BIM在建筑工程生命周期的理论研究

第三届工程建设计算机应用创新论坛论文集上海˙2011EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.BIM在建筑工程生命周期的理论研究任江1,王啸波2,郭娜3中国航空规划建设发展有限公司【摘要】：建筑信息模型(BIM)技术是现在建筑行业研究的热点，也是建筑信息化的核心技术。它作为数字化信息集成的载体，贯穿于建筑全寿命周期的各个阶段，指导建筑与结构设计、施工及运营管理本文对BIM技术及其应用进行了研究，阐述了该技术对建筑全生命周期建设和管理的重要意义和给建筑行业带来的巨大效益。在分析建筑业低效率原因的基础上，提出效率提高的重点是实现建设项目全生命周期信息集成化管理。【关键词】BIM，建筑工程，BLM，IFC1引言进入21世纪以以来，建筑行行业面临来自自多方面挑战战，特别是来来自国外设计计公司的强大大竞争压力。快速发发展的城市建建设带来了越越来越紧迫的的设计任务，层层出不穷的新新材料、新技技术，以及新新的设计思想想，这些都要要求设计人员员不断更新自自我，进行再再学习。2006年，美国建建筑师协会曾曾经发出过一一个警告：不不懂建筑信息息模型(BIM：BuilddingIInformmationnModeeling))的建筑师，不不久的将来将将失去获得ooffer的的机会。在美美国，随着BBIM的推广广，所有的建建筑业务，包包括设计、设设计审核、预预算、工程管管理等，将会会整合到一起起。建筑信息模型((BuilddingIInformmationnModeeling，简称BIM)技术创建并并利用数字模模型对项目进进行设计、建建造和运营管管理[1]，将各各种建筑信息息组织成一个个整体，贯穿穿于建筑全生生命周期过程程。BIM在中国的全全面应用将为为建筑业的发发展带来巨大大的效益，使使设计乃至整整个工程的质质量和效率显显著提高。BIM将直接促使使建筑行业各各领域的变革革和发展；它它将使建筑行行业的思维模模式及习惯方方法产生深刻刻变化；使设设计、建造和和运营的过程程产生新的组组织方式和新新的行业规则则。目前，BIM在中国建筑筑业的应用已已经起步。2BLM理论论概述建筑信息管理包包括两个方面面，其一是项项目创建过程程中建立建筑筑工程信息，其其二是在整个个项目生命周周期中管理和和共享这些信信息，从而达达到提高决策策准确度，提提高运营敬率率，提高项目目质量和提高高用户获利能能力的目标。如如图2-1所示图2-1BLMM实现过程示示意图建筑业对建设工工程信息的管管理和共享己己有多年的研研究，但由于于缺乏实现的的基础和可行行技术的支持持，研究多数数停留在理论论和概念层面面上，在实践践上没有突BBIM(BuuildinngInfoormatiioHMoodelliing)技术的出现现，为真止实实现BLM的理念和BLM的实践应用用提供了技术术支撑。BIM技术将建筑筑工程项目中中的单构件或或物体作为基基本元素，将将描述基本元元素的几何数数据、物理特特性、施工要要求、价格资资料等相关信信息有机地组组织起来，形形成一个数据据化的建筑模模型，作为整整个建筑工程程项目的数据据资料库。这这些围绕建筑筑物构件或物物体组织起来来的数据不仅仅只是简单地地反映了建筑筑元素的几何何特征、物理属性性等特性，相相互之间还保保持着作为建建筑整体一部部分的空间关关系和逻辑关关系，作为虚虚拟空间的数数字化建筑物物，形成了完完整的、有层层次的信息系系统[2][[3]。由于BIM具有有承载各种信信息的能力，整整个建筑相关关的信息和一一整套设计文文档存储在集集成数据库中中，所有信息息都已数字化化，完全相互互关联。这样样就可阻在BIM上构建各个个专业协同工工作的平台。这这不但梢除了了以前各个专专业设计软件件互不兼容、沟沟通渠道不畅畅的现象，还还实现了各专专业的信息共共享及有效管管理。在工程项目全生生命周期中(决策、设计计、施工、运运营、管理、拆拆除后再利用用等阶段)，各个专业业可以根据自自己的需要在在RIM中提取自己己所需要的数数据，来完成成各自的决策策、分析设计计、管理等目目的。同时从从BIM中获取信息息时，也不断断的把本专业业创建的信息息加入到BIM中去，以提提供给其它专专业使用。