杭 的 平
(山西八建集团有限公司,山西 太原 030027)
建筑业是我国国民经济发展的重要支柱产业,也是保障人民生活质量的重要物质基础。随着大环境下全球经济结构转型升级,互联网平台下的大数据、云计算以及人工智能技术的飞速发展,建筑业前期的生产和运作方式已无法满足快速发展的市场经济的需求。如何高效的运用现代技术,加快建筑产业信息化和智能化发展,提高生产效率是建筑业需面临的一大挑战。而BIM(建筑信息模型,Building Information Modeling)作为一种全新的技术,其出现无疑给建筑业带来了一次巨大的变革。归因于其可共享性、追溯性和透明性等的特点,BIM作为一种集成化信息广泛应用于建设项目的全生命周期,包括规划设计阶段、施工及运营维护阶段,同时在功能上满足绿色建筑所需节能低碳和环保的要求。相对于一些欧美国家,目前BIM在我国的起步较晚,在实践推进和应用过程中也面临着诸多障碍。
BIM(建筑信息模型,Building Information Modeling)概念最早是由美国的Chuck Eastman博士提出,借指利用3D技术,运用数字信息构建建筑物,使建筑物实体及功能特性数字化,将建筑项目在全生命周期内的所有信息集成,最大限度的实现数据资源共享,加强协同管理,提高决策的最优化和项目生产效率。随着对BIM认识的不断加深,目前有些权威机构及学者对BIM进行了重新定义,认为BIM技术不应单纯与软件画等号,包含以下三个方面:产品(Building Information Model)即建筑信息模型、建筑信息建模(Building Information Modeling)及建筑信息管理(Building Information Management)[1],其意在说明对于建筑业而言,BIM 都不再局限于一种技术,主要包含了以下几个方面:1)BIM是基于三维几何数据模型将工程项目中的全部信息进行集成,通过对设施及功能进行数字化表达实现信息互通。2)实现数据资源共享,保证信息的可靠连续性及一致性,为建筑项目全生命周期决策提供可靠的即时依据。3)数字化协同进程,项目工程集成化管理环境可减少全生命周期中的风险及提高效率。4)建立在各建筑工程软件支撑基础上的信息化技术,通过进行更新提高项目整体(设计、施工和运营维护)效率和水平。
BIM技术在建筑规划阶段通过与地理信息系统GIS交互进行建筑选址和场地规划,结合周边的设施及交通状况,通过场地模拟分析合理划分空间,为项目布局提供决策性建议,使不同领域的设计单位及人员能够针对具体状况快速的通过网络平台实施协同设计[2]。
BIM技术在建筑设计中突出的亮点是能够将设计元素全部以三维空间的方式呈现出来,在设计进程中,各模块专业人员可更加直观化对施工图纸进行沟通交流,对设计进行结构优化,形成更为合理的设计方案。同时在方案的修改方面通过计算机模拟进行云数据处理,成本低效率高,能够快速实现经济效益最大化。BIM技术可根据建筑项目的需要,将设计划分为不同模块,各管理模块系统之间通过计算机交互平台进行数据处理,集成到数据库中实现项目设计在空间上的协调;通过各参与利益主体间有效的交流和沟通,降低设计中存在的冲突和失误,提升设计的科学性及施工图纸的可行性。BIM技术使得复杂建筑在其结构设计和使用功能上达到协调,有效解决设计中存在的难点,通过BIM技术可视化,使设计更趋向于科学性。近年来随着科技信息的发展,人们开始追求视觉效果的美观感受,BIM技术为设计师充分发挥其创新性,将设计师的独特视角和理念呈现出来,在可视化的基础上保证组成建筑物的各元素间充分协调,实现复杂形体结构优化及实际操作的可行性。另外BIM技术在设计中不仅可以对建筑项目进行空间分析,还可实施绿色建筑设计优化,对其能耗、日照及结构进行分析;结合建筑所处地理位置的热环境、声环境以及周围景观的可视度等多项指标进行模拟分析,以求充分利用地理及气候的天然优势,设计最佳绿色建筑,达到适用性和舒适度的需求。
BIM技术在施工阶段的应用主要体现在施工图设计阶段及施工组织管理阶段两个方面。BIM技术通过形象的三维集成化建筑模型,实现工程数据的准确获取和保存,集成化数据库中的所有信息能够被专业人员快速查看,给施工人员带来了极大的便利。传统的施工设计图审核都是在二维平面进行操作的,对于设计中出现施工中难以实行的缺陷有时难以发觉,因此在施工过程中经常会出现各种碰撞问题。BIM技术的出现有效解决了上述问题,在集成系统中利用碰撞检查,通过计算机计算可自动查找出模型中及模型间的碰撞点,并可获取碰撞检查报告,针对模型中出现的碰撞问题,及时反馈给相关专业设计人员,加强沟通和调整,提高施工图深化设计的效率。
