BIM在建筑工程生命周期的理论

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世纪以来，建筑行业面临来自多方面挑战，特别是来自国外设计公司的强大竞争压力。快速发展的城市建设带来了越来越紧迫的设计任务，层出不穷的新材料、新技术，以及新的设计思想，这些都要求设计人员不断更新自我，进行再学习。2006年，美国建筑师协会曾经发出过一个警告：不懂建筑信息模型(BIM：BuildingInformationModeling)的建筑师，不久的将来将失去获得offer的机会。在美国，随着BIM的推广，所有的建筑业务，包括设计、设计审核、预算、工程管理等，将会整合到一起。建筑信息模型(BuildingInformationModeling，简称BIM)技术创建并利用数字模型对项目进行设计、建造和运营管理[1]，将各种建筑信息组织成一个整体，贯穿于建筑全生命周期过程。BIM在中国的全面应用将为建筑业的发展带来巨大的效益，使设计乃至整个工程的质量和效率显著提高。BIM将直接促使建筑行业各领域的变革和发展；它将使建筑行业的思维模式及习惯方法产生深刻变化；使设计、建造和运营的过程产生新的组织方式和新的行业规则。目前，BIM在中国建筑业的应用已经起步。2BLM理论概述建筑信息管理包括两个方面，其一是项目创建过程中建立建筑工程信息，其二是在整个项目生命周期中管理和共享这些信息，从而达到提高决策准确度，提高运营敬率，提高项目质量和提高用户获利能力的目标。如图2-1所示图2-1BLM实现过程示意图建筑业对建设工程信息的管理和共享己有多年的研究，但由于缺乏实现的基础和可行技术的支持，研究多数停留在理论和概念层面上，在实践上没有突BIM(BuildingInformatioHModelling)技术的出现，为真止实现BLM的理念和BLM的实践应用提供了技术支撑。BIM技术将建筑工程项目中的单构件或物体作为基本元素，将描述基本元素的几何数据、物理特性、施工要求、价格资料等相关信息有机地组织起来，形成一个数据化的建筑模型，作为整个建筑工程项目的数据资料库。这些围绕建筑物构件或物体组织起来的数据不仅只是简单地反映了建筑元素的几何特征、物理属性等特性，相互之间还保持着作为建筑整体一部分的空间关系和逻辑关系，作为虚拟空间的数字化建筑物，形成了完整的、有层次的信息系统[2][3]。由于BIM具有承载各种信息的能力，整个建筑相关的信息和一整套设计文档存储在集成数据库中，所有信息都已数字化，完全相互关联。这样就可阻在BIM上构建各个专业协同工作的平台。这不但梢除了以前各个专业设计软件互不兼容、沟通渠道不畅的现象，还实现了各专业的信息共享及有效管理。乒在工程项目全喜生命周期英中萌(创决策、设计、档施工、运营、泛管理、拆除后莫再利用等阶迈段筛)显，各个专业可助以根据自己的庙需要酿在秧RI条M偏中提取自己所相需要的数据，主来完成各自的售决策、分析设糟计、管理等目洲的。同时孝从奇BI等M围中获取信息时后，也不断的把膨本专业创建的干信息加入境到贞BI魂M龟中去，以提供佳给其它专业使丢用。如此使工胁程中各参与人笑员通四过讯BI鹅M缺紧密的联系在仇一起，实现了填协同工作的目馆的。如俭图呈2你-2蓬所示。迈图秆2-像2旬在晶BIM炊技术中各专业走协同示意图照比如，在设计放人员构建送了鲁BI局M担后，那么施工筛人员就可以爬从把BI哄M群中提取相关的渴信息进行施工判受力分析，并妨把分析结果录拢入揉NBI彼M革中，项目管理广人员则可以老从灭BI株M萌中提取相关的隶施工信息，进裁行施工组织安择排等等。由此质看来区，赞BI丽M惹技术不仅解决枣了建筑信息的制创建，更重要浩的是构筑起各蛇专业协同工作愈的平台，火为规BL贸M舌的实施提供了艰一种协调一致卫的信息管理和械共享的方法。凭3来裳建警筑信息模型骤(拘BIM)庭概述撤3圣.1强衫BIM叠BlM陡是射“炮建筑信息模棵型解”陡(越Buildi览ngInf川ormati泪onMod丽eling)面的简称，这项酒被众多国内外双设计师称之裂为锯“患革命件性满”这的技术。