应用BIM解决建筑行业信息碎片化的研究

杜艳超李明照

(吉林建筑大学管理学院，长春130118)

摘要：建筑行业是一个比较传统的行业，其信息化整合程度不高、碎片化现象极易导致工期延长，质量下降，成本上升.BIM技术的出现，为各项目干系人提供一个实时的数据交互与共享平台，从而大大加速了可靠信息的及时交流与真实传递，提高了信息使用价值，最终达到为项目运维服务的目的.

关键词：信息碎片；BIM；信息集成

收稿日期：2015-03-24.

作者简介：杜艳超(1987～)，男，河南省安阳市人，在读硕士研究生.

中图分类号：TU 274.7文献标志码：A

The Research to Solve the Problem of Constrution Industry

Information Fragements with BIM

DU Yan-chao，LI Ming-zhao

(SchoolofManagement,JilinJianzhuUniversity,Changchun,China130118)

Abstract：The construction industry is a traditional industry,while it will result in extension of the date of completion, quality degradation and cost raise.The introduction of BIM technology in the construction industry can provide all stakeholders with a real-time data sharing platform.Whether the designer, builder, operators are working together on the same platform of BIM, this work mode can greatly accelerate the flow of information, the authenticity of information, to maximize the value of information.

Keywords:information fragements；BIM；information interoperability

0引言

在传统工作模式下，造成信息碎片化主要有两方面的原因，一方面是项目策划、设计、施工、运营阶段相互独立，分别使用不同的工作平台进行相应的工作，工作平台之间信息不能彼此兼容，导致信息传递过程中出现不同程度的失真；另一方面，同一工作平台之间不同专业之间不能进行协同工作，尤其是在规划和设计阶段建筑、结构、机电专业之间的出现信息割裂，彼此不能进行信息校对，最后造成设计信息的矛盾与冲突.信息传递的衰减与失真会造成大量的重复工作，资源大量浪费，成本大幅提升，效率明显下降，同时给项目管理带来很大的干扰.利用BIM技术，把不同项目阶段，各个参与方整合在同一个工作平台上，共同使用一套信息交互的标准，信息流从前设计阶段，设计阶段、施工阶段再到运营阶段可以进行无损传递，而且信息出现的变更可以第一时间关联到模型上，各参与方可清楚了解到最新的信息模型，从而可以依据共用的信息做出各自工作上的相应的更改.信息的集成和整合使整个建筑流程发生了质的改变，工作效率大幅提升，成本得到有效控制，施工组织得到明显优化，运营阶段的经济效益更进一步凸显.

1建筑行业信息集成难题

信息集成与整合是在项目建设过程中项目参与方之间、不同应用系统工具之间对项目信息的交换和共享，信息的整合是协调与合作的前提与基础，对项目的进展产生重要的影响 .工程项目的信息集成一直是建筑行业难题，因为建设工程项目的信息具有以下特点：

(1)数量庞大.随着项目的进展，项目的信息的数量不断增加，一个大型工程项目在实施全过程产生的图纸文档可以吨计；

(2)类型复杂.一个项目的规划、设计、建造、运营及业主、用户、政府主管部门、建筑师、工程师、承建商、产品供应商、消防、卫生、环保、金融、保险、法务、运营及维护等几十类、成千上百家参与方和利益相关方、每个项目的参与方会使用不用的专业软件来协助他们完成特定的工作.由于每个软件都有自己专用的数据格式，因而随着项目的进行，会产生成百上千中不同格式的文件存储在一个或多个项目数据库中.建筑行业常用的文件格式有文本文档格式、二维向量格式、图像格式、三维表面和形状格式，以及最近发展的三维对象交换格式和各种XML格式；

(3)来源广泛、存储分散.建设项目信息来自于不同项目参与方、不同项目阶段、不同的专业，以及来自质量控制、投资控制、进度控制及合同管理等项目管理的各个方面.

2信息集成的成本

信息集成困难给建设项目带来的是成本增加和工期延误等问题，工程项目信息的特性给项目参与方之间的信息交流和管理带来了极大的困难，导致了项目各阶段交接和转换过程中的大量信息的流失和重复工作.

2002年，美国NIST发布了一个关于工程建设行业由于信息互用效率低下问题导致成本增加的专门研究报告——《Cost Analysis of Inadequate Interoperability in the U.S Capital Facilities Industry》.该研究的内容包括了信息互用与信息管理两个方面，在建筑业中系统之间的不兼容，导致了无法快速准确的传递地交流信息.这是造成建筑行业效率低下的主要原因、项目成本增加的根源之一.详细数据见表1.

