BIM技术在全过程工程咨询的价值与应用解析

文 / 罗 毅

一、 前言

随着我国国民经济的发展，新型城镇化的推进，基础建设规模快速扩大，截止2016年底，全年固定资产投资规模已增长至59.65 万亿，其中建筑业实际完成产值19.36 万亿元，规模较10年前增长达4.66倍，中国已超越美国成为全球第一建筑大国。基于经济建设由速度型向质量集约型转型要求，以及国家的创新发展、绿色发展、智能发展战略性要求，发挥项目的投资综合效益尤为关键，项目建设全过程工程咨询的地位及其重要性变得愈加明显。

建筑信息模型简称BIM技术，是在计算机辅助设计（CAD）等技术基础上发展起来的多维建筑模型信息集成管理技术，是传统的二维设计建造方式向三维数字化设计建造方式转变的革命性技术。

BIM技术有可视化、协调性、模拟（虚拟）性、优化性和可出图性，以及数据结构可共享（Shared）和可管理性等众多优势，尤其是对于造型奇特的异形建筑以及结构和装配工艺复杂的建筑，极大的提升工程决策、规划、设计、施工和运营的管理水平，减少返工浪费，有效缩短工期，提高工程质量和投资效益。这些优势契合了全过程工程咨询对建筑业精细化、信息化、系统协同的管理需求。而目前我国的BIM技术还处于起步阶段，其推进速度、运用成果与预期效果相比还不甚理想，在工程建设全过程咨询服务中的价值体现更是没有显现出来，相比发达国家还有较大差距。因此，研究BIM技术在全过程工程咨询的价值与应用，探索提高工程建设管理水平，提升项目综合效益的方法与途径，具有深远的积极意义。

二、BIM技术在全过程工程咨询中的运用

工程建设全过程管理需要完备的管理手段，而要落实复杂的管理手段，需借助先进的工具和技术。BIM利用数字建模软件，把真实的建筑信息参数化、数字化，在建立数字化模型平台的基础上，提高建筑工程的集成化程度，让建设工程参与的各方都能够共享信息，真正将BIM的应用效应在建筑的全生命周期内发挥到最大。

1．BIM在设计咨询阶段的应用

中国自2003年起在设计领域就引入了BIM应用，然而15年时间过去了，BIM设计仍未成为主流。国家住房和城乡建设部在《2016—2020年建筑业信息化发展纲要》中提出，在“十三五”期间，全面提高建筑业信息化水平，增强BIM等信息技术集成应用能力。

针对目前国外软件本地化功能不成熟，国内软件底层设计的缺陷，需要整合和过渡传统模式与BIM间的转换，在运用和探索中逐步完善BIM在设计中的应用。例如全亚洲地区最大的生活垃圾发电厂项目“老港再生能源利用中心”，设计咨询中应用BIM技术使其设计过程节约了9个月时间；此外国内最高建筑“上海中心”，仅设计咨询团队就多达30余家，项目设计完全基于BIM平台，仅可持续性设计采用的CFD能源分析使造型与性能达到最优化，就使荷载减少约24%，节约造价3.5亿元。

2．BIM在施工咨询阶段的应用

在工程全生命周期中，施工咨询阶段运用BIM技术，带来的价值最为显著。首先，BIM技术可以提高施工企业在对外投标中的项目中标率，因为BIM在工程量复核、成本优化等方面具有快速且准确的优势。同时基于推行BIM技术的实践需求，如湖南还出台了对BIM运用于工程投标的鼓励政策，明确为加分条件或同等条件下优先选用。

在施工准备阶段，BIM能有效进行“检查碰撞”校验，做到事前预防和发现，大幅减少施工变更，使各种疑难的现场技术交底可视化，变得容易理解和接受；计划进度、人力、材料资源的网络分析优化，使各类资源得到科学化的安排；促进施工现场布置和管理，使空间利用更高效，提升现场安全文明施工作业管理水平；并可基于模型自动完成施工的总分包管理配置，全面提高工作面管理能力。

