我国BIM 发展战略和模式探讨(二)

何关培

(华中科技大学BIM工程中心，武汉 430074;广州优比建筑咨询有限公司，广州 510640)

上期《我国BIM发展战略和模式探讨(一)》连载

4 BIM发展战略的三个主要组成部分

4.1 BIM 应用

业务需求永远是新技术新方法产生和推广应用的第一推动力。对BIM应用的业务需求来自于社会和业主对用更少成本、更短时间建设更高质量建筑物的要求，这种要求自然而然地迫使开发商、设计、施工等建筑业参与方向技术和管理寻求解决方案，BIM就是这种寻找和探索的结果。

对于不同企业来说，这些业务需求基本可以分为两种类型:其一是企业为提高自身竞争力主动产生的需求，其二是在该企业的客户或政府主管部门各种合约或非合约、强制或非强制的要求下被动产生的需求，这种不同类型的业务需求引发了各种与之对应的以解决业务需求为目标的BIM应用。

BIM应用覆盖建设项目从概念产生到建筑物拆除的整个生命周期，包括规划、设计、施工、运营、维护、改建、扩建、转让、拆除等各个环节，这就是BIM应用的第一维度。

BIM应用涉及建设项目的所有参与方和利益相关方，包括政府主管部门、业主、建筑师、工程师、建造师、造价师、项目经理、预制加工商、产品供应商、市场人员、运营维护人员、用户等，这是BIM应用的第二维度。

BIM应用本身的不同层次和深度是BIM应用的第三维度，包括3D可视化、建筑性能分析、设计方案审核、4D施工方案和施工计划模拟、5D动态预算管理、现场进度和质量监控、自动化加工制造、工业化建造、团队和流程改造、打通产业链、BIM运营维护管理等。美国buildingSMART联盟在2009－2010年期间总结了25种这样的BIM应用，具体内容可以参考文献[2]。

4.2 BIM 工具

各种不同的为满足业务需求的BIM应用需要相应的BIM工具去完成，根据作者不完整的统计，目前在市场上普遍使用的BIM工具有以下一些类型:

· BIM核心建模软件

· BIM方案设计软件

· 与BIM接口的几何造型软件

· 可持续分析软件

· 机电分析软件

· 结构分析软件

· 可视化软件

· 模型检查软件

· 深化设计软件

· 模型综合碰撞检查

· 造价管理软件

· 运营管理软件

· 发布和审核软件

BIM工具是由不同的软件厂商研发出来的，国外市场影响较大的BIM软件厂商包括Autodesk，Bentley，Graphisoft，Gery Technology，Solibri等，国内较有市场影响的BIM软件厂商包括PKPM、鲁班、广联达等。

此外，BIM工具的研发需要BIM基础研究作为后盾，在这方面影响力比较大的机构有斯坦福大学、宾夕法尼亚大学和乔治亚理工学院等。

4.3 BIM 标准

由于BIM应用覆盖不同类型的建设项目和每个建设项目的全生命周期、涉及项目所有参与方和利益相关方、以及需要使用不同厂家研发的数十上百种软件工具，因此BIM标准就成为了BIM应用成功的不可或缺的基础。

BIM标准可以从两个维度进行分类，第一个维度是标准制定和遵守的层次，按照这个维度BIM标准可以分为国际标准、国家标准、行业或地区标准、企业标准和项目标准等。第二个维度是标准本身内容的种类，目前看来主要有下面这样一些类型:

· 信息互用(交换)标准:例如 IDM，IFC，IFD，CSI/2等，请参考文献[3]

· 信息分类标准:例如 OmniClass，Uniformat，MasterFormat等

· BIM基础标准:例如美国国家BIM标准NBIMS，该标准制定者对NBIMS的定位是“BIM标准的标准”，或者叫BIM宪法

· BIM应用标准(指南):例如英国、澳大利亚、加拿大等国家或行业的BIM标准，BIM实施指南，美国总务管理局、陆军工程兵、总承包商协会的BIM标准，BIM法律和合同范本等

BIM标准是由不同的标准制定机构来发展维护和推广应用的，国外有影响的BIM标准制定机构包括美国建筑科学研究院(NIBS)下属的buildingSMART alliance、美国标准和技术研究院(NIST)、美国施工规范研究所(CSI)等，国内BIM标准的制定应该由住房和城乡建设部归口管理，另外BIM用户和行业协会也是BIM标准特别是BIM应用标准的制定者和使用者。

