BIM作業(yè)小論文

-淺析BIM技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀1 BIM的概念與特點自從1975年美國佐治亞理工大學(xué)的Chuck Eastman 教授提出了建筑物計算機模擬系統(tǒng)(Building Description System,BDS)的概念以來，建筑信息模型即BIM技術(shù)的理念有著迅速的發(fā)展。建筑信息模型(BIM)的概念最早開始在美國得以推廣應(yīng)用，隨后在歐洲、日本、新加坡等國家頁得到了積極的推廣。Eastman博士也被稱之為“BIM之父”。美國國家建筑科學(xué)研究院對BIM的定義體現(xiàn)在NBIMS(美國國家BIM標準)，BIM被描述為三個層次的含義：第一：BIM是一個設(shè)施(建設(shè)項目)物理和功能特性的數(shù)字表達。第二：BIM是一個共享的知識資源，是一個分享有關(guān)這個設(shè)施的信息，為該設(shè)施從建設(shè)到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過程。第三：在項目的不同階段，不同利益相關(guān)方通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，此支持和反映其各自職責(zé)的協(xié)同作業(yè)。根據(jù)BIM的定義，結(jié)合工程建設(shè)實踐，總結(jié)出BIM具有以下五個特點：可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性。2 BIM技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用我國的BIM技術(shù)應(yīng)用剛剛起步，起點較低，但發(fā)展速度快，國內(nèi)大多數(shù)大型建筑企業(yè)都有非常強烈的應(yīng)用BIM提升生產(chǎn)率的意識，并逐漸在一些項目上開展了試點應(yīng)用，各級政府不斷推出BIM應(yīng)用推廣的政策，呈現(xiàn)出政府和企業(yè)雙管齊下、多渠道推動的態(tài)勢。目前，我國的BIM技術(shù)在土木工程領(lǐng)域中的應(yīng)用，主要包含了以下三方面的內(nèi)容：其在設(shè)計階段的應(yīng)用、其在施工建造階段的應(yīng)用、其在運維階段的應(yīng)用，具體內(nèi)容有：(1)BIM技術(shù)在設(shè)計階段的應(yīng)用：對于設(shè)計人員而言，BIM技術(shù)的出現(xiàn)時實現(xiàn)從運用AutoCAD 進行手工繪圖到不用畫結(jié)構(gòu)圖的一大解放。此外，它可以將較為抽象的二維平面圖形立體化，從而預(yù)先看到整個建筑工程竣工后的實際效果，并可對不符合預(yù)想的部位進行反復(fù)調(diào)整，準確定位，直到制定最佳設(shè)計方案為止。另外，由于各數(shù)據(jù)參數(shù)與模型進行關(guān)聯(lián)后，即使在工程實施后期施工環(huán)境發(fā)生變化或者其他不確定因素產(chǎn)生，在設(shè)計師進行單獨部位調(diào)整后，建筑模型的其他地方也將自動調(diào)整尺寸并更新所有相關(guān)信息。因此，通常只需對一種類型的建筑項目建模一次，后期就只需要調(diào)整該模型無需再次進行編輯修改，這對于設(shè)計人員來說是快速便捷且可緩解制圖壓力、大幅度提高工作效率。此階段主要應(yīng)用內(nèi)容包括：第一，方案設(shè)計：使用BIM技術(shù)能進行造型、體量和空間分析，還可以同時進行能耗分析和建造成本分析等，使得初期方案決策更具有科學(xué)性。第二，擴初設(shè)計：建筑專業(yè)建立BIM模型，利用模型信息進行能耗、結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)分析，進行各種干涉檢查和規(guī)范檢查，以及進行工程量統(tǒng)計。第三，施工圖：各種平面、立面、剖面圖紙和統(tǒng)計報表都可以從BIM模型中得到。第四，設(shè)計協(xié)同：設(shè)計上有十幾個甚至幾十個專業(yè)需要協(xié)同，包括設(shè)計計劃、互提資料、校對審核、版本控制等等。