第1章BIM应用与发展概述

[2]。与其他业务或新技术的集成应用这包括两个方面内容：一是与非现场业务的集成应用。例如工厂化生产。随着建筑工业化的发展，很多建筑构件的生产需要在工厂中完成。这时，如果采用BIM技术进行设计，可以将设计BIM数据直接传送到工厂，通过数控机床对构件进行数字化加工，对于具有复杂几何造型的建筑构件，这样可以大大提高生产效率。二是与其他非建筑专业软硬件技术集成应用，包括3D打印、3D扫描、GIS、测量定位等技术。例如，在古建筑物保护修缮过程中，现场通过3D扫描对实物进行扫描，产生复杂环境和几何结构的详细三维图，导入BIM建模软件进行修改和加工。再如，国内某项目已实施与BIM技术集成应用的3D打印建筑结构体系，通过BIM建模软件建立墙体模型，导入3D打印设备进行墙体空腔结构打印，现场配置横向、竖向钢筋后，在空腔内进行混凝土灌心，形成3D打印配筋砌体剪力墙结构。从技术应用向与项目管理集成应用转变我国建筑业虽然经过了三十多年的高速发展，但相比其他行业效率依然比较低。究其原因，一是工程项目自身的复杂性、管理过程非标准化导致的各业务管理协同不畅，据研究表明工程项目约有30%成本消耗在管理团队成员沟通协调过程中；二是数据共享协同困难，各业务管理单元之间，上下级业务层级之间实时获取一致的业务数据存在巨大困难，管理依据往往不是实时准确数据，而是事后报表或个人的经验，这会导致工程延误、浪费、错误现象，最终影响决策。而目前的项目管理技术、方法无法根本性解决这些问题。BIM技术的出现可有效解决项目管理中生产协同和数据协同这两个难题。目前BIM技术已经不再是单纯的技术应用，它正在深入到项目管理的各个方面，包括成本管理、进度管理、质量管理等都会深入应用BIM技术，与项目管理集成应用成为BIM应用的一个趋势。《报告》调查显示59.8%的被调查对象认为BIM技术与项目管理信息的集成可发挥BIM更大的价值，二者集成应用包括以下几方面的内容：BIM技术为项目管理过程提供数据有效集成的手段BIM技术是基于三维几何模型，集成不同阶段、不同专业、不同资源信息的共享知识资源，为项目管理过程提供了数据有效集成的手段。传统项目管理中，各业务线的数据是分散的，借助信息化的项目管理是将这些散落的数据集成应用，但缺乏将数据有机集成的手段和介质，造成来源不统一、口径不一致、数据不准确的问题，虽然借助信息化系统对数据进行了整理、统计和分析，但结果不尽如人意。BIM技术基于统一的模型进行管理，提供更为底层、基础和一致性的数据，从设计模型、工程量数据扩展到施工管理、材料设备、运行维护等数据可全部有机集成在一起。BIM技术为项目管理提供更为及时准确的业务数据目前，工地现场的很多业务环节的管理失控，往往是因为没有准确的业务数据支持，例如工程款支付超限、材料用量不清、二次设计不及时等。BIM技术侧重于在项目管理过程中业务点的技术应用，例如工程量计算、变更算量、方案模拟优化等，通过这些点的应用，在提高项目单点工作效率的同时，可以并为项目管理过程各业务线提供管理所需业务数据。这些数据是及时和准确的，它为项目管理过程中流程审批提供依据，极大的提高了人员工作效率。BIM技术可提高管理单元之间的数据协同和共享效率BIM技术与项目管理集成应用，有利于提高工程项目管理过程中的各管理单元之间的数据协同和共享效率。在施工项目管理过程中，不同业务板块之间必须能够协调一致的工作，例如资金的准备是否充分及时，需要采购、分包提出准确的采购和分包计划，但是，不同的业务管线的划分使得他们之间沟通协调成本相当高，传统的管理手段无法突破这一点。BIM技术可为项目管理提供一致的模型，BIM模型集成了不同的业务数据，采用可视化的形式动态获取各条管线所需数据，任何一点变更，相关业务人员做出修改后，其他所有人员调用到的数据就是最新的了，保证了数据及时的、准确的在各方之间共享和协同应用。BIM技术与项目管理集成需要信息化平台系统的支持二者的集成应用是各参建方基于统一的模型进行工作，以BIM模型为中心，完成业务数据、管理过程的协同，在这个过程中，BIM技术是信息产生者，项目管理过程成为业务数据的使用者，那么如何让信息被充分利用并支持项目管理成为关键。因此，需要建立统一的项目管理集成信息平台，与BIM平台通过标准接口和数据标准进行数据传递，及时获取BIM技术提供的业务数据；支持各参建方之间的信息传递与数据共享；支持对海量数据的获取、归纳与分析，协助项目管理决策；支持各参建方沟通、决策、审批、渠道、项目跟踪、通讯等。