基于 BIM 的数字化交付技术及其案例实践

陈 烨（上海建科造价咨询有限公司，上海 200032）

近年来，国家大力推进 BIM 和大数据等新兴技术在建筑业中的应用，业内企业也逐步重视传统业务的数字化转型升级和数字资产的积累，目前对 BIM 技术在建筑工程中应用价值的体现已逐渐形成共识，并且在项目规划、设计和施工阶段都已有较为成功的应用案例。住建部《2016—2020 年建筑业信息化发展纲要》强调：“建立完善数字化成果交付体系。建立设计成果数字化交付、审查及存档系统，推进基于二维图的、探索基于 BIM 的数字化成果交付、审查和存档管理。”数字化交付旨在形成工程数字化档案、积累数字资产，使 BIM 技术应用发挥更大的价值，但从总体来说，业内企业仍然缺少一套成熟、完善的数字化交付解决方案来指导数字化成果的交付。可以预见，在政策的推动下，基于 BIM 的数字化交付将逐步替代传统的交付模式而成为主导。建筑行业亟需摸索出一套全面适用、科学高效的数字化交付体系。

1 数字化交付概述

数字化交付是以交付建筑为核心，对工程项目建设所产生的数据与信息进行数字化创建并移交的过程。数字化交付过程涵盖针对项目梳理交付需求、编制交付方案、构建交付基础和信息移交和验收等内容。

GB/T 51212—2016《建筑信息模型应用统一标准》（以下简称“《应用统一标准》”）提出，BIM 技术“适用于建设工程全生命期内建筑信息模型的创建、使用和管理”。也就是说，适用于包括规划、勘察、设计、施工、运维和拆除阶段在内的建筑工程全生命期，并且针对不同阶段可采用不同的 BIM 技术应用方式。随着 BIM 的应用推广，工程项目建设除了产生大量的工程数据，基于 BIM 的应用也将产生庞大的数据量。但从信息传递的角度看，数字化交付中大量的信息数据仍产生于从勘察设计到施工监理和从施工监理到运维两个阶段。因此，数字化交付工作的重点应聚焦于这两个阶段。

1.1 数字化交付物

数字化交付是对以纸质文件主导的传统交付模式的革新，在交付内容上表现为传统交付物的数字化、数字化载体和工具的交付。数字化交付物从内容类型上可以分为数字化工程文件交付、BIM 模型交付和 BIM 应用成果交付。

对于数字化工程文件交付物的界定和规范，应参照GB 50300—2013《建筑工程施工质量验收统一标准》（以下简称“《质量验收统一标准》”）和 JGJ/T 185—2009《建筑工程资料管理规程》（以下简称“《资料管理规程》”）等来执行。

对于BIM 及其应用成果交付物的界定，我国在“十三五”期间相继出版了《应用统一标准》、GB/T 51235—2017《建筑信息模型施工应用标准》（以下简称“《施工应用标准》”）、GB/T 51269—2017《建筑信息模型分类和编码标准》（以下简称“《分类和编码标准》”）、GB/T 51301—2018《建筑信息模型设计交付标准》（以下简称“《设计交付标准》”）等 BIM 技术与实施标准来支持其推广与应用。其中，《设计交付标准》对 BIM 在勘察设计交付的成果交付进行了规范说明，《施工应用标准》对竣工交付的 BIM 交付物进行了规范说明。《施工应用标准》第 12.0.2 条同时提到，竣工验收模型应在施工过程模型上附加或关联竣工验收相关信息和资料，其内容应符合《质量验收统一标准》和《资料管理规程》等的规定。

1.2 数字化交付现状

目前，国内主导的项目交付是以 Word、Excel、CAD二维图纸、图片和影像文件等作为信息存储媒介进行工程项目的数据传递，而交付的模式仍然以实体档案为主导、电子档案为辅助。因此，项目交付工作量大，信息收集整合困难且频繁发生数据不完整或丢失的情况。此外，有关文献数据显示：在数字化交付的成果中，结构化数据通常只占信息总量的 15%～25%，剩余的信息则是各种类型的非结构化信息。对于这些非结构化数据信息，普遍缺少有效的手段将其关联、应用和共享。由此可见，建筑行业亟待找到行之有效的数字化交付解决方案。

