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浅析BIM

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指导老师

建筑工程与管理学院
2015年 4月 10日

摘要：当前，设计行业正在进行着第二次技术变革，基于BIM理念的三维化设计已经被越来越多的设计院，施工企业和业主所接受。BIM技术是解决建筑行业全生命周期管理，提高设计效率和设计质量的有效手段。住房和城乡建设部在《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》中明确提出在“十二五”期间将大力推广BIM技术等在建筑工程中的应用，国内外的BIM实践也证明，BIM能够有效的解决行业上下游之间数据共享与协作问题。
关键词：BIM 数字；数字技术信息化；设计BIM

目录
摘要： 2
前言 4
第一章 4
1.1 浅析国内BIM应用现状 4
1.1.1我国建筑业发展现状 4
1.1.2工程各参建方BIM应用分析 5
第二章 5
2.1 BIM是什么 5
2.2 BIM的五大特点 5
2.2.1可视化 5
2.2.2协调性 6
2.2.3模拟性 6
2.2.4优化性 7
2.2.5可出图性 7
2.3 BIM的价值 7
2.3.1三维渲染，宣传展示 8
2.3.2快速算量，精度提升 8
2.3.3精确计划，减少浪费 8
2.3.4多算对比，有效管控 8
2.3.5虚拟施工，有效协同 8
2.3.6碰撞检查，减少返工 9
2.3.7数据调用，决策支持 9
第三章 9
3.1 BIM能带来什么？ 9
3.2 BIM在设计院的实施 10
参考文献 11
附录： 12

前言
当前中国，建筑业正在经历着信息化的快速变革，由政府牵头的多项建筑业信息化领域的项目得到大力的发展。同时，许多建筑业的相关企业也希望利用信息化技术改变企业落后的管理模式，提升企业竞争力。目前国内流行的建筑行业BIM软件如Revit，Archicad，Tekla等BIM软件均是以搭积木的方式进行建模，是以族或者是元件为基础。含有BIM信息的构件不但可以为工业化制造，计算选型，快速建模，算量计价等提供支撑，也是为后期运营维护提供必不可少的信息数据。

