合我國規范、基于BIM技術的應用軟件是非常有必要的。在“十一五”期間我們就開發了BIM-Estimate。

以基于BIM技術建筑成本預測軟件為例，在國外，有很多已有的既定BIM技術的軟件，但是這些軟件對于國內用戶來說是否可以拿過來就用，這其中最主要的問題就是怎么樣讓軟件符合國家規范。實際情況是，在既有的基于BIM技術的建筑成本預測軟件中，很難植入我國規范，這種情況下我們最好開發自己的應用軟件。

借助BIM-Estimate軟件應用在四川省都江堰聚源職業中學教學樓項目中，在該項示范工程中，利用BIM-Estimate軟件進行了成本預算，包括工程量清單編制等。以前我們做的預算要看電子圖或者是紙質圖紙，然后預算人員利用計算機建模，現在我們不需要建模，只需要從設計結果IFC文件自動提取成本預算信息即可。軟件針對 67% 的結構構件自動生成了成本項目，可以自動進行算量。這樣一來建模工作在很大程度上可以減少，算量和計價更加準確，直接把算量拿過來就可以避免很多的人為因素。

BIM-Estimate的優點主要有以下幾個方面：第一，減少手工錄入。產品信息由建筑設計和結構設計的BIM數據中讀入，只需輸入少量施工信息；第二，避免錄入錯誤。不需要識圖并錄入；第三，更加開放。一些軟件廠商可以做到用設計軟件可以進行自動算量，但同時也限制了必須用它的軟件做設計，現在只要設計軟件支持IFC標準，其數據就可用。

第二種深度情形是國內外均尚未開展的單項應用，比如創新性地開發應用軟件，基于BIM技術自動生成進度計劃的應用軟件。要克服的困難主要有從BIM自動生成任務，自動建立任務之間的緊前緊后關系，自動計算完成任務所需要的時間等。

第三種深度情形是集成化的應用，最重要的工作就是建立相關的BIM標準，比如對應于施工管理的IFC標準，BIM標準是各種應用程序共享信息的一個前提。另外還需創新性地開發相應的應用軟件，例如開發施工企業BIM集成應用系統構架，這個系統有兩個部分：第一個是決層管理層使用；第二是業務層使用。有了這些數據我們可以對它進行展示，用于我們的管理過程，包括決策、管理，同時也可進行成本監管、安全質量監管、進度監管、物料監管以及N維ND的綜合監管。這樣的架構第一可以同時滿足業務層和管理層的要求，第二可以最大限度的應用現有的應用軟件，第三能夠使用開放式的標準IFC集成應用軟件，第四支持分步實施，可以邊開發邊應用。

結語

在實際操作中，與一些企業接觸也發現他們在深度應用BIM技術中存在一些誤區，作為建筑行業的企業對信息技術不在行，對BIM技術更不在行，需要將BIM技術作為一個項目來對待。既然作為一個項目來進行開發就要有招投標環節，但由于一些企業首先不懂BIM，提不出需求，往往以一些名詞代替需求；還有一些企業對BIM系統開發的工作量不了解，提出不切實際的開發目標，沒有商量余地，這樣的話難以開發。此外，部分企業對于BIM技術急功近利，不顧客觀規律，恨不得1個月就要用上，這樣也難以真正的把BIM技術應用起來。

對企業深度應用BIM技術的建議是：首先，要深入學習、把握BIM技術；其次，要準確地表達企業的需求，清楚企業想利用BIM技術做什么；第三，要尊重客觀規律，必要的話咨詢相關的專家；最后，要逐步深入、分步實施開展應用。