表1　建筑行业信息互用困难造成的项目成本浪费分析 [1]

注：表中数值单位为百万美元

我们可以得出结论由信息互用困难而产生的主要费用来自：

(1)在工作不同阶段交接过程中由于信息的缺失和衰减；

(2)在应用软件之间需要手动重新记录数据及多花费的时间.

该报告的调查结果显示，数据互用性不足给整个项目平均带来3.1%的成本增加和3.3%的工期延误.

3BIM工作流程与模式

传统工作模式与BIM工作模式有本质的区别，传统项目不同阶段或同一阶段不同项目成员之间的工作往往是独立性比较强，专业信息割裂化严重，不能进行有效地协调与沟通，而BIM工作模式最大的优点就是项目的不同参与方在同一个平台上工作保证了信息的无损传递，图1为传统工作模式和BIM工作模式的模型.

图1　传统项目工作模式和BIM工作模式的模型

(1)前期策划阶段.依据业主的设计任务书确定方案的外形、功能、结构形式、选址等任务，应用BIM建立概要模型对建设方案进行分析与模拟，为项目的设计、建造、缩短工期、节省施工成本创造条件[2]；

(2)设计工作阶段.相较于传统CAD设计工作过程中建筑、结构、机电独立造成不同专业之间的冲突现象，利用BIM技术，通过搭建各专业的BIM可视化模型，一方面可以对原有二维图纸进行审查，找出相关图纸设计错误，进一步提高设计图纸的质量并进行设计的优化；另一方面，设计师能够在虚拟的三维环境下方便的发现各专业结构之间的空间关系是否存在碰撞冲突，可以针对这些碰撞点进行设计调整优化，将施工过程中可能出现的问题提前解决，业主采用BIM技术可有效地减少工程施工过程中可能出现的变更，从而保证了信息的一致性[3]；

(3)施工阶段.在传统工作模式下,各系统间的冲突碰撞很难在二维图纸上识别,一般直到施工进行了一定阶段才被发觉,信息的错误会造成重新设计与返工，大量浪费时间和施工资源.由于BIM在设计阶段对各专业进行了整合并进行分析模拟与碰撞检查，使问题提前发现并被解决，因此，在BIM工作模式下，施工方拿到的图纸是很少有错误的图纸，施工方得到的信息是与设计方一致且没有错误的信息，这样就大大加快了施工进度.采用BIM新型管理模式对施工阶段的管理效益的提升非常明显：①采用BIM技术通过可视化预演提升施工组织效率，对一些重要的施工环节或采用新施工工艺的关键部位、施工现场平面布置等施工进行模拟分析，以提高计划的可行性与可建造性；②通过4D模拟优化可缩短施工进度，BIM可以轻松创建、审核和标记4D模型，编辑更为可靠的进度表，与三维模型直接对接，从而使规划的施工流程与项目相关方顺畅沟通，也可以对下阶段施工方案计划和安排进行预演，在视频界面上，直观、系统地考察方案的可行性.通过在视觉上比较竣工进度与预测进度，项目管理人员可以避免进度计划的疏漏，更好地把握项目的进度管理.此外借助4D模型，施工企业在工程项目投标中将获得竞标优势，BIM可以协助评标专家从4D模型中很快了解投标单位对投标项目主要施工的控制方法、施工安排是否均衡、总体计划是否基本合理等，从而对投标单位的施工经验和实力作出有效评估； ③采用BIM建模可以进行构件精细化制造和加工，利用传统二维CAD设计工具进行机电、结构、幕墙等深化设计其精度和详细程度很难满足现场施工的要求，尤其是在构件加工图上，出错率更高，在加工制造更不易被察觉，直到现场才被发觉，只能重新返回到原厂重新加工.这就会严重影响施工进度，造成工期延误和成本损失.而基于BIM模型辅助深化设计，提供了精准的信息参考及统一的可视化环境，可有效促进团队对细节位置进行沟通，同时在施工深化设计过程中，发现已有施工图纸上不易发现的设计盲点，找出关键点为现场施工尽早的制定解决方案，实现工程现场大量构件精细化工厂预制和现场安装，降低成本，提高效率；

