BIM技术在建筑工业化中的应用及对策研究

余 春 宜

(重庆建筑工程职业学院，重庆 400072)



BIM技术在建筑工业化中的应用及对策研究

余 春 宜

(重庆建筑工程职业学院，重庆 400072)

介绍了BIM技术和建筑工业化的发展过程，阐述了BIM技术在工业化建筑中的应用途径，并针对BIM技术在建筑工业化应用中存在的问题，提出了相应的解决方法，从而促进“建筑工业化+ BIM”的发展与实务应用。

BIM技术,建筑工业化,预制构件，项目管理

1 研究意义

建筑工业化可以理解为采用工业化的方式进行生产，实现构件标准化设计、工业化生产、机械化和装配化施工和全过程的信息化管理。目前我国对建筑工业化的研究大多集中在技术层面，如预制构件的生产工艺、现场安装施工技术、成套技术体系以及具体工法的研究，然而在建筑工业化的推广进程中，亟待解决的问题是管理体系的不完善，如预制构件在设计过程中往往不能充分考虑构件的生产、运输和安装，而构件的生产、安装过程又常常不满足设计的要求，由此导致构件重新加工、变更设计等现象，不仅仅影响项目的工期与质量，而且造成巨大的资源浪费，不能发挥建筑工业化的诸多优势。在经营维护阶段，由于施工期间各参与单位的离场导致项目资料的缺失，给运营维护带来很多问题。

建筑信息模型(Building Information Model,BIM)是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具，透过参数化模型平台建筑产品的各种信息(三维图形、几何尺寸、成本、进度、质量、安全、资料等)，在项目的全生命周期过程中进行共享和传递，使项目利益相关者能及时、高效地获取各类信息并做出反馈，为参与项目的各方主体(业主、最终用户、设计单位、施工单位、分包单位、监理单位等)提供协同工作的基础，在提升项目全生命周期管理绩效方面发挥重要的作用。将BIM技术应用到建筑工业化中，即“建筑工业化+BIM”无疑更能将建筑工业化优势更加发挥。本文分别对BIM技术发展、建筑工业化及BIM技术在建筑工业化中的实践的相关文献进行研究，分析BIM技术在建筑工业化中应用存在的典型问题并提出相应的对策，希望为“建筑工业化+BIM”的发展与实务应用提供一些借鉴和参考。

2 BIM技术发展与建筑工业化

在1975年，“BIM之父”Eastman教授借鉴制造业的产品信息模型(Product Information Modeling)提出建筑描述体系(Building Description System)的概念，旨在运用计算机系统对建筑物进行模拟，这构成了BIM思想的最初来源。20世纪80年代，芬兰的一些学者对智能模型系统进行了更深入的研究，并提出了“Product Information Model”系统。1986年，美国学者Robert. Aish提出了和BIM概念非常接近的建筑模型(Building Modeling)的概念。不久之后，BIM完整概念被学者提出来。2002年Autodesk公司推出了自己的BIM软件产品，从此BIM技术从一种理论思想变成了用来解决实际问题的数据化的工具和方法[1]。目前业内普遍认为BIM不仅仅是一种单纯的信息技术，而是基于以现代信息技术为基础涵盖设计、建造、运营维护等项目全生命周期的信息收集与利用的新管理思维、方法与工具。

BIM采用参数化建模方法。这种方法不同于传统二维CAD图档的建模方式，即使用可见的、基于坐标的几何线条或图形来创建图元。参数化建模是通过使用参数(特性数值)来确定图元的行为并定义模型组件之间的关系。例如，“这个孔的直径是1 cm”或“这个孔的中心位于这两个边的中央”。这意味着设计标准或意图可以在建模过程中加以捕捉。应用BIM技术创建模型的基本要素是组件，需要通过创立并保存标准化模块形成组件库，例如构成墙、柱、板、梁、门窗等组件库。BIM建模过程也被称为“拼模”的过程即是将组件单元拼装成建筑模型。不同专业的工程师还可以在组件中通过增加其他信息的方式对BIM基本模型进行深化，例如增加某一墙体组件的属性信息(如材质、施工方法、建造时间、建造成本)来丰富模型内涵。

建筑工业化指建筑物构件的设计方式标准化，生产方式工业化，装配方式机械化。建筑工业化的核心是模块化设计。模块化设计是指在进行系统功能分析基础上，将整个系统的总功能分解为若干个层次较低的、可互换的、独立的基础单元模块，根据用户提出的具体设计要求，通过对模块的选择与综合，快速设计出具有不同系列、不同性能、不同用途的各种新系统[2]。

