BIM在建筑工程生命周期的理論研究

1、第三屆工程建設(shè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新論壇論文集 上海2011矮BIM礙在建筑笆工程阿生命周期懊的皚理論案研究耙任江稗1邦,哎王嘯波疤2癌,靶郭娜氨3笆 拜中國(guó)航空規(guī)劃建設(shè)翱發(fā)展有限公司懊【啊摘要叭】：笆建筑信息模頒型瓣(BIM芭)岸技術(shù)是現(xiàn)在建筑行霸業(yè)研究的熱點(diǎn)，也凹是建筑信息化的核扮心技術(shù)。鞍它作為數(shù)字化信息岸集成的載體，貫穿矮于建筑全壽命周期按的各個(gè)階段，指導(dǎo)白建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、胺施工及運(yùn)營(yíng)管理芭本文藹對(duì)吧BI癌M跋技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行骯了研究，闡述了該唉技術(shù)對(duì)建筑全生命敖周期建設(shè)和管理的拜重要意義和給建筑斑行業(yè)帶來(lái)的巨大效骯益。般在分析建筑業(yè)低效扮率原因的基礎(chǔ)上，案提出效率提高的重暗點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目暗

2、全生命周期信息集板成化管理懊。熬【關(guān)鍵詞】安BI隘M疤，建筑工程，班BLM挨，版IFC1引言搬進(jìn)頒入擺2邦1骯世紀(jì)以來(lái)，建筑行隘業(yè)面臨來(lái)自多方面八挑戰(zhàn)，特別是來(lái)自唉國(guó)外設(shè)計(jì)公司的強(qiáng)伴大競(jìng)爭(zhēng)扳壓力藹。快速發(fā)展的城市唉建設(shè)帶來(lái)了越來(lái)越敗緊迫的設(shè)計(jì)任務(wù)，埃層出不窮的新材料拌、新技術(shù)，以及新稗的設(shè)計(jì)思想，這些阿都要求設(shè)計(jì)人員不叭斷更新自我，進(jìn)行佰再學(xué)習(xí)罷。哀200壩6爸年，美國(guó)建筑師協(xié)拔會(huì)曾經(jīng)發(fā)出過(guò)一個(gè)扳警告：不懂建筑信唉息模頒型伴(版B頒IM拔：俺Building絆 熬Informat哎ion靶 Modelin案g笆)柏的建筑師，不久的盎將來(lái)將失去獲得骯offer頒的機(jī)會(huì)。在美國(guó)，疤隨著澳BIM八的

3、推廣，所有的建胺筑業(yè)務(wù)，包括設(shè)計(jì)矮、設(shè)計(jì)審核、預(yù)算愛(ài)、工程管理等，將翱會(huì)整合到一起。建筑信息模哎型礙(Buildin把g Inform白ation Mo百delin懊g暗，簡(jiǎn)罷稱(chēng)扮BIM奧)扳技術(shù)創(chuàng)建并利用數(shù)傲字模型對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行扳設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)般管理板1板，將各種建筑信息稗組織成一個(gè)整體，罷貫穿于建筑全生命翱周期過(guò)程班。半BI敗M藹在中國(guó)的全面應(yīng)用拌將為建筑業(yè)的發(fā)展耙?guī)?lái)巨大的效益，阿使設(shè)計(jì)乃至整個(gè)工柏程的質(zhì)量和效率顯八著提高叭。氨BI把M霸將直接促使建筑行稗業(yè)各領(lǐng)域的變革和瓣發(fā)展；它將使建筑稗行業(yè)的思維模式及絆習(xí)慣方法產(chǎn)生深刻芭變化；使設(shè)計(jì)、建哎造和運(yùn)營(yíng)的過(guò)程產(chǎn)盎生新的組織方式和捌新的行業(yè)規(guī)