4.4 BIM发展战略研究的着力点

要探讨BIM发展战略，首先必须要弄清楚这个战略的主要服务对象或者主要着力点。尽管BIM战略应该是一个整体，但对于BIM的三个基本元素“BIM应用、BIM工具、BIM标准”来说，它们各自的着力点不应该是完全一致的，我们可以用如下三句话进行概括:

· BIM应用面向项目

· BIM工具面向用户

· BIM标准面向行业

首先，BIM应用的目的是解决业务需求，这个业务需求事实上非常明确，那就是多快好省地建设和运营项目，不管那么多项目参与方中谁来使用BIM，也不管在项目的什么阶段使用BIM，目的只有一个，那就是把项目建设好，把建成的建筑物使用好。因此，项目应该是BIM应用的主要服务对象和着力点。

其次，BIM工具不管其功能如何都是给人用的，人都有专业性和专业局限性，每个人都只在法律和同规定的权利义务范围内完成自己和自己企业应该承担的职责，因此BIM工具一定是面向用户的，不是面向用户的工具就会不知道由谁来用，当然就更不知道谁会来买了。

第三，BIM标准除了有不同种类以外，还有不同覆盖层次的，例如国际标准、国家标准、行业或地区标准、企业标准、项目标准等，但无论标准的层次如何，其主要服务对象都是建筑业这个行业或产业链里面的各个参与方和利益相关方，而且是为这个行业和产业链里面的大多数人服务的，一个人不需要标准，几个人只要有简单的约定就好了。因此标准一定是面向行业，为行业或行业里的大多数企业和个人服务的。

此外，全球化是BIM发展战略研究不管你愿不愿意都必须正视和高度重视的，BIM战略需要考虑的三个基本要素当中BIM应用是全球化的，BIM工具是全球化的，BIM标准还是全球化的。

5 “BIM应用”发展战略研究

5.1 “BIM应用”发展战略研究要解决什么问题?

简单地说，研究“BIM应用”的发展战略就是要为中国建筑业的所有参与方和利益相关方在进行项目建设和运营的过程中如何使用BIM来支持和提高他们的业务实现能力和质量提供具有普遍意义的理论依据、实践指南和操作工具。

事实上我们每天都在使用许多这样的服务体系，例如，去旅行你只要购买了从出发地到目的地的机票或车票，然后按照时间登机或上车就可以了，你不需要了解你的票款是如何到了航空公司账上，安检如何知道你就是要去坐那班飞机的旅客，航空公司是如何按时把飞机停在那里等待你去登机的，飞机使用什么方式从这里到那里的;同样，当你需要跟某人打电话的时候只要拨通他的号码就可以了，你也不需要知道你的声音是如何通过什么方式传到那个人的耳朵里面去的;用百度或谷歌查资料是如此，发邮件也是一样。

用BIM呢?不仅用户没准备好，而且BIM本身也没准备好。如果你要去旅行你得从造飞机开始你还能、还会去旅行吗?当然还会有人去，但是那些人不是普通人，得叫发明家、探险家，BIM也是如此。今天使用BIM基本上还是一个专门的职业，就像30年以前的汽车司机一样，要人人都当司机，不仅车要容易驾驶，人人都要培训，而且还要一整套服务体系，今天的车抛锚了有多少人会自己打开盖子进行修理的，而对以前的专职司机来说这可以说是基本功。

基于上述分析，我们可以用图1来说明理想的BIM应用战略研究和BIM环境开发应该做到的程度:

图1 BIM应用的理想环境

有了这样一个环境，建筑业所有参与方的BIM应用就跟用手机打电话或者用谷歌查信息差不了太多了，BIM才有可能成为工程建设整个行业或者产业链实现产业升级的支撑技术和方法。

BIM应用的发展战略研究就是要弄清楚在一个典型的建设项目生命周期内有多少这样的工作环节?每一个环节的业务需求需要什么样的信息支持?哪些信息可以从该环节的上游环节获取?哪些信息是本环节特有的信息?哪些信息需要累积到项目的整体BIM模型中为下游环节的业务需求服务?

5.2 “BIM应用”的发展战略如何实现?

