建筑设计企业BIM 技术应用研究

郑毅ZHENG Yi；万冬君WAN Dong-jun

（北京建筑大学，北京 100044）

0 引言

当前建筑设计企业的发展面临巨大的挑战，设计企业今后的发展趋势以设计牵头的全过程咨询和工程总承包模式为主。这两个方向对于设计企业的交互方式和服务能力，有着巨大的提升要求。同时，在当前设计企业BIM 应用率较高而收益率却较低的情形下[1]，也需要设计企业从数字化的校审审批、数字化的设计能力和数字化的转型出发，去做出更多的技术支撑和积累。设计企业如何在保证现有的CAD 设计效率的同时，又能满足未来的BIM 数字化设计以及信息化管理的要求，以便于实现全过程、全产业链的建造和管理，这对于设计企业是一个急需考虑的问题。本文基于设计企业BIM 技术应用实际情况，提出设计企业BIM 技术应用发展的策略，为后续设计企业的发展提供参考依据。

1 建筑设计企业BIM 应用价值

1.1 建筑性能分析

利用专业的性能分析软件对方案BIM 模型进行建筑能耗、日照、通风、采光等性能分析，通过多方面的分析，得出不符合预期的设计指标，并及时调整方案BIM 模型，反复推敲，直至敲定最终符合要求的建筑方案。

1.2 设计方案比选

建立方案BIM 模型后，可利用BIM 模型从结构、机电等专业的角度提出建议和要求，初步分析本项目可采用的结构形式、机电设备参数等，并能为后续设计提供参考。通过构建或局部调整方式形成多个备选的设计方案BIM 模型，进行比选，使项目方案的沟通讨论和决策在可视化的三维仿真场景下进行，实现项目设计方案的直观和高效[2]。

1.3 设计协同

在设计阶段项目BIM 实施过程中，协同工作主要为建筑、结构、机电三大块的专业内协同和专业间协同。各专业在同一平台上进行协同设计，极大提高沟通效率，保证设计信息传递的及时性与完整性，保证设计质量。

1.3.1 专业内协同

专业内协同采用“中心文件”协同方式，由建筑、结构、机电各专业分别创建，并且仅包含本专业负责的内容，设计人员单独创建、修改、访问各自专业内BIM 成果。设计单位搭建协同服务器，所有设计成果保存在协同服务器中。在服务器项目文件系统中，应当为专业划分各自的文件位置，以便分别保存、更新BIM 成果和多专业间协同。

1.3.2 专业间协同

专业间协同采用“链接文件”的方式，各专业将其他专业模型链接到本专业模型中，进行设计参照，相互提资。当共享BIM 成果有变更时，链接模型自动更新，各专业设计团队可迅速处理变更问题。

1.4 碰撞检测与综合协调

碰撞检测与综合协调基于各专业模型，通过BIM 软件进行各专业模型间碰撞检测，直观解决空间关系冲突，显著提高管线综合的协调能力和工作效率，优化工程设计，减少设计阶段图纸误差，避免不必要的设计错误传递到施工阶段。

1.5 净高分析

完成碰撞检查与综合协调后，通过BIM 软件对各功能区域的空间净高进行分析，确定各功能区域的净高合理性，并针对不满足空间要求的区域进行分析和设计调整，给出最优的净空高度。

1.6 出图

施工图设计阶段BIM 模型达到出图深度后，二维图纸应通过BIM 模型生成后导出。出图流程如图1 所示[2]。出图的线型、线宽、颜色、定位、注释等设置均应按BIM 技术标准要求提前在BIM 软件中进行设置，以确保输出的图纸在包含所需信息的同时达到标准化、规范化。BIM 设计出图主要目的是减少二维设计的平面、立面、剖面的不一致性问题；尽量消除各专业间设计表达的信息不对称；为后续设计交底、施工深化设计提供准确依据。

图1 二维制图表达BIM 应用操作流程图

1.7 工程量统计

BIM 模型通过BIM 算量软件，进行模型映射，算量软件通过识别映射后模型构件属性，运行提前设置好的运算规则，进行算量分析，导出BIM 工程量统计表。相对于传统的手算图纸工程量或单独创建算量模型进行算量，直接通过施工图阶段完成的BIM 模型所输出的工程量更加准确，也更接近现场实施的工程量，在保证使用功能的前提下，减少工程量，可以最大限度对成本进行控制。

1.8 虚拟仿真及其漫游

虚拟仿真漫游是利用BIM 软件模拟建筑物的三维空间，通过漫游、动画的形式提供身临其境的视觉、空间感受，及时发现不易察觉的设计缺陷或问题，减少由于事先规划不周全而造成的损失，有利于设计与管理人员对设计方案进行辅助设计与方案评审，促进工程项目的规划、设计、投标、报批与管理[2]。