从单机应用向基于网络的多方协同应用转变建筑施工行业具有周期长、参与者多、专业细等特点，这使得施工现场及时沟通协同的必要性和重要性大大增强，协同效率低下往往是造成项目失败的主要原因之一。究其根本往往是在错误的时间把错误的信息发送给错误的人，由此做出了错误的理解或互相矛盾的决策，解决这些问题核心就是能够更准确的创建信息、及时传递信息、更快的反馈信息。目前，物联网、移动应用等新的客户端技术迅速地发展和普及，他们依托于云计算和大数据等服务端技术实现了真正的协同，满足了工程现场数据和信息的实时采集、高效分析、及时分发和随时获取，形成了“云+端”的应用模式。这种基于网络的多方协同应用方式可与BIM技术集成应用，形成优势互补。一方面BIM技术提供了协同的介质，BIM技术基于统一的模型工作，降低了各方沟通协同的成本。另一方面，“云+端”的应用模式可更好的支持基于BIM模型的现场数据信息采集、模型高效存储分析、信息及时获取沟通传递等，为工程现场基于BIM技术的协同提供新的技术手段，这也会成为BIM应用的一个趋势。《报告》调查显示，有48.4%的被调查对象认为从单机应用向“云+端”的协同应用转变将是BIM发展的一个特点，主要包括以下几方面的内容：云计算为BIM应用提供了高效率、低成本的信息化基础架构BIM技术的应用具有业务多、周期长和专业能力强等特点，更需要信息化软件支撑，因此其应用过程会涉及到大量的专业计算和海量的业务数据，云计算提供了一种很好的技术支撑手段。云计算为BIM应用带来以下好处：一是低成本投入，云计算采用虚拟资源池的方法管理所有资源，对物理资源的要求较低，可以节省高达67%的服务器的生命周期成本；二是灵活的数据存储，云计算采用可伸缩网格体系结构，根据BIM数据需用量动态作出存储空间调整，做到按需分配，满足BIM应用所需要的数据要求；三是高效分析和计算能力，云计算可根据实际需求自动增加调整所需计算资源，远远超过本地单CPU计算速度，例如基于基于云的BIM工程量计算，比起单机算量提高将近10倍的速度。支持工地现场不同参与者之间的协同和共享在BIM技术与云计算、移动技术集成应用过程中，BIM数据放到云端，现场的工作人员通过移动终端可以及时获取自己所需要的信息，基于这种模式，可支持不同业务的协同工作。例如，现场基于模型的沟通。项目成员在施工现场就可以通过手机或PAD实时进行模型的浏览和查询，并针对现场问题进行模型标注，其他人员获取信息，针对问题的及时沟通和修改。支持工地现场管理过程的实施监控通过BIM技术与云计算、物联网技术集成应用，可满足工地现场很多管理业务需及时跟踪与监控的需求。例如现场材料的跟踪检查，通过RFID技术可以实现材料设备的进场验收、施工部位的使用等跟踪，并将数据与BIM平台中相关构件的设计信息要求对比，监控现场材料使用是否正确，实现对施工进度、重点部位、隐蔽工程等部位的材料设备进行校核。再如在上海中心大厦项目上，现场对于环梁结构及其辅助结构用全站仪进行数据采集，将采集后的数据与BIM三维模型的理论数据进行分析比较，最终可建立与现场实际工况一致的三维模型。总之，BIM应用强调的是在不同的业务模型产生之后，在建造过程中如何被使用，发挥更大价值。云技术、移动技术等与BIM技术的集成应用使得BIM应用跨越了时空限制，真正进入了施工现场，符合工程项目走动式办公的特点。因此，这样的应用模式必然会为现场管理和协同带来革命。从标志性项目向一般项目应用延伸在我国，BIM技术在项目上的应用经历了从大到小、从特殊到普通的过程。最初只是应用于一些大规模标志性的项目中，例如上海中心大厦项目、广东东塔项目等，上海世博会一些场馆也应用了BIM技术。但是最近两三年时间里，BIM技术已经开始应用到一些中小型规模的项目当中，特别是对于设计行业，某些大型设计院项目上BIM技术使用率可达到70%-80%。随着设计行业BIM应用普及，施工行业的这种趋势逐渐明显，《报告》调查显示，39.6%的被调查对象认为BIM应用正从标志性项目向一般项目应用扩展，这主要是包括以下原因：国内企业对于BIM技术的认识在不断成熟BIM技术在企业中推广的阻碍往往来自于企业认为投入产出不佳或者投资得不到回报。因此，很多企业从战略考虑，认为既然使用BIM技术，就要用在大型复杂的标志性项目才有意义，而一般项目没必要使用BIM技术，产生不了效益。