第五，設(shè)計工作重心前移：目前設(shè)計師50%以上的工作量用在施工圖階段，BIM可以幫助設(shè)計師把工作重心放到方案設(shè)計和擴初設(shè)計階段，使得設(shè)計師的設(shè)計工作集中在創(chuàng)造性勞動上。(2)BIM技術(shù)在施工建造階段的應(yīng)用：對于建設(shè)單位來說，建筑施工現(xiàn)場不確定因素及突發(fā)情況繁多，特別對于一些大型項目，建設(shè)方利用BIM技術(shù)主要是進行虛擬施工，即在計算機上虛擬仿真實際的施工過程。虛擬現(xiàn)實技術(shù)屬于一種二次開發(fā)技術(shù)，它可以運用仿真系統(tǒng)在多維空間構(gòu)件出建筑物所在地周圍的場景如真實般存在的環(huán)境，利用計算機圖形學(xué)、傳感器等三維數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)一種更為真實的交互體驗，使人有著身臨其境的感覺。同時運用計算機仿真技術(shù)模擬建筑物收到加載、撞擊時的情況，得以模擬建筑工程在全真環(huán)境下的效果，分析其所受到的影響及破壞程度。對于整個施工過程而言，內(nèi)力及外力的仿真分析及模擬加載時保證后期工程質(zhì)量安全不可或缺的步驟。在這個過程中，施工方也可以提前發(fā)現(xiàn)并排除在實際操作中存在的缺陷或者潛在的隱患，如管線碰撞。在直觀地看到整個建造過程后，施工方可以對其施工工藝進行調(diào)整改進，通過對不同施工方案的比較，實現(xiàn)最優(yōu)的施工方案。通過BIM技術(shù)，一方面為實際工程項目的建造提供體驗，有利于施工技術(shù)和施工方案的選定，避免了施工過程中的返工現(xiàn)象，提高了施工水平，使后期實現(xiàn)工程質(zhì)量得以保證，減少了工程事故的發(fā)生。另一方面它可以有效指導(dǎo)施工方進行施工進程的合理規(guī)劃布置，減少工期，節(jié)約成本，具有很好的經(jīng)濟型。此階段主要應(yīng)用內(nèi)容包括：第一，錯漏碰缺檢查，最大程度減少返工。利用BIM的三維模型在設(shè)計成果未完全固化之前進行錯漏碰缺的檢查，能夠直觀地解決建筑物空間關(guān)系上的沖突，檢查出設(shè)計中存在的錯誤，并利用專業(yè)知識查勘缺失項目，從而優(yōu)化工程設(shè)計，減少在正式施工時可能存在的問題，最大程度避免返工。第二，模擬施工方案，有效協(xié)同參建方。在BIM模型三維可視化的基礎(chǔ)上增加時間維度，結(jié)合施工組織設(shè)計和施工方案，能夠進行施工進度的模擬。及時將計算機里的模擬施工進展與施工現(xiàn)場的實際進展進行對比，同時有效的將項目參建方進行空間、時間維度上的多維協(xié)同，所有參建方都能對工程項目實際進展存在的各種問題詳細掌握。第三，三維模擬渲染，VR宣傳展示。通過對三維模型進行渲染，可通過VR技術(shù)讓客戶通過虛擬體驗來感受實體建筑，在建筑物未交付之前就可以讓客戶有直接的視覺體驗。第四，進行知識管理，降低學(xué)習(xí)曲線。通過引入“知識管理”理念，對施工過程中難以積累的知識和技能、工藝和工法進行數(shù)字化的存儲，通過輕量化的動畫進行展示，可以為施工單位長期積累的知識庫不斷更新、降低施工項目的學(xué)習(xí)難度、有效提高項目管理的水平。(3)BIM技術(shù)在運維階段的應(yīng)用：管理主要包括基于數(shù)據(jù)層的項目建造、進度、資源成本多要素集成計劃和控制以及施工過程可視化兩個系統(tǒng)。對于管理方而言，一方面運用BIM技術(shù)積極影響傳統(tǒng)組織管理體系，管理方不在需要反復(fù)地與各專業(yè)領(lǐng)域參與者進行溝通交流，只需要通過BIM信息庫即可獲得整個工程全面而真實的信息。另一方面，管理者發(fā)布的消息也能及時可靠地傳遞，避免了以往由于消息延誤而造成的損失。同時，運用BIM技術(shù)實現(xiàn)4D/5D或者ND,管理模式將更加趨于精細小型化。將BIM技術(shù)與管理者有效結(jié)合在一起，管理方人員結(jié)構(gòu)趨于簡單化，管理部門也可以逐漸縮減，但對其綜合素質(zhì)及專業(yè)水平有了進一步的要求。一方面目前具備工程背景且熟悉BIM技術(shù)的綜合人才十分欠缺，另一方面即使這些人才經(jīng)過培訓(xùn)，但短期內(nèi)要真正掌握核心知識卻較為困難，將其用于實際工程中需要更加慎重。此階段主要應(yīng)用內(nèi)容包括：第一，空間管理?？