千里之行，始于足下。

要实现建设项目所有工作环节BIM技术的无障碍应用，不是短期内由少数机构就可以完成的，必须依赖于相当数量和种类有代表性的BIM应用机构、BIM工具研发机构和BIM标准制定机构的共同努力。

事实上只要弄清楚建设行业赋予BIM的使命以后，这一点就是一个很容易理解的常识，如果还需要佐证的话，只要看看美国BIM标准负责机构buildingSMART联盟的组成成员和组织方式就可以了。其成员囊括了几乎所有与建筑业相关的行业协会、学会等机构以及有代表性的BIM用户，组织方式采用投票制，一定数量的成员认为某一种研究有价值，才可能成为联盟支持的项目以及随后BIM标准的组成部分。

那么多成员参加的、需要弄清楚那么多工作环节BIM应用的研究实践无疑一定是一个庞大的工程，没有足够种类和数量的成员参与，代表性不够;一个工作环节的BIM应用没弄清楚，就产生一个断点。

除此之外，还有一点需要大家牢记在心的是，BIM不是一个孤立的存在，必须和现有建筑业其他技术方法配合使用才能高效优质完成每一工作环节的业务目标。

高楼万丈平地起，再复杂的项目都可以分解成简单的活动。根据作者的经验和认识，BIM应用的研究实践可以按照图2的路线图逐步实现:

图2 BIM应用发展战略研究路线图

a)BIM单点应用:研究并实践每个工作环节的BIM应用，总结出该BIM应用对业务需求实现的价值和投资回报。

b)BIM单点应用标准化:通过一定数量和种类的BIM单点应用总结出每一个BIM单点应用的最佳实践并形成应用标准。

c)BIM集成应用:研究实践上下游标准BIM单点应用之间的集成方法、价值和投资回报。

d)BIM集成应用标准化:通过一定数量和种类的BIM集成应用形成集成应用标准。

5.3 同一个项目，不同的BIM应用

厨师的刀是用来切菜的，屠户的刀是用来宰猪的，军人的刀是用来杀敌的，虽然都是刀。

今天，在BIM这个世界里，如果您问不同的人什么是BIM，你会得到不同的答案，如果不同的人向您介绍BIM，您也会听到不同的解释。图3就是这样一个现状的直观描述:

图3 项目不同参建方对BIM的不同认识

虽然我们在前面说过，BIM应用的着力点是项目，但我们也非常清楚实际驱动BIM应用的是业务需求，每个人的业务需求不一样，他的BIM应用当然也就随之不同了，这也就解释了为什么“同一个项目，不同的BIM应用”这个道理。

在跟开发商或业主介绍BIM应用的时候经常会被问到这样两个问题:

a)我们这个项目的设计院、承包商都不用BIM我们怎么用BIM啊。

b)我们这个项目的设计院、承包商都已经用BIM了我们还用什么BIM啊。

这个问题就像问设计院和承包商都有项目经理，开发商为什么还要有项目经理一样，因为开发商和设计院、承包商的业务需求、业务目标是不一样的，因此这几方的BIM应用也一定是不一样的。

5.4 BIM应用的市场驱动力

McGraw Hill在2009年的BIM商业价值市场研究报告[4]中对未来影响BIM应用的决策因素有以下统计数据(图4):

从图4中我们可以看到，上述因素都是以更高质量、更低成本、更短周期把项目建设好作为其基本业务需求的，也就是说是把项目作为着眼点来考虑问题的，这和我们“BIM应用面向项目”的BIM战略研究路线不谋而合。

但是对于同一个项目内不同的参与方来说，这些因素和他们各自决策应用BIM的关系是不太一样的。根据建设项目三个主要参与方业主、设计、施工的业务需求和职责作者把这些因素分为主动因素、被动因素和无关因素三类，如表1所示:

图4 未来影响BIM应用决策的因素

表1 BIM应用决策因素分类

主动因素是项目参与方为了提高自身工作质量、工作效率、核心竞争力和盈利能力而决策应用BIM的因素，被动因素是在其自身的客户(例如业主对于设计和施工，市场对于所有参与方)或者政府法律法规(例如绿色标准、节能要求、安全规范)要求下而决策应用BIM的因素，无关因素当然是指与该参与方没有关系或关系不大的因素。

也许有些同行会对上表的因素分类不一定完全同意，但是不管有如何不同的理解和意见，有一个现象似乎不会改变，那就是影响BIM应用决策的主动因素要远远多于被动和无关因素。其实，这也从另外一个角度说明了为什么BIM能在软硬件条件基本具备的近十年内发展如此迅速了。

