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BIM软件在建设项目中的应用研究

摘 要：本文从两个维度阐述BIM在建设项目中的具体应用：BIM在建设项目各阶段的应用与BIM在不同建设项目管理模式的应用，其中包括有可行性研究阶段、施工阶段与运营维护阶段，具体的建设项目管理模式包括设计—招标—建造模式、设计—建造模式、代理型施工管理模式、风险型施工管理模式、精益建造管理模式与一体化项目管理模式。最后针对BIM在建设项目中广泛应用的困难与挑战、以及BIM未来的发展趋势进行了阐述。
关键词：建筑信息建模（BIM）；建设项目管理模式；发展趋势
进入信息化时代，信息技术已经为制造业、电子业等行业带来了革新性的变化。在制造业，数字化模型作为其重要生产工具已有数年的历史，数控操作，三维软件等技术为提高生产效率发挥了显著的作用。而建筑业信息化程度仍处于较低的水平，针对目前建筑业向低能耗、低污染、可持续发展方向的发展趋势，并伴随着国外同行业日益激烈的竞争与挑战，信息化技术是我国建筑行业现阶段应运而生的发展方向。
目前，我国的建筑行业在设计与施工两个领域存在着明确的分工，大多数建设项目管理模式采用设计—招标—建造模式，其中信息的沟通不畅成为提高生产效率的主要瓶颈。故人们开始探索新型的技术与管理模式，如3D制图、一体化项目管理模式、精益建造管理模式等等。而BIM的出现，真是顺应了建筑业主的发展需求。
BIM最初发源于上世纪70年代的美国，由美国乔治亚理工大学建筑与计算机学院的查克易士曼博士提出。其被定义为：“Building information modeling integrates all of the geometrics and capabilities，and piece behavior information into a single interrelated descripition of a building project over its lifecycle.It also includes process information dealing with construction schedules and fabrication processes”[1]。翻译为：“建筑信息建模是将一个建筑建设项目在整个生命周期内的所以几何特性、功能要求与构件的性能信息综合到一个单一的模型中。同时，这个单一模型的信息还包括了施工进度、建造过程的過程控制信息。”
1 BIM概念综述
（1）BIM作为模型结果
在此引用美国国家BIM标准对BIM的定义—“BIM是建设项目的兼具物理特性与功能特性的数字化模型，且是从建设项目的最初概念设计开始的整个生命周期里做出任何决策的可靠共享信息资源。”
BIM作为模型结果，与传统的3D建筑模型有着本质的区别，其兼具了物理特性与功能特性。其中，物理特性（Physical Characteristic），可以理解为几何特性（GeometricCharacteristic）；而功能特性（Functional Characteristic），是指此模型具备了所有一切与该建设项目有关的信息。
（2）BIM作为过程
在此引用美国乔治亚理工大学建筑与计算机学院的查克伊士曼博士等四人所著的《BIM：业主、项目管理者、设计人员、工程师及承包商的建筑信息建模指南（BIM：AGuide toBuildingInformation Modeling for Owners，Managers，Designers，Engineers andContractors）》一书中关于BIM的定义：“BuildingInformation Modeling（BIM）is a new approach todesign，construction，and facility mangement...BIM is not a thing or a type of software but a hunman activity that ultimately involves broad process changes in construcion.”[2] 将其翻译如下：“建筑信息建模是对于项目进行设计、施工和运营维护管理的一种新型过程方法……BIM不是某一个物体或者某一种软件，它是一种管理具有众多不确定因素的项目施工过程的人为举措。”
2 BIM在建设项目各阶段的具体应用
