芬兰BIM标准与应用概述

(1.中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013；2. 国家建筑信息模型(BIM)产业技术创新战略联盟，北京 100013)

引言

芬兰是全球BIM研究和应用起步较早的国家之一，经历了从政府强制推广逐步向行业普及应用，形成了较完整的芬兰BIM标准体系，并不断推进BIM技术在整个建筑产业链及建筑全生命周期中的数据协同信息共享，在项目中实践应用。本文通过对芬兰BIM发展历程、标准体系、应用实践的充分调研，提出了对我国BIM发展的启示与展望。

1 发展历程

近十余年来，芬兰一直积极主动探索适合本国情况的BIM发展道路，有十年以上推广应用经验。具体发展历程可分为起步探索、强制采用和全面推广三个阶段。

1.1 起步探索阶段

芬兰BIM起步探索较早，据《2016年欧洲分析报告》指出，芬兰BIM研究和应用起步可追溯到20世纪80年代；2000年初，BIM概念在芬兰得到关注和推广，芬兰成为全球BIM开发和标准化主要参与者；2002年起，芬兰建筑行业逐步采用信息通讯技术(ICT)及BIM技术在工程项目的建筑设计和施工中，旨在提高生产力、保障质量和改进工艺[1]。

1.2 强制采用阶段

2007年，芬兰最大的国内资产管理机构(Senate Properties)发布了国家首部BIM指南文件(BIM Requirements 2007)，要求从2007年10月起其辖下的所有公共建筑都强制采用BIM；2010年，包括研究机构、建设企业、软件企业、建筑业主、建筑设计事务所、咨询公司等10家机构参与，24家机构提供经费赞助，共同开展全国建筑的通用BIM要求指南(Common BIM Requirement，简称COBIM)的制定工作，其内容涉及建筑业全生命期的价值链，是BIM指南文件的更新和补充。

1.3 全面推广阶段

2012年，COBIM系列指南文件共14册正式发布，其中13册已翻译成英文。COBIM阐明了建筑师和工程师的交付物，对建设价值链将提供的内容进行预测，成为开发生产管理软件/企业资源规划(ERP)系统/组合管理系统的基础。据统计，芬兰约有99%的项目实施COBIM指南要求。2014年，芬兰交通局启动基于BIM的数字化基础设施项目，将BIM应用扩展到基础设施领域。2015年5月，buildingSMART芬兰分部发布了基础设施通用BIM要求(InfraBIM)系列指南文件1-7卷、2016年2月发布8-12卷。2017年4月，得到政府经费资助的KIRA-digi项目启动，旨在将标准化适用于建筑施工、实现开放式BIM数据交换。

2 标准现状

2.1 COBIM系列标准

建筑通用BIM要求(COBIM)2012系列[2]，其基础是BIM Requirements 2007。在芬兰国内建筑合同的附录中将COBIM的要求作为附录内容。COBIM系列共包括14个指南文件，每册指南针对建设项目的不同部分提出要求，在项目不同阶段的时间点由不同参与方使用软件以及交付模型的类型，包括交付模型的详细程度及交付形式，并规定了模型的质量[3]。内容概述见表1。

同时，COBIM各标准中提供了参考文件，可作为建设项目全生命期中各参与方的招标文件和合同文件的附件。COBIM标准规定，除了与自己相关领域对应的标准要求外，BIM项目的各参与方必须至少熟悉《系列1：总要求》和《系列6：质量保证原则》的要求，及项目负责人或项目数据管理人员必须全面掌握BIM要求的原则。

表1 建筑通用BIM要求(COBIM 2012)

