浅析BIM技术对我国建筑业的影响

刘月君 张青林 胡绍兰

（1.河北建筑工程学院，河北 张家口075000；2.承德市统建建筑有限责任公司，河北 承德067000）

0 引 言

BIM的英文全称是Building Information Modeling，被我国学者翻译为：建筑信息模型.这一概念最早在30年前由美国乔治亚技术学院（Georgia Tech College）建筑与计算机专业的查克·伊斯曼博士（Dr.Chuck Eastman）提出，他认为，建筑信息模型集成了所有的几何模型信息、功能要求及构件性能，利用一个单独的建筑模型涵盖建筑项目全寿命周期内的所有信息，包括过程信息，如施工进度、建造过程、维护管理过程等［1］.国际标准组织设施信息委员会（Facilities Information Council）对BIM的定义是：“建筑信息模型，是在开放的工业标准下对设施的物理和功能特性及其相关的项目生命周期信息的可计算或运算的形式表现，与建筑信息模型相关的所有信息组织在一个连续的应用程序中，并允许进行获取、修改等操作”［2］.

1 BIM在我国建筑业应用现状以及存在问题分析

BIM技术在我国从2003年开始引入，同年原建设部发布了《建设事业信息化“十五”计划》.该计划提出从国家层面组织，攻克一批建设行业信息化关键共性技术，以提高我国建筑业信息化水平［3］.这为BIM技术的应用奠定了政策基础.

近年，我国建筑业掀起了一股BIM热潮，除了前期软件厂商的大声呼吁外，设计单位、施工企业、政府相关单位、科研院校、各行业协会与专家等也开始重视并推广BIM.中国图学会、中国建设教育协会、中国建筑业协会等组织先后举办了数届BIM应用大赛，以推广BIM技术.2011年5月，住建部发布了《2011－2015建筑业信息化发展纲要》，总体目标提出：“十二五”期间，基本实现建筑企业信息系统的普及及应用，加快建筑信息模型（BIM）、基于网络的协同等新技术在工程中的应用，推动信息化标准建设［4］.同年，中国建筑学会工程管理研究分会、中国建筑业协会工程建设质量管理分会、中国房地产业协会商业地产专业委员会、中国土木工程学会计算机应用分会组织并发布了《中国工程建设BIM应用研究报告2011》.报告显示，有87%的受访者听到过BIM，而真正使用BIM的人却不足10%.就BIM使用计划而言，39%的受访者认为促使企业应用BIM的最主要原因是BIM投资能够得到回报，55%的受访者认为导致企业不用BIM的最主要原因是缺乏BIM人才［5］.

BIM技术在建筑业各届人士大力推广的背景下，已经在国内一些大中型工程项目中得到积极应用，涌现出很多成功应用BIM的案例.如：上海中心大厦将BIM技术应用于方案设计、初步设计和施工图设计阶段都应用了BIM技术，协同设计避免差错，大大地提高了设计的可行性.但在不同阶段的软件缺乏良好的兼容性，且在一些数据的流通及三维模型的标准上出现了问题.北京奥运会水立方将BIM技术运用到了钢结构设计中，缩短了建设工期，提高了建设效率.但是一些工作没有统一的标准，且未能保持良好的沟通［6］.一些BIM咨询公司在北京、上海、广州等地也成立，主要为企业做BIM服务工作.但是从目前中国BIM应用现状来看，还处于探索阶段和较低水平的应用阶段，仍然存在很多问题.如：我国缺乏关于BIM的标准规范，各公司对BIM的理解存在分歧，制约了BIM在我国的开发应用，建筑行业内部对BIM的认识定位模糊；大量信息数据的流失、传统的设计－招标－建设模式（DBB模式）、缺乏自主研发的BIM软件、国家有关法律相对滞后等问题严重阻碍了BIM技术的发展.

2 BIM技术对建筑业的影响作用分析

2.1 BIM技术的普及应用将进一步强化建筑业在国民经济中的支柱产业地位

从上世纪九十年代开始我国将建筑业作为国民经济的支柱产业来发展.建筑业的发展需要消耗五十多个行业生产的各种资源，具有强大的产业关联效应和波及效应，是对国民经济带动力最强的产业.我国建筑业虽然发展很快，但仍然是传统的劳动密集型产业，并没有摆脱落后的生产方式.据统计，2013年建筑业产值利润率为3.5%，而该年同属第二产业的工业产值利润率为6.1%，比建筑业的盈利水平高出近75%.经研究表明，建筑业几乎是第二产业中盈利能力最弱的产业.随着建筑业信息化的快速发展，尤其是在以BIM技术为主的信息技术推动下，建筑业必将打破传统意义上的发展模式，其增长方式势必要发生根本的变化，由粗放型向集约型、内涵型转变.建筑企业将更加注重信息、知识和科技，通过优化配置生产资源和要素，使生产方式更加效益化、集约化.由此可见，随着BIM技术的普及应用，建筑业的增长方式转向于知识的生产、扩散和应用，其在国民经济中的支柱地位会得到进一步强化.