1.3 基于 BIM 的数字化交付

基于 BIM 的数字化交付，是以三维模型和信息数据构建的数字孪生建筑为载体，集成数字化工程数据和 BIM 应用数据，通过制定统一的规则和要求，实现工程项目数据的数字化关联和跨阶段交付。该解决方案充分运用 BIM 技术的价值优势，提升数字化交付的工作效率。相比于传统的电子文件数字化交付，数字化交付的优势主要体现在以下 3 个方面。

（1）数据传递的关联性。以 Revit 为例，在使用模型出图的情况下，所设计的平面图、立体图和剖面图与三维模型相互关联，任何的数据调整都能使模型发生同步变化。此外，将电子归档文件与模型关联绑定，可实现在三维环境下解读工程数据。

（2）数据信息的集成性。随着模型在各实施阶段间进行传递，其被赋予的信息也越来越庞大，可见模型中的信息会随着项目的推进而逐步被深化和丰富。此外，基于BIM 开发项目全过程协同管理平台，使数据更加高度集成且信息流更加通畅。

（3）数据表达的形象化。通过三维模型把信息数据串联在一起，其最大的优点就是让数据变得形象直观，从而更容易被理解和快速搜索与定位。

基于 BIM 的数字化交付要求各参建方首先明确项目交付的需求，从而保证数据交付的质量和数据源的一致性。交付需求中应首先明确数字化交付的范围并对交付物进行规范。在清晰界定交付物内容与规范的基础上，组织数字化交付流程，包括制订交付策略和交付计划、确定交付任务责任矩阵。为了保证交付质量，需制定严格的控制措施，并在验收过程中按照提前约定好的交付流程实施。此外，运用基于 BIM 开发的协同管理平台工具，进一步融入数字化交付需求和流程，从而进一步简化数字化交付工作步骤和提升数字化交付的工作效率。建议的基于 BIM 的数字化交付流程，如图 1 所示。

图1 基于 BIM 的数字化交付流程

2 基于 BIM 的数字化交付需求

基于 BIM 的数字化交付需求可概括为：明确交付内容、一般要求（交付命名、分类与编码要求）和交付物构建要求。其中，结合数字化交付物的类型划分，交付物构建要求包括 BIM 模型交付要求、BIM 应用成果交付要求和数字化工程文件交付要求。

2.1 交付范围与一般要求

交付范围需要与实际的项目及合同范围相对应。对于交付要求中明确需要配合项目运维对接的情况，应提前与相关方进行沟通，以完成对交付范围的调整和补充。

目前，《设计交付标准》对设计阶段交付物的命名规范已有详细阐述。除了包括对模型单元及其属性、文件夹及其文件命名的详细规定以外，还对专业代码及版本管理作了详细规定。另外，建筑工程对象及各类参数的命名还应符合《分类和编码标准》的规定。实际的项目实施，可在参考《分类和编码标准》的基础上结合工程的实际需求进行相关需求的制定。

施工阶段的 BIM 交付物可在参考《设计交付标准》《施工应用标准》的基础上进行规范。此外，上海地区也可参考《上海市建筑信息模型技术应用指南（2017 版）》（以下简称“《应用指南（2017 版）》”）对 BIM 应用的命名来规范对数字化交付的命名。

对于工程文件的数字化交付，仍应符合《质量验收统一标准》《资料管理规程》等的规定。

2.2 BIM 模型交付

在确定 BIM 模型交付物需求时，应着重考虑以下项目交付需求：模型构建时的统一规定和要求，模型深度要求（即模型表达到何种精细程度），模型信息表达要求（即哪些信息应在模型的非几何信息中表达），等。