标准/文件名称内容概述Series 1: General part系列1:总要求 规定基于BIM项目要遵循的基本原则、要求和概念;一般目标的定义,由选定协调员负责监督;Series 2: Modeling of the starting situation系列2:初始状态建模 规定既有建筑和建筑场地信息作为满足设计施工建模需求的信息来源;描述了测量要求和其他信息要求;Series 3: Architectural design系列3:建筑设计 规定对于所有设计阶段,建筑使用BIM技术是强制的;建筑要求被分成3个级别,但需要根据模型的不同目的调整模型精细度要求;Series 4: MEP design系列4:机电设计 规定了基于BIM的建筑设备设计(机电设计)任务的内容;Series 5: Structural design系列5:结构设计 规定了结构BIM的建模范围、精确水平和基于进度的详细程度,以此决定了结构BIM的可用性;分解成不同设计阶段的计划,每个阶段都包括BIM任务清单和详细程度描述;Series 6: Quality assurance系列6:质量保证 规定了信息生成者(主要是设计人员)在将初始信息传递给其他各方时,要对设计过程的信息协调,并进行自我评估,对特定阶段的信息模型进行最终检查;及避免风险的实用指南,质量评估检查表;Series 7: Quantity take-off系列7:工程算量 描述了工程算量的基本BIM要求和准则;用基于BIM的计算机辅助测量代替了基于图纸的手工测量;Series 8: Use of models for visualization系列8:模型可视化应用 描述了采用BIM和可视化进行分析比较不同的设计方案,评估投资成本和功能效益、及全生命期成本和环境影响。具体任务范围在设计投标和协议中定义;Series 9: Use of models in MEP analyses系列9:机电分析模型应用 描述了通过建模进行建筑设备分析的可能性;给出了各种分析的实例,展示了照明计算和照明分析之间的差异;Series 10: Energy analysis系列10:能源分析 定义了如何应用信息模型在设计、施工和运行不同阶段进行能源分析的要求;Series 11: Management of a BIM project系列11:BIM项目管理从客户角度规定了应用BIM进行项目管理的要求;描述了BIM项目管理的任务、程序、规划、实施和控制措施;Series 12: Use of models in facility management系列12:设施管理模型应用规定了建设价值链的信息管理流程,并对BIM在使用阶段的更新和质量评估方法设臵了最低要求;Series 13: Use of models in construction系列13:施工模型应用规定了施工阶段的BIM要求和BIM应用情况,以及承包商为竣工模型提供信息的任务要求;Series 14: Use of models in building supervision系列14:建筑监管模型应用 提出基于BIM的建筑许可要求;Series 15: GEO works系列15:地理位置信息工程 制定中。

2.2 InfraBIM系列标准

InfraBIM(标识如图1)系列标准主要由三部分组成(图2)，分别为基础设施BIM通用指南(Common InfraBIM Requirements)，基础设施BIM分类体系标准(InfraBIM Classification System)和基础设施模型数据交换标准(Inframodel Data Exchange)。

基础设施BIM通用指南[4](以下简称InfraBIM 2015)规定了基础设施BIM建模的内容及要求，已于2015年5月由buildingSMART芬兰分部发布。

图1 InfraBIM标识

图2 InfraBIM系列标准构成

基础设施BIM分类体系标准规定了基础设施的分类，另有InfraBIM术语表，这两项标准目前均尚未发布。

基础设施模型(Inframodel)是一种基于LandXML格式标准的基础设施信息交换开放格式，其初始版本是2014年发布的Inframodel 3，应用于设计、测量、机械控制和审计应用软件等。主要公共部门客户的需求对该标准的应用起着决定性的影响。统一实践和基于模型的开放数据格式提高了设计和施工的效率。Inframodel文件并未包含LandXML的全部元素，同时增加了一些特定的扩展，其中最重要的就是Infra 分类体系。

2.2.1 基础设施BIM通用指南(InfraBIM 2015)

InfraBIM 2015共包括12部分内容(基本框架如图3，标准总体情况见表2)。同COBIM标准的要求一致，基于模型项目的各参与方除了必须熟悉本专业要求外，还必须熟悉建模总体要求(卷1-2)和质量保证原则(卷8)的要求，项目管理人员或项目数据控制人员必须掌握整体建模要求。

图3 InfraBIM 2015基本框架

(1)卷1：基于数据模型的项目(Vol1 Data model-based project)[5]

该标准描述了应用模型的项目管理(基本框架如图4)，应用模型影响项目组织、划分阶段、安排进度、实施方式和信息交换。项目负责方应够评估如何应用信息建模来使附加值最大化，以及建模如何有助于实现项目总体目标。内容包括：芬兰规划体系的规划阶段、建模计划、建模程度和准确度要求，建模目标与模型应用，过程描述、不同参与方、参与方之间合作与数据交换、进度，模型描述文件与内容清单，工程量和成本管理，质量保障，项目不同阶段模型的应用原则等。

图4 InfraBIM 2015 Vol 1.内容框架

(2)卷2：建模总体要求(General modeling requirements)[6]

该标准描述了项目不同阶段建模的基本概念、建模过程和建模案例的总要求，基本框架如图5所示。内容包括软件和格式、单位和坐标系统、相关标准和说明、基础设施分类系统与建模、建模规划、模型描述文件、模型命名、模型发布、模型精度、模型质量控制和交付材料等内容[7]。