4、則。目吧前熬，把BI骯M頒在中國(guó)建筑業(yè)的應(yīng)爸用已經(jīng)起步。捌2癌 跋BL扮M骯理論概述皚建筑信息管理包括辦兩個(gè)方面，其一是癌項(xiàng)目創(chuàng)建過(guò)程中建把立建筑工程信息，案其二是在整個(gè)項(xiàng)目爸生命周期中管理和哀共享這些信息，從百而達(dá)到提高決策準(zhǔn)懊確度，提高運(yùn)營(yíng)敬版率，提高項(xiàng)目質(zhì)量鞍和提高用戶(hù)獲利能絆力的目標(biāo)。如挨圖斑2礙-1隘所示昂圖隘2-1BL般M敖實(shí)現(xiàn)過(guò)程示意圖瓣建筑業(yè)對(duì)建設(shè)工程擺信息的管理和共享耙己有多年的研究，案但由于缺乏實(shí)現(xiàn)的辦基礎(chǔ)和可邦行技術(shù)的支持，研究多數(shù)停留在理論哎和概念層面上，在岸實(shí)踐上沒(méi)有突澳BIM(Buil安dingInfo耙rmatioH 靶Modellin靶g(shù)安)叭技術(shù)的出現(xiàn)，為真愛(ài)

5、止實(shí)俺現(xiàn)爸BL癌M捌的理念扮和瓣BL壩M斑的實(shí)踐應(yīng)用提供了傲技術(shù)支撐哎。絆BI伴M癌技術(shù)將建筑工程項(xiàng)挨目中的單構(gòu)件或物啊體作為基本元素，襖將描述基本元素的挨幾何數(shù)據(jù)、物理特凹性、施工要求、價(jià)巴格資料等相關(guān)信息安有機(jī)地組織起來(lái)，阿形成一個(gè)數(shù)據(jù)化的俺建筑模型，作為整板個(gè)建筑工程項(xiàng)目的敖數(shù)據(jù)資料庫(kù)。這些埃圍繞建筑物構(gòu)件或爸物體組織起來(lái)的數(shù)爸據(jù)不僅只是簡(jiǎn)單地翱反映了建筑元素的爸幾何特哀征、叭物理屬性等特性，扒相互之間還保持著辦作為建筑整體一部柏分的空間關(guān)系和邏絆輯關(guān)系，作為虛擬胺空間的數(shù)字化建筑半物，形成了完整的昂、有層次的信息系岸統(tǒng)岸23頒。稗由澳于拜BI盎M佰具有承載各種信息板的能力，整個(gè)建筑相關(guān)

6、的信息和一整隘套設(shè)計(jì)文檔存儲(chǔ)在按集成數(shù)據(jù)庫(kù)中，所拔有信息都已數(shù)字化斑，完全相互關(guān)聯(lián)。拜這樣就可阻拜在扮BI爸M澳上構(gòu)建各個(gè)專(zhuān)業(yè)協(xié)八同工作的平臺(tái)。這埃不但梢除了以前各跋個(gè)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)軟件互伴不兼容、溝通渠道胺不暢的現(xiàn)象，還實(shí)疤現(xiàn)了各專(zhuān)業(yè)的信息胺共享及有效管理。襖在工程項(xiàng)目全生命氨周期敖中拔(隘決策、設(shè)計(jì)、施工敗、運(yùn)營(yíng)、管理、拆骯除后再利用等階叭段稗)般，各個(gè)專(zhuān)業(yè)可以根愛(ài)據(jù)自己的需要翱在拌RI澳M辦中提取自己所需要斑的數(shù)據(jù)，來(lái)完成各拜自的決策、分析設(shè)扒計(jì)、管理等目的。扒同時(shí)柏從捌BI敗M瓣中獲取信息時(shí)，也礙不斷的把本專(zhuān)業(yè)創(chuàng)柏建的信息加入芭到跋BI昂M襖中去，以提供給其拔它專(zhuān)業(yè)使用。如此鞍使工程中各參與

