BIM的深入理解和实用指南

◎ 广联达软件股份有限公司副总裁 袁正刚

人类发展过程有一个很重要的特征，一是人类大脑容量的变化，还有一个重要的特征就是人使用的生产工具在不断的变化。我们现在更多的生产工具是计算机，计算机是深刻改变这个世界的工具。现在的计算机已经不止是一个PC，各行各业都离不开计算机。同时，电影产业也在发生深远变化，以大家都熟悉的《阿凡达》为例，实际上在十多年前卡梅隆就有拍摄想法，但由于当时的技术不成熟所以搁置。随着3D技术的不断成熟，《阿凡达》才震撼上映并引领电影产业的全新变革。

BIM产生的背景

理解BIM技术要回到BIM产生的背景，BIM有很深远的背景存在。如今，3D电影已不是新鲜事物，带动了电视和三维显示器的改革，3D技术对电影和电视有很大影响，同时也衍生出类似3D扫描、三维打印等新兴技术。当扫描仪扫描物体的时候，在扫描的过程中，我们可以在计算机中实时得到模型，并能够把这个三维物体显示出来。还有我们熟悉的打印，也在向三维技术发展，不仅可以打印高强度的塑料，还可以打印金属材质。三维打印拥有高强度的工作数量，三维打印出来的物体有摩托车、赛车等各类物品。三维打印和三维扫描结合使用会产生意想不到的效果，图1是波音717最初设计的完全没有图纸的三维模型，图纸最终自动生成。三维模型在机械行业早已开始应用，而在建筑设计行业很多时候还是画二维图纸，有没有一种方式可以直接运用三维技术呢？

BIM的发展过程从最初的手工绘图到三维CAD再进化到BIM应用，经过了一段时间。在二维发展的过程中还有一个三维CAD阶段，有一些物体我们可以用三维形式表现出来，因而三维CAD对设计人员的帮助还是很大的，它帮助设计人员以及业主更好地理解项目。如今，已经没有人再手工绘图。随着技术的不断发展，人们发现BIM技术可以突破三维CAD技术，实现新的变革，利用BIM技术可以增加更多信息。我们经常说的五维，就是三维模型加时间再加成本，当然还可以增加更多的信息放到模型中去，这就是BIM。从手工绘图发展到二维CAD再到三维CAD，从三维CAD发展到今天的BIM技术，在技术更迭创新的同时，建筑本身也发生了很多变化。以前的建筑更多是仿古代的建筑，现在我们很少再建造古典建筑，而喜欢一些独特新颖的建筑。例如北京的中央电视台新楼，还有杭州体育中心等建筑，这些造型奇特的建筑越来越多的在中国出现，但问题也随之而来，这些结构复杂的建筑用传统的二维方式无法表达，逼迫我们不得不抛弃传统的工具采用新的技术。

图1

三维技术的不断发展，不仅使电影产业全面进入三维时代，同时一些电视机制造企业也利用三维技术打造产品卖点，而制造业更是早已全面应用三维技术。建筑行业对待BIM技术还处于观望阶段，但是纵观整个行业的发展状况，未来BIM技术必将为建筑行业带来全新变革。

BIM的理念

很多人对BIM的理念有些混淆，首先不清楚BIM的模型从何而来；第二不了解BIM的核心价值；第三也不知道什么才是BIM的理想方案。BIM的模型从何而来？它是在设计阶段产生并由设计师负责吗？实际上，BIM会涉及到各种各样的模型，而我们说的BIM不仅是一个模型，它有多种模型存在。在招投标阶段有算量模型，设计阶段有设计模型，施工阶段有施工模型，运维阶段有运维模型，因而BIM的模型不是由设计阶段产生，不同的阶段有不同的模型，这是我们对BIM模型的理解。以设计阶段的设计模型为例，在设计阶段并不是一个人创建所有模型，而是根据每个人的分工分别创建不同的模型。设计模型是一个起源，设计师需要在项目源头创建BIM模型，之后的各项模型基于设计模型修改或增加相关信息，在设计模型的基础上形成算量模型、施工模型等。