(4)运维阶段.传统的在项目工程完工后，物业管理部门得到的竣工图纸往往会参差不齐，而且会有很多错误的信息.物业管理部门不仅仅需要得到设计图纸、竣工图纸，更需要得到大量的有关设备真实状态参数、材料安装使用情况的相关的运维信息，但常规的技术根本无法实现这一点.通过BIM技术的运用，运营方得到的是施工方的没有信息衰减的信息模型，这样就可以对整个建筑和机电设备的情况一目了然，而且BIM技术的运用还可以带来以下优点：①运用BIM数据模型提升物业信息化管理效率，运维方可将建筑物空间信息和设备参数有机的整合起来，结合运营维护管理系统，充分发挥空间定位和数据记录的优势，合理制定维护计划，以降低建筑物使用过程中出现突发状况的概率.在空间管理方面，可帮助管理团队记录空间的使用情况，处理最终用户要求空间变更的请求，分析现有空间的使用情况，合理分配建筑物的使用空间，确保空间资源的最大利用效率；②运用BIM提升灾害预警应急水平，利用BIM及相关的灾害分析软件对运营阶段的灾情预警应急分析，提升建筑的安全保障能力.在灾害发生前，BIM技术可以模拟灾害发生的过程，分析灾害发生的原因，制定避免灾害发生的措施，以及发生灾害后人员疏散、救援支持的具体预案.当灾害发生后，BIM模型可以提供救援人员紧急状况点的完整信息，这将有效提高突发状况应对措施.此外，楼宇自动化系统能及时获取建筑及设备的状态信息，通过BIM和楼宇自动化系统的结合，使BIM模型能清晰地呈现出建筑物内部紧急状况的位置，甚至到达紧急状况点的最合适路线，救援人员可以由此做出正确的现场处置，提高应急行动的成效.

4常用BIM核心建模软件的分析与比较

现在市场上BIM核心建模软件主要有以下几种：

(1)Autodesk公司的Revit建筑、结构和机电系列，在民用建筑市场凭借Autodesk CAD的天然优势，有很大的市场占有率；

(2)Bentley建筑、结构和设备系列，Bentley软件在制造、工程、施工和工厂运营领域，提供信息技术市场研究和技术评估、顾问和战略咨询服务、高级管理层会议服务在，在工厂设计和基础设施领域拥有巨大的优势；

(3)Dassault公司的CATIA是全球高端的机械设计制造软件，在航空航天、汽车领域具有接近垄断的市场地位，应用到工程建设行业无论是对复杂形体还是超大规模建筑，其建模能力、表现能力和信息管理能力都比传统的建筑类软件有明显的优势.

Nemecheck公司的ArchiCAD,ArchiCAD是最早具有市场影响力的核心建模软件，但由于其专业配套功能(仅限于建筑专业)与多专业一体的设计模式不匹配，因此很难实现突破.

5结语

建筑行业涉及到数量众多的项目参与方，形成大量的建筑信息.如果不能充分整合分散的、来源广泛的信息，就会造成时间和资源的大量浪费，进而造成工期延误，成本增加.通过BIM信息化技术的应用，在协调沟通、效率提升、质量控制、成本优化、信息整合等方面起到了巨大作用.通过对各阶段进行高度的信息化管理，可以更加合理地配置企业生产要素，优化劳动力资源配置，提高行业生产能力和效率.通过制定合理的BIM技术运用成本和利益分配制度等新型企业精益化管理制度，BIM技术的运用前景将十分广阔.

参考文献

[1]Michael P.Gallaher,Alan C.O’Connor,John L.Dettbarn,Jr.,and Linda T.Gilday,U.S.Department of Commerce,Technology Administration ,National Institute of Standards and Technology,Advanced Technology Program,Information Technology and Electronics Office,Gaithersburg,Maryland 20899,Cost Analysis of Inadequate Interoperability in the U.S Capital Facilities Industry[R].2002.

[2]Chuck Eastman,Paul Teicholz,Rafael Sacks,and Kaehleen Liston.BIM Handbook:A Guide to Building Information Modeling for Owners,Managers,Designers[M].New York City:John Wiley & Sons Inc,2011:203-210.

[3]Chuck Eastman,Paul Teicholz,Rafael Sacks,and Kaehleen Liston.BIM Handbook:A Guide to Building Information Modeling for Owners,Managers,Designers[M].New York City:John Wiley & Sons Inc,2011:213-225.