基于 BIM 的數字化交付技術及其案例實踐

陳 燁（上海建科造價咨詢有限公司，上海 200032）

近年來，國家大力推進 BIM 和大數據等新興技術在建筑業中的應用，業內企業也逐步重視傳統業務的數字化轉型升級和數字資產的積累，目前對 BIM 技術在建筑工程中應用價值的體現已逐漸形成共識，并且在項目規劃、設計和施工階段都已有較為成功的應用案例。住建部《2016—2020 年建筑業信息化發展綱要》強調：“建立完善數字化成果交付體系。建立設計成果數字化交付、審查及存檔系統，推進基于二維圖的、探索基于 BIM 的數字化成果交付、審查和存檔管理?！睌底只桓吨荚谛纬晒こ虜底只瘷n案、積累數字資產，使 BIM 技術應用發揮更大的價值，但從總體來說，業內企業仍然缺少一套成熟、完善的數字化交付解決方案來指導數字化成果的交付?？梢灶A見，在政策的推動下，基于 BIM 的數字化交付將逐步替代傳統的交付模式而成為主導。建筑行業亟需摸索出一套全面適用、科學高效的數字化交付體系。

1 數字化交付概述

數字化交付是以交付建筑為核心，對工程項目建設所產生的數據與信息進行數字化創建并移交的過程。數字化交付過程涵蓋針對項目梳理交付需求、編制交付方案、構建交付基礎和信息移交和驗收等內容。

GB/T 51212—2016《建筑信息模型應用統一標準》（以下簡稱“《應用統一標準》”）提出，BIM 技術“適用于建設工程全生命期內建筑信息模型的創建、使用和管理”。也就是說，適用于包括規劃、勘察、設計、施工、運維和拆除階段在內的建筑工程全生命期，并且針對不同階段可采用不同的 BIM 技術應用方式。隨著 BIM 的應用推廣，工程項目建設除了產生大量的工程數據，基于 BIM 的應用也將產生龐大的數據量。但從信息傳遞的角度看，數字化交付中大量的信息數據仍產生于從勘察設計到施工監理和從施工監理到運維兩個階段。因此，數字化交付工作的重點應聚焦于這兩個階段。

1.1 數字化交付物

數字化交付是對以紙質文件主導的傳統交付模式的革新，在交付內容上表現為傳統交付物的數字化、數字化載體和工具的交付。數字化交付物從內容類型上可以分為數字化工程文件交付、BIM 模型交付和 BIM 應用成果交付。

對于數字化工程文件交付物的界定和規范，應參照GB 50300—2013《建筑工程施工質量驗收統一標準》（以下簡稱“《質量驗收統一標準》”）和 JGJ/T 185—2009《建筑工程資料管理規程》（以下簡稱“《資料管理規程》”）等來執行。

對于BIM 及其應用成果交付物的界定，我國在“十三五”期間相繼出版了《應用統一標準》、GB/T 51235—2017《建筑信息模型施工應用標準》（以下簡稱“《施工應用標準》”）、GB/T 51269—2017《建筑信息模型分類和編碼標準》（以下簡稱“《分類和編碼標準》”）、GB/T 51301—2018《建筑信息模型設計交付標準》（以下簡稱“《設計交付標準》”）等 BIM 技術與實施標準來支持其推廣與應用。其中，《設計交付標準》對 BIM 在勘察設計交付的成果交付進行了規范說明，《施工應用標準》對竣工交付的 BIM 交付物進行了規范說明?！妒┕脴藴省返?12.0.2 條同時提到，竣工驗收模型應在施工過程模型上附加或關聯竣工驗收相關信息和資料，其內容應符合《質量驗收統一標準》和《資料管理規程》等的規定。

1.2 數字化交付現狀

目前，國內主導的項目交付是以 Word、Excel、CAD二維圖紙、圖片和影像文件等作為信息存儲媒介進行工程項目的數據傳遞，而交付的模式仍然以實體檔案為主導、電子檔案為輔助。因此，項目交付工作量大，信息收集整合困難且頻繁發生數據不完整或丟失的情況。此外，有關文獻數據顯示：在數字化交付的成果中，結構化數據通常只占信息總量的 15%～25%，剩余的信息則是各種類型的非結構化信息。對于這些非結構化數據信息，普遍缺少有效的手段將其關聯、應用和共享。由此可見，建筑行業亟待找到行之有效的數字化交付解決方案。