BIM对于可行性研究阶段建设项目在技术和经济上可行性论证提供了帮助，提高了论证结果的准确性和可靠性。在可行性研究阶段，业主需要确定出建设项目方案在满足类型、质量、功能等要求下是否具有技术与经济可行性。但是，如果想得到可靠性高的论证结果，需要花费大量的时间、金钱与精力。BIM可以为业主提供概要模型对建设项目方案进行分析、模拟，从而为整个项目的建设降低成本、缩短工期并提高质量。
BIM在建设项目各阶段的具体应用
对于传统CAD时代存在于建设项目设计阶段的2D图纸冗繁、错误率高、变更频繁、协作沟通困难等缺点，BIM所带来的价值优势是巨大的：在概念设计阶段，设计人员需对拟建项目的选址、方位、外形、结构形式、耗能与可持续发展问题、施工与运营概算等问题做出决策，BIM技术可以对各种不同的方案进行模拟与分析、且为集合更多的参与方投入该阶段提供了平台，使做出的分析决策早期得到反馈，保证了决策的正确性与可操作性。不同于CAD技术下3D模型需要由多个2D平面图共同创建，BIM软件可以直接在3D平台上绘制3D模型，并且所需的任何平面视图都可以由该3D模型生成，准确性更高且直观快捷，为业主、施工方、预制方、设备供应方等项目参与人的沟通协调提供了平台。
设计图纸的实际可施工性（constructability）是国内建设项目经常遇到的问题。由于专业化程度的提高及国内绝大多数建设工程所采用的设计与施工分别承发包模式的局限性，设计与施工人员之间的交流甚少，加之很多设计人员缺乏施工经验，极易导致施工人员难以甚至无法按照设计图纸进行施工。BIM可以通过提供3D平台加强设计与施工的交流，让有经验的施工管理人员参与到设计阶段早期植入可施工性理念，更深入地可以推广新的工程项目管理模式如一体化项目管理模式IPD（Integrated ProjectDelivery mode）以解决可施工性的问题。在设计的任何阶段，BIM技术都可以按照定额计价模式根据当前BIM模型的工程量给出工程的总概算；随着初步设计的深化，项目各个方面如建设规模、结构性质、设备类型等均会发生变动与修改，BIM模型平台导出的工程概算可以在签订招投标合同之前给项目各参与方提供决策参考，也为最终的设计概算提供基础。
BIM在建設项目管理模式的具体应用
传统的建设项目管理模式如设计一招标一建造模式、设计一建造模式、代理型施工管理模式、风险型施工管理模式等都有一个共同的缺点，即各参与方处于对立的位置，各参与方的目标和项目总体的目标不一致，如出现项目的目标没有达到（例如造价超出预算），但某个参与方的目标却圆满完成（例如施工方实现盈利）等。
3 BIM软件挑战与未来发展应用
目前市场上的BIM软件纷繁芜杂，不仅BIM核心建模软件多种多样，与之具有互用性的行业软件也种类繁多。选择合适的软件对于初步尝试BIM应用的建筑企业并不是一件易事，且软件的价格不菲，而开发BIM软件需要大量的人力、物力及时间投入，收益的不确定性往往让许多企业望而却步。
由于BIM的可视化平台可以让业主随时检查其设计是否符合业主的要求，且BIM技术所带来的价值优势是巨大的，如能缩短工期、早期得到可靠的工程预算、得到高性能的项目结果、方便设备管理与维护等等。
在新加坡，一些项目的BIM模型已经具备了自动检测是否符合规范与施工性
能；而一些以创新为主的公司，如Solibri和EPM，其基于IFC标准（Industry FoundationClasses data model，IFC，由buildingSMART联盟——即美国建筑科学研究院在信息资源和技术领域的一个专业委员会——开发的BIM普遍使用的格式）已经开发出了具有模型自动检测功能的软件（Jotne 2007，Solibri2007）。
参考文献
[1]Goldberg，H.E.，The Building Information Model，CADalyst，Nov 2004.Vol.21，56-58.
[2] Gudgel，J.，Building Information Modeling：Transforming Design and Construction toAchieve GreaterIndustry Productivity，McGraw-Hill SmartMarket Report.Retrieved from
作者简介
刘韦臣（1994-），男，汉族，河南开封市人，工学硕士，河南大学土木建筑学院土木工程专业，研究方向：结构工程。

-全文完-