如如此使工程中中各参与人员员通过BIM紧密的联系系在一起，实实现了协同工工作的目的。如如图2-2所示。图2-2在BIIM技术中各各专业协同示示意图比如，在设计人人员构建了BIM后，那么施施工人员就可可以从BIM中提取相关关的信息进行行施工受力分分析，并把分分析结果录入入NBIM中，项目管管理人员则可可以从BIM中提取相关关的施工信息息，进行施工工组织安排等等等。由此看看来，BIM技术不仅解解决了建筑信信息的创建，更更重要的是构构筑起各专业业协同工作的的平台，为BLM的实施提供供了一种协调调一致的信息息管理和共享享的方法。3建筑信息模模型(BIM)概述述3.1BIMMBlM是“建筑筑信息模型”(BuilddingIInformmationnModeeling))的简称，这这项被众多国国内外设计师师称之为“革命性”的技术。最最早是由美国国乔治亚技术术学院(GeorggiaTeechCoollegee)建筑与计计算机专业的的查克·伊斯曼(ChuckkEasttman)博博士于30年前提出出的一个概念念：“建筑信息模模型综合了所所有的几何模模型信息、功功能要求和构构件性能。将将一个建筑项项目整个生命命周期内的所所有信息整合合到一个单独独的建筑模型型中，而且还还包括施工进进度、建造过过程、维护管管理等的过程程信息。”自2002年BIM被提出出以来。BIIM的涉及面面已十分广。目目前来说主要要被应用于设设计阶段。除除此之外还被被人们应用到到建筑业的多多个方面，包包括：建筑结结构设计、文文档管理、成成本估算、施施工管理、项项目管理、可可视化等(如图3-1所示)。图3-1BIIM多维管理3.2IFCC由于BIM集集成了建筑工工程项目全寿寿命周期的所所有信息，因因此引发了新新的问题，也也就是建筑工工程项目各阶阶段各部门使使用各种不同同的软件，而而这些软件定定义的数据格格式各异，因因此需要一种种中立的数据据格式来实现现各种异构数数据的集成，实实现各种不同同应用软件之之间的兼容性性。而国际协协同工作联盟盟IAI组织，一直直致力于的IFC标准的研究究，就是为了了解决这个问问题。IAI所制定定的IFC标准，是IndusstryFFoundaationClasss工业基础类类的缩写。IFC标准是关于于建筑、工程程、施工与设设备管理等各各种应用软件件通过中立的的数据格式进进行信息交换换的数据标准准[2]，目的是为为了改变建筑筑业信息交换换杂乱无章的的现状，实现现信息的有序序共享，如图图3-2所示。只要要遵循IFC标准，不同同来源的数据据就能够实现现集成[3]。图3-2IFFC标准IFC支持各各种建筑业软软件的交互，而而且作为一种种公共资源，允允许软件开发发商以其为基基础，开发面面向全球的应应用软件。建建筑软件开发发巨头，如Autoddesk公司就力顶IFC标准。由于于得到了这些些软件开发巨巨头的支持，IFC所获得的认认可度也越来来越高。建筑筑工程软件开开发商可以利利用两种方法法来开发支持持IFC标准的软件件。一种是以以IFC标准规定的的范式来描述述各种建筑工工程数据；另另外一种是编编写标准的数数据输入输出出接口来支持持IFC标准。4BIM在建建筑工程生命命周期中得应应用4.1BIMM在建筑生命命周期的应用用现状BIM作为种先先进的工具和和工作方式．．符合建筑行业的的发展趋势。BIM不仅改变了了建筑设计的的手段和方法法，而且通过过在建筑全生生命周期中的的应用．为建建筑行业提供供了一个革命命性的平台，并并将彻底改变变建筑行业的的协作方式。BIM到底有哪些些价值？它在在建筑的全生生命周期中有有哪些应用？？美国bSa（builddingSMMARTaalliannce）对BIM在建筑全生生命周期中的的应用现状做做了比较详尽尽的归纳[44]。如图4-11所示：图4-1BIIM在建筑全生生命周期应用用这些BIM应用用按照建设项项目从规划、设设计、施工到到运营的发展展阶段按时间间组织，有些些应用跨越一一个到多个阶阶。有些应用用则局限在某某一个阶段内内。大量的项项目实践表明明，BIM大大促促进了建筑工工程全生命周周期的信息共共享．建筑企企业之问多年年存在的信息息隔阂被逐渐渐打破。这大大大提高了业业主对整个建建筑工程项目目全生命周期期的管理能力力，提高了所所有利益相关关者的工作效效率。