7、人邦員通鞍過(guò)啊BI叭M芭緊密的聯(lián)系在一起哀，實(shí)現(xiàn)了協(xié)同工作絆的目的。如板圖頒2把-2斑所示。白圖班2-白2熬在扳BIM巴技術(shù)中各專(zhuān)業(yè)協(xié)同敗示意圖案比如，在設(shè)計(jì)人員拔構(gòu)建敗了把BI隘M岸后，那么施工人員就可以哀從癌BI爸M矮中提取相關(guān)的信息擺進(jìn)行施工受力分析凹，并把分析結(jié)果錄百入班NBI藹M岸中，項(xiàng)目管理人員頒則可以阿從拌BI搬M熬中提取相關(guān)的施工班信息，進(jìn)行施工組扳織安排等等。由此藹看來(lái)挨，笆BI案M氨技術(shù)不僅解決了建熬筑信息的創(chuàng)建，更敖重要的是構(gòu)筑起各瓣專(zhuān)業(yè)協(xié)同工作的平骯臺(tái)，埃為八BL靶M霸的實(shí)施提供了一種胺協(xié)調(diào)一致的信息管岸理和共享的方法。哎3熬 扳建襖筑信息模型翱(鞍BIM)敗概述3.1

8、 BIM拌BlM藹是霸“鞍建筑信息模半型礙”挨(襖Building叭 Informa柏tion Mod搬eling)哎的簡(jiǎn)稱(chēng)，這項(xiàng)被眾稗多國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)師稱(chēng)疤之背為?！鞍锩庑赞k”班的技術(shù)。最早是由爸美國(guó)喬治亞技術(shù)學(xué)矮院扒(澳Georgia 拜Tech Col按lege)巴建筑與計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)柏的查把克把哎伊斯曼扒(稗Chuck Ea俺stman)把博士于敗30把年前提出的一個(gè)概癌念：氨 癌“霸建筑信息模型綜合襖了所有的幾何模型皚信息、功能要求和構(gòu)件性能。將一個(gè)啊建筑項(xiàng)目整個(gè)生命敗周期內(nèi)的所有信息拜整合到一個(gè)單獨(dú)的芭建筑模型中，而且澳還包括施工進(jìn)度、壩建造過(guò)程、維護(hù)管百理等的過(guò)程信息哎。唉”俺自唉2

9、002吧年版BIM按被提出以來(lái)。骯BIM矮的涉及面已十分廣暗。目前來(lái)說(shuō)主要被柏應(yīng)用于設(shè)計(jì)階段。斑除此之外還被人們跋應(yīng)用到建筑業(yè)的多白個(gè)方面，包括：建扳筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、文檔搬管理、成本估算、笆施工管理、項(xiàng)目管啊理、可視化懊等爸(拌如圖扮3啊-阿1敗所壩示凹)柏。癌圖啊3跋-1 BI芭M頒多維管理3.2 IFC般由俺于敖BIM搬 巴集成了建筑工程項(xiàng)骯目全壽命周期的所傲有信息，因此引發(fā)罷了新的問(wèn)安題，也就是建筑工癌程項(xiàng)目各階段各部熬門(mén)使用各種不同的爸軟件，而這些軟件百定義的數(shù)據(jù)格式各捌異，因此需要一種哎中立的數(shù)據(jù)格式來(lái)拜實(shí)現(xiàn)各種異構(gòu)數(shù)據(jù)拔的集成，實(shí)現(xiàn)各種半不同應(yīng)用軟件之間襖的兼容性。而國(guó)際礙協(xié)同工作聯(lián)板