2.21 模型构建基本规定

对于模型的交付要求，应明确其构建的基本规定；对于项目全过程的 BIM 模型工作，应制订统一的技术标准，包括单位、基点、标高、模型拆分与整合规则、色彩管理规则和模型文件夹结构等。

以确定模型拆分与整合规则为例，在创建各阶段模型过程中，为提高模型利用率，增强模型适用性，各专业（系统）需协同作业并对模型进行整体规划。在确定拆模方案时，应考虑不同的建模组织形式（含正向设计）、各参与方的内部协同和与外部专业团队的沟通协调。图 2 为某项目模型总体拆分结构图，具体拆分要求应按照实际需求进行调整。

图2 模型拆分结构图

交付时，必须依据项目实际需求对模型进行整合汇总，模型整合应遵循如下原则。

（1）按专业整合：对应于每个专业，整合所有楼层及系统的模型，以便对单专业进行整体分析和研究。

（2）按水平或垂直方向整合：按层对各专业模型进行整合，以便对同层的各专业进行协调与分析；可对竖向模型如建筑外立面、幕墙和泛光照明等进行整合。

（3）按整体整合：以建筑模型为基础，将项目各层及各专业的模型整合在一起，以便对项目整体进行综合分析。

（4）按合同界面整合：在施工实施阶段根据合同划分界面进行模型整合，以便合同管理。

绘制模型的软件需支持基于工业基础类（Industry Foundation Class,IFC）标准进行数据交换。以使用 Revit进行各专业软件创建的模型整合为例，各专业创建的模型需交付 Revit 软件官方文件格式或其他支持的模型格式。

在运用不同的 BIM 建模软件绘制模型的实施过程中，会对应产生不同的实施规范需求。以目前普遍使用的 Revit软件为例，在实际建模过程中，还需对如下方面进行需求和规范说明：模型操作界面命名规范，如楼层标高命名规则、视图命名规则等；Revit 族与类型命名规范；机电管线系统分类命名规则；色彩管理规范；等。其中，以模型色彩管理规范为例，项目全过程配色应协调统一，材质命名应遵循统一的命名规则。

2.2.2 模型深度要求

目前，《设计交付标准》《施工应用标准》及一些BIM 应用指导文件如《应用指南（2017 版）》，都对模型深度进行通用规定和列表逐项说明。上述标准和指南中都对 BIM 实施阶段和专业应用进行了针对性说明，如《设计交付标准》第 6 部分详细说明了建筑经济对设计信息模型的交付要求，以保证在不同设计阶段交付的模型能够支持设计概算、施工图预算、工程量清单与招标控制价的需求。考虑到不同阶段和不同专业对模型深度有着不同的需求，在明确模型深度要求时，应结合模型的后续应用规划和交付流程（如设计方交付设计阶段成果至施工方），按阶段和专业规范对模型构建深度进行区分。

明确交付需求的文件应列明参考的标准和文件，并尽可能地按专业类别列清模型应包含的构件。若模型内容对应不同的模型深度要求，则要分项列明。此外，部分对模型构建工作产生较大影响的内容，如结构工程中的钢筋和强弱电工程中的线缆等，应着重加以确认，以排除该部分工作量对交付进度产生的不利影响。

2.2.3 模型信息表达

国家标准和相关指导文件已对模型所带的属性信息进行了规范性阐述。以《应用指南（2017 版）》为例，其附录分别列明了方案设计、初步设计、施工图设计、施工准备、施工实施和运维阶段交付模型应具备的模型内容，同时说明了应附带哪些基本信息属性。目前，不同的标准和参考文件，对模型信息的要求不尽相同，例如：《设计交付标准》认为，方案设计阶段的模型交付主要针对建筑属性，不需具备结构荷载与强度属性，而《应用指南（2017版）》认为应包含该信息。另外，两者划分模型信息要求的阶段也是不同的，《设计交付标准》划分为 5 个阶段，《应用指南（2017 版）》则划分为 6 个阶段。这里，《设计交付标准》对建筑工程信息的分级参考了认可度比较高的、由美国建筑科学院（NIBS）主编的《美国国家 BIM 标准》（NBIMS）。