臻g管理主要應(yīng)用在設(shè)備系統(tǒng)和辦公系統(tǒng)，在為各系統(tǒng)進行空間位置信息的編碼后，將原來編號或者文字表示的內(nèi)容變成三維圖形位置，能夠非常直觀的查找設(shè)施、設(shè)備的位置，提升空間管理的效率。第二，設(shè)施管理。主要包括設(shè)施的裝修、空間規(guī)劃和維護操作。美國國家標準與技術(shù)協(xié)會(NIST)于2004年進行了一次研究，業(yè)主和運營商在持續(xù)設(shè)施運營和維護方面耗費的成本幾乎占總成本的2/3，可降低由于缺乏互操性而導(dǎo)致的成本損失，此外還可對重要設(shè)備進行遠程控制。第三，隱蔽工程管理。在建筑設(shè)計階段會有一些隱蔽的設(shè)備或者管線信息是施工單位不關(guān)注的，這些管線或者設(shè)備可能被隱蔽在封閉的區(qū)域，只有設(shè)計師和少數(shù)無業(yè)人員知道。隨著建筑物使用年限的不斷增加，物業(yè)管理人員流動替換，這些隱蔽信息便成了安全隱患，有時會因為缺乏關(guān)注甚至直接導(dǎo)致悲劇的釀成。第四，應(yīng)急管理。基于BIM技術(shù)的管理不會有任何盲區(qū)，公共建筑，大型建筑和高層建筑等作為人流聚集區(qū)域，突發(fā)事件的響應(yīng)能力非常重要。通過BIM技術(shù)的運維管理對突發(fā)事件的管理包括了預(yù)防、警報、處理。第五，節(jié)能減排管理。BIM模型通過與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的綜合，可以方便的進行日常能源管理監(jiān)控。通過傳感器采集到的建筑能耗數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸、初步分析、定時定點上傳等基本功能，并且實時的將信息在BIM模型上顯示，進行數(shù)據(jù)的可視化處理。3 BIM技術(shù)應(yīng)用中存在的問題BIM在為建筑行業(yè)帶來便利的同時，也在實踐中遇到了很多問題，主要問題如下： (1)缺乏復(fù)合型的BIM人才。BIM從業(yè)者不僅應(yīng)能熟練掌握BIM的理念和實際操作工具，還必須具備工程專業(yè)背景和工程項目實踐經(jīng)驗。不僅要掌握核心的多種BIM軟件，還要能夠結(jié)合企業(yè)和項目的實際要求制訂BIM應(yīng)用方案和技術(shù)標準?？偟膩碚f要做好BIM，需要復(fù)合型人才，然而當下我國建筑企業(yè)中此類人才是相當匱乏的。(2)BIM應(yīng)用模式及深度不夠。目前大多數(shù)項目的BIM應(yīng)用是專項應(yīng)用多，集成應(yīng)用少，而BIM所具備的集成化、協(xié)同化的特點在專項應(yīng)用中很難發(fā)揮出優(yōu)勢。此外BIM與項目管理系統(tǒng)結(jié)合的應(yīng)用少，也不利于發(fā)揮BIM的最大價值。一個完善的BIM系統(tǒng)能夠連接建設(shè)工程全生命周期不同階段的數(shù)據(jù)、過程和資源，為建設(shè)項目參與方提供一個集成管理、協(xié)同工作、科學(xué)決策的環(huán)境。BIM的深入應(yīng)用和推廣還需要在這方面做出努力。(3)BIM應(yīng)用軟件相對匱乏。市場上目前的BIM建模軟件由很多種類型，但大多用于設(shè)計和施工階段的建模，在性能分析、施工管理、協(xié)同建造、進度分析、成本管理等方面的應(yīng)用軟件相對匱乏。大多數(shù)BIM軟件僅僅能夠滿足單項應(yīng)用，集成化程度高的BIM應(yīng)用軟件不能滿足，與項目管理系統(tǒng)進行集成管理應(yīng)用的軟件更是匱乏。(4)BIM數(shù)據(jù)標準缺乏。隨著BIM技術(shù)的深入應(yīng)用，基于BIM的信息系統(tǒng)對數(shù)據(jù)交換的要求越來越高，目前數(shù)據(jù)孤島和數(shù)據(jù)交換難的現(xiàn)象普遍存在。而國際組織所推行的IFC數(shù)據(jù)標準在我國建筑領(lǐng)域應(yīng)用和推廣不甚理想，國內(nèi)對國際標準的研究能力也欠缺，很難結(jié)合我國建筑工程實際情況進行標準的擴展和制定。這又在一定程度上制約了BIM技術(shù)的深入引用。4 BIM技術(shù)的國內(nèi)外標準與政策發(fā)展情況為了促進BIM技術(shù)的快速發(fā)展，很多國家和地方組織制定了相關(guān)的BIM標準。