第一章
1.1 浅析国内BIM应用现状
1.1.1我国建筑业发展现状
信息化是工程建设行业发展的必然趋势，设备数据库如果能够有效的和BIM设计软件，物联网等融合，无论是工程建设行业运作效率的提高，还是对设备厂商的设备推广，都会起到很大的促进作用。
2011年，随着住建部编制的建筑业“十二五”规划明确提出要推进BIM技术，协同技术应用的意见。BIM技术在中国快速崛起并掀起一阵热潮，它被认为是继CAD之后建筑业信息化最重要的新的技术应用。在欧美，日本，香港等发达国家和地区，BIM技术已经广泛使用与各类型的房地产开发中，在美国，70%的工程项目都使用了BIM技术。现在的中国，不论是政府，科研机构还是企业组织都在积极响应推动BIM技术的发展。
然而，BIM技术还不够成熟，最大的价值局限在设计领域。BIN的价值发掘困难重重，举步维艰！甚至有人认为BIM只是一个用来作秀的产品，一阵热潮后就会被抛弃。但是建筑相关企业追求信息化的始终没有消退，国内有先见之明对利用信息化手段提高管理和生产水平给予高度的重视。
1.1.2工程各参建方BIM应用分析
随着现代科技的发展，3D与网络信息技术深入影响并决定着大众的生活。对于建筑业而言，影响着行业未来发展趋势的则是BIM。从2003年信息化技术传入中国开始，已有12个年头，随着时间的推移，BIM技术越来越成熟，最终慢慢被行业所接受。
业主:越来越多的国内外业主或项目提出明确的BIM要求，甚至提出需要的3D文件的格式，所需要的软件等，对BIM的交付成果的标准也愈发成熟。
设计方：BIM将成为继90年代甩图板工程以来的又一次技术革命，由此设计行业将从过去的计算机辅助绘图，进入到真正的计算机辅助设计的时代。
施工方：国内几家大的建设集团公司都开始或已经创建自己的BIM团队，在土建机电专业领域尝试3D深化设计，施工模拟，辅助施工管理等。
随着BIM在中国被逐渐认可和实践，在中国地产开发高速发展的背景下，BIM已经在一些大型地产开发项目得到深入应用，涌现了大批的案例。
第二章
2.1 BIM是什么
建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。
2.2 BIM的五大特点
2.2.1可视化
BIM提供了可视化的思路，让人们将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们的面前；建筑业也有设计方面出效果图的事情，但是这种效果图是分包给专业的效果图制作团队进行识读设计制作出的线条式信息制作出来的，然而BIM提到的可视化是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视，在BIM建筑信息模型中，由于整个过程都是可视化的，所以可视化的结果不仅可以用来效果图的展示及报表的生成，更重要的是，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。
2.2.2协调性
在设计时，往往由于各专业设计师之间的沟通不到位，而出现各种专业之间的碰撞问题，例如暖通等专业中的管道在进行布置时，由于施工图纸是各自绘制在各自的施工图纸上的，真正施工过程中，可能在布置管线时正好在此处有结构设计的梁等构件在此妨碍着管线的布置，这种就是施工中常遇到的碰撞问题，像这样的碰撞问题的协调解决就只能在问题出现之后再进行解决吗？BIM的协调性服务就可以帮助处理这种问题，也就是说BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，提供出来。当然BIM的协调作用也并不是只能解决各专业间的碰撞问题，它还可以解决例如：电梯井布置与其他设计布置及净空要求之协调，防火分区与其他设计布置之协调，地下排水布置与其他设计布置之协调等。
2.2.3模拟性
模拟性并不是只能模拟设计出的建筑物模型，BIM模拟性还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。在设计阶段，BIM可以对设计上需要进行模拟的一些东西进行模拟实验，例如：节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟等；在招投标和施工阶段可以进行4D模拟（三维模型加项目的发展时间），也就是根据施工的组织设计模拟实际施工，从而来确定合理的施工方案来指导施工。同时还可以进行5D模拟（基于3D模型的造价控制），从而来实现成本控制；后期运营阶段可以模拟日常紧急情况的处理方式的模拟，例如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。
2.2.4优化性
事实上整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程，当然优化和BIM也不存在实质性的必然联系，但在BIM的基础上可以做更好的优化、更好地做优化。优化受三样东西的制约：信息、复杂程度和时间。没有准确的信息做不出合理的优化结果，BIM模型提供了建筑物的实际存在的信息，包括几何信息、物理信息、规则信息，还提供了建筑物变化以后的实际存在。复杂程度高到一定程度，参与人员本身的能力无法掌握所有的信息，必须借助一定的科学技术和设备的帮助。现代建筑物的复杂程度大多超过参与人员本身的能力极限，BIM及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。基于BIM的优化可以做下面的工作：
（1）项目方案优化：把项目设计和投资回报分析结合起来，设计变化对投资回报的影响可以实时计算出来；这样业主对设计方案的选择就不会主要停留在对形状的评价上，而更多的可以使得业主知道哪种项目设计方案更有利于自身的需求。
（2）特殊项目的设计优化：例如裙楼、幕墙、屋顶、大空间到处可以看到异型设计，这些内容看起来占整个建筑的比例不大，但是占投资和工作量的比例和前者相比却往往要大得多，而且通常也是施工难度比较大和施工问题比较多的地方，对这些内容的设计施工方案进行优化，可以带来显著的工期和造价改进。
2.2.5可出图性
BIM并不是为了出大家日常多见的建筑设计院所出的建筑设计图纸，及一些构件加工的图纸。而是通过对建筑物进行了可视化展示、协调、模拟、优化以后，可以帮助业主出如下图纸：
（l）综合管线图（经过碰撞检查和设计修改，消除了相应错误以后）；
（2）综合结构留洞图（预埋套管图）；
（3）碰撞检查侦错报告和建议改进方案。
2.3 BIM的价值
建立以BIM应用为载体的项目管理信息化，提升项目生产效率、提高建筑质量、缩短工期、降低建造成本。具体体现在以下几个方面

