基于BIM技术的企业协同工作机制研究

文｜华建集团华东建筑设计研究总院事业一部 张如翔

1 概述

BIM（Building Information Modeling)，即建筑信息模型，其概念自20世纪90年代提出，如今已经逐步在全世界建筑工程行业得到应用与普及。BIM技术的高效应用可以实现项目各个相关参与方工作效率和产品质量的提升。而BIM技术的推广需要建立多方协同的工作机制，从而契合不同项目主体的业务类型以及工程进程中各个阶段的要求。在现阶段，国内企业对于BIM技术的应用，尚处于企业个别团队在个别项目的局部试验，向多方协同工作、综合集成应用的过渡时期。在这样的形势下，急需对BIM技术进行专业化的研究，理清技术的特点与发展模式，从而完善建筑工程各专业的协同工作机制。

2 协同工作机制的层次架构

BIM技术的高效率高质量运用需要整合一系列统一的框架结构，作为建筑项目的各参与方共同参照的依据。为此设计企业可在《建筑工程设计信息模型制图标准》的基础上，参考英国、美国等较成熟的BIM技术标准，结合企业处理实际项目的具体要求，规范制定出三维设计协同导则，构建起建筑信息模型的标准架构。其中包括三个层次的主要内容（如图1所示）。

（1）信息协同规则

协同工作的基础是统一的信息协同规则，从而实现信息交换的一致性与连贯性。规则包括标准化数据交换的格式，分类的方法以及项目流程的管理体系。

（2）信息交互平台

建筑信息模型的基本单元要素是建筑构件及族群。建立数据交互平台，一方面可以实现建筑构件的标准化模块化，另一方面达成各专业工作对象的一致性，实现工作进度的同步推进以及项目资源的关联与共享。

（3）技术应用方法

图1 协同工作机制的层次架构

BIM技术的合理应用需要相关从业人员明确引入BIM技术所需要达到的目标，并且采用合适的应用模式进行操作。设计人员要求掌握软件的应用技术，并理解信息的传递原则，从而合理规范的操作运营BIM三维信息模型。

3 信息协同规则

3.1 数据交换格式

数据交换格式的确立是构建标准体系的基础，标准根据应用范围的不同可以分为二个主要层次。国家以及行业的BIM标准是整个标准体系建立的核心原则，在此基础上，企业层面的BIM导则是用于解决具体实施过程中应对不同相关专业、不同建造对象以及不同项目范围的指导性规则。

IAI（Industry Alliance for Interoperability)，即国际协作联盟，是全球性的工业联盟。由其建立的IFC标准（Industry Foundation Class），即行业基准分类是涉及BIM体系的的三维建筑信息交换标准，它的推出旨在为建筑工程行业提供信息共享与协同交互的标准化信息格式。因此IFC标准是国家以及行业层面的BIM技术基础标准，IFC标准在国际范围的通行与应用促进着BIM技术的发展与普及。

考虑到在目前阶段，中国多数建筑行业相关企业的信息标准仍然停留在自定义数据文件的方式，统一的规则局限于几何体与图层的层面，而非BIM体系所要求的建筑对象的层面，因此企业级的BIM导则需要针对目前国内行业的现状特点，将IFC标准作为总体性的数据描述方式，以此为基础，建立企业层面的应用规则来实现BIM技术在实践应用中的发展与深化。导则所规范的信息，包括几何体的对象与参数，建筑构件材料选用以及成本计算等方面。企业对于BIM信息协同规则的研究与制定，既促进了工程项目的信息化管理，也是建筑产业升级的积极体现。

3.2 信息分类方法

BIM协同设计的要求是高效的信息交互运用，共享设计数据，同时避免信息的混淆与错误。因此合理的信息分类是确保信息传递清晰、精准、正确的重要环节。

在国际及行业标准层面，国际标准组织ISO确立了一系列国际标准,包括ISO /TS 12911：2012建筑信息模型（BIM）指南框架以及ISO 12006-2:2001建筑工程-建设工程信息结构等等，作为国际通行的建筑信息分类标准的样板。以国际层面的体系为基础，结合项目具体要求进行信息的分类与整合，可以实现信息分类的通用性和合理性，有利于项目各参与方之间进行流畅的交流沟通与协同工作。

设计企业制定的BIM工作导则在信息分类方法上主要以项目组织架构为依据，兼并考虑项目规模以及硬件配置等具体相关因素，对建筑整体模型进行体系化的分解与细化。同时各专业信息可以采用链接的方式，进行数据交互，并实时重载，实现信息资源的合理分解以及分工环节的交互与同步。

3.3 流程管理

传统的建筑设计流程，包括方案设计、初步设计、施工图设计。运用BIM技术后，主要流程可以依旧沿用三个阶段的划分方式，但是对于阶段内的各个环节需要针对协同工作的管理要求进行相应的调整与优化。

方案设计阶段主要以建筑专业为主。在构思阶段，通过三维信息模型可以更便捷有效地进行一系列建筑性能化分析，如太阳辐射分析、风环境模拟等等，从而获得方案进一步比选的依据。根据建筑专业确定的方案，其他专业基于统一的建筑信息模型参与配合，确定本专业的系统体系，如结构体系、机电系统划分等等，完成方案设计阶段的工作。