最早虽是由美国乔治傲亚技术学院膀(饺Georgi脂aTech淡Colle蚁ge)钻建筑与计算机刑专业的查胖克肺·券伊斯曼优(丹Chuck全Eastma傍n)忠博士于延30部年前提出的一碧个概念：萝姥“辈建筑信息模型岁综合了所有的眨几何模型信息童、功能要求和围构件性能。将催一个建筑项目否整个生命周期冰内的所有信息逃整合到一个单毒独的建筑模型发中，而且还包无括施工进度、蝴建造过程、维悠护管理等的过垮程信息微。凳”洽自柿2002柄年天BIM蛙被提出以来。勇BIM唱的涉及面已十宏分广。目前来慈说主要被应用鞋于设计阶段。不除此之外还被巴人们应用到建抄筑业的多个方虑面，包括：建丸筑结构设计、阿文档管理、成毒本估算、施工洗管理、项目管乖理、可视化单等捏(这如图漂3玉-师1鸡所翠示永)巷。尺图嚷3乌-1BI梨M酬多维管理俘3沿.2狸IFC床由彻于则BIM浴休集成了建筑工猴程项目全寿命铜周期的所有信议息，因此引发关了新的问宜题，也就是建捐筑工程项目各佛阶段各部门使劲用各种不同的霞软件，而这些疏软件定义的数摆据格式各异，膜因此需要一种遍中立的数据格涛式来实现各种俗异构数据的集辨成，实现各种血不同应用软件检之间的兼容性育。而国际协同穴工作联历盟界IAI带哈组织，一直致凡力于泳的布IFC镜坑标准的研究，镇就是为了解决防这个问题。物IAI衬扯所制定贝的席IFC邮巧标准，惩是犁Indust辣ryFou急ndatio拾nClas服s罚告工业基础类的残缩写掌。催IFC艰吵标准是关于建荒筑、工程、施睛工与设备管理浩等各种应用软盖件通过中立的侧数据格式进行痛信息交换的数警据标准皇[崇2慕]嘴，目的是为了贤改变建筑业信益息交换杂乱无咽章的现状，实雅现信息的有序油共享，如图保3右-既2众胆所示。只要遵挣循殊IFC凤直标准，不同来泳源的数据就能举够实现集成昌[庙3止]汗。狂图妙3摘-2IF剑C旨标准陆IFC申玉支持各种建筑皂业软件的交互妄，而且作为一敢种公共资源，嘴允许软件开发胆商以其为基础锈，开发面向全装球的应用软件覆。建筑软件开派发巨头，愿如沿Autode难sk托咐公司就力劣顶音IF真C度标准。由于得淹到了这些软件库开发巨头的支俊持束，叛IFC述许所获得的认可婆度也越来越高奏。建筑工程软解件开发商可以妇利用两种方法长来开发支窝持观IFC他妙标准的软件。朱一种是比以这IFC案粗标准规定的范但式来描述各种警建筑工程数据船；另外一种是育编写标准的数轿据输入输出接内口来支甜持帜IFC数抵标准。值4咸细BIM丙在建筑工程生役命周期中得应左用壳4亭.笨1投自BI世M票在建筑生命周帝期的应用现状访BI脚M孕作为种先进的际工具和工作方质式．符渣合购建筑行业的发楼展趋势绩。岂BI勉M扇不仅改变了建锡筑设计的手段削和方法，而且灾通过在建筑全躁生命周期中的解应用．为建筑灿行业提供了一完个革命性的平出台，并将彻底裁改变建筑行业和的协作方式瑞。崭BI舌M剑到底有哪些价滥值？它在建筑铲的全生命周期革中有哪些应用表？美挣国挎bS阶a挎（薄buildi码ngSMAR档Talli孝anc来e脆）巧对远BI逃M嗽在建筑全生命最周期中的应用房现状做了比较闯详尽的归纳暑[4]遥。如图颈4-1申所示：驳图搭4-1葛BI占M亮在建筑全生命葵周期应用批这些顿BIM覆应用按照建设冲项目从规划、扩设计、施工到致运营的发展阶摸段按时间朽组织，有些应扒用跨越一个到轰多个阶。样有些应用则局盈限在某一个阶评段内。大量的裹项目实践表明活，绕BIM皇大大促进了建丹筑工程全生命根周期的信息共坡享．建筑企业影之问多年存在杰的信息隔阂被瞎逐渐打破。这型大大提高了业灰主对整个建筑可工程项目全生史命周期的管理住能力，提高了验所有利益相关粮者的工作效率冰。降4徒.2目BIM陕+单互欢用挽+对协探同共=BLM胜[5]肝建筑幕墙设计田需要涉及许多匪不同的专业，迈如建筑、结构睁、材料等。由冰于烧BIM漫“间具有承载各种居信息的能力，引整个建筑相关惭的信息和一整能套设计文档存胃储在集成数据侮库中，所有信录息都已数字化济，完全相互关谦联。这样就可我以在韵BIM艳垤上构建各个言专业协同工作谷的平台。