1.3 基于 BIM 的數字化交付

基于 BIM 的數字化交付，是以三維模型和信息數據構建的數字孿生建筑為載體，集成數字化工程數據和 BIM 應用數據，通過制定統一的規則和要求，實現工程項目數據的數字化關聯和跨階段交付。該解決方案充分運用 BIM 技術的價值優勢，提升數字化交付的工作效率。相比于傳統的電子文件數字化交付，數字化交付的優勢主要體現在以下 3 個方面。

（1）數據傳遞的關聯性。以 Revit 為例，在使用模型出圖的情況下，所設計的平面圖、立體圖和剖面圖與三維模型相互關聯，任何的數據調整都能使模型發生同步變化。此外，將電子歸檔文件與模型關聯綁定，可實現在三維環境下解讀工程數據。

（2）數據信息的集成性。隨著模型在各實施階段間進行傳遞，其被賦予的信息也越來越龐大，可見模型中的信息會隨著項目的推進而逐步被深化和豐富。此外，基于BIM 開發項目全過程協同管理平臺，使數據更加高度集成且信息流更加通暢。

（3）數據表達的形象化。通過三維模型把信息數據串聯在一起，其最大的優點就是讓數據變得形象直觀，從而更容易被理解和快速搜索與定位。

基于 BIM 的數字化交付要求各參建方首先明確項目交付的需求，從而保證數據交付的質量和數據源的一致性。交付需求中應首先明確數字化交付的范圍并對交付物進行規范。在清晰界定交付物內容與規范的基礎上，組織數字化交付流程，包括制訂交付策略和交付計劃、確定交付任務責任矩陣。為了保證交付質量，需制定嚴格的控制措施，并在驗收過程中按照提前約定好的交付流程實施。此外，運用基于 BIM 開發的協同管理平臺工具，進一步融入數字化交付需求和流程，從而進一步簡化數字化交付工作步驟和提升數字化交付的工作效率。建議的基于 BIM 的數字化交付流程，如圖 1 所示。

圖1 基于 BIM 的數字化交付流程

2 基于 BIM 的數字化交付需求

基于 BIM 的數字化交付需求可概括為：明確交付內容、一般要求（交付命名、分類與編碼要求）和交付物構建要求。其中，結合數字化交付物的類型劃分，交付物構建要求包括 BIM 模型交付要求、BIM 應用成果交付要求和數字化工程文件交付要求。

2.1 交付范圍與一般要求

交付范圍需要與實際的項目及合同范圍相對應。對于交付要求中明確需要配合項目運維對接的情況，應提前與相關方進行溝通，以完成對交付范圍的調整和補充。

目前，《設計交付標準》對設計階段交付物的命名規范已有詳細闡述。除了包括對模型單元及其屬性、文件夾及其文件命名的詳細規定以外，還對專業代碼及版本管理作了詳細規定。另外，建筑工程對象及各類參數的命名還應符合《分類和編碼標準》的規定。實際的項目實施，可在參考《分類和編碼標準》的基礎上結合工程的實際需求進行相關需求的制定。

施工階段的 BIM 交付物可在參考《設計交付標準》《施工應用標準》的基礎上進行規范。此外，上海地區也可參考《上海市建筑信息模型技術應用指南（2017 版）》（以下簡稱“《應用指南（2017 版）》”）對 BIM 應用的命名來規范對數字化交付的命名。

對于工程文件的數字化交付，仍應符合《質量驗收統一標準》《資料管理規程》等的規定。

2.2 BIM 模型交付

在確定 BIM 模型交付物需求時，應著重考慮以下項目交付需求：模型構建時的統一規定和要求，模型深度要求（即模型表達到何種精細程度），模型信息表達要求（即哪些信息應在模型的非幾何信息中表達），等。