2.3.1三维渲染，宣传展示
三维渲染动画，给人以真实感和直接的视觉冲击。建好的BIM模型可以作为二次渲染开发的模型基础，大大提高了三维渲染效果的精度与效率，给业主更为直观的宣传介绍，提升中标几率。
2.3.2快速算量，精度提升
BIM数据库的创建，通过建立6D关联数据库，可以准确快速计算工程量，提升施工预算的精度与效率。由于BIM数据库的数据粒度达到构件级，可以快速提供支撑项目各条线管理所需的数据信息，有效提升施工管理效率。BIM技术能自动计算工程实物量，这个属于较传统的算量软件的功能，在国内此项应用案例非常多。
2.3.3精确计划，减少浪费
施工企业精细化管理很难实现的根本原因在于海量的工程数据，无法快速准确获取以支持资源计划，致使经验主义盛行。而BIM的出现可以让相关管理条线快速准确地获得工程基础数据，为施工企业制定精确人材计划提供有效支撑，大大减少了资源、物流和仓储环节的浪费，为实现限额领料、消耗控制提供技术支撑。
2.3.4多算对比，有效管控
管理的支撑是数据，项目管理的基础就是工程基础数据的管理，及时、准确地获取相关工程数据就是项目管理的核心竞争力。BIM数据库可以实现任一时点上工程基础信息的快速获取，通过合同、计划与实际施工的消耗量、分项单价、分项合价等数据的多算对比，可以有效了解项目运营是盈是亏，消耗量有无超标，进货分包单价有无失控等等问题，实现对项目成本风险的有效管控。
2.3.5虚拟施工，有效协同
三维可视化功能再加上时间维度，可以进行虚拟施工。随时随地直观快速地将施工计划与实际进展进行对比，同时进行有效协同，施工方、监理方、甚至非工程行业出身的业主领导都对工程项目的各种问题和情况了如指掌。这样通过BIM技术结合施工方案、施工模拟和现场视频监测，大大减少建筑质量问题、安全问题，减少返工和整改。
2.3.6碰撞检查，减少返工
BIM最直观的特点在于三维可视化，利用BIM的三维技术在前期可以进行碰撞检查，优化工程设计，减少在建筑施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性，而且优化净空，优化管线排布方案。最后施工人员可以利用碰撞优化后的三维管线方案，进行施工交底、施工模拟，提高施工质量，同时也提高了与业主沟通的能力。
2.3.7数据调用，决策支持
BIM数据库中的数据具有可计量(computable)的特点，大量工程相关的信息可以为工程提供数据后台的巨大支撑。BIM中的项目基础数据可以在各管理部门进行协同和共享，工程量信息可以根据时空维度、构件类型等进行汇总、拆分、对比分析等，保证工程基础数据及时、准确地提供，为决策者制订工程造价项目群管理、进度款管理等方面的决策提供依据。
第三章
3.1 BIM能带来什么？
BIM的应用贯穿于项目的全过程，从招投标到设计再到施工最后带运营。BIM对每个阶段的意义和功能都不同，在设计阶段：可以用BIM技术基于三维模型的特性和一处更改处处更新的特点来细化方案中的每一个细节；在施工阶段：由于采用BIM技术使得在实际工程中使用的4D（3维的建筑信息模型+基于时间的施工管理）甚至5D（在4D的基础上再加上资金流动管理）施工管理技术成为了可能。在运营阶段：通过全真的建筑信息模型迅速定位到问题部位，即可迅速解决。
BIM对于设计来说是一次重大的革命，CAD的运用不过短短二十几年。BIM的出现使得设计师在不用再暝是苦想把自己脑中的三维的复杂形态转换成二维的图纸。BIM使得建筑设计不再是从，脑袋里的三维转换成图纸上的二维。可以直接转换成三维的模型。BIM让建筑设计从二维到走向了三维。一些项目用二维图纸是能表达清楚的。这些项目就可以通过BIM的模型来实现设计师天马行空的创造，设计也就不是那样的无创意了。基于BIM的三维模型不同于通常效果图的所谓三维模型，而是包含了材料信息、工艺设备信息、进度及成本信息等，它是一个完整的建筑信息。 BIM可以使真正意义上的协同设计成为现实。先阶段我接触到的BIM最大的魅力在此，它可以使各专业的碰撞在一个模型里全部暴露出来特别是机电与结构建筑的互相碰撞，尤其明显，会以一种很直观的形式表现出来。从而是建筑师准确的查看到自己的问题，并及时做修改和调整自己的设计。避免了在施工过程中的才发现的问题的，避免了施工过程的浪费。通过三维模型实现与甲方及施工单位的顺畅交流。BIM使得整个工程的质量和效率大大提高，成本随着降低。
3.2 BIM在设计院的实施
BIM在设计院的实施大致可分为以下几种类型由于设计院的一些有识之士已率先认识到BIM的优势，希望借助于BIM应用以获得设计竞争的先机。“痛则思变”的设计院类型：由于在某些项目上，遇到了传统绘图工具无法解决的难题，导致他们寻求BIM技术来更好的解决。为了响应甲方需求或者是满足与外方合作设计需要的设计院类型。虽然目前这种需求在国内尚不普及，但是越来越多的地产商已经开始关注BIM技术，并谋求实施应用，这也正在逐步成为一种趋势。
BIM的应用不仅使得设计质量得到很大的提升，而且设计质量的把控也变得更加简单直观，这就使得BIM制图员的出现成为可能。在团队分工上，由有经验的设计师带着年轻的制图员工作。有经验的设计师则可以充分发挥行业经验丰富的优势，专注于设计，而不是重复的绘图工作。对设计流程和分配机制的影响。在以往的设计模式中，方案设计和扩初，以及施工图设计之间相对独立。而应用BIM技术之后，模型创建完成后自动生成平立剖面及大样详图，许多工作在模型的创建过程中已经完成。对设计院服务内容的影响。由于BIM技术的一些特点如三维可视化设计、工程量统计、四维施工模拟，绿色建筑分析应用等等，将使得设计院的服务范围得到扩展。
结语
智慧城市与数字化城市的精细化建设。智慧城市是物联网、云计算，移动互联网等新一代信息技术应用与城市可持续发展需求相结合的产物，代表了当今世界城市发展的新理念和新模式，体现了工业化，信息化，城镇化和农业现代化的融合。推进我国智慧城市建设，促进感知以管理整合以创新，优化为转型，充分利用城市核心资源，优化资源配置，科学规划、建设、管理与发展具有中国特色的现代化城市，已成为促进我国城镇化健康发展，破解大城市病的现实需要，成为推动我国城市转型升级和推进生态文明建设的战略选择。
BIM技术的应用，也正是符合国家推行智慧城市建造的发展战略，3D打印机，“点云”扫描技术，预制拼装工程等诸多新技术的出现，使我们的数字化城市做的更加精细，相信在未来的工程领域，BIM将成为承载数据的一种新型项目管理手段，实现我们智慧城市与数字化精益建造的宏伟蓝图!
参考文献
[1]第三届BIM技术在设计、施工及房地产企业协同工作中的应用伙计技术交流会会议论文集 2014年
[2]何关培那个叫“BIM”的东西究竟是什么？2009年
[3]History of BIM (Jerry Laiserin)
[4]《工程质量》2013年第3期
[5]百度百科
附录：