施工过程中，通过虚拟装配、复杂构件的数字化加工、3D模拟施工等方式解决项目技术难题，减少建筑的质量和安全问题，减少返工和整改；利用多算对比、数据调用、快速算量，实现建造过程中成本的优化管控；运用有效协同管理功能，提升项目综合管控能力。例如装配式施工中预制构件的信息化管理 ，赋予预制构件特殊的“身份证”，构件从加工、出厂、运输、现场堆放、吊运、安装等整个施工状态通过芯片及云平台手段实现信息共享。又如BIM通过三维仿真技术的计算、演示与监测，在基础工程浇筑质量控制、工艺管线校检、模板及支撑配置、钢筋配料、复杂局部施工模拟、装饰样板间生成、造价成本计量等各施工作业环节，寻求最优的施工方案支持；另外在最终的成品质量检测环节，运用BIM+3D扫描技术，将施工现场的3D激光扫描结果与BIM模型进行对比，可检查现场施工情况与模型、图纸的差别，协助发现现场施工的问题，这种交互式场景漫游模式，比传统方式下工作人员拿着图纸、皮尺、检测仪器等在现场检查，既省时省力，又准确客观。

资料显示，最近几年BIM技术在超高层建筑、轨道交通、市政设施建设、场馆精装修、港口码头、城市综合体、体育场、工业建筑、地下工程等各类工程施工中广泛运用，取得了良好的综合管理效益。例如：建筑高度528米的北京第一高楼“中国尊”，总投资240亿，为世界上8度抗震区的最高建筑，于2017年8月21日结构封顶，运用BIM技术，项目创造了8项世界之最、15项国内纪录。

3．BIM在运维管理咨询阶段的应用

在项目运维阶段，BIM技术需求非常大，尤其是对于商业地产。将物联网技术和BIM技术相融合，并引入到建筑物的运维管理阶段，发挥其绿色智慧的大数据运管共享平台功能，会带来巨大的经济效益。美国国家标准与技术协会（NIST）2004年进行的一次研究，统计表明业主和运营商在持续设施运营和维护方面耗费的成本几乎占总成本的2/3。

特大型建筑综合体“上海中心”，楼高632米，总建筑面积57.41万平米，已于2016年3月竣工。 通过引入全生命周期的BIM应用，在运维管理阶段将BIM信息模型与综合集成管理系统（IBMS）、设施设备管理系统、物业管理系统相整合，通过信息对比、分析、统计、数据挖掘等技术，实现对设施设备的4D实时动态监控管理，形成系统、高效、节能、智慧、人文的超高层建筑运维管理服务模式。

4．BIM在其他咨询阶段的应用

在全过程咨询的其他阶段，如项目可研、前期咨询、施工监理、节能咨询、投产或交付使用后的评价等阶段，随着信息技术的发展，从ERP信息到基于BIM的工程管理，数字化建造技术正以前所未有之势对整个建筑行业产生巨大的影响。

三、研究结论及建议

（一）国内BIM技术在全过程工程咨询中的运用成效差距明显

1．BIM在设计上的运用并不广泛，多数项目业主、设计、施工、咨询等建设主体的主动性和积极性均未调动起来。BIM的正向设计，本应是直接在三维环境下进行设计，利用三维模型自动生成所需要图档的过程。但目前国内BIM往往流于外在表现形式，即先完成施工图，然后根据施工图再建立三维模型，称之为“翻模”，相当于逆向设计，加之部分设计人员对BIM软件Revit族库的不适应，因此许多项目设计根本未体现BIM的优势。许多设计院嫌“麻烦”，又因收费不足，缺乏主动革新的动力，据调研一些地市的地方性龙头设计院至今仍未开展过一例BIM设计。

2．全过程咨询信息化水平提升空间大。中国作为当今全球第一建筑大国，每年新增建筑面积超过20亿平方米，新建房屋占全球一半以上，但建筑资源再利用率还不到5%，而同比日本、韩国等国家资源化率已经达到 90%。建筑业信息化率仅约 0.03%，相较全球 0.3%的平均水平差距巨大。信息化率每提升 0.1%个百分点将带来约200亿的增量市场，未来提升空间巨大。

