建筑信息模型的发展及其在挪威新项目中的应用

[挪威]　M. 雅布伦斯基



建筑信息模型的发展及其在挪威新项目中的应用

[挪威]M. 雅布伦斯基

摘要：介绍了建筑信息模型的概念、发展历程、功能、特点及其在挪威工程项目中的应用。该模型包含了建筑工程项目的各项相关信息、数据和图形等，具有高度集成的特点，实现了从手动绘图、纸质文档向自动生成图形、三维文档的转变，有利于用户提高效率、优化决策。针对该模型在工程实践中应用范围窄、功能发挥不充分的问题，进行了技术调整和新功能开发；并指出为了充分发挥模型的效益，需要在整个设计过程中都使用该软件，且需参建各方紧密协作。

关键词：建筑工程；信息模型；功能开发；技术调整；挪威

21世纪以前的大坝和其他基础设施的设计和施工方法相对来说一成不变。各学科之间的交流过程片面且分散。在如今的施工环境下，各学科各自为战的情况已经不能满足需要。为解决这一问题，建筑信息模型(BIM)的概念应运而生。

前不久，挪威咨询(Norconsult)公司意识到，如果BIM仅由设计人员使用，其潜力不能得到充分挖掘。BIM需要参与项目各方的良好合作。因此，该公司同业主、咨询公司、承包方和供货方进行了深入的交流，以寻求最佳方式应用充分集成的BIM解决方案。这不仅可提升工作效益和质量，同时也可减少施工过程中的材料浪费。

1建筑信息模型的概念

从20世纪70年代开始，基于模型的设计理念就一直存在。尽管BIM一词在1992年就首次出现，但是直到2002年之后，该模型才得到广泛使用。尽管该术语已经使用了很长一段时间，但仍没有明确的行业定义解释BIM到底是什么。

BIM这一缩略词本身就有一定歧义，所以可以用许多不同的方式解释，可表示如下任一或者所有的意义：商业信息模型(Business Information Model)、商业信息建模(Business Information Modelling)或商业信息管理(Business Information Management)。

对于BIM，常常存在一种误解，即BIM就是三维设计。其实不然，它比三维设计要复杂得多，BIM是在施工前、实施中和施工后的各阶段生成与管理所有项目信息的过程，该过程的产出结果就是建筑信息模型(Building Information Model)，即对结构各个方面进行数字化描述。

2相关技术、过程及人员

BIM主要关注技术，但是也与人员和过程相关。

BIM本身不是技术，而是由技术所支持的过程。虽然技术很重要，过程不可能独立于技术而存在，但技术只是其可以看见的部分。工作流程、组织角色和人员配备、合作程序、合同关系、建模标准等是不可见的部分。BIM的冰山理论示意见图1，水面之上为可见部分，水面之下为不可见部分。技术和优化的过程可以促进合作，但其前提是人员的配合。

图1　BIM的冰山理论示意

3从手工绘图到CAD再到BIM

手工绘图已有几千年的历史。在此期间，在合同文件格式、图形标准及绘图工具方面形成了一定的规范。当工业设计从手工绘图转变到计算机辅助设计(CAD)时，所有这些标准和工作流程都保留了下来，只作细微调整。从根本上来讲，CAD替代了手工绘图，但是对制图过程和信息呈现方式的改变不大。纸质文件被电子图形文档所取代，错误和遗漏只是减少了，并没有完全消除。

随着CAD向BIM的过渡，一种新型、强大的图像和数据工具出现了，该工具与以前使用过的都不同。然而，许多人并没有尝试如何充分利用这种新工具，而是用BIM生成合同文件，这些文件与手动书写的十分相似。比如，他们将重点放在使BIM文件与二维合同文件看起来一样，并坚持使用原有的图形标准。

本文的目的是促使建筑行业不再利用BIM去制作二维合同文档。为充分发挥BIM的潜力，行业内的专家应着重让现有的流程适应新技术，而不是让新技术来适应现有的流程。

4充分集成的BIM

到目前为止，BIM在土木工程领域推广缓慢的原因之一是该系统都将重点放在几何模型上，这就不利于信息的整合。

挪威咨询公司的目标是将信息建模拓展至三维几何模型之外，并增强其功能，包括空间关系、分析、地理信息、建筑构件(如生产商的详细信息)的数量和属性等，所有在控制、数量、价格、施工和维护中需要的必要信息都将纳入其中。

采用新的流程后，该技术能让用户更轻松地完成更多的工作，而不是像先前一样，只提高工作效率。挪威咨询公司已经利用BIM对原有流程进行了审查和修改，以使新技术得到充分利用。

5概念设计与早期分析

即使在今天，仍然存在一个常见的误解：人们认为BIM在概念设计期间过于耗时，所以通常在该阶段选择二维图纸。

该软件的使用经验表明，结果与预期的恰好相反。为了解其益处，用户需要有一个宽广的视野，只需投入少量的时间将会为其他人节省大量的时间。要充分利用BIM的潜力，就必须在整个设计过程中都使用它。

一张图纸通常不足以表达出整个设计意图，需要通过剖面图、平面图和立面图来了解全局，而图纸过多又可能造成误解。图2是1张概念图，只需要看一眼该图就可以更深入地了解设计理念，特别是对非专业人员来说更是如此。

图2　BIM生成的概念设计

同图纸相比，BIM提供了更多的信息，如坐标、材料和数量等。更为重要的是，可重复利用相同的几何图形直接用于设计初期的结构性设计编号检查、力学分析，或计算流体力学仿真，相比于基于经验的传统方式，该模型可为更优化的决策提供建议。这使得挪威咨询公司能在设计初期探索出不同的设计方案，并了解几何图形的改变对建筑物性能的影响。

6挪威咨询公司开发的技术

有时，仅根据现有的技术调整是不够的，还需要从一开始就对技术进行调整或开发。

挪威咨询公司信息系统(NoIS)主要用在基础设施和资产项目、建筑和设施的管理方面，并分配完整的信息技术解决方案。由NoIS开发出的产品与BIM的工作流程结合紧密，能提供更高层次的集成和功能。例如，一款名为G-Prog Beskrivelse的招投标文档工具可与建筑信息模型建立起双向链接，在提取材料估算某部分信息时，也可向模型添加招投标信息以改进所生成的产品。

但是，这并不代表要重新开发工具，有时只需对现有的工具添加一些新功能；将几何建模转换成复杂的扫描数据，例如现有的地形或者岩石表面(见图3)。

图3　根据地形自动调整的几何地形图

由于建模工具中没有提供类似的功能，NoIS开发了一种应用程序来突破软件的限制，并使该过程自动化，在提高生产效率的同时，也提高了准确性。

7结语

几百年来的建筑设计、记录和建造方法基本上一成不变。BIM有可能完全改变建设过程、文件记录形式以及参建各方的责任与义务。BIM的使用效果取决于各方是否愿意参与并相互合作。当使用BIM时，所有参与者都需紧密协作才能取得成功。

张卓然邹瑜译

(编辑：陈紫薇)

中图法分类号：TP391

文献标志码：A

文章编号：1006-0081(2016)03-0030-03

收稿日期：2015-12-29