表2 InfraBIM 2015系列标准

标准/文件名称Vol 1. Data model-based project 卷1:基于数据模型的项目Vol 2. General modeling requirements卷2. 建模总体要求Vol 3. Initial data卷3. 初始数据Vol 4. Model and modeling in different design phases in project卷4. 项目不同设计阶段的模型和建模Vol 5. Construction models卷5. 施工模型卷5.1 土方、地基和岩石工程、路面施工卷5.2 土方工程规划模型(机械控制模型)的准备说明卷5.3 土方工程竣工模型的准备说明Vol 6. Construction models施工模型卷6.1系统Vol 7. Construction models卷7.1 施工技术组件Vol 8.Quality assurance of model卷8. 模型的质量保证Vol 9. Quantity survey, cost management卷9. 工程量估算、成本管理Vol 10. Visualization卷10. 可视化Vol 11.Asset management卷11. 资产管理卷11.1 路网维护的建模要求Vol 12. Utilization of model in different design phases, construction of infra as well as use and maintenance of infra卷12. 不同设计阶段模型应用,基础设施施工及使用维护

(3)卷3：初始数据(Initial data)[8]

该标准定义了基础设施项目数据模型的内容要求和准备过程要求，基本框架如图6所示。基础设施项目包括道路、街道、铁路和水路项目、以及公园、工业场地、矿山等不同场地的设计。

图5 InfraBIM 2015 Vol 2.内容框架

2.2.2 基础设施模型(Inframodel)[9]

基础设施模型(Inframodel)目前最新的版本是2017年发布的Version 4，基于LandXML格式的1.2版本。自2018年2月1日开始，芬兰交通局和芬兰主要城市的新设计及在建项目均要求使用Inframodel 4标准，同时也支持业主在之前已启动的项目中使用该标准。作为一项规则将只适用于向客户交付的材料。该标准将确保信息不依赖于软件，以开放的格式提供给项目规划、设计和建设阶段的所有参与方。针对桥梁和其他工程结构，将继续应用IFC标准[10]。Inframodel 4在智能上进行了扩展，机器可读的数据转换几乎可覆盖所有基础设施的实际和建设需求，尤其是该标准在材料及其他属性数据的扩展，可带来显著的效益。Inframodel 4 主要章节如表3所示。

图6 InfraBIM 2015 Vol 3.内容框架

表3 Inframodel 4主要章节

名 称1Headers1 头文件7 Areasstructures7 街区结构2 Base data2 基础数据8 Water supply and sewerage8 供水和排污3 Route planning3 路线规划9 Planimetric features9 平面特征4 Roads and streets design4 公路和街道设计10 As-built data10 竣工数据5 Railways design5 铁路设计11 Deep foundations11 深层地基6 Waterways design6 航道设计Inframodel extensions模型扩展

3 应用实践

3.1 KIRA-digi项目[11]

2017年4月，buildingSMART芬兰分部启动了政府资助的重点项目KIRA-digi项目，总项目经费1600万欧元，由国家、建筑环境和建筑部门按比例支付，计划2018年底完成。该项目由政府相关机构、行业内外机构和人士、及KIRA成员等共同参与，旨在引领和营造建筑业数字化环境和应用。该项目的目标是标准化适用于建筑施工的开放BIM数据交换，扩大开放式IFC标准的特性集和属性，使得设计模型真正做到机器可读，从而为打造数字化的建筑环境生态系统铺平道路。

项目分为三部分内容，包括：第一部分为协调信息管理，推进现有信息系统的互操作性，开放新的接口，信息可读性的标准化等；第二部分为在政府指导下评估并修改影响数字化进程的制度文件，以营造更好地数字化生态环境系统等；第三部分为试点项目和样板工程，探索新的方式和创新实践以提升建筑全产业链的价值，试点范围涵盖了共享信息、提供新的服务、标准化信息、互联网及其新模式等。

3.2 软件企业及BIM产品

《北欧四国的BIM与IFC应用调研分析报告(2008年)》[12]“Review of the Development and Implementation of IFC compatible BIM”显示，芬兰是建筑业信息技术的几家主要软件厂商所在地，如Tekla(现为Trimble公司)和Solibri，以及发源于邻近匈牙利的ArchiCAD的应用率也很高。

Tekla Structures 是Trimble Solution公司[13]主推的结构BIM软件，Tekla.Structures.v21是作为全球最负盛名的钢结构详图设计软件，在全球市场占有率超过60%；其输入IFC文件能力2013年获得buildingSMART软件软件CV2.0的全专业认证，输出IFC文件能力获得CV2.0-Struct的结构专业认证；Trimble公司的Plancal nova软件输入IFC文件能力于2014年获得CV2.0-MEP的机电专业认证。

