BIM技术贵在深度应用

◎ 清华大学教授 马智亮

住房和城乡建设部印发的《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》(建质〔2011〕67号)中明确指出，“十二五”期间，加快推广建筑信息模型（BIM）等技术在勘察设计、施工和工程项目管理中的应用，改进传统的生产与管理模式，提升企业的生产效率和管理水平，推动信息化标准建设，促进具有自主知识产权软件的产业化，形成一批信息技术应用达到国际先进水平的建筑企业。BIM技术在“十二五”期间被列为重要的推广应用技术，很多企业关心如何应用BIM技术。

BIM（Building Information Model）译为“建筑信息模型”，它是继CAD技术之后行业信息化最重要的应用新技术。不少企业对BIM技术的认识还是比较模糊，有的企业认为BIM技术就是进行三维建模和三维显示；有的企业认为我们的软件就是支持BIM技术；有的企业认为应用BIM技术就是应用相应软件；有的企业认为企业本身已经在用BIM技术。这些说辞都有夸大其词的成分，但也反映出应用BIM技术并不是难事，用BIM应用软件（例如Revit Architecture）建一个三维模型展示一下可以算做简单的应用BIM技术，但实际上作为企业不能只停留在这一点上，难的是需要深度应用BIM技术并使它变成推动企业进步的重要动力。

什么是真正的BIM技术

为此有必要搞清楚几个问题：第一，什么是真正的BIM技术？第二，企业应用BIM技术的现状如何？第三，什么是BIM技术的深度应用？第四，如何深度应用BIM技术。关于BIM，有非常正式的定义“BIM是设施的物理和功能的数字化表示，因此，它可以用作设施信息的共享知识资源，成为设施的全生命周期决策的可靠基础”。其中的关键是，BIM是一种数字化表示。这种表示可用作共享知识资源，也可用于支持全生命期决策，通过这种方式进行更方便的知识资源的共享，另外让这些表示成为全生命周期决策的基础，这是关于BIM的定义。

那么，什么是真正的BIM技术？为了回答这个问题有必要归纳一下BIM技术的核心特征是什么？只有知道了这个我们才能知道什么是真正的BIM技术。根据具有高度权威性的美国《BIM手册》一书，BIM的核心特征可以归纳为6条，这6条特征也是区分BIM技术与非BIM技术的标准。换句话说，如果一个软件是基于BIM技术的软件，那么它就应该满足6个条件。

基于BIM技术的全生命期信息共享模式可以用下图来表示。最核心的就是全生命周期信息共享的理念和模式，即实现不同应用软件之间信息的直接共享。所谓直接共享，就是计算机直接向BIM写入数据，或者读取、提取数据，不用人工干预，也就是说，各应用软件既为BIM贡献信息也从BIM提取信息，避免信息的重复录入。目前，有各种各样的应用软件，例如建筑设计软件、结构设计软件、设备设计软件、节能设计软件、绿色建筑分析软件、耐久性设计软件、成本预算软件、施工管理软件等，我们希望这些应用软件之间在全生命周期过程能够共享信息。而其它5个特征都是反应应用软件的特征，实际上应用软件是否是BIM技术关键要看软件的内容，首先它是否支持N维模型，其次操作上是否支持面对对象技术，第三是否运用参数化技术，这意味着软件涉及的所有数据都是联动的，最后是,是否拥有开放式的数据标准。

信息共享如何实现？这要通过开放式的数据标准。基于BIM技术的应用软件比目前使用的应用软件具有更强大的功能，用户对软件首先关心的是功能是否强大，如果我们应用了BIM技术之后还是原来的那些功能，那么用户就不会产生积极性应用。所以我们的BIM技术一定要比过去的功能更加强大，给用户带来实实在在的好处，否则用户不会抛弃已经熟练使用的现有软件，选择没有扩展功能的BIM技术。

所谓支持开放式标准，就是指应用软件支持以开放式标准规定的格式读入和写出数据，实现信息直接共享，例如成本预测、能耗分析等。应用这些插件得到一个设计方案后，按一个键就能立即算出成本或能耗，如果不满足要求，设计者立即就可以修改设计方案。开放式标准是相对于软件开发商内部标准而言的，它便于所有的软件开发商遵循。BIM数据主流的开放式标准就是IFC，“十一五”课题建立的下一代建筑工程应用软件概念框架，要求每个应用软件都支持IFC标准。

BIM技术的应用现状如何

总体而言，不得不承认国外的BIM技术领先于国内，但目前为止不少文献都表示即使在国外，BIM技术的应用也还是限于项目全生命周期的局部。未来，无论是国外还是国内，都将逐步实现项目全生命周期的信息共享和协同工作。

关于BIM技术在建筑工程中已经开展的应用，根据美国宾夕法尼亚大学总结归纳的使用数据可以发现，BIM技术已经应用在一些设计阶段、建造阶段以及运营阶段。数据显示：BIM技术体现在项目实施的指南，它对可能的应用有非常详细的描述。施工方应用BIM技术的情形有支持工程算量和计价，支持施工过程分析等等。