10、盟擺IAI絆 笆組織，一直致力于巴的IFC笆 伴標(biāo)準(zhǔn)的研究，就是敗為了解決這個(gè)問(wèn)題埃。跋IAI鞍 懊所制定霸的氨IFC奧 八標(biāo)準(zhǔn)，拔是頒Industry跋 Foundat搬ion Clas笆s扮 佰工業(yè)基礎(chǔ)類(lèi)的縮寫(xiě)礙。拜IFC懊 氨標(biāo)準(zhǔn)是關(guān)于建筑、吧工程、施工與設(shè)備皚管理等各種應(yīng)用軟扳件通過(guò)中立的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行信息交換霸的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)伴拜2熬般，目的是為了改變熬建筑業(yè)信息交換雜唉亂無(wú)章的現(xiàn)狀，實(shí)岸現(xiàn)信息的有序共享疤，如圖3鞍-爸2八 愛(ài)所示。只要遵按循唉IFC暗 霸標(biāo)準(zhǔn)，不同來(lái)源的俺數(shù)據(jù)就能夠?qū)崿F(xiàn)集啊成哀搬3敖盎。胺圖稗3傲-2 IF芭C疤標(biāo)準(zhǔn)胺IFC翱 熬支持各種建筑業(yè)軟拜件的交互，而且作懊為一種

11、公共資源，敖允許軟件開(kāi)發(fā)商以辦其為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)面懊向全球的應(yīng)用軟件盎。建筑軟件開(kāi)發(fā)巨愛(ài)頭，埃如艾Autodesk懊 皚公司就力壩頂岸IF傲C芭標(biāo)準(zhǔn)。由于得到了扒這些軟件開(kāi)發(fā)巨頭癌的支持愛(ài)，奧IFC般 吧所獲得的認(rèn)可度也奧越來(lái)越高。建筑工絆程軟件開(kāi)發(fā)商可以鞍利用兩種方法來(lái)開(kāi)爸發(fā)支斑持搬IFC阿 叭標(biāo)準(zhǔn)的軟件。一種霸是挨以艾IFC艾 鞍標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范式來(lái)皚描述各種建筑工程礙數(shù)據(jù)；另外一種是澳編寫(xiě)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)輸跋入輸出接口來(lái)支芭持襖IFC 佰標(biāo)準(zhǔn)。稗4隘 辦BIM啊在建筑工程生命周愛(ài)期中得應(yīng)用背4礙.安1版 搬BI安M班在建筑生命周期的稗應(yīng)用現(xiàn)狀扒BI吧M巴作為種先進(jìn)的工具安和工作方式符扮合澳建筑行業(yè)的發(fā)

12、展趨哀勢(shì)佰。翱BI捌M矮不僅改變了建筑設(shè)凹計(jì)的手段和方法，啊而且通過(guò)在建筑全搬生命周期中的應(yīng)用胺為建筑行業(yè)提供耙了一個(gè)革命性的平版臺(tái)，并將徹底改變頒建筑行業(yè)的協(xié)作方叭式壩。胺BI疤M癌到底有哪些價(jià)值？它在建筑的全生命艾周期中有哪些應(yīng)用芭？美矮國(guó)爸bS八a般（佰building敖SMART al扒lianc頒e捌）叭對(duì)把BI哎M吧在建筑全生命周期瓣中的應(yīng)用現(xiàn)狀做了白比較詳盡的歸納百4邦。如圖捌4-1案所示：胺圖翱4-1唉 BI奧M案在建筑全生命周期盎應(yīng)用拔這些白BIM跋應(yīng)用按照建設(shè)項(xiàng)目搬從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施芭工到運(yùn)營(yíng)的發(fā)展階暗段按時(shí)間安組織，有些應(yīng)用跨矮越一個(gè)到多個(gè)階。般有些應(yīng)用則局限在罷某一個(gè)階段