除了需要对模型属性信息进行一定规范以外，有关文献也建议应充分考虑当前的软（硬）件的技术条件。运用二维图形、必要的文字和文档及多媒体等进行辅助，以此作为有效交付信息的表达方式，但前提是要明确与模型的关联，明确标注补充文件和被补充模型之间的链接。

在实际项目使用中，应根据使用需求拟定适用的模型信息要求。在引用编制文件存在冲突时，应在满足项目需求的前提下采用较低的信息要求，以便更高效地完成数字化交付工作。

2.3 BIM 应用成果交付

BIM 模型可根据功能目的完成不同的应用任务，例如：在设计阶段，可实现管线碰撞与综合、建筑净高分析和绿建能耗模拟分析等；在施工阶段，可用于施工场地规划、虚拟建造和三维可视化交底等；在工程全过程建设中，可通过模型动态完成工程量提取与三维出图。对于上述应用点，有关指导文件已作更详细的阐述，如《应用指南（2017 版）》从目的、数据流、工作流程及成果等方面对每个应用点进行了说明。对于项目 BIM 应用成果的交付需求，可着重参考该文件的成果部分。

BIM 应用工作涉及面广，需要使用多种不同的软件来分工完成，但每种软件都有一套自己的数据格式，这给BIM 应用工作中的信息交换和数据共享增加了难度。为了顺利完成各阶段的数字化交付工作，应规范 BIM 实施过程中软件间数据的交互和调用，并明确以下两点。

（1）规定各项 BIM 应用涉及的主要 BIM 软件、描述其数据交互格式和数据交互关系，如图 3 所示。

图3 BIM 应用软件交互关系示意图

（2）若在项目施工过程中，规划有 BIM 协同管理平台，则要阐述平台的数据共享与交互方式，如图 4 所示。

图4 基于数字建设管理平台的 BIM 成果信息交互示意图

2.4 基于 BIM 的工程文件交付

电子工程文件的交付应充分利用 BIM 技术的优势，在有条件的情况下，应优先采用基于 BIM 的在线协同管理平台完成资料的搜集与汇总工作。该方式可简化交付流程，避免文件交付的诸多弊端。该平台应建立单独的资料中心模块，以便数字化交付工程文件的归档与交付，文件应按照《质量验收统一标准》《资料管理规程》等中的规定，完成项目材料和文档编码，按规定文件夹结构完成汇总和整理工作。其文件构成，如图 5 所示。

图5 建筑工程竣工文件结构目录图

3 基于 BIM 的数字化交付组织

3.1 交付方案制定

不同的相关方对建筑设施的运维可能存在不同的需求，往往一个模型的信息不能够同时满足所有要求。整个数字化交付过程涉及大量的工作，想要保证高质量地完成数字化交付工作，就要制定数字化交付方案，并且将交付方案的制定时间及要求前置，使数字化交付过程合理有序进行。另外，在制定数字化交付方案时要考虑运维管理的需求，并且应全过程跟踪这些数据和信息，确保按照制定的交付方案落实并督促推进。建议合理的数字化交付方案应包括以下内容：数字化交付的目标，数字化交付的组织机构、各单位的工作范围和职责，明确数字化交付遵循的法律法规及标准，数字化交付的内容、组织方式、存储方式和交付形式，数字化交付的进度计划（即整体进度计划和分阶段进度计划），数字化交付的质量管理方案，以及数字化交付的工作流程。

3.2 检查与校验

模型检查包括模型的规范检查、外观检查、元素检查和碰撞检查，保证所提交的模型符合交付需求。模型检查的目的在于减少因错误数据而带来的风险，以保证项目各方的利益。数字化整合阶段应根据质量审核规则进行信息校验，各单位上传文件内容的真实性和准确性由各单位负责人进行校验并承担相应的责任。校验工作应在数字化交付前完成。