由于建筑工业化核心是模块化设计，这与BIM技术所采用的参数化建模方法和“组件拼模”模型创建过程十分契合，因此将BIM技术应用到建筑工业化中可以实现无缝衔接。

3 BIM技术在建筑工业化中的应用途径

3.1 BIM技术应用于构件预制与现场拼装

与传统的建筑现场生产方式不同，建筑工业化生产很大一部分工作是在工厂环境下进行的。相当一部分构件是在工厂预先生产的，运输到现场再进行拼装。由于预制构件的品种繁多，型号、尺寸、拼装位置也各不相同，因此在构件运输和现场拼装过程中常常遇到错误生产、寻件困难、构件丢失、重复生产等现象。利用BIM技术可以帮助明确预制构件的数量、型号与位置，避免构件在工厂预制时出现错误，提高生产的可预测性。相关构件在工厂预制后，运输到现场进行拼装，为了保证拼装的准确性，需要大量的人力来记录构件信息，如搭接位置和搭接顺序等，难免出现错误。运用BIM技术可以确保构件信息的完整和正确，在BIM模型中每一个构件都有详细的信息，确保安装施工时能够顺利完成，避免出现寻件困难、构件丢失的现象[3]。

3.2 BIM技术应用于碰撞检查

采用建筑工业化的作业生产方式，预制构件数量极大，而且节点施工复杂。在实际施工过程中，保证构件拼装不发生冲突则显得至关重要，其重点在于开始施工前就进行碰撞检查和复杂节点的可施工性分析。如果仅依靠人工的检查和控制碰撞冲突及其复杂节点的可施工性分析，任务十分繁琐，而且人工检查常常只能发现单一系统是否发生碰撞，不能够实现多系统(如结构、水电管道、消费管道等)的空间碰撞检查。基于BIM技术可视化功能进行构件的碰撞检查，可以自动化地对构件间可能存在的冲突进行检测和复杂节点的可施工性进行分析，将各个系统之间可能发生的碰撞与冲突在 BIM 模型中事先消除，提高设计的可施工性，从而避免建筑材料和劳动力的浪费。

3.3 BIM技术应用于全生命周期管理

在传统建设项目管理模式下，不同建筑专业(如结构、水电、暖通和空调等)之间难以实现信息共享，特别是建设单位、设计单位、施工单位三大主体之间缺乏有效的信息沟通。在项目的实施推进过程中，先完成作业的施工单位的离场将导致部分信息丢失。基于BIM技术的信息共享功能，可以将工业化建筑项目的各专业子系统、资源、资金、作业活动有效集成整合起来，每一个构件和设备的设计、制造、安装、维护等信息都可以在BIM模型中体现，最终使之形成一个协调运行的综合体，实现在全生命周期视角下，工程项目组织和责任体系集成化，消除工程项目组织之间责任盲区和各个项目利益相关方的短期行为，保持组织责任体系的连续性和一致性。同时，也有助于项目管理人员统筹运营，能更好地体现建筑工业化的优势。

4 BIM技术应用于建筑工业化中存在的问题与应对策略

4.1 存在的问题

组织态度和以人为中心的问题是 BIM 技术应用所面临的最大挑战[4]。在BIM技术发展较早的北美地区，是否采用BIM技术主要取决于业主的态度。因此在建筑工业化中是否能引入BIM技术，也主要取决于业主的态度。在早期使用 BIM技术的业主类型主要是政府部门，应用的项目也是政府投资项目。因此，当BIM技术应用于建筑工业化还不成熟时，需要政府部门在其投资的项目中引入，给予扶持。同时还需考虑当市场不具备使用 BIM技术的基础条件时而应用BIM技术，会因为限制竞争而增加项目成本，人为地制造了BIM 技术应用的组织障碍[5]。 同时，由于在项目的全生命周期过程中会产生许多不同种类的信息，目前 IFC(数据交换标准)的应用尚未普及，BIM 的倡导者为了推动 BIM 技术的广泛应用还需要建立标准的数据交换体系。此外团队分散、员工抗性、缺乏培训以及业务流程调整等众多组织障碍，以及 BIM在实施过程中的法律、合同、知识产权等问题，也是制约BIM技术应用的重要问题[6]。

4.2 BIM技术推广的对策

1)消除对组织的抵触心理。BIM 是一次技术性的革命性。它对传统社会体系中已享受权利的人群或者彻底习惯于当前工作模式的人会造成抵触心理。为了消除对BIM技术的抵触心理，需加大这项新技术的宣传，让项目利益相关者充分了解BIM技术所能带来的效益和优势，明确BIM技术是建筑业未来发展的方向。在建筑工业化项目中，开始可以在部分项目中适用BIM技术，一来可以尽早地熟悉如何使用这项技术，减少转型时所面临的障碍；二来就算现在BIM技术发展不完善，例如专业之间交互性欠佳，企业仍有一大部分由传统技术支撑的项目，降低企业的风险。此外，如果能够通过试点项目对BIM技术进行充分的了解和熟悉，那么将减少从传统工作模式向BIM工作模式的转变过程中所发生的抵触心理。