本章主要描述了企业设计阶段BIM 应用点及其意义。BIM 模型的可视化，优化性与协调性可以展现其价值，解决了二维设计一直以来的痛点：第一是并不会出现类似套管设置在楼梯平台上、加压风井送风口卡在梯段中间这类三维模型一目了然而二维协作经常发生的问题；第二是因为提资资料及图纸等成果都在三维模型文件中，并不会出现因改动过多或周期过长而造成的提资资料或图纸成果无法对应正确版本的问题；第三是因为模型只有一个，当有变更发生时，构件的改动会使得平面、立面、剖面视图同步修改，并不会出现二维协作变更过程中平面修改而剖面忘记修改或者平面、剖面修改后无法完全对应等问题。BIM 设计大大提升了设计企业图纸交付质量，为后续项目实施打下了坚实的基础。

2 建筑设计企业BIM 应用发展趋势

目前，我国建筑设计企业BIM 技术应用发展分为三个阶段，第一阶段是BIM 翻模阶段，是将标书要求的BIM 模型外包给BIM 咨询公司，BIM 咨询公司根据设计师不断更新的图纸版本修改模型，达到“图模一致”。最初这个模型仅作为交差使用，实际价值体现基本为零；后续进行了一些基于模型的应用，主要是通过BIM 模型的可视化，直观的发现设计图纸中的“错漏碰缺”，通过问题报告的形式反馈设计师，设计师改图，咨询公司再改模型，形成闭环，BIM 模型的价值初现。第二阶段是企业内部组建自己的BIM 团队，前期是内部团队翻模查错，虽然本质上与外包咨询团队没有大的差别，但因其在企业内部，日常的沟通交流，组会讨论更为密切，协同起来效果更加突出。后期是BIM 建模师与设计师协同设计，也称“半正向设计”。这需要两个前提，一是设计师要有一定的BIM 软件基础，需要具备简单的模型搭建能力；二是BIM 建模师要把BIM 软件项目样板做好，包括但不限于视图样板，材料做法，项目族制作等，解放设计师深度学习BIM 软件的时间成本，最大限度的提升设计效率。第三阶段是真正意义上的“正向设计”，即完全由设计师用BIM 软件进行三维协同设计，这个阶段需要传统的设计师花费大量的时间成本，在繁重的设计规范的学习基础上，进行BIM 软件的学习，同时企业也要对整体的人才梯队有一个相当长时间的培养周期。

现阶段我国建筑设计企业能实现第三阶段的企业凤毛麟角。因其门槛较高，能实现的企业首先是大型国企，BIM技术接触的早，起步的早，然后企业内部对BIM 技术的认可度高，认可BIM 设计是企业发展的必经之路，而且由于起步早，人才梯队与培养体系也足够完善。而大部分企业走在“半正向设计”发展道路上，BIM 建模师与传统设计师之间如何高效协同是这些企业一直在研究的重点与难点。

3 建筑设计企业BIM 应用难点

难点一是人员组织的困难。现阶段设计师出图任务艰巨，而且设计企业是以参与项目数量以及出图数量衡量绩效，但BIM 软件的上手难度较高，学习BIM 软件往往需要系统性学习且时间周期较长，设计师就自身来讲既没时间系统学习，也没动力主动学习，从而导致设计师对BIM 设计不够重视。在企业领导层面考虑，BIM 改变了传统的工作模式，从二维设计走向三维设计，类似于20 世纪90 年代的“甩图板”，但颠覆程度更甚，而且BIM 对软硬件要求很高，前期投入很高，领导要考虑这么大的变革，后面效益如何，会不会造成付出与回报不成正比的结果，这也导致领导们推动企业的BIM 应用的积极性不够高。

难点二是市场认可的困难，设计企业在投入大量人力物力财力之后，大幅提升了图纸质量，但设计企业提供过硬的图纸质量似乎是市场历来的共识。虽然是否使用BIM 设计对图纸质量影响很大，但后续建设流程还是以施工图为主，设计企业作为独立分包，如此高的成本投入并没有得到应有的价值体现，施工方还是按图施工，业主方还是照常管理。所以设计企业的市场认可度还有待进一步提高。