芬兰普罗格曼(Progman)有限公司MagiCAD系列软件涵盖了暖通空调、建筑给水排水、建筑电气、建筑智能建模等各个专业部分，MagiCAD成为整个北欧建筑设备设计领域内主导和领先的应用软件，占有绝对的市场优势；2014年公司被中国广联达软件股份有限公司收购。MagiCAD软件于2016年获得CV2.0-MEP的机电专业认证[14]。

Solibri[15]公司“Solibri模型检测器”确保了BIM模型在整个设计及建筑施工过程中的有效性，特别是验证是否符合完整性、质量及国家标准的要求，这一评估方法为世界独创。Solibri提倡公开标准，即OPEN BIM，以确保应用中的建筑相关信息以开放性接口贯穿建筑施工过程中各阶段。

3.3 高等教育人才

《北欧四国的BIM与IFC应用调研分析报告(2008年)》显示，芬兰对于BIM人才的教育培训起步也较早，如芬兰坦佩雷科技大学Tampere University of Technlolgy、欧洲顶尖级理工类院校芬兰赫尔辛基理工大学Helsinki University of technology的土木工程系、建筑学系都已开设相应专业的课程，针对建筑信息模型的概念、技术和管理都设置了专业课程。

4 启示与展望

4.1 芬兰BIM应用特点

首先，从推广环境来看，芬兰启动BIM的探索工作较早，并为从事建筑环境产业的公司提供了强有力的创新文化环境。随着多年经验的积累和政府积极引导推动，BIM领域的研究与发展始终走在世界前列，BIM的成熟度也超过了许多其他国家。芬兰的建筑行业有较为灵活的氛围，采用开放标准已有多年经验；同时，建筑工程施工企业对于先进技术的强烈需求进一步推动了BIM技术的全面普及发展。

其次，从标准内容来看，不同于其他国家BIM标准[16]，芬兰BIM标准提出了实质性的建模要求和标准，包括建筑的全生命周期中产生的全部内容；同时，配合建筑设计的各种要求结合了建筑、水电暖专业的内容，使设计与施工各阶段及建筑全生命期在BIM模型中体现。根据各阶段特征，进行多专业协同及有效分工，通过各专业人员的参与，减少和避免各阶段中问题的发生；并从设计阶段开始，通过持续的评估和反馈使问题得以尽快解决，提高工作效率。芬兰BIM标准的建模过程分为空间组的建筑信息建模、空间的建筑信息建模、初步建筑元素的建筑信息建模和建筑元素的建筑信息建模等4个阶段；其中，空间组的建筑信息建模(Spatial Group BIM)与空间的建筑信息建模(Spatial BIM)主要内容基本一致，而初步建筑元素的建筑信息建模(Preliminary Building Element BIM)与建筑元素的建筑信息建模(Building Element BIM)的内容大致相同，各阶段对相应的建筑建模要素确立了详细的要求。

最后，从项目应用来看，芬兰BIM应用更注重长期发展，行业市场化、专业化、标准化、规范化程度高，项目规划有成熟环境和机制，项目经过系统论证分析后启动，项目过程有明确的流程和计划目标，启动的项目很少变动，充分体现了BIM的内涵和本质。项目全过程中对使用软件类型、数据接口、信息规范等细节需遵守相应标准做出了严格且具体详细的规定。项目需遵循的标准中不仅对参与方本身有要求，对相关干系人也有相应要求；同时，将标准的原则性要求和质量要求作为必须遵守的内容，并在标准中附有可纳入合同的文本参考，更便于项目规范化管理和运行。

4.2 机遇与展望

4.2.1 把握时代机遇，发挥行业优势

住建部在《2011-2015中国建筑业信息化发展纲要》中，将BIM列为“十二五”中国建筑业重点推广技术；2014年，政府正式公布《关于推进建筑业发展和改革的若干意见》，把BIM和工程造价大数据应用正式纳入重要发展项目；2015年6月，住建部发布《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》，明确指出2020年末，建筑行业甲级勘察、设计单位以及特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM与企业管理系统和其他信息技术一体化进程应用；2016年9月30日，国务院办公厅红头文件首次提到积极应用建筑信息模型(BIM)技术；2016年9月，住建部在《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》中28次提及BIM技术，并从勘察设计及施工类企业、工程建设监管、重点工程信息化、集成应用BIM、GIS、物联网等技术等不同方面对BIM做了战略要求。