2)业主是推动BIM在建筑工业化中应用的主要动力。除了政府鼓励新技术应用与发展的产业政策外，在建筑工业化项目中特别是政府投资项目(政府业主)是推动BIM技术在建筑工业化中应用的重要力量。业主关心的是建设成本控制和工期保证。通过BIM技术应用，可以减少设计错误和工程变更，能有效控制项目成本；通过可视化技术，可以模拟施工过程，进一步明确节点目标，更好地进行项目的工期管控，从而缩短项目工期。此外，在运营维护阶段，应用 BIM技术可以保存建筑物设计和施工等各阶段的详细信息，使业主对建筑物的维护运营变得更加便捷有效。因此，业主也是应用BIM技术最大的受益方，收益程度明显高于设计、施工等单位。业主作为工程项目的发起者和受益者，可以提出设计、施工、监理单位共同利用BIM 技术要求，一方面提高设计效率，缩短设计单位的设计周期，另一方面业主和设计单位可以进行更好的信息传递；在施工中通过施工模拟，进行实际进度与计划进度的比对，随时调整物资、人力规划，不仅缩短建设周期，而且节约了建设成本[8]。

4.3 注重BIM技术人才的培养

随着BIM技术的普及和不断取得的使用效果，很多企业试图引入这项新技术，但BIM技术应用需要相关技术人才的培养和储备，逐步懂得和学会应用该项技术，才能发挥最佳效益，而盲目的跟风只会导致资源浪费。因此，若要引入BIM技术，企业可以投入专项资金，购买专业的BIM相关软件，为相关技术人员提供学习培训机会，并制定相应的奖惩措施，促使员工积极学习这项技术，加大BIM技术人才培养的力度。

5 结语

BIM是目前建筑业最为关注的信息化技术。对于建筑业面临的诸多问题，BIM技术被认为是可以提供整体解决方案的。建筑工业化也是我国建筑业未来发展的重要趋势之一，通过BIM技术对其管理方式和既有技术进行改造，充分利用BIM技术解决建筑工业化项目全生命周期过程中的问题，可进一步发挥建筑工业化的优势。而国内目前对 BIM 技术还停留在认知阶段，难以发展到实践层面，仍需大力推广这项新技术的应用，特别是在政府投资项目中应首先强制应用BIM技术。政府主导是推进BIM技术在建筑工业化应用的最为重要的动力，国家也应出台相应产业扶持政策和税收优惠政策。相关政府机构或行业协会也应大力宣传BIM技术在建筑工业化中应用案例，推广应用效果，同时也可以制定BIM技术在建筑工业化中应用标准和相应的标准合同文本，发布工业化建筑的BIM组件库，来推动BIM技术在建筑工业化中的应用。

[1] 陈延敏,李锦华.国内外建筑信息模型BIM理论与实践研究综述[J].工程技术,2013(10)：72-74.

[2] 韩进宇,张德海,赵 青.基于BIM的住宅产业化模块化设计方法[J].建筑，2014(22):60-61.

[3] 纪颖波，周晓茗，李晓桐.BIM技术在新型建筑工业化中的应用[J].建筑经济，2013(8)：16.

[4] EASTMAN C,TEICHOLZ P,SACKS R,et al.BIM handbook:Aguide to building information modeling for owners，managers，designers,engineers,and contractors[M].2th ed.Hoboken:Wiley，2011.

[5] 何清华,杨德磊,郑 弦.国外建筑信息模型应用理论与实践现状综述[J].科技管理研究,2015(3)：137.

[6] REZGUI Y,BEACH T,RANA O.A governance approach for BIM management across lifecycle and supply chains using mixed-modes of information delivery[J].Journal of Civil Engineering and Management，2013，19(2):239-258.

[7] 赵源煜.中国建筑业BIM发展的阻碍因素及对策方案研究[D].北京：清华大学，2011:89.

[8] 肖宝存.基于BIM技术的住宅工业化应用研究[D].青岛：青岛理工大学，2015:29.

On application of BIM technique in architectural industrialization and strategies

Yu Chunyi

(ChongqingJianzhuCollege,Chongqing400072,China)

The paper introduces the development of BIM technique in architectural industrialization, illustrates the application channel for the BIM technique in the industrialized buildings, and points out the respective solutions according to the problems of the BIM technique in the architectural industrialization, so as to enhance the development and application of “architectural industrialization+ BIM”.

BIM technique, architectural industrialization, forecast member, program management

1009-6825(2017)09-0225-03

2017-01-14

余春宜(1985- )，女，讲师

TU741.3

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