难点三是设计流程改变的困难，BIM 设计是对传统项目设计流程的再造，新技术的应用会对原有工程设计模式产生冲击[3]。传统的CAD 协作模式专业内及专业间沟通繁琐，不能牵一发而动全身，需要相互之间反复不停地协调[4]，很容易造成专业内图纸无法正确对应的问题、专业间图纸的碰撞问题、变更后的不同版本间图纸无法对应的问题等，BIM 协作模式虽然能较好的解决这些问题，但会使专业间配合前置、后期工作量前置[5]，暴露更多传统二维设计中设计阶段不会发现的问题，同时原本施工阶段考虑的问题也会前置到设计阶段考虑，这些会增加设计师的工作量，改变了传统二维设计的工作流程，并且由于BIM 设计前期积累过少，导致很难做出令人满意的成果，会给各参与方造成BIM 无用的错觉。

难点四是成本投入的困难。首先是软硬件的费用，设计师使用的电脑需要更新换代，BIM 建模及应用相关软件需要购买，BIM 协同服务器需要配置，配套软硬件的成本是一笔高昂的费用；其次是培训的成本，成体系的培训需要外聘专业讲师，培训后要用实际项目练手，培训完成到设计师熟练掌握需要高昂的时间成本；最后是企业运营成本，沿用传统的CAD 协作模式，现阶段效率高于BIM 协作模式，一旦启用BIM 协作模式，设计师的效率大打折扣。当设计企业花费大量成本使用BIM 设计提升图纸质量，却得不到应有的利润，会使设计企业推动BIM 设计的积极性大打折扣，无疑对于工程建设行业的发展是个沉重的打击。

综上所述，建筑设计企业现阶段BIM 应用难点主要集中在人员组织，市场认可，工作流程改变，成本投入等方面，整体上建筑设计企业BIM 技术的成熟应用任重而道远。

4 建筑设计企业BIM 应用策略

BIM 的巨大价值随着政策的宣贯以及建筑设计企业的实际应用已经毋庸置疑，现阶段如何解决BIM 设计的效率问题是推动BIM 发展的关键。本文主要从组织及管理策略、技术及经济策略来探讨建筑设计企业BIM 应用策略。

4.1 组织及管理策略

企业的组织与管理的优劣是企业发展的决定性因素。首先企业领导层要意识到BIM 设计的重要性与必要性，对企业内部，从领导层面强力推动企业内部BIM 设计的发展，制定科学的发展计划，从试点设计项目起，培养中青年设计师作为BIM 设计主力军，同时各专业总工也要熟悉BIM 设计软件运行逻辑，做到全人员、全专业、全过程应用BIM 技术。对企业外部，要将BIM 技术成果传递给业主方及施工方，要将自身的BIM 高质量成果推销出去，要让业主方和施工方认可BIM 技术带来的质量与效率的提升。这样既可以形成合力一同推动建筑行业高质量发展，同时对于设计企业来说，自身的竞争力与效益都形成了良性的发展。

4.2 技术及经济策略

提升BIM 设计效率离不开有效的技术方式方法，第一企业要配置可以支持异地协同的平台，满足多地多人同时协同的需求，此外平台还应具有经营管理、质量管理、图档管理相关功能[6]；第二软硬件配置要满足日常BIM 设计需求，特别是软件的选用要从工作效率提升、市场占有率、可开发性进行分析和评估[7]；第三企业要定制企业BIM 实施方案，包括但不限于BIM 实施流程、BIM 协同方式、BIM实施标准、BIM 工程应用等；第四要通过项目的积累，不断完善企业内部资源库，形成标准化资源库，提升BIM 设计效率。

技术策略离不开企业经济投入的支持，第一企业对于软硬件配置要有足够的预算，尽可能满足日常BIM 设计所需；第二要外聘专业讲师团队对设计师进行BIM 全流程培训；第三对于参与BIM 设计项目的设计师要给予足额补贴，提升设计师的工作积极性；第四设计企业的BIM成熟应用是一个相对漫长的过程，企业要根据自身实际情况衡量是否有条件持续投入直到BIM 设计开花结果。

本章主要从组织与管理、技术与经济两大方面给予设计企业BIM 应用策略建议，这两大方面相辅相成，缺一不可。随着国内政策持续推进，试点项目逐步落地，越来越多的成功经验将助力国内BIM 设计企业更好更快的发展。

5 结语

本文提出了建筑设计企业的发展方向，分析了BIM技术在建筑设计企业的应用价值及发展趋势，同时基于现阶段建筑设计企业BIM 技术应用推动存在的困难，从组织与管理、技术与经济两大方面提出了建筑设计企业发展策略，为后续建筑设计企业的BIM 技术应用发展提供了参考依据。相信的在不久的将来建筑设计企业的BIM 技术应用发展及工程建设行业的数字化转型会走向正轨，为国家的高质量发展提供助力。