13、內(nèi)。大氨量的項(xiàng)目實(shí)踐表明背，隘BIM爸大大促進(jìn)了建筑工懊程全生命周期的信挨息共享建筑企業(yè)奧之問(wèn)多年存在的信懊息隔閡被逐漸打破敖。這大大提高了業(yè)骯主對(duì)整個(gè)建筑工程頒項(xiàng)目全生命周期的百管理能力，提高了哀所有利益相關(guān)者的鞍工作效率。哀4凹.2 叭BIM稗+哀互凹用絆+哎協(xié)把同澳=BLM瓣5背建筑幕墻設(shè)計(jì)需要澳涉及許多不同的專(zhuān)爸業(yè)，如建筑、結(jié)構(gòu)班、材料等。由于疤BIM 邦“拌具有承載各種信息愛(ài)的能力，整個(gè)建筑瓣相關(guān)的信息和一整凹套設(shè)計(jì)文檔存儲(chǔ)在昂集成數(shù)據(jù)庫(kù)中，所爸有信息都已數(shù)字化盎，完全相互關(guān)聯(lián)。般這樣就可以在靶BIM敖垤上構(gòu)建各個(gè)專(zhuān)業(yè)邦協(xié)同工作的平臺(tái)。拔這不但消除了以前隘各個(gè)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)軟件盎互不兼容的

14、現(xiàn)象，捌還實(shí)現(xiàn)了各專(zhuān)業(yè)的板信息共享。例如設(shè)巴計(jì)的修改或變更、邦施工這個(gè)協(xié)同工作扮平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。愛(ài)正芭是按BI骯M扮的應(yīng)用，一種新的版建筑幕墻管理思想熬應(yīng)運(yùn)而生，這就是爸建筑幕墻生命全周疤期管叭理叭(Buildin艾g Lifecy襖cle Mana壩gemen八t半，矮BLM霸)柏。拌BL敖M百是一種捌以熬BI拜M板為基礎(chǔ)的創(chuàng)建、管半理、共享信息的數(shù)矮字化方法，能夠大襖大減少資產(chǎn)在建筑耙物整個(gè)生命周扒期半(搬從構(gòu)思到拆鞍除愛(ài))叭中的無(wú)效行為和各扳種風(fēng)險(xiǎn)案。拔BL挨M氨是建筑工程管理的阿最佳模式挨。骯BI絆M藹技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中般，吸納了學(xué)術(shù)界近吧年研究的一些成果骯，融匯入自身之中擺。爸BL岸M邦是

15、稗“伴Building八 Lifecyc捌le Mana伴gemen凹t霸”藹的縮寫(xiě)，中文名愛(ài)稱(chēng)背“辦建設(shè)工程生命周期半管翱理柏”捌。建筑幕墻工程建凹設(shè)項(xiàng)目的生命周期奧主要由兩個(gè)過(guò)程組矮成：第一是信息過(guò)吧程，第二是物質(zhì)過(guò)拌程。施工開(kāi)始以前拜的項(xiàng)目策劃、設(shè)計(jì)拔、招投標(biāo)的主要工艾作就是信息的生產(chǎn)艾、處理、傳遞和應(yīng)壩用；施工階段的工作重點(diǎn)雖然是物質(zhì)版生拜產(chǎn)敗(壩把幕墻建造起瓣來(lái)唉)哀，但是其物質(zhì)生產(chǎn)捌的指導(dǎo)思想?yún)s是信懊息稗(安施工階段以前產(chǎn)生鞍的施工圖及相關(guān)資班料熬)跋，同時(shí)伴隨施工過(guò)藹程還在不斷生產(chǎn)新拌的信邦息笆(疤材料、設(shè)備的明細(xì)佰資料案等捌)跋；使用階段實(shí)際上暗也是一個(gè)信息指導(dǎo)艾物質(zhì)使佰用凹(

16、澳清洗維修保養(yǎng)鞍等爸)拜過(guò)程。罷BI百M(fèi)百就是一個(gè)包含了建安筑全生命周俺期哎(Buildin辦g Lifecy芭cle Mana扒gemen藹t，簡(jiǎn)辦稱(chēng)半BLM白)胺，包括建筑物規(guī)劃按、設(shè)計(jì)、旅工、運(yùn)按營(yíng)、改造、拆除等鞍全部過(guò)程中所有信稗息的大型數(shù)據(jù)庫(kù)，扳為真正實(shí)現(xiàn)建筑下拌程全生命周期的建案設(shè)和管理提供了技柏術(shù)支撐跋67邦。邦BI柏M板技術(shù)從根本上改變八了建筑信息的創(chuàng)建巴行為和過(guò)程，從工跋程設(shè)計(jì)開(kāi)始，創(chuàng)建懊的就是數(shù)字化的設(shè)百計(jì)信息?；跀?shù)字艾化設(shè)計(jì)信息的創(chuàng)建版，與相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品唉接口，可以改變建耙設(shè)工程信息的管理扳過(guò)程和共享過(guò)程骯。罷BI班M傲從前期設(shè)計(jì)階段便頒開(kāi)始建立一個(gè)貫穿懊始終的數(shù)據(jù)庫(kù)檔案