那么BIM到底可以解决什么问题？美国是应用BIM最成熟的国家，图2是BIM分析工具在美国市场的一个应用情况。可以看到排在第一位的是工程量概算，然后依次是进度、预估、能耗分析、项目管理、结构分析等。根据这一统计结果，BIM的核心价值可以用成本、进度、质量、管理、协调这五个关键词来概括。“成本”指的是应用BIM技术可以节省时间和费用，根据美国南加州大学2009年的调查发现，在施工、招投标以及详细设计阶段采用BIM会节省更多的时间，其中在施工阶段采用BIM节省时间最多。BIM不单单只是使用用户的事情，BIM对整个建筑行业的产业链都有推动作用，对施工企业的影响也将愈加明显。

图2

BIM技术还可以提高建筑的质量，进行全面、快速的碰撞检查，可以利用BIM技术做很多模拟，比如光照模拟、能耗分析模拟等。在项目建设过程中，由于信息沟通不及时、人员协调等问题，会导致在施工过程中出现各种各样的问题，利用BIM技术进行碰撞检查、各类模拟可以保证建筑的质量，减少不必要的变更。

此外，BIM可以优化项目进度，实现动态、完整的施工模拟，通过施工模拟可以预先发现施工过程中存在的问题从而优化施工进度。同时，BIM技术能够管理、协调，项目甲方和监理可以利用移动设备随时获取模型信息，利用BIM技术指导项目施工。

有没有什么工具来支撑BIM技术呢？通过分析关键软件，我们把它简化成BIM方案。在设计阶段可以将设计模型导到项目算量中，然后利用BIM技术制作三维算量；在施工准备阶段可以进行碰撞检查，施工过程中可以做施工算量、施工模拟，便于项目的支付和结算，也可将施工过程中的进度和成本变化动态的表现出来；运维阶段也有基于BIM的运维管理。

但这些软件就是BIM的应用吗？很多时候我们不是想要单个的软件而是需要一个系统的集成应用，只有将各种软件紧密地连接在一起，才能真正形成一个完整的系统。IFC可以将各种软件集成应用，但也存在一些问题，很多软件公司对IFC支持不够，要想将各种软件紧密连接就需要BIM服务器，它可以深入到软件内部并将个软件的功能在服务器中进行转换，这是理想的BIM方案。BIM不是灵丹妙药，不要高估BIM，它只是一个新的技术，可以帮助我们做很多管理工作，并不能解决所有的问题；但是也不要低估BIM，因为BIM已经给建筑行业带来很多变革，我们要积极的参与到BIM中。

BIM的使用指南

图3是斯坦福大学BIM评分表，可以看出在美国很多应用BIM比较好的项目得分也比较低。结合斯坦福大学的BIM资讯，再结合国内BIM的实施方案以及实施的具体项目，我总结了BIM实施的五个步骤：第一确定一位BIM负责人，确定目标和需求；第二选择BIM咨询或软件公司，需要考虑公司实力以及软件是否主流；第三制定流程和规范，明确各参与方的分工协作，制定BIM标准编码；第四选择试点项目，应从小项目或个别应用开始；第五总结和改进。

图3

国外的BIM应用状况可以参考图4，左侧是美国和加拿大的应用情况，2007年有28%的项目应用BIM，到2009年增长到49%，欧洲起步稍微晚一点，2010年是36%的项目应用BIM。国外BIM的应用情况有很多，2006年项目应用BIM技术提升了生产力的18%，这对一个建筑项目来说是惊人的节省。

图4

从BIM发展的背景和BIM应用情况我们可以看到，越来越多的业主要求使用BIM，像SOHO、龙湖这些企业都要大量应用BIM，同时，BIM在大小项目中的使用逐渐普遍，企业的能力和实力通过应用BIM技术得以提升，更为重要的是BIM与项目管理深度集成，实现精益管理。