BIM技术应用的问题与方案

文

BIM技术的应用是一种思维模式的变革，在这场变革中，难以避免地会出现应用误区，针对如何走出误区，笔者提出了相应解决方案和建议。

应用的现状

BIM技术起源于20世纪70年代，由美国佐治亚理工学院查克·伊斯特曼（Chuck Eastman）教授创立，目的是将建筑工程变为可以直观分析及量化分析的建设过程，以提高工程建设的整体效率。在国内，BIM技术的发展及应用并不全面，主要集中在超高层建筑与大型桥梁建设等方面，如上海金融中心、港珠澳大桥等。

从2011年开始，国家出台了一系列关于BIM技术发展及应用的规范及指导意见。2017年，我国第一部BIM技术国家标准《建筑信息模型应用统一标准》出台，弥补了我国BIM应用工程建设标准的空白，为各阶段BIM技术应用实践及发展提供技术指导和规范。2018年3月，交通运输部印发了《关于推进公路水运工程BIM技术应用的指导意见》，发展目标为到2020年初步建立相关标准体系，示范项目取得明显成果，公路水运行业BIM技术应用深度、广度明显提升，以及行业主要设计单位具备运用BIM技术设计的能力。2019年4月，国家人社部、市场监督管理局、统计局联合发布13个新职业，其中包括建筑信息模型技术员，标志着BIM技术发展的人才体系建设日趋完善。

近些年来，越来越多的房地产公司、工程开发公司、公路工程公司希望将BIM技术应用于项目全生命周期之中，但是大多数仍只是将其应用于对外展示方面，利用建模软件对建筑模型做“翻模”设计。目前，国内BIM技术的三维设计还少有正式应用，建设过程中的BIM应用也很少能达到企业级管理。

国内部分业主应用BIM技术对建设项目进行了管理。比如，在贵州湄石高速公路和黑龙江京哈高速公路改扩建工程中，业主在项目建设阶段应用CivilStationConstruction系统（简称“CSC系统”），对建设项目的质量、进度、安全、成本控制等方面做了全流程的信息化管理。开发了整套建模及交付标准和BIM模型编码标准，基于BIM模型，将桥梁各管理单元与模型编码有机结合起来，做到模型的属性信息通过编码实时显示在CSC系统中，同时，质量、进度与成本管理模块数据联动，实现了基于BIM技术的信息化管理。

越来越多的工程在规划设计阶段使用BIM技术。以往的建筑设计，通常是使用Auto CAD等设计软件完成二维平面设计，无法掌握三维空间的真实信息。在BIM技术出现之后，很多设计过程应用该技术，也只是用于管道综合的碰撞检测、施工模拟、漫游等。

以黑龙江阿穆尔河公路大桥为例，根据实际承载要求，创建了桥墩模型，包括墩身、墩帽及支座支撑垫板模型。由于桥墩具有统一的结构类型，桥墩基础和墩帽尺寸均相同，墩身高度不同，因此，设定好各桥墩高度参数后，就完成了桥墩的参数化建模。基于BIM技术完成了桥台及钢梁等结构建模，并完成桥梁总装模型的创建。在该桥梁设计过程中，通过三维模型更加清晰、立体地展现了最真实的设计信息，避免了二维图纸中常见的错漏碰缺问题，为桥梁后期的使用提供了更加安全的保障。

在建设阶段，BIM工程管理技术必将给传统的工程管理带来一场革命。BIM技术将项目主要参与方在设计阶段就集合在一起，着眼于项目的全生命期，利用BIM技术进行虚拟设计、建造、维护及管理。能给参建各方带来较大的经济效益，大幅降低项目风险，减少了项目实施过程中的未知，让管理变得轻松和精细化。

在运用维护阶段，BIM技术的全生命周期应用吸引了行业关注，包括工程的策划阶段、设计阶段、招投标阶段、施工阶段、竣工阶段、运维阶段。在整个项目工程中，运维管理属于最终的环节，BIM技术在运维中的应用主要体现在：可视化展示、设施设备标准编码、设备定位、设备监控、危险报警等方面。