鸣谢
在论文的写作过程中也得到了许多同学的宝贵建议，同时还到许多在工作过程中许多同事的支持和帮助，在此一并致以诚挚的谢意。
因理论知识和实践经验有限，论文中仍存不足，恳请指教！

1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究
2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究
3. MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究
4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制
5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究
6. 基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器
7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究
8. 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现
9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统
10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究
11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究
12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发
13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制
14. 基于单片机的自动找平控制系统研究
15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发
16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发
17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现
18. 一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制
19. 基于双单片机冲床数控系统的研究
20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制
21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制
22. 基于单片机的软起动器的研究和设计
23. 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究
24. 基于单片机的机电产品控制系统开发
25. 基于PIC单片机的智能手机充电器
26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究
27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究
28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制
29. 基于微型光谱仪的单片机系统
30. 单片机系统软件构件开发的技术研究
31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制
32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制
33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用
34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制
35. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制
36. 基于单片机的数字磁通门传感器
37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究
38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究
39. 单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制
40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪
41. 基于单片机的电机运动控制系统设计
42. Pico专用单片机核的可测性设计研究
43. 基于MCS-51单片机的热量计
44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站
45. MCS-51单片机构建机器人的实践研究
46. 基于单片机的轮轨力检测
47. 基于单片机的GPS定位仪的研究与实现
48. 基于单片机的电液伺服控制系统
49. 用于单片机系统的MMC卡文件系统研制
50. 基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究
51. 基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究
52. 单片机控制的后备式方波UPS
53. 提升高职学生单片机应用能力的探究
54. 基于单片机控制的自动低频减载装置研究
55. 基于单片机控制的水下焊接电源的研究
56. 基于单片机的多通道数据采集系统
57. 基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制
58. 基于单片机的红外测油仪的研究
59. 96系列单片机仿真器研究与设计
60. 基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造
61. 基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现
62. 基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制
63. 基于单片机的气体测漏仪的研究
64. 基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器
65. 基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究
66. 基于单片机的膛壁温度报警系统设计
67. 基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计
68. 基于单片机船舶电力推进电机监测系统
69. 基于单片机网络的振动信号的采集系统
70. 基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究
71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践
72. 基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现
73. 基于AT89S52单片机的通用数据采集系统
74. 基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究
75. 机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统
76. 基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究
77. 基于单片机系统的网络通信研究与应用
78. 基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究
79. 基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究
80. 基于双单片机冲床数控系统的研究与开发
81. 基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究
82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究
83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现
84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究
85. 基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现
86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现
87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统
88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现
89. 单片机监测系统在挤压机上的应用
90. MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用
91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用
92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用
93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发
94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计
95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计
96. 基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发
97. 锅炉的单片机控制系统
98. 基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计
99. 基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制
100. 一种RISC结构8位单片机的设计与实现
101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计
102. 基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现
103. 基于MSP430单片机的数字化超声电源的研制
104. 基于ADμC841单片机的防爆软起动综合控制器的研究
105. 基于单片机控制的井下低爆综合保护系统的设计
106. 基于单片机的空调器故障诊断系统的设计研究
107. 单片机实现的寻呼机编码器
108. 单片机实现的鲁棒MRACS及其在液压系统中的应用研究
109. 自适应控制的单片机实现方法及基上隅角瓦斯积聚处理中的应用研究
110. 基于单片机的锅炉智能控制器的设计与研究
111. 超精密机床床身隔振的单片机主动控制
112. PIC单片机在空调中的应用
113. 单片机控制力矩加载控制系统的研究
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