这不竞但消除了以前填各个专业设计赖软件互不兼容堤的现象，还实兽现了各专业的胳信息共享。例散如设计的修改镜或变更、施工和这个协同工作匀平台上实现。燃正朗是在BI滴M覆的应用，一种涂新的建筑幕墙惜管理思想应运沙而生，这就是躺建筑幕墙生命酷全周期管艺理扑(Build秤ingLi搜fecycl哪eMana甚gemen正t跪，晚BLM捐)熔。件BL瘦M抄是一种须以西BI明M稳为基础的创建旗、管理、共享滔信息的数字化好方法，能够大按大减少资产在地建筑物整个生呼命周挤期稿(撤从构思到拆钩除沸)屋中的无效行为阔和各种风险道。鸽BL违M咬是建筑工程管团理的最佳模式戴。坑BI菠M难技术在发展过炮程中，吸纳了篮学术界近年研居究的一些成果重，融汇入自身沸之中。皮BL探M搬是姻“厌Buildi肠ngLif协ecycle睬Mana真gemen控t伐”屿的缩写，中文再名秃称垄“炊建设工程生命农周期管冻理源”皱。建筑幕墙工唱程建设项目的凶生命周期主要氧由两个过程组诵成：第一是信浑息过程，第二赵是物质过程。挪施工开始以前薄的项目策划、和设计、招投标邻的主要工作就阅是信息的生产执、处理、传递台和应用；施工板阶段的工作重帽点虽然是物质茅生挡产眯(脾把幕墙建造起浩来泽)既，但是其物质堡生产的指导思躺想却是信摘息便(牌施工阶段以前滥产生的施工图然及相关资碎料慢)芬，同时伴随施战工过程还在不珍断生产新的信镇息榜(乡材料、设备的诉明细资料体等踢)赚；使用阶段实穿际上也是一个建信息指导物质废使烧用可(拳清洗维修保养撞等迁)肌过程。含BI西M律就是一个包含制了建筑全生命去周课期躺(Build胸ingLi属fecycl量eMana郊gemen侍t蚀，简雅称祥BLM究)那，包括建筑物维规划、设计、闲旅工、运营、嘱改造、拆除等须全部过程中所崭有信息的大型游数据库，为真坡正实现建筑下习程全生命周期品的建设和管理攻提供了技术支葱撑原[6][7]弹。快BI找M肚技术从根本上枕改变了建筑信浸息的创建行为贿和过程，从工疤程设计开始，宰创建的就是数收字化的设计信盯息。基于数字歇化设计信息的姜创建，与相关巾技术产品接口瓜，可以改变建冶设工程信息的翠管理过程和共天享过程脊。冲BI连M阔从前期设计阶歉段便开始建立伐一个贯穿始终陕的数据库档案狭。随着项目展舞开族，元BI历M返的数据信息跟静随方案自动积愤累与更新，设先计的方案随着摄计划的调整而躲改变捧。纽BI浑M妹的前期设计数谢据进入到概念浇设计阶段，将开开始逐步地扩救充起来。有挡了乳BI义M衰共享基础，在捉作建筑设计的肯同时，建筑师乏就可以便捷地深计算出方案的扩绿色指标、经笔济指标、概预淘算等数值，反铁过来再影响对亦方案的设计进解行改良。接下桐来，这些数据跨将继续在扩初田设计中得以细甚致化、完善化匀。最终基授于意BI掀M私的扩初设计，恼通过截竞取袜BI皱M燥模型就完成了揭布图，使用提骑取工具就完成紫了文案的编制藏，呈交一套完奏整的产品设计加。乌BI川M念的数据传承到口旅工阶段，承州建公司用来做平工程化、进度铲编排、工程造件价等动工前的原准备，用以安斥排采购、下包萍、后勤等工作种任务。施工阶娃段中纹的忌BI妙M汤数据库也随着浆丁作安排的展哀开而得以补充栋，最终完成的剩工程项目实体秋与备BI盲M剖数据是完全对蛋应的，每项物孤质零件都有其绩准确的电子数嫁据信息存档备符案略。型BI包M馆信息传递的最红终阶段是建筑毁物投入运营使次用的阶段。桥5态BI抽M躬未来目标贩在前面的论述黎之后，可以看侧到茧BI携M俩未来的目标非剥常清晰。窝进一步细化设插计分工和设计尚角色分工。祝在三维环境下辫实现协同设计长系统、项目管狠理系统、通信误联系三个系统谎嵌入式地结合落。职将信息资源信墨息与空间模型德完全结合，形遵成完整的建筑驰信息模型。嫁完整的建筑信闻息模型向前延菠伸，进一步提姥高虚拟现实技纽术水平；完整叨的建筑信息模瘦型向后延伸，蜘推动施工水平械及物业管理水壁平提高，以统驳一的模型贯穿庆于建筑使用年窝限，实现全生促命周期管理。6结论末BIM卵的应用对于实门现建筑全生命籍周期管理，提避高建筑行业规拿划、设计、施爸工和运营的科贤学技术水平，房促进建筑业全捞面信息化和现聋代化，具有