初步设计阶段BIM协同平台，对于各专业提资规范有着更明确的要求。根据各专业的工作内容确定初步设计模型的深度要求，一方面各专业对提资内容进行审核，通过深化建筑模型，完善设计深度。另一方面在建筑、机电、结构的子模型搭建完成时，需要在统一的BIM平台上进行模型整合，完成净空分析和碰撞检查。各专业在拍图过程中针对各个关键点进行分析调整，形成初步设计的最终模型。

施工图阶段各专业的协同工作流程与初步设计阶段相近似，模型首先需要满足制图的深度要求，同时采用中心文件协同模式交付，即分离出中心文件另存为本地文件并保留所有工作集，确保信息模型的完整性和规范化，并且依据轻量化原则删除冗余信息，完成最终模型的交付。

4 信息交互平台

4.1 网络数据平台

三维协同设计的进行，需要依托企业内部数据交互平台。参考设计企业的内部网络平台是在既有数据管理平台的基础上，沿用 PDM（Product Data Management）产品数据管理模式，针对BIM技术所需要的项目信息架构，构建了BIM数据平台，用于集中保存和管理企业内部所有的设计模型数据。

数据系统平台的建立，需要满足几个功能层面的要求：（1）大容量的数据储存能力，稳定的多用户协同运行效率；（2）灵活的项目资源组织结构，可以根据项目的进程作出相应的调整；（3）对参与人员的权限进行控制与管理，一方面实现项目资源与成果的交互共享，另一方面维护设计团队内部数据的私密性和稳定性；（4）合理的信息分类与良好的数据检索功能。

4.2 BIM数据管理结构

数据平台的运作过程是集成各专业工作内容，以及各个阶段成果产出的一体化过程。各专业的协同以及各阶段的衔接都要求各项资源信息的交互与传递。因此信息管理平台的稳定运作要求构建完整的BIM数据管理结构，其中包含三个基本层级。

各专业在各阶段的项目子系统。项目开发流程需要分阶段进行，各专业不断协同配合推进三维模型的深化。在实际操作过程中，项目的各参与方包括建筑、机电、结构等主要专业主要在各自独立的子模型上进行工作，通过重载链接进行实时的交互，在一定时间节点需要提交阶段成果模型，进行模型的信息整合和校审检测。

构件族库。模块化的构件与部品资源是信息模型的构成要素。共享的模型资源库需要依据构件功能进行分类划分，形成体系化的构件资源族库。通过调用数据平台内的共享素材，有利于高效的设计建模以及协同管理。

数据信息包括构件与部品的尺寸数据、项目的价格信息、时间计划、材料列表以及技术规范标准等等。

5 技术应用方法

5.1 目标设定

BIM技术应用与实施的首要问题是明确项目通过引入BIM技术所需要达到的目标，如出图的深度要求，BIM实施的范围，设计流程的精简等等。

在不同阶段，BIM技术的应用目标和拟解决的问题各有侧重，在每个BIM项目实施前需要由项目管理者与专业负责人制定详细的应用目标和整体流程，确定各专业在不同阶段之间的介入节点，应用工具以及具体的技术要求，明确实施目标，规范应用操作。

5.2 BIM应用模式

在现阶段，BIM技术的应用模式主要分为BIM设计模式和BIM检测模式。在BIM技术发展的初级阶段，BIM检测模式是较普遍采用的技术应用方式。由于政策导向和设计市场的需要，企业被动地将BIM技术应用在个别项目中，将传统二维设计方法和BIM工作流程结合并行实践。BIM技术的应用范围局限于检测传统二维工作的结果，进行阶段性的整合与调整，从而减少项目的错误纰漏，提升整体设计质量。但是BIM检测模式，增加了设计工作的任务量，并且与主线工作相脱节，难以充分发挥BIM技术的自身特点和应用优势。

BIM设计模式，将BIM技术作为基础设计工具，应用于主设计工作中。各参与方基于统一的信息模型平台进行协同化工作，实现BIM技术在全过程、全专业的介入，从而充分发挥精细化设计与协同管理的技术优势，提升设计工作质量，并且参数化的模型管理可以有效控制项目的造价与投资，精简项目的开发流程和工作周期。

BIM设计模式由于需要一系列协同工作架构的搭建，前期投入较大。并且在现阶段，应用环境和市场条件尚不够成熟，相对于BIM检测模式推行阻力较大。因此企业需要考量自身业务情况以及项目的具体要求，选择合适的BIM技术应用方法。从行业技术升级、产业转型的角度考虑，BIM设计模式更符合信息模型技术的特点与优势，有利于提升企业的生产效率与市场竞争力。

6 结论

本文根据BIM技术的研究以及项目实践的经验，提出了基于BIM技术的建筑协同工作机制的层次架构，并对各层次的相关内容进行了结构化的分析与介绍。BIM技术是建筑行业技术升级和产业转型的重要技术途径。针对三维信息模型平台的协同工作机制是实施与推广BIM技术重要而迫切的研究课题。随着BIM技术在实践项目中的广泛应用与深入开发，建筑设计工作将向协同化、集约化的方向进行转型，对于协同规则、交互平台以及应用方式的管理与操作要求将进一步提升，从而促成产业整合与流程管理的升级，带动整个行业技术水平和生产效率的提升。