2.21 模型構建基本規定

對于模型的交付要求，應明確其構建的基本規定；對于項目全過程的 BIM 模型工作，應制訂統一的技術標準，包括單位、基點、標高、模型拆分與整合規則、色彩管理規則和模型文件夾結構等。

以確定模型拆分與整合規則為例，在創建各階段模型過程中，為提高模型利用率，增強模型適用性，各專業（系統）需協同作業并對模型進行整體規劃。在確定拆模方案時，應考慮不同的建模組織形式（含正向設計）、各參與方的內部協同和與外部專業團隊的溝通協調。圖 2 為某項目模型總體拆分結構圖，具體拆分要求應按照實際需求進行調整。

圖2 模型拆分結構圖

交付時，必須依據項目實際需求對模型進行整合匯總，模型整合應遵循如下原則。

（1）按專業整合：對應于每個專業，整合所有樓層及系統的模型，以便對單專業進行整體分析和研究。

（2）按水平或垂直方向整合：按層對各專業模型進行整合，以便對同層的各專業進行協調與分析；可對豎向模型如建筑外立面、幕墻和泛光照明等進行整合。

（3）按整體整合：以建筑模型為基礎，將項目各層及各專業的模型整合在一起，以便對項目整體進行綜合分析。

（4）按合同界面整合：在施工實施階段根據合同劃分界面進行模型整合，以便合同管理。

繪制模型的軟件需支持基于工業基礎類（Industry Foundation Class,IFC）標準進行數據交換。以使用 Revit進行各專業軟件創建的模型整合為例，各專業創建的模型需交付 Revit 軟件官方文件格式或其他支持的模型格式。

在運用不同的 BIM 建模軟件繪制模型的實施過程中，會對應產生不同的實施規范需求。以目前普遍使用的 Revit軟件為例，在實際建模過程中，還需對如下方面進行需求和規范說明：模型操作界面命名規范，如樓層標高命名規則、視圖命名規則等；Revit 族與類型命名規范；機電管線系統分類命名規則；色彩管理規范；等。其中，以模型色彩管理規范為例，項目全過程配色應協調統一，材質命名應遵循統一的命名規則。

2.2.2 模型深度要求

目前，《設計交付標準》《施工應用標準》及一些BIM 應用指導文件如《應用指南（2017 版）》，都對模型深度進行通用規定和列表逐項說明。上述標準和指南中都對 BIM 實施階段和專業應用進行了針對性說明，如《設計交付標準》第 6 部分詳細說明了建筑經濟對設計信息模型的交付要求，以保證在不同設計階段交付的模型能夠支持設計概算、施工圖預算、工程量清單與招標控制價的需求?？紤]到不同階段和不同專業對模型深度有著不同的需求，在明確模型深度要求時，應結合模型的后續應用規劃和交付流程（如設計方交付設計階段成果至施工方），按階段和專業規范對模型構建深度進行區分。

明確交付需求的文件應列明參考的標準和文件，并盡可能地按專業類別列清模型應包含的構件。若模型內容對應不同的模型深度要求，則要分項列明。此外，部分對模型構建工作產生較大影響的內容，如結構工程中的鋼筋和強弱電工程中的線纜等，應著重加以確認，以排除該部分工作量對交付進度產生的不利影響。

2.2.3 模型信息表達

國家標準和相關指導文件已對模型所帶的屬性信息進行了規范性闡述。以《應用指南（2017 版）》為例，其附錄分別列明了方案設計、初步設計、施工圖設計、施工準備、施工實施和運維階段交付模型應具備的模型內容，同時說明了應附帶哪些基本信息屬性。目前，不同的標準和參考文件，對模型信息的要求不盡相同，例如：《設計交付標準》認為，方案設計階段的模型交付主要針對建筑屬性，不需具備結構荷載與強度屬性，而《應用指南（2017版）》認為應包含該信息。另外，兩者劃分模型信息要求的階段也是不同的，《設計交付標準》劃分為 5 個階段，《應用指南（2017 版）》則劃分為 6 個階段。這里，《設計交付標準》對建筑工程信息的分級參考了認可度比較高的、由美國建筑科學院（NIBS）主編的《美國國家 BIM 標準》（NBIMS）。