2016年至今，三部国家标准《建筑信息模型应用统一标准》GB/T51212-2016、《建筑信息模型施工应用标准》GB/T51235-2017、《建筑信息模型分类和编码标准》GB/T51269-2017，及由中国工程建设标准化协会与国家建筑信息模型(BIM)产业技术创新战略联盟联合批准发布的13部P-BIM协会标准《建筑工程P-BIM软件功能与信息交换标准合集》相继出台发布并实施推广；北京、深圳、上海、广州、广西、福建、陕西等全国十多个省市也纷纷发布BIM政策及相关标准。国家和地方层面的各项政策表明政府对BIM技术的高度重视和不断加大的推广力度，国家标准及各省市标准相继出台给行业也带来了前所未有的机遇。

4.2.2 加强顶层设计，统筹多方资源

由于我国建筑行业体制机制的局限，目前国家和各省市虽已发布BIM标准及相关政策，但缺乏全面统筹考虑，缺少顶层设计和系统规划；BIM应用标准体系并不完善，存在标准矛盾或重复；BIM技术的全生命期应用，缺乏各环节数据的协同标准，缺少数据接口标准，未形成完整有效的价值链。政府、行业、企业应协调整体推进BIM应用工作，政府引导、行业指导、企业主导、产学研用相结合，加强BIM顶层设计，系统统筹BIM标准体系、课题研究、软件研发、典型试点项目、人才培养等工作，共享优势资源，分阶段有步骤开展BIM相关工作。

4.2.3 加大科技投入，探索科技创新

我国的BIM应用尚处于起步阶段，与国际建筑业信息化率0.3%的平均水平相比，我国建筑业信息化率仅约为0.03%，差距高达10倍左右。BIM指导意见中多处强调BIM应用协同和数据共享，BIM应用依赖于软件完备性和可靠性，BIM软件直接决定了BIM应用和推广程度。目前国内BIM技术的应用很大程度依赖于国外软件，软件互操作能力较低，与标准配套性不足，BIM应用软件之间缺乏交互性、兼容性差；BIM软件在设计阶段使用多，施工阶段使用少，且施工阶段BIM软件无法直接采用设计阶段BIM模型需另外重新建模；与国外BIM技术开发及项目应用企业而相比，我国企业对BIM的认识程度、科技投入、项目应用等尚有差距。企业应加大科技投入，提高创新能力，创新技术工具和管理模式，倒逼国产BIM软件提高其互操作性和兼容性。

4.2.4 重视人才培养，提升应用能力

BIM技术是信息技术与建筑工程技术相结合的产物，发展BIM需要既懂工程又懂IT的复合型人才，项目应用BIM人才更为稀缺。建筑企业组建内部BIM团队，人员素质不能满足时代发展和行业要求；工程经验丰富的技术人员，不能快速掌握并应用BIM新技术；而BIM建模人员没有工程实践和经验积累，不能在项目使用BIM过程中做出快速判断和精准决策。BIM人才培养应结合行业需求和企业现状，理论培训结合项目实践，以提升人员BIM综合应用能力为目标，有针对性的开展人才培养工作。

4.2.5 加大监管力度，保障信息安全

根据我国《国家安全法》及《网络安全法》相关条款“实现网络和信息核心技术、关键基础设施和重要领域信息系统及数据的安全可控”、“关键信息基础设施的运行安全”等内容的规定，对BIM的信息安全都提出了明确严格的要求。我国目前BIM技术应用大多使用国外BIM软件，存在模型信息泄露的风险及信息数据安全的隐患。根据国家信息安全相关政策及法律规定，应加强政府和企业对BIM数据信息安全性的重视，严格保护数据安全，建立BIM国家安全风险评估机制，对BIM模型和数据进行有效监控。

5 结语

芬兰较早启动BIM研究与应用工作，在多年实践中形成了较为清晰完整的BIM标准体系；以可持续发展、规范化发展为目标，形成了较为成熟的BIM推广应用环境，开展了符合标准并进过严格论证和监管的BIM项目应用实践，并不断拓展BIM应用的范围和领域。总结和借鉴芬兰BIM标准及应用经验，分析我国BIM面临机遇，提出启示和展望：我国在BIM标准体系构建及应用实践过程中，应紧紧把握时代机遇，营造政府、行业、企业多方参与多维协同的环境，加大BIM科技投入和创新力度，提升BIM人才实践和应用能力，保障BIM模型和信息安全，不断推动我国BIM标准体系全面建设，实现我国BIM可持续创新协调发展。