2.2 BIM技术能够提高建筑业生产效率，减少生产资源浪费，缩短建筑项目建设周期

BIM技术的产业化应用，对经济、社会、环境等都产生了较大影响.美国斯坦福大学整合设施工程中心（CIFE）通过对32个采用BIM的项目分析研究，总结出使用BIM将对建筑业产生如下影响［7］：

（1）消除40%预算外更改；

（2）造价估算控制在3%精确度范围内；

（3）造价估算耗费的时间缩短80%；

（4）通过发现和解决冲突，将合同价格降低10%；

（5）项目时限缩短7%，及早实现投资回报.

BIM在建筑业的应用与发展，不但节约资源，提高生产率，而且有利于产业升级，明显提高建筑业的经济效益.估算投资3500万美元的美国Letterman数字艺术中心项目，通过BIM技术成功应用，节省资金超过1000万美元，并且提前完工.通过对应用BIM技术的典型项目调查发现，BIM技术可以有效的提高建筑业生产效率、节约项目成本、缩短项目工期.

2.3 BIM技术为推进建筑业实现绿色建筑快速发展的重要手段

BIM技术重新整合了规划、设计、招投标、施工、运营等流程，从关注整个建设项目全寿命周期出发，BIM的理念也在不断拓展，尽管有的国家绿色建筑理念比目前BIM关心的周期更长，但从长远来看，BIM和绿色建筑关注的生命周期将趋向于一致.绿色建筑把节约土地、能源、水源、材料、资金和低碳排放作为总目标，而BIM正好是实现这一目标的有效手段.BIM作为最优的建筑信息载体，利用这个载体可以将各种建筑材料、设备、资源和系统等各种信息进行整合，并且实现集中管理，使得所有信息达到完整性、准确性、可控性和一致性，最终将用于控制造价、保证质量和提高效率.相对而言，BIM则类似于一种实现手段，绿色建筑更是一种期望目标，两者的方向和目的基本是一致的.

2.4 BIM技术的应用将提高建筑业从业人员的素质和能力，催生了建筑业新型化专业人才

BIM所构建的“可视化”数字建筑模型为建筑师、结构师、建造师、造价师等建筑业从业人员提供了“模拟和分析”的协作工作平台，BIM技术普及应用很大程度取决于这些从业人员的个人素质和技术水平.目前绝大多数工程建设从业人员都是对自己的专业领域比较熟悉，而对除此之外的领域相对陌生，这些各有所长的专业人员需要通过BIM工程师来管理和协调，以实现总体目标.因而BIM技术的普及应用势必需要培养大量的专业人才，不同层次的BIM专业应用人员不仅需要具备全面工程能力还需具备的BIM专业能力，包括：BIM软件操作能力、BIM模型生产能力、BIM模型应用能力、BIM应用环境建立能力、BIM项目管理能力、BIM业务集成能力等.BIM技术的推广同时也需要全员参与，因此对于整个项目管理人员的能力有较高要求.目前，建筑业从业人员队伍还存在着BIM专业人才少，总体应用水平低的现状.在BIM技术的催化下，建筑业必然会从战略高度出发，花更多的投资、更多精力和物力，重视人才的培养，重视全体员工的智能开发、创造力开发，注重人才资源的优化配置，强化对管理人员、科技人员和全体员工的培养和再教育，改善技术队伍和员工结构，使之成为知识型的管理者和劳动者.

2.5 BIM技术将使建筑业的生产方式发生重要转变

国内著名研究BIM的专家何关培老师在其博客中表示，BIM给建筑业生产方式带来的影响会比CAD来得更广泛和深远，CAD主要改变的是设计领域的生产方式，而BIM将改变建筑业所有从业人员的生产方式［9］.在建筑产品的生产过程中，单纯的图形的使用频率和范围会逐渐减少，而加载信息的模型使用频率和范围则逐渐增加.建筑企业利用BIM技术实现技术管理与项目管理的有效结合，改变了建筑产品生产的组织管理的方式，实现了建筑业生产方式的改变.在这个转变过程中，BIM给建筑业带来生产方式的最根本改变将是从业人员从完全利用图形完成工程任务到主要利用模型完成工程任务的转变.