2006年美國總承包商協(xié)會發(fā)布承包商BIM使用指南；2008年美國建筑師學(xué)會頒布了BIM合同條款E202-2008Building Information Modeling(BIM)Protocol Exhibit；2009年美國洛杉磯大學(xué)制定了面向DBB工程模式的BIM實施標準LACCD Building Information Modeling Standards For Design-Bid Build Projects。英國在2009、2010、2011年陸續(xù)發(fā)布了AEC(UK)BIM Standard和AEC(UK)BIM Standard for Autodesk Revit AEC(UK)BIM Standard for Bentley Building。挪威于2009和2011年發(fā)布了BIM Manual1.1和BIM Manual1.2。新加波在2012年發(fā)布了Singapore BIM Guide。韓國國土海洋部在2010年1月頒布了建筑領(lǐng)域BIM應(yīng)用指南；虛擬建造研究院在2010年3月制定了BIM應(yīng)用設(shè)計指南-三維建筑設(shè)計指南；調(diào)達廳2010年12月頒布了韓國設(shè)施產(chǎn)業(yè)BIM應(yīng)用基本指南書-建筑BIM指南。此外，很多國家和地方組織也制定了比較具體的BIM技術(shù)推動政策。美國GSA(美國總務(wù)管理局)推出了國家3D-4D-BIM計劃，鼓勵所有GSA的項目采用3D-4D-BIM技術(shù)，并給予不同程度的資金資助。韓國公共采購服務(wù)中心建設(shè)事業(yè)局制定了BIM實施指南和路線圖，明確試點應(yīng)用，然后逐步擴大應(yīng)用規(guī)模，力求在2012-2015年500億韓元以上建筑項目全部采用3D+Cost的設(shè)計管理系統(tǒng)，計劃到2016年實現(xiàn)全部公共設(shè)施項目使用BIM技術(shù)的目標。2012年6月，Building SMART澳洲分會受澳大利亞工業(yè)、教育等部門委托發(fā)布了一份國家BIM行動方案，制定了按優(yōu)先排序的“國家BIM藍圖”，準備全行業(yè)應(yīng)用BIM技術(shù)。我國專業(yè)技術(shù)人員在1998年開始接觸和研究IFC標準，并于2000年于IAI組織接觸，全面了解IAI的目標、組織規(guī)程、IFC標準應(yīng)用等問題。確立了IFC標準作為國內(nèi)建筑信息技術(shù)的數(shù)據(jù)標準的基本方針，借鑒了國際產(chǎn)品數(shù)據(jù)STEP標準的技術(shù)，保持該技術(shù)所具備的先進性和開放性。國家863計劃項目所提出的數(shù)字社區(qū)信息表達與交換標準就是一個基于IFC標準制定的計算機可識別的社區(qū)數(shù)據(jù)表達與交換的標準，提供社區(qū)信息的表達以及可使社區(qū)信息進行交換的必要機制和定義。通過一系列的實踐，探索了IFC標準結(jié)合我國建筑行業(yè)的實際情況進行必要擴充的主要問題。目前主要的研究方向：第一是深入透徹的研究IFC標準，第二是基于IFC標準開發(fā)一個BIM設(shè)計系統(tǒng)，第三是基于IFC標準研發(fā)建筑工程4D施工管理系統(tǒng)。上海申通地鐵集團、廣州地下鐵道集團等國內(nèi)大型國企陸續(xù)發(fā)布了自己的企業(yè)級BIM標準，如申通地鐵發(fā)布的城市軌道交通BIM應(yīng)用系列標準，包含：軌道交通工程建筑信息模型建模指導(dǎo)意見、交付標準、應(yīng)用技術(shù)標準、族創(chuàng)建標準、設(shè)施設(shè)備分類與編碼標準等5個分冊。深圳工務(wù)署于2015年5月4日發(fā)布了全國首例政府公共工程的BIM標準：政府公共工程BIM應(yīng)用實施綱要、BIM實施管理標準，包括BIM應(yīng)用的形勢與需求、政府工程項目實施BIM的必要性、BIM應(yīng)用的指導(dǎo)思想、BIM應(yīng)用需求分析、BIM應(yīng)用目標、BIM應(yīng)用實施內(nèi)容、BIM應(yīng)用保障措施和BIM技術(shù)應(yīng)用的成效預(yù)測等8章內(nèi)容。5 結(jié)論綜上所述，BIM技術(shù)可以應(yīng)用于建筑項目的整個生命周期。在設(shè)計階段，BIM技術(shù)可以提供建筑前期全方