全过程BIM 正向设计的优势与应用

张 晶 战美秋 孟凡林 吕 鑫 许伟业

吉林建筑大学土木工程学院（130118）

0 引言

目前，绝大多数建筑设计都采用“逆向设计”，即在CAD 二维施工图纸设计完成后， 由BIM 建模人员将其转换为三维BIM 模型并添加必要模型信息。 “正向设计”是基于BIM 技术的“先建模，后出图”设计方法”，直接从三维BIM 模型入手，减少设计过程中的工作反复。

建筑绿色建造的最核心内涵其实在于从建筑设计源头来强调建造的过程，设计方法直接影响经济效益和运行效果。 《绿色建筑评价标准》（GB/T5 0378—2019） 于2019 年8 月1 日起正式实施，“BIM正向设计”的众多特点与优势成为绿色建造最重要的基础。

1 BIM 正向设计的特点

1.1 先建模，后出图

改变二维“翻模”的逆向设计流程，设计师直接将头脑中的三维设计思路呈现于BIM 三维空间。设计师先设计出三维工程数据模型，再出二维图纸。

1.2 全专业一体化BIM 设计

所有专业设计都运用BIM 技术进行信息协同，设计与后期建造过程通过三维空间模型可达到高度协调状态。 深化设计与信息传递价值凸显，加强各方人员的参与度， 各个专业经过长时间的配合，BIM 设计模型与施工图能够保持一致，改变设计阶段后置问题。

1.3 三维可视化全方位、全过程应用

从设计源头开始，建立各专业设计模型，直接以建筑信息模型进行设计优化、工程算量、造价控制、建造模拟、生产、出图等一系列的绿色建造管理控制。 模型信息直接应用于后续运维过程。

2 BIM 正向设计优势

2.1 发挥设计师的创造力，提高设计效率

二维设计师的大部分精力用在了制图与图纸修改上，BIM 正向设计可以帮助设计师将更多的精力用于设计本身，专注于设计优化与创造。 BIM 模型包含与设计相关的各方面信息，其信息量远大于二维图纸。利用BIM 模型进行信息共享可以降低各专业的沟通成本，其可视化优势更有利于减少二维设计的盲区，便于专业人员与非专业人员，尤其是与业主进行交流。

2.2 设计问题前置化，预判后期施工风险

传统设计以提取一次资料换一次底图为迭代周期，而BIM 正向设计是以模型同步一次为一次迭代周期，而不是重新进行建模。 通过BIM 技术可视化模拟后期建造过程，将设计在施工方面的问题前置，让建筑信息模型预先模拟施工，提前预判风险并加以化解，并服务于施工过程，有效提升工程建设全过程的效率，保证施工质量和施工安全。

2.3 各专业实施协同设计与全过程管理

传统CAD 协同模式往往是单向的， 而BIM 具有可传递性， 可以通过广域网实现跨地域协同，可以在设计、施工阶段调取同一模型进行直观、可视化修改并同步更新、交互，后期模型可直接在原模型上优化，亦可用于后续阶段，可以提高专业间设计会签效率，整合规划、勘察、设计、施工和运维等全阶段BIM 应用， 实现各个阶段成果的信息化、高效率交付及各专业一体化协同建造。

2.4 信息存储深度提高，便于全方位信息集成化应用

BIM 正向设计是在三维环境里直接进行设计，工程量信息可根据时空维度、构建类型等进行汇总、拆分、对比分析等，便于快速提取及筛选，也可以在不同阶段不断添加信息，其信息的全面性和完整性是传统设计流程无法企及的。 从草图设计阶段至交付全部成果，设计信息参数化，方案优化，协同作业，计算与模型相结合，自动生成图纸，模型信息一致、完整。

3 制约BIM 正向设计应用的问题

目前很多设计单位非常想开展BIM 正向设计工作，但是在实施过程中遇到了很多问题，导致其不得不退回到BIM 翻模的“逆向设计”老路上。究其原因，有以下几点。

3.1 标准问题

目前，没有统一的设计标准，在设计前期即无法确定任务书所有的细节问题，项目在进行阶段总会因为各种要求进行设计的更改，同时标准不统一可能会导致各行业、各专业在正向设计时产生冲突。BIM 标准体系不完善、本地化专业设计软件不成熟、设计流程和交付方式不明确，且无法输出满足规范要求的图纸成果，导致BIM 技术在设计阶段的应用进展缓慢。

3.2 软件兼容及建模平台问题

国内外设计或生图软件不兼容导致国外BIM软件自动生成的图档不符合国内出图要求，运用这些BIM 软件出图后再进行修改，难度不亚于重新绘制。 BIM 设计平台软件很多，各有优势，但还需要一个统筹的一体化信息平台，将各专业信息通过这个信息平台对不同软件平台的模型信息进行融合，方便各专业的统筹、信息集成、模型组装和使用。

3.3 建模效率问题

工程建模效率是最主要的问题。 三维出图必然比二维出图付出更多代价，如果将整个设计阶段全部三维化，设计费用会额外增加，但后期施工阶段的效率会提高。目前多数停留在利用BIM 做辅助二维设计，如翻模、管线综合排布分析等。

3.4 协同发展问题

设计单位和施工单位属于不同机构，利益冲突难免，也是正向设计落地难的主要原因之一。 推广总承包管理模式（EPCM 工程总承包模式），提倡“研发+设计+施工+采购” 一体化的工程总承包模式与建造管理方式，可均衡各方利益，也有利于促进全产业链协同发展。

4 结语

BIM 最大的价值体现在全生命周期的应用，BIM 正向设计技术是工程行业走向数字化、信息化的重要支撑。 BIM 正向设计真正落地， 才能发挥BIM 技术在全过程建造中的应用优势，助推建筑绿色建造事业的快速发展。