除了需要對模型屬性信息進行一定規范以外，有關文獻也建議應充分考慮當前的軟（硬）件的技術條件。運用二維圖形、必要的文字和文檔及多媒體等進行輔助，以此作為有效交付信息的表達方式，但前提是要明確與模型的關聯，明確標注補充文件和被補充模型之間的鏈接。

在實際項目使用中，應根據使用需求擬定適用的模型信息要求。在引用編制文件存在沖突時，應在滿足項目需求的前提下采用較低的信息要求，以便更高效地完成數字化交付工作。

2.3 BIM 應用成果交付

BIM 模型可根據功能目的完成不同的應用任務，例如：在設計階段，可實現管線碰撞與綜合、建筑凈高分析和綠建能耗模擬分析等；在施工階段，可用于施工場地規劃、虛擬建造和三維可視化交底等；在工程全過程建設中，可通過模型動態完成工程量提取與三維出圖。對于上述應用點，有關指導文件已作更詳細的闡述，如《應用指南（2017 版）》從目的、數據流、工作流程及成果等方面對每個應用點進行了說明。對于項目 BIM 應用成果的交付需求，可著重參考該文件的成果部分。

BIM 應用工作涉及面廣，需要使用多種不同的軟件來分工完成，但每種軟件都有一套自己的數據格式，這給BIM 應用工作中的信息交換和數據共享增加了難度。為了順利完成各階段的數字化交付工作，應規范 BIM 實施過程中軟件間數據的交互和調用，并明確以下兩點。

（1）規定各項 BIM 應用涉及的主要 BIM 軟件、描述其數據交互格式和數據交互關系，如圖 3 所示。

圖3 BIM 應用軟件交互關系示意圖

（2）若在項目施工過程中，規劃有 BIM 協同管理平臺，則要闡述平臺的數據共享與交互方式，如圖 4 所示。

圖4 基于數字建設管理平臺的 BIM 成果信息交互示意圖

2.4 基于 BIM 的工程文件交付

電子工程文件的交付應充分利用 BIM 技術的優勢，在有條件的情況下，應優先采用基于 BIM 的在線協同管理平臺完成資料的搜集與匯總工作。該方式可簡化交付流程，避免文件交付的諸多弊端。該平臺應建立單獨的資料中心模塊，以便數字化交付工程文件的歸檔與交付，文件應按照《質量驗收統一標準》《資料管理規程》等中的規定，完成項目材料和文檔編碼，按規定文件夾結構完成匯總和整理工作。其文件構成，如圖 5 所示。

圖5 建筑工程竣工文件結構目錄圖

3 基于 BIM 的數字化交付組織

3.1 交付方案制定

不同的相關方對建筑設施的運維可能存在不同的需求，往往一個模型的信息不能夠同時滿足所有要求。整個數字化交付過程涉及大量的工作，想要保證高質量地完成數字化交付工作，就要制定數字化交付方案，并且將交付方案的制定時間及要求前置，使數字化交付過程合理有序進行。另外，在制定數字化交付方案時要考慮運維管理的需求，并且應全過程跟蹤這些數據和信息，確保按照制定的交付方案落實并督促推進。建議合理的數字化交付方案應包括以下內容：數字化交付的目標，數字化交付的組織機構、各單位的工作范圍和職責，明確數字化交付遵循的法律法規及標準，數字化交付的內容、組織方式、存儲方式和交付形式，數字化交付的進度計劃（即整體進度計劃和分階段進度計劃），數字化交付的質量管理方案，以及數字化交付的工作流程。

3.2 檢查與校驗

模型檢查包括模型的規范檢查、外觀檢查、元素檢查和碰撞檢查，保證所提交的模型符合交付需求。模型檢查的目的在于減少因錯誤數據而帶來的風險，以保證項目各方的利益。數字化整合階段應根據質量審核規則進行信息校驗，各單位上傳文件內容的真實性和準確性由各單位負責人進行校驗并承擔相應的責任。校驗工作應在數字化交付前完成。