但是，随着BIM技术应用的普及，以及对BIM应用方法和流程的研究，可以认定影响BIM应用的价值往往是因为实施方法和过程出问题了，而不是BIM本身出问题了。同时，BIM应用的成功案例越来越多，这也促使企业认识在转变，没必要花大的代价在大型项目使用BIM，完全可以从一般项目进行试点，逐步推广。很多BIM技术相关的软件已逐渐成熟以前BIM技术的应用聚焦在设计阶段，以AutodeskRevit为代表的BIM设计软件较为成熟，这无形中促进了BIM在设计阶段的应用。施工阶段的应用软件较少，施工项目想使用BIM，往往需要和软件商合作，定制化开发软件或者进行必要的修改，同时，BIM软件也无法复用设计阶段模型，重新建模也加大了应用成本。随着这几年施工阶段的BIM应用软件逐渐成熟，以及与设计模型接口的打通，也使得BIM应用成本大大降低，例如基于BIM的工程量计算，目前这类软件在传统工程量计算软件的基础上，采用BIM模型进行算量，并实现了从设计模型直接导入的功能，这样的软件可直接用于一般的工程。基础设施领域开始积极推广BIM应用一方面各级地方政府积极推广BIM技术应用，针对政府投资项目要求必须使用BIM技术，这无疑促进了BIM技术在基础设施领域的应用推广。例如上海市城市综合水处理项目、11号线徐家汇站内部装修设计等多个工程都采用了BIM技术；另一方面基础设施项目往往工程量庞大、施工内容多、施工技术难度大，施工过程周围环境复杂，施工安全风险较高，传统的管理方法已不能满足实际施工需要，BIM技术可通过施工模拟、管线综合等技术解决这些问题，使施工准确率和效率大大提高。例如城市地下空间开发工程项目，应用BIM技术在施工前可以充分模拟，论证项目与周围的城市整体规划的协调程度，以及施工过程对周围环境的而影响，从而制定更好的施工方案。本报告内容组成本报告是一份关于BIM技术在我国建筑施工行业深度应用的研究报告（以下简称《报告》）。《报告》通过对BIM技术在施工行业深度应用的现状进行调研、分析和总结，给出建筑施工行业BIM深度应用的应用点，并逐点展开论述，《报告》共分为13章的内容。《报告》首先在第1章对BIM技术在施工行业应用的发展、现状和趋势方向进行论述。针对BIM技术在施工行业深度应用情况，本书编委会组织进行广泛调查，调查采用线上和线下结合的方式进行，第2章将对调查结果进行详细分析。项目管理是施工行业的核心业务，它的发展对行业的影响较大，如何将BIM技术应用到项目管理全过程，提高管理业务的效率和数据的准确性，将在第3章进行论述。云计算、物联网这些新兴信息化技术已经在各行各业被广泛应用，对于建筑施工行业而言，现场走动式办公是其核心特征，如何通过云计算、移动技术和物联网与BIM技术的集成应用，提高工地现场工作协同和沟通效率，成为行业共同关心的热点。BIM与云计算、BIM与物联网的集成应用将在第4章和第5章分别进行论述。目前，建筑施工行业高能耗、低效率、高成本、技术进步缓慢依然严重制约和阻碍着行业持续健康发展，建筑产业现代化将成为建筑业适应经济发展“新常态”的必由之路，而建筑预制装配化是实现建筑产业现代化的关键路径之一，基于BIM技术的数字化加工和预制装配式施工成为关键技术应用，第6章和第13章分别论述这两部分内容。除以上内容之外，BIM技术的深度应用已经扩展至与相关的软硬件技术集成应用，这些集成应用虽然还没有在工程中普及，但是随着技术的成熟，它们将会为成为实现智慧建造的必备手段，这主要包括测量定位、GIS、3D扫描、虚拟现实技术、3D打印，这几部分内容分别在第7、8、9、10、11章进行论述。随着BIM技术应用的广度和深度逐渐加大。为提高BIM应用的效率，基于BIM的模型构件库的复用显得越来越重要，因此，有必要建立基于BIM模型的部件部品库，这部分内容在第12章阐述。另外，从第3章到第13章，每一章中还给出了实际案例，用于展示BIM技术的具体应用方法和途径，帮助读者建立对BIM技术深化应用和发展的感性认识。参考文献何关培等.BIM总论[M].北京：中国建筑工业出版社.2011倪江波等.中国建筑施工行业信息化发展报告（2014）-BIM应用与发展[M].北京：中国城市出版社.2014.马智亮.追根溯源看BIM技术的应用价值和发展趋势[J].施工技术，2015，44(6)：1-3.李云贵.中国BIM标准与技术政策研究进展[J].中国建设信息，2013，514(22)：22-26.张建平等.基于4D-BIM的施工资