17、扮。隨著項(xiàng)目展開(kāi)懊，巴BI辦M啊的數(shù)據(jù)信息跟隨方岸案自動(dòng)積累與更新伴，設(shè)計(jì)的方案隨著阿計(jì)劃的調(diào)整而改變耙。翱BI伴M八的前期設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)稗入到概念設(shè)計(jì)階段昂，將開(kāi)始逐步地?cái)U(kuò)埃充起來(lái)。有疤了擺BI佰M版共享基礎(chǔ)，在作建昂筑設(shè)計(jì)的同時(shí)，建疤筑師就可以便捷地扮計(jì)算出方案的綠色熬指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、扒概預(yù)算等數(shù)值，反耙過(guò)來(lái)再影響對(duì)方案胺的設(shè)計(jì)進(jìn)行改良。笆接下來(lái)，這些數(shù)據(jù)艾將繼續(xù)在擴(kuò)初設(shè)計(jì)氨中得以細(xì)致化、完襖善化。最終基氨于搬BI扳M捌的擴(kuò)初設(shè)計(jì)，通過(guò)伴截取吧BI傲M靶模型就完成了布圖襖，使用提取工具就扮完成了文案的編制藹，呈交一套完整的骯產(chǎn)品設(shè)計(jì)哀。壩BI扒M敖的數(shù)據(jù)傳承到旅工矮階段，承建公司用絆來(lái)做工程化

18、、進(jìn)度笆編排、工程造價(jià)等挨動(dòng)工前的準(zhǔn)備，用以安排采購(gòu)、下包氨、后勤等工作任務(wù)罷。施工階段中拌的斑BI懊M哎數(shù)據(jù)庫(kù)也隨著丁作凹安排的展開(kāi)而得以把補(bǔ)充，最終完成的罷工程項(xiàng)目實(shí)體斑與矮BI半M捌數(shù)據(jù)是完全對(duì)應(yīng)的八，每項(xiàng)物質(zhì)零件都阿有其準(zhǔn)確的電子數(shù)藹據(jù)信息存檔備案芭。背BI哎M稗信息傳遞的最終階佰段是建筑物投入運(yùn)唉營(yíng)使用的階段。擺5頒 BI耙M俺未來(lái)目標(biāo)敖在前面的論述之后盎，可以看扳到熬BI伴M佰未來(lái)的目標(biāo)非常清懊晰。罷進(jìn)一步細(xì)化設(shè)計(jì)分板工和設(shè)計(jì)角色分工白。哀在三維環(huán)境下實(shí)現(xiàn)佰協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)、項(xiàng)骯目管理系統(tǒng)、通信扮聯(lián)系三個(gè)系統(tǒng)嵌入稗式地結(jié)合。捌將信息資源信息與辦空間模型完全結(jié)合矮，形成完整的建筑艾信息模型。頒完整的建筑信息模壩型向前延伸，進(jìn)一斑步提高虛擬現(xiàn)實(shí)技班術(shù)水平；完整的建按筑信息模型向后延把伸，推動(dòng)施工水平愛(ài)及物業(yè)管理水平提皚高，以統(tǒng)一的模型八貫穿于建筑使用年藹限，實(shí)現(xiàn)全生命周耙期管理。6結(jié)論挨BIM把的應(yīng)用對(duì)于實(shí)現(xiàn)建罷筑全生命周期管理百，提高