3.3 移交與驗收

數字化信息移交應按照數字化交付方案約定的交付形式及進度計劃執行。數字化交付時應提供交付移交清單，移交清單應包括文件名稱、格式、描述、修改日期和版本等；同時，保證基于平臺的數字化移交能夠按照移交清單在平臺資料庫中索引到相應的數據。

建議數字化驗收應包括下列內容：項目對象無缺失、分類正確；項目對象編號滿足規定；項目對象屬性完整，必要信息無缺失；屬性計量單位正確，屬性值的數據類型正確；文件命名和編號滿足規定；項目對象與項目分解結構之間、項目對象與文件之間的關聯關系正確；數據、文件和三維模型符合交付物規定；交付信息驗收后應形成驗收報告，各方簽字蓋章。

4 項目實踐

4.1 工程概況

某新建教學樓工程全過程采用 BIM 技術輔助項目管理，并要求基于該項目開發的協同管理平臺完成數字化竣工交付工作。

由于該項目設計階段由設計院負責模型的搭建與應用，而施工階段交由 BIM 咨詢單位完成 BIM 模型整合及應用實施。為更好地完成數字化交付工作，BIM 咨詢單位牽頭，從該項目初步設計階段開始介入并立即著手梳理數字化交付需求，力求盡早規劃交付方案以簡化后續的數字化交付工作。

4.2 模型整合與數據傳遞

在交付方案中明確了該項目的軟件交互關系，確定了主要建模軟件為 Revit，在統一軟件版本的基礎上，從設計到施工階段的模型數據傳遞非常順利。施工單位在鋼結構深化設計階段，將 IFC 文件格式輸入到鋼結構設計軟件Tekla 中，完成對鋼結構的深化建模工作。BIM 咨詢單位負責審核并完成基于 Revit 的模型數據的匯集與整合。由于項目初期已對各方面作了詳盡規范，從設計階段至施工階段的模型交付非常順利。然而，基于 IFC 的數據傳遞仍存在一些問題，一些信息不可避免地出現丟失和讀取錯誤。為解決上述問題，在采用國標進行統一分類與編碼的基礎上，該項目采用統一的 Excel 表單格式進行非幾何數據的傳遞（各數據列需利用唯一識別的分類編碼與模型構件一一對應），必要時（數據傳遞時出現丟失和讀取錯誤），可對模型信息進行手動修正。通過表單進行信息傳遞具備不可替代的普適性，十分有利于信息輸出方和接收方的信息讀取和修改。

該項目在通過表單傳遞信息數據時，運用 Autodesk 開發的擴展插件 Revit DB link（基于 Revit 數據庫的數據高效處理插件）完成了模型構件信息的表單導出，并將手動增補和修正的表單數據重新導入模型，再運用該插件對模型參數進行批量修改。值得肯定的是，該方法能夠大大提高竣工交付時的信息處理效率。此外，Autodesk 的可視化編程軟件 Dynamo 也能批量完成基于 Revit 的信息處理工作，也能大大提升竣工交付的工作效率。

4.3 驗收與交付

該項目驗收工作由建設單位主導和最終確認，并由BIM 咨詢單位負責主要實施，目前項目已順利完成數字化成果交付。在此期間，通過充分運用該項目已開發的基于BIM 的項目全過程協同管理平臺，其資料歸檔模塊大大提升了數字化交付文檔整理的工作效率，從而在竣工交付時大大簡化了竣工數字化交付工作。

4.4 問題與展望

該項目在實際應用過程中，要求梳理工作在初步設計階段啟動，設計院在該階段已開始構建 BIM 模型并確定了使用軟件的版本，而在后續統一要求時被動地考慮了這一情況。因此，有相應數字化交付要求的項目，對其需求的梳理應早啟動。另外，在實際交付工作中發現，雖然運維需求應盡早輸入以成普遍共識，但是對接運維單位并盡早介入其信息需求是比較困難的。在項目建設階段仍存在很多不確定因素，導致對運維需求的考慮無法前置，對此仍需探索有效的解決方法。

基于 BIM 的數字化交付模式相比于其他交付模式，其在效率提升方面具有顯著優勢。在 BIM 信息化技術的推動作用下，該模式必將快速成為主導模式，并將為構建智慧城市打下牢固的數字基礎。