目前，我国BIM技术在公路交通行业的规划设计、工程建设、运维阶段、国家及行业标准和BIM赛事等方面的应用，还存在不充分、不完善、不适应等问题。

推进BIM在建筑工程全生命周期集成应用，鼓励具有自主知识产权的国产BIM软件研发与推广是BIM技术在行业发展的未来趋势。

应用中的问题

有关政策规定出台不足

BIM技术作为建筑工程中的革命性技术，将会进一步增强企业核心竞争力，因此该技术的发展也受到了国家和行业的高度重视，对我国BIM技术的研发及应用有较强的推动作用。

但是，目前这部分标准政策缺乏强制性，欠缺设计标准、出图标准、取费标准等方面的相关规范，导致行业对于BIM的使用没有统一的标准，彼此之间无法充分合作，影响整个建设进程。

缺乏三维设计意识

目前，设计过程中关于BIM技术的应用更倾向于使用CAD等二维绘图软件设计后，根据二维图纸信息在BIM软件中创建三维模型，以检验二维设计中存在的错漏碰缺问题，并加以改正。这种应用方式在一定程度上会增加成本，避免施工过程中可能出现的问题，但不是BIM技术的理想应用方式。

BIM技术的应用不仅限于“二维”转“三维”的过程，而且应该采用正向三维设计。设计者在设计之初，应使用BIM类三维设计软件，将全部的设计通过三维建模的方式展现，根据出图及施工要求，生成相应的二维图纸，便于查看与保存，这种正向设计可以节约“二维”转“三维”过程中所消耗的时间与人力，缩短工期，避免重复作业，且多专业协同设计有助于提高工程设计的效率，同时三维BIM模型所包含的属性信息可以实现业主、设计方、施工方、运营方、材料供应方等之间的数据共享，为项目各参与方提供决策依据的同时，提高信息流转效率。

建模软件或管理平台适用性低

目前市场上有许多BIM软件，每个软件平台都会产生各自的历史背景，Bentley公司致力于为基础设施行业提供数字化解决方案，专业范围涵盖公路工程、桥梁隧道工程、市政公用工程、水利水电工程、工厂及安装工程、民航等领域，可以支持DNG和DWG两种文件格式，这两种格式是全球95%基础设施文件格式，可直接编辑，非常便利。每个平台的“基因”不同，用户需要根据具体的项目和需求来选择合适的建模软件。

现在，全球范围内BIM核心建模软件主要集中在一些国外公司，但BIM建模后的属性信息是为工程各参与方提供决策的依据。近年来，国内BIM技术应用已经从简单的施工动画、碰撞检测等方面上升为注重信息共享和流转的建筑信息管理方面的应用，因此，针对项目管理流程依托BIM技术开发管理平台是未来的发展方向。

基于管理平台与工程之间的联系，选择一个最合适的平台则是工程开始的关键。许多企业在工程前期只是根据其他工程的应用实例，参照选择一个管理平台，而并没有根据实际需求，以及各个平台的数据源、特点、优势与劣势进行横向比较，选择最合适的管理平台。这导致在后续的设计、施工及运维工程中出现各种各样的问题。

前期数据积累不足

BIM技术除了在工程设计、建造过程中的大量应用，对于后期的运维阶段，也有十分重大的意义。但很多项目的BIM应用均存在于单一阶段，如前期设计阶段，没有形成整体、连贯的应用效果，尤其是在后期运维阶段将会遇到很多难以解决的问题。但是，目前很多工程没有将全部的数据充分统计，并整合在管理平台中，这使得后期运维阶段对于工程的了解不足，比如管道的腐蚀情况及使用寿命、消防系统的反应时间等信息，不能对可能出现的问题进行预判及处理，浪费大量的时间及成本。