3.3 移交与验收

数字化信息移交应按照数字化交付方案约定的交付形式及进度计划执行。数字化交付时应提供交付移交清单，移交清单应包括文件名称、格式、描述、修改日期和版本等；同时，保证基于平台的数字化移交能够按照移交清单在平台资料库中索引到相应的数据。

建议数字化验收应包括下列内容：项目对象无缺失、分类正确；项目对象编号满足规定；项目对象属性完整，必要信息无缺失；属性计量单位正确，属性值的数据类型正确；文件命名和编号满足规定；项目对象与项目分解结构之间、项目对象与文件之间的关联关系正确；数据、文件和三维模型符合交付物规定；交付信息验收后应形成验收报告，各方签字盖章。

4 项目实践

4.1 工程概况

某新建教学楼工程全过程采用 BIM 技术辅助项目管理，并要求基于该项目开发的协同管理平台完成数字化竣工交付工作。

由于该项目设计阶段由设计院负责模型的搭建与应用，而施工阶段交由 BIM 咨询单位完成 BIM 模型整合及应用实施。为更好地完成数字化交付工作，BIM 咨询单位牵头，从该项目初步设计阶段开始介入并立即着手梳理数字化交付需求，力求尽早规划交付方案以简化后续的数字化交付工作。

4.2 模型整合与数据传递

在交付方案中明确了该项目的软件交互关系，确定了主要建模软件为 Revit，在统一软件版本的基础上，从设计到施工阶段的模型数据传递非常顺利。施工单位在钢结构深化设计阶段，将 IFC 文件格式输入到钢结构设计软件Tekla 中，完成对钢结构的深化建模工作。BIM 咨询单位负责审核并完成基于 Revit 的模型数据的汇集与整合。由于项目初期已对各方面作了详尽规范，从设计阶段至施工阶段的模型交付非常顺利。然而，基于 IFC 的数据传递仍存在一些问题，一些信息不可避免地出现丢失和读取错误。为解决上述问题，在采用国标进行统一分类与编码的基础上，该项目采用统一的 Excel 表单格式进行非几何数据的传递（各数据列需利用唯一识别的分类编码与模型构件一一对应），必要时（数据传递时出现丢失和读取错误），可对模型信息进行手动修正。通过表单进行信息传递具备不可替代的普适性，十分有利于信息输出方和接收方的信息读取和修改。

该项目在通过表单传递信息数据时，运用 Autodesk 开发的扩展插件 Revit DB link（基于 Revit 数据库的数据高效处理插件）完成了模型构件信息的表单导出，并将手动增补和修正的表单数据重新导入模型，再运用该插件对模型参数进行批量修改。值得肯定的是，该方法能够大大提高竣工交付时的信息处理效率。此外，Autodesk 的可视化编程软件 Dynamo 也能批量完成基于 Revit 的信息处理工作，也能大大提升竣工交付的工作效率。

4.3 验收与交付

该项目验收工作由建设单位主导和最终确认，并由BIM 咨询单位负责主要实施，目前项目已顺利完成数字化成果交付。在此期间，通过充分运用该项目已开发的基于BIM 的项目全过程协同管理平台，其资料归档模块大大提升了数字化交付文档整理的工作效率，从而在竣工交付时大大简化了竣工数字化交付工作。

4.4 问题与展望

该项目在实际应用过程中，要求梳理工作在初步设计阶段启动，设计院在该阶段已开始构建 BIM 模型并确定了使用软件的版本，而在后续统一要求时被动地考虑了这一情况。因此，有相应数字化交付要求的项目，对其需求的梳理应早启动。另外，在实际交付工作中发现，虽然运维需求应尽早输入以成普遍共识，但是对接运维单位并尽早介入其信息需求是比较困难的。在项目建设阶段仍存在很多不确定因素，导致对运维需求的考虑无法前置，对此仍需探索有效的解决方法。

基于 BIM 的数字化交付模式相比于其他交付模式，其在效率提升方面具有显著优势。在 BIM 信息化技术的推动作用下，该模式必将快速成为主导模式，并将为构建智慧城市打下牢固的数字基础。