4.2BIMM+互用+协同=BLM[55]建筑幕墙设计需需要涉及许多多不同的专业业，如建筑、结结构、材料等等。由于BIIM“具有承载各各种信息的能能力，整个建建筑相关的信信息和一整套套设计文档存存储在集成数数据库中，所所有信息都已已数字化，完完全相互关联联。这样就可可以在BIMM垤上构建各各个专业协同同工作的平台台。这不但消消除了以前各各个专业设计计软件互不兼兼容的现象，还还实现了各专专业的信息共共享。例如设设计的修改或或变更、施工工这个协同工工作平台上实实现。正是BIM的应用，一一种新的建筑筑幕墙管理思思想应运而生生，这就是建建筑幕墙生命命全周期管理理(BuilldingLifeccycleManaggementt，BLM)。BLM是一种以BIM为基础的创创建、管理、共共享信息的数数字化方法，能能够大大减少少资产在建筑筑物整个生命命周期(从构思到拆拆除)中的无效行行为和各种风风险。BLM是建筑工程程管理的最佳佳模式。BIM技术在发展展过程中，吸吸纳了学术界界近年研究的的一些成果，融融汇入自身之之中。BLM是“BuuildinngLiffecyclleMaanagemment”的缩写，中中文名称“建设工程生生命周期管理理”。建筑幕墙墙工程建设项项目的生命周周期主要由两两个过程组成成：第一是信信息过程，第第二是物质过过程。施工开开始以前的项项目策划、设设计、招投标标的主要工作作就是信息的的生产、处理理、传递和应应用；施工阶阶段的工作重重点虽然是物物质生产(把幕墙建造造起来)，但是其物物质生产的指指导思想却是是信息(施工阶段以以前产生的施施工图及相关关资料)，同时伴随随施工过程还还在不断生产产新的信息(材料、设备备的明细资料料等)；使用阶段段实际上也是是一个信息指指导物质使用用(清洗维修保保养等)过程。BIM就是一个包包含了建筑全全生命周期(BuilldingLifeccycleManaggementt，简称BLM)，包括建筑筑物规划、设设计、旅工、运运营、改造、拆拆除等全部过过程中所有信信息的大型数数据库，为真真正实现建筑筑下程全生命命周期的建设设和管理提供供了技术支撑撑[6][77]。BIM技术从根本本上改变了建建筑信息的创创建行为和过过程，从工程程设计开始，创创建的就是数数字化的设计计信息。基于于数字化设计计信息的创建建，与相关技技术产品接口口，可以改变变建设工程信信息的管理过过程和共享过过程。BIM从前期设计计阶段便开始始建立一个贯贯穿始终的数数据库档案。随随着项目展开开，BIM的数据信息息跟随方案自自动积累与更更新，设计的的方案随着计计划的调整而而改变。BIM的前期设计计数据进入到到概念设计阶阶段，将开始始逐步地扩充充起来。有了了BIM共享基础，在在作建筑设计计的同时，建建筑师就可以以便捷地计算算出方案的绿绿色指标、经经济指标、概概预算等数值值，反过来再再影响对方案案的设计进行行改良。接下下来，这些数数据将继续在在扩初设计中中得以细致化化、完善化。最最终基于BIM的扩初设计计，通过截取取BIM模型就完成成了布图，使使用提取工具具就完成了文文案的编制，呈呈交一套完整整的产品设计计。BIM的数据传承承到旅工阶段段，承建公司司用来做工程程化、进度编编排、工程造造价等动工前前的准备，用用以安排采购购、下包、后后勤等工作任任务。施工阶阶段中的BIM数据库也随随着丁作安排排的展开而得得以补充，最最终完成的工工程项目实体体与BIM数据是完全全对应的，每每项物质零件件都有其准确确的电子数据据信息存档备备案。BIM信息传递的的最终阶段是是建筑物投入入运营使用的的阶段。5BIM未来来目标在前面的论述之之后，可以看看到BIM未来的目标标非常清晰。进一步细化设计计分工和设计计角色分工。在三维环境下实实现协同设计计系统、项目目管理系统、通通信联系三个个系统嵌入式式地结合。将信息资源信息息与空间模型型完全结合，形形成完整的建建筑信息模型型。完整的建筑信息息模型向前延延伸，进一步步提高虚拟现现实技术水平平；完整的建建筑信息模型型向后延伸，推推动施工水平平及物业管理理水平提高，以以统一的模型型贯穿于建筑筑使用年限，实实现全生命周周期管理。6结论BIM的应用对对于实现建筑筑全生命周期期管理，提高高