解决方案及建议

依据实际工程的需要，提出四个层面的解决建议，有助于该技术日后的应用及发展，使之不止局限于工程项目，可以帮助其他基础设施行业降低成本。

国家政府主导方面

BIM技术的持续蓬勃发展需要国家政府主导，有关机构出台更加具有强制性的规范条约，包括设计标准、出图标准、取费标准及后续问题的责任划分，使开发公司、设计单位、施工单位及运维公司在各自的职责范围内有据可依，有助于BIM技术的应用及发展更加符合工程实际需求，并且可以有效避免不必要的纠纷，提高整体效率。

企业决策方面

在BIM技术的应用方面，领导层首先要转变思想，不止局限于软件的应用，而是基于自身对该技术的深入学习及深刻理解，以BIM的思维统筹规划日常工作，使之不止作为技术人员操作的工具及项目合作的筹码，而能彻底改变企业管理的模式，充分理解和满足客户需求，甚至在客户忽略问题时提出看法及优化方案，有助于企业在行业发展中拥有更大的话语权。

BIM技术的可视化、可模拟性特点，将有助于提高资金使用效率、工作计划性，为企业科学发展提供决策依据。

专业技术人员方面

在应用软件层面，应根据一些应用案例及软件公司自身的需求综合分析，选择最合适工程的BIM设计软件及管理平台，这需要专业技术人员依据专业知识和工程经验确定。例如，对于较大规模基础设施工程来说，涉及多专业多领域，选择单一软件难以适应工程实际需求，可以通过三维协同设计实现。

BIM模型是BIM技术应用的基础和信息的载体，专业技术人员除了掌握基本建模技术以外，更应该结合项目建设过程中和竣工后运维期间的管理流程，研究如何基于BIM模型实现工程信息的流转和共享，这些信息包括项目建设过程中质量、进度、安全、成本等方面的管理信息。

高校教育方面

BIM作为学术研究课题最早始于美国，美国绝大多数高校都已经在土木类相关专业的教学中开设了BIM课程，极少数未开设的学校也已经将BIM教学计划纳入未来的学业规划之中。

在我国，很多高校已在BIM技术教育方面做出了变革，比如清华大学、同济大学等均联合了大型企业培养输出BIM专项技术人才。其中，大连理工大学在研究生培养计划中明确强调了BIM的培养目标及方向。因此，对于高校BIM教学方面需要注重以下3个方面的问题：提高BIM教育重视程度，聘用专职BIM教师，以及完善配套的BIM软硬件设施。

BIM技术带来的变革

在国家层面，从改革开放至今，国家经济的高速增长离不开房地产、基础设施建设行业的蓬勃发展，从开始的“想致富，先修路”，到后来的“基建狂魔”，我国在工程建设方面的世界领先地位越来越明显，BIM技术将进一步提升领先优势。同时，随着化石能源紧张、环境逐渐恶化，如何在工程建设中节约资源、保护环境，则是BIM技术又一重要应用。在能耗模拟中确定能源损耗，及时更改设计，使交通基础设施与生态更好地结合在一起，建立人与自然和谐统一的可持续交通，这不仅是国家技术层面的提升，对人类未来发展也具有重大意义。

在行业层面，公路工程领域在EPC总承包工程越来越常见。BIM技术的应用，使EPC公路工程全生命周期的各个阶段如虎添翼，它可以从根本上解决不同阶段、不同专业间信息的进度沟通不全面、不及时甚至错误的问题，全面提高工程管理的信息化、可视化水平和应用效果。

在意识层面，正如前文所说，BIM带来的不仅仅是技术上的革新，不仅仅是信息化手段的应用，而是一种思维模式上的根本性变革。与以往的“动手去做”相比，这种采用某种手段进行模拟的BIM思维方式，更加适应社会发展的规律和速度，并且对可变条件进行不同程度的模型设计，将最后的结果及变化控制在可接受的范围之内，最大程度地控制成本。在市场竞争如此激烈的今天，这种思维方式无疑是一种具有重大战略意义的资本。