5.5 BIM应用的基本环境

研究和实践BIM应用战略，必须对BIM应用的典型环境有一个基本认识。

(1)软件

BIM应用的实现需要一系列以BIM核心建模软件为中心的各类分析、模拟、可视化、模型检查、复杂造型、深化设计、造价管理、运营管理、成果发布等软件的支持，详情可以参考文献[5]。另外，我们在接下来有关BIM工具的发展战略探讨中还要进行更多的分析研究。

(2)硬件

BIM对硬件的计算能力和图形处理能力要求都比传统的CAD软件要高出许多，每个BIM软件产品都会有建议的硬件配置要求，对于BIM应用来说着重需要考虑的配置是CPU、内存和显卡。此外，项目的大小、复杂程度，BIM的应用目标、应用程度和工作方式等都会影响到BIM应用对硬件的要求。

(3)网络

众所周知，目前有如下三种工作方式:

· 单机方式

· 局域网LAN(内联网Intranet)方式

· 广域网WAN(互联网Internet)方式

美国BIM标准关于BIM能力成熟度的衡量标准中有一个BIM提交和实施方法(Delivery Method)的指标，根据不同方法划分为十级成熟度(其中1级为最不成熟，10级为最成熟)如下:

1级:只能单机访问BIM

2级:单机控制访问

3级:网络口令控制

4级:网络数据存取控制

5级:有限的web服务

6级:完全web服务，部分信息安全保障

7级:web环境，人工信息安全保障

8级:web环境，良好信息安全保障

9级:网络中心技术，SOA架构，人工管理

10级:网络中心技术，SOA架构，自动管理

在上述十级BIM实施和提交方法中，只有1－2两级属于单机工作方法，3－4两级属于局域网工作方法，而5－10级都属于互联网工作方法，而且，互联网应用的水平越高，BIM的成熟度也越高。由此可知网络对BIM应用有多大影响了。

(4)团队

在BIM应用实施的过程中，除了各类专业技术和管理人员需要掌握BIM以外，BIM经理是整个BIM团队的关键角色之一。

BIM经理负责执行、指导和协调所有与BIM有关的工作，包括项目目标、流程、进度、资源、技术的管理;应用数字化项目设计相关的各类工程原理、方法技巧和标准，在所有和BIM相关的事项上提供权威的建议和指导;协调和管理BIM环境中工作的所有项目团队以保障完成产品在技术上的合适性、完整性、及时性和一致性。

(5)流程

BIM应用和流程的关系可以用生产力与生产关系的关系进行类比:BIM应用决定流程，流程可以对BIM应用产生反作用(促进或阻碍)。跟BIM有关的流程可以分为如下三个层次:

第一层次，个人流程:个人流程是指参与项目的个人(不管是设计、施工、运营还是其他角色)在用BIM之前和之后本人工作流程的变化。个人流程只影响一个人。

第二层次，团队流程:团队流程是指一个工种或企业内部项目团队成员之间在使用BIM前后的工作流程变化，团队流程是非契约型关系，流程的变化通过人与人、人与子团队以及子团队与子团队之间的协同来解决。

第三层次，项目流程:项目流程是指跨企业边界的流程，通常以契约的形式来规定，项目流程的变化涉及到业主、设计、施工、运营等所有项目参与方，以及技术、经济、法律等各个相关领域。

(6)标准

这部分内容我们在后面讨论BIM标准的发展战略中还要做进一步的讨论。

(7)全球化

本文第一部分已经提到过BIM应用战略研究的全球化因素，这里做一点补充。

一方面，项目投资全球化、项目建设全球化、项目运营全球化的影响既大又广，另一方面，BIM本身就是泊来货，因此研究BIM应用必须充分考虑全球化的背景，事实上BIM应用环境中的BIM软件、硬件、网络、团队、流程、标准等任何一个因素都是在全球化环境下产生和发展的。

[1]National Institute of Building Sciences，United States National Building Information Modeling Standard，Version 1-Part1.

[2]buildingSMART alliance of National Institute of Building Sciences，BIM Project Execution Planning Guide，Version 1.0.

[3]何关培.实现 BIM价值的三大支柱 －IFC/IDM/IFD[J].土木建筑工程信息技术，2011，3(1):108-116.

[4]McGraw Hill Construction，The Business Value of BIMGetting Building Information Modeling to the Bottom Line，2009.

[5]何关培.BIM和BIM相关软件[J].土木建筑工程信息技术，2010，2(4):110-117.

[6]何关培 BIM 博客:http://blog.sina.com.cn/heguanpei