2.6 BIM技术实施解决了建筑业各参企业信息交流障碍，加速了各企业间的信息交流与共享，打通整个建筑业产业链条

建设项目的产业链包括建设单位、咨询单位、施工单位、材料供应单位等，项目的参与方少则几十家多则上百家.美国国家标准研究院（NIST－National Institute of Standards and Technology）2005年初发布的一份报告指出，由于项目成员之间缺少信息互通，导致建设项目效率降低6%左右.而BIM可以打通整个建筑产业链条，实现项目各参与方信息共享.BIM应用的最高层次是将BIM的价值延伸到了跟建设项目相关的所有各方，甚至包括城市的建设者、管理者、运营者和使用者等，以最大限度发挥BIM的价值.

2.7 BIM技术加快了建筑业的工业化和自动化进程

工业化具有精度高、质量好、效率高、成本低、资源节约、不受自然条件影响等诸多优点.工业化建造虽然有明显的好处，但对设计图纸对精度和细度、技术和管理要求都很高，并且需要设计、制造、物流、安装之间信息共享和实物流转，传统的二维图纸及其设计方法很难满足要求.BIM应用为建筑业工业化不但解决了信息创建、管理、传递的问题，而且BIM模型、三维图纸、装配模拟、采购制造运输存放安装的全程跟踪等手段为工业化建造方法的普及奠定了坚实的基础.

3 BIM技术在建筑业应用前景分析

3.1 政府将加强BIM技术的推广力度，使BIM技术成为建筑行业应用主流技术

目前，鉴于BIM技术出色的绿色建造、节约投资和缩短工期等显著效果，使得整的建筑业竞争更加规范，部分发达国家及地区政府都很重视BIM技术的推广工作，如美国、韩国、英国、新加坡、澳大利亚、日本等都已出台强制应用政策，并且制定BIM推广应用路线图.我国住建部在“十二五”信息化发展纲要中，明确将BIM技术的应用列在最重要的位置上，北京、上海、山西等地方政府正在制定和酝酿出台BIM技术应用强制性政策.

3.2 BIM技术将广大从事建筑业业人员带入海量数据应用的新时代，建筑业将进入“大数据”时代

“大数据”在金融、军事、通讯等行业存在已有时日，但在建筑业发展缓慢.建筑行业数据维度比较复杂，既有建筑类、结构类、造价类、施工工艺类、建筑材料及设备类数据，又有管理类、法规类等数据；建筑业是最大的大数据行业.但是，建筑行业的大数据挖掘也是一个高门槛的行业，目前为止，还是最没有数据的行业.BIM技术将会促使建筑企业建立自己的数据中心，甚至整个建筑行业将有共同的数据中心.BIM将会解决建筑业数据存储的难题，将建筑业推向“大数据”时代.

3.3 BIM技术将提速智慧城市建设

智慧城市需要将新一代信息技术充分运用在城市的各行各业之中，是基于知识社会下一代创新的城市信息化高级形态.建成智慧城市的前提条件是进行城市的数字化建设，而BIM模型中存储了每栋建筑的数字化信息，构建了城市级的建筑数据库.BIM数据作为智慧城市建设所需极佳的基础数据，可广泛应用于规划审批、城市管理、地下工程、应急指挥等多种领域.所以，BIM技术解决了智慧城市关键数据库建设的难题.

3.4 BIM技术将与物联网技术有效结合，实现项目智慧运营，为项目的运营维护带来一次全面的信息革命

BIM技术经过几年的发展，在项目设计、施工、造价等领域已经被广泛应用，但在项目运营中的应用案例很少.BIM技术在项目运营中潜力巨大，其应用价值有待于进一步挖掘.“物联网”被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮，将在智慧建筑建设中得以应用.以BIM为核心的物联网技术应用，不但能为建筑物实现三维可视化的信息模型管理，而且为建筑物的所有组件和设备赋予了感知能力和生命力，实现了BIM技术与物联网技术的有效结合，从而将建筑物的运行维护提升到智慧建筑的全新高度.

［1］H Edward Goldberg.AEC From the Ground Up：The Building In—formation Model［J］.cadalyst，2004

［2］Deke Smiht，United States Building Information Model Standard，Building Connections［C］.The 2nd Congress on Digital Collabora－tion in the Building Industry，2005

［3］建设部信息化工作领导小组.建设事业信息化“十五”计划［Z］.北京：建设部，2003：14

［4］中华人民共和国住房与城乡建设部.2011－2015建筑业信息化发展纲要［Z］.北京，2011

［5］何关培.《中国工程建设BIM应用研究报告2011》解析［J］.土木建筑工程信息技术，2012，4［6］龚彦兮.浅析BIM在我国的应用现状及阻碍［J］.中国市场，2013，12

［7］毛志兵.关于推进我国绿色建造发展若干问题的思考［J］.施工技术，2014.1

［8］杨宝明.BIM会给建筑业带来什么？［J］.中国BIM门户，2014.6

［9］和关培.http：／／blog.sina.com.cn／s／blog＿620be62e0100yhr0.html