3．我国仍处于普及BIM标准的初级阶段。英国是目前全球BIM应用增长最快的地区之一，英国政府预计于2025年前达成：降低33%的营建初期成本与生命周期间的维护成本；兴建与更新工程中减少50%的工期；降低50%的温室气体排放量。美国国家BIM标准（第一版）以BIM为核心的信息化技术设定的目标是：到2020年为美国建筑业每年节约2000亿美元。美国早在2012 年工程建设行业采用BIM 的比例就已超过 70%，而我国BIM 应用的普及率现阶段还处于较低水平，有近50%企业的几乎很少使用 BIM。

4．中国企业在BIM技术行业高端认证还未实现“零突破”。英国标准协会（BSI）推出的BIM风筝标志认证（Kitemark），为全球建筑企业在设计和施工阶段交付项目的BIM能力提供标准认证服务。目前全球首批获得认证6家企业，我国还暂无企业通过认证。

（二）抓住机遇，强力推进BIM技术在全过程工程咨询中的运用

2015年国务院城市工作会议明确提出在未来建筑业的发展中，建筑绿色化、建筑信息化、建筑工业化进程成为现代建筑业发展的三大趋势。住房和城乡建设部在《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》指出，到2020年末，新立项以国有资金投资为主的大中型建筑，以及申报绿色建筑的公共建筑和绿色生态示范小区，项目勘察设计、施工、运营维护中，集成应用BIM的项目比率达到90%以上。

全球最大教育出版集团麦克劳希尔和清华大学共同完成的《2014中国BIM报告》显示，中国BIM应用发展速度已经位列全球第四。未来建筑业绿色化、信息化、工业化进程中，BIM技术在全过程建设及咨询管理过程中将全方位地发挥作用。但目前BIM仍处于初级应用阶段，应该着力做好以下的推进工作：

1．顺应国家发展和改革委员会2017年颁布的《工程咨询行业管理办法》改革要求，整合工程咨询业务，咨询企业间强强联合、优势互补，以资信评价代替资质管理，个人信用等级和企业资信作为开展业务的“通行证”。

2．改革工程管理模式。推广“工程总承包模式”、“全过程咨询模式”，提高咨询企业信息管理水平，提升行业集中度，完善工程建设组织模式。

3．借鉴国外成熟的模式流程和标准规范，形成本土化的标准。从基础做起，发挥BIM在三维设计、可视设计、协同设计、纠错检测、节能设计等方面综合优势，在运用和探索中逐步完善BIM在设计中的应用。

4．研发新品，推广集成应用。以BIM为基础，开发BIM+PM、BIM+3D、BIM+虚拟现实、BIM+IBMS、BIM+物联网技术等，组成一个以IFC格式为网络的数据集成与应用平台。

5．全过程咨询共享。充分利用BIM的可共享性及可管理性等特性，以可视的数字模型把项目可研、设计、建造和运营全过程串联起来，为项目全过程咨询管理的各项业务提供完整管理闭环，提升项目综合管理能力和管理效率。

6．创新性转型。不仅仅将BIM视作单纯的软件或模型，而应以协同互联的信息化管理，为项目带来强大的数据支撑和技术支撑，突破以往传统管理技术手段的瓶颈，从而带来项目管理革命。

7．适时扩大BIM技术运用范畴。行业管理部门要强力推进BIM技术，应当在合适时期，提出全行业BIM咨询技术运用的比例管理要求，而不仅仅限定于国有资金投资为主的项目。

8．全过程工程咨询的各阶段应完善国家应用标准及政策规范。从数字化的信息管理到实现VR的应用有章可循，创新信息平台开发，让BIM成为新技术应用的强大推动力。

四、结束语

国家提出“一带一路”发展战略，实施以信息化带动工业化战略，是改造和提升传统建筑行业的一个突破口，BIM 作为核心的技术平台，是实现建筑全生命周期的建设管理、项目全过程咨询的精细化管理、企业集约化经营的最有效途径。 BIM技术在全过程中的互联互通、协同管理可以将这一新技术的优势发挥到极致，促进建筑工业迈向4.0时代，带动建筑业由要素驱动、投资驱动向创新驱动转型。发挥BIM技术在工程建设全过程咨询中的经济效益、社会效益和长期效益，助力中国从“建造大国”走向“建造强国”的升级转型。