BIM技术在施工组织管理阶段的应用主要体现在以下几个方面:
1)施工安全管理。减少建筑施工事故的发生,首当其冲是要知晓施工过程中存在的危险因素,因此运用BIM技术构建模型,通过具体流程的模拟将施工中可能出现的安全隐患呈现出来是极为必要的。通过引导施工管理人员树立运用BIM技术的管理意识,针对出现的问题进行有效管理,根据具体情况制定解决隐患的处理方案,降低安全事故,提高安全管理效率。
2)施工进度管理。施工进程中会受到比如天气变化、技术力量、施工方案等诸多因素的影响[3],一定程度上对施工进度产生影响,随着施工进行,这些因素所产生的影响会逐渐累积,延缓施工进度,同时影响到的还有对项目成本及施工质量的把控。BIM技术可实现对施工作业面的精准定义,通过对工程项目的动态模拟,明确施工进程和时间之间的关系,从而调整进度误差,实现对施工进度进行有效管理和准确评估,避免工程延期现象的发生。
3)施工成本管理。施工管理人员可通过BIM技术对施工成本进行预测、控制、核算及分析等实时化的动态管理。在生产过程中支持各管理人员通过模型对各项成本分类统计,根据施工的需要,建立管理数据库,方便企业管理部门进行成本分析和预算调整,为企业成本管理部门进行成本控制提供模型支持,降低结算失误率。
4)施工质量管理。施工质量影响因素主要有人、材料、机械、方法及环境等五个主要方面,BIM技术可使项目管理人员通过其在移动终端的应用对施工质量的关键节点进行及时有效的科学把控。施工管理人员可通过移动设备端进行模型查看、信息输入和相关规范标准及施工方案的查询,使得上传至云平台的修改变更后的模型能够被每个用户打开,提高管理效率。
相比于国外关于BIM技术在运营维护阶段的研究应用,我国还处于初始阶段,在此方面还需政府出台相应的政策进行推广。对于维护营运来说,当出现问题时传统做法是根据二维图纸上的构件布置排查危险因素,制定维护方案。BIM技术的运用使得一切都变得简单易操作,通过读取设计以及施工建模中的运营维护的相关数据,将其优化集成于信息平台数据库中,通过浏览可快速的掌握整个建筑的各项数据,对建筑结构及相应的设备性能进行实施掌握,完成对建筑物空间结构的营运管理,并可以拓展延伸到对附加设施进行检测和维护。凭借已建立的网络技术平台,对各子项系统进行协同管理。面对运营中的突发状况,可根据已建立的三维模型,确定实施过程中的不确定性因素,计算在不同的实施方案下的运行成本、人员投入以及设备的损耗等,通过对比进行优化设置,最终得到最优方案。同时对于出现故障的设备设施,运营维护管理人员可通过快速扫描查找设备具体方位及信息,对故障设备可实现精准定位,实施应急管理控制,选择最优方案,提高效率,使经济效益最大化。
BIM技术引入我国以来,从前期概念到标杆工程再到一般的公建、民建、市政逐渐扩大化及普及化。然而目前据相关统计,设计阶段仍是BIM技术运用的主流阶段,后期运营维护阶段占比很小,低于10%,施工阶段的占比居中,因此还需大力推广BIM技术在后两者中的应用。
尽管现阶段BIM技术已逐渐成为建筑业发展的趋势,然而其推广的环境还不成熟。与国外欧美国家相比,我国建筑行业相关的体制不完善,缺乏统一的应用标准,外加对BIM技术中出现的问题责任界限不明确,阻碍其市场的发展。另外对于BIM技术在全生命周期中协同概念,在各阶段中缺乏有效的集成管理,出现此现象归因于很多方面,比较直观的是技术不成熟、BIM人才紧缺、企业缺乏相关重视度、施工管理人员培训学习不到位等造成BIM在使用过程中与实际情况脱节,难以体现出其优势[4]。
因此针对上述出现的问题,解决造成BIM技术在我国难以快速大力推广和应用的障碍,需要我们全体行业人员的共同努力。从政府层面上来说,政府应积极制定相关的实施战略策略,发挥领导协调作用,充分调动各社会团体包括行业协会、学术团体、科研机构、软件开发公司以及建筑全生命周期内的所有参与单位积极合作。同时制定相关的法律法规,明确各团体的责任划分。对于BIM技术市场的推广,企业首先应加大对BIM技术从业人员的培养力度,可以建议国家成立专门的针对BIM技术资格认证的系统,促使从业人员通过不断地培训和学习,加强对BIM技术深入了解及精确掌握,提高自身的技术水平,使行业间能够更好地协同合作,实现BIM技术在市场上的快速发展。
BIM技术作为建筑业信息化的重要方式,贯穿于全生命周期的各个阶段,必将在一定意义上极大地促进建筑领域的变革。制定我国自己的标准体系,开发适合我国的软件集成平台,只有将BIM技术与建筑项目全生命周期相结合,将其融入生产,才能真正体现出BIM技术应用价值。