根据我个人对BIM技术应用的了解，在这几项应用中我国施工企业已经开展的应用情形主要覆盖了三项，一个是碰撞检测，它可以有效支持减少返工、支持工程算量和计价，同时有效支持施工过程分析和计划；第二是实现多维度信息集成，它能够有效支持项目综合管控；第三是有效支持虚拟装配，它可以支持现场建造活动，验证、指导、追踪，支持非现场建造活动。值得说明的是这些应用情形的背后存在着相应的、基于BIM技术的应用软件，理论上讲只要有相应的应用软件存在，这些应用情形才能实现。如图1所示，图中右侧是目前市场上施工阶段主要的应用软件，每一种应用情形都有对应的软件，有的软件覆盖了多个应用情形。

那么这些应用软件在国内的应用情况如何呢？目前只有两个软件在国内市场上有所应用，因为很多工作必须我们自己去做，其中包括首先需要尝试应用一些国外行之有效的应用软件；第二要开发支持我国规范的应用软件；另外，还需开发符合我国用户习惯的应用软件；第四就是建立我国的相关标准。

如何实现BIM技术深度应用

BIM技术的深度应用，可以考虑三种情形。第一种深度情形是国内尚未开展的单项应用，比如说工程算量和计价；第二种情形是国内外均没有开展的单项应用，比如自动生成进度计划；第三种情形就是集成化应用系统，例如施工企业BIM集成应用系统，这些都可以归纳为BIM技术的深度应用。

图1

对于BIM技术的深度应用可以通过应用情形来考虑，针对第一种国内尚未开展的单项应用情形，可以尝试应用国外已有的应用软件 ，例如应用Innovaya Innovaya Visual Estimating，进行工程量计算和计价。当然在应用过程中也可能遭遇困难，比如说软件不符合我国用户的使用习惯，或者是软件本身不支持我国的相应规范，这些问题都会在应用中发生，在这种情况下，开发符合我国规范、基于BIM技术的应用软件是非常有必要的。在“十一五”期间我们就开发了BIM-Estimate。

以基于BIM技术建筑成本预测软件为例，在国外，有很多已有的既定BIM技术的软件，但是这些软件对于国内用户来说是否可以拿过来就用，这其中最主要的问题就是怎么样让软件符合国家规范。实际情况是，在既有的基于BIM技术的建筑成本预测软件中，很难植入我国规范，这种情况下我们最好开发自己的应用软件。

借助BIM-Estimate软件应用在四川省都江堰聚源职业中学教学楼项目中，在该项示范工程中，利用BIM-Estimate软件进行了成本预算，包括工程量清单编制等。以前我们做的预算要看电子图或者是纸质图纸，然后预算人员利用计算机建模，现在我们不需要建模，只需要从设计结果IFC文件自动提取成本预算信息即可。软件针对 67% 的结构构件自动生成了成本项目，可以自动进行算量。这样一来建模工作在很大程度上可以减少，算量和计价更加准确，直接把算量拿过来就可以避免很多的人为因素。

BIM-Estimate的优点主要有以下几个方面：第一，减少手工录入。产品信息由建筑设计和结构设计的BIM数据中读入，只需输入少量施工信息；第二，避免录入错误。不需要识图并录入；第三，更加开放。一些软件厂商可以做到用设计软件可以进行自动算量，但同时也限制了必须用它的软件做设计，现在只要设计软件支持IFC标准，其数据就可用。

第二种深度情形是国内外均尚未开展的单项应用，比如创新性地开发应用软件，基于BIM技术自动生成进度计划的应用软件。要克服的困难主要有从BIM自动生成任务，自动建立任务之间的紧前紧后关系，自动计算完成任务所需要的时间等。

第三种深度情形是集成化的应用，最重要的工作就是建立相关的BIM标准，比如对应于施工管理的IFC标准，BIM标准是各种应用程序共享信息的一个前提。另外还需创新性地开发相应的应用软件，例如开发施工企业BIM集成应用系统构架，这个系统有两个部分：第一个是决层管理层使用；第二是业务层使用。有了这些数据我们可以对它进行展示，用于我们的管理过程，包括决策、管理，同时也可进行成本监管、安全质量监管、进度监管、物料监管以及N维ND的综合监管。这样的架构第一可以同时满足业务层和管理层的要求，第二可以最大限度的应用现有的应用软件，第三能够使用开放式的标准IFC集成应用软件，第四支持分步实施，可以边开发边应用。

结语

在实际操作中，与一些企业接触也发现他们在深度应用BIM技术中存在一些误区，作为建筑行业的企业对信息技术不在行，对BIM技术更不在行，需要将BIM技术作为一个项目来对待。既然作为一个项目来进行开发就要有招投标环节，但由于一些企业首先不懂BIM，提不出需求，往往以一些名词代替需求；还有一些企业对BIM系统开发的工作量不了解，提出不切实际的开发目标，没有商量余地，这样的话难以开发。此外，部分企业对于BIM技术急功近利，不顾客观规律，恨不得1个月就要用上，这样也难以真正的把BIM技术应用起来。

对企业深度应用BIM技术的建议是：首先，要深入学习、把握BIM技术；其次，要准确地表达企业的需求，清楚企业想利用BIM技术做什么；第三，要尊重客观规律，必要的话咨询相关的专家；最后，要逐步深入、分步实施开展应用。