问先奇

(苏州科技大学，江苏 苏州 215009)

0 引 言

智能建筑就是综合运用各种智能化信息，将建筑物结构、系统、服务、管理根据用户需求进行最优化组合，从而为用户建造一个高效、舒适、便利的人性化住宅建筑。而BIM(建筑信息模型)技术是一种数据化管理工具，它以建筑物的各项施工数据作为基础，建立三维立体模型，通过数据仿真模拟建筑施工过程。

1 BIM技术的优势

1.1 建筑模型的可视化

相较于传统的CAD建筑物图纸，BIM技术的应用改善了建筑物施工设计方案，在一定程度上推动了二维图纸的改革：它将建筑施工图由平面设计图转化为3D立体模型，通过三维动态演示，对建筑工程的施工流程与技术方案进行动画模拟，有效地提高施工人员在后期施工的效率与安全性。

1.2 建筑信息的集成化

目前，BIM技术的优势在于其庞大详细的数据库，其中不仅包含了施工建筑与施工材料的基本信息，还包括智能建筑施工方案的相关设计资料。在各个建筑施工阶段，工作人员对BIM中的施工数据进行实时更新，达到模拟数据共享，并与模拟设计进行对比，以提升工程项目信息与模拟信息之间的匹配度。

1.3 建筑成本的控制

在建筑施工的过程中，通过BIM技术的4D模拟，计算出在施工过程中的混凝土方量，模板面积等各种工程量与工程材料的数量，选择出最优的方案来指导施工，达到建筑成本控制的效果。在材料成本结算时，通过实际采购与模拟计算得到建筑材料的数量进行对比，便可分析出在施工过程中的一些不必要浪费，为以后的采购提供参照，降低成本。

1.4 建筑安全隐患的排查

施工人员对于建筑施工存在的危险只能通过自己的经验来判断，但是建筑施工过程是时刻变化的，危险的来源也会随项目施工的变化而改变，这为施工安全管理带来了许多不确定的因素。通过BIM技术，对施工过程进行三维模拟，通过智能技术检查建筑工程的质量，并对危险源进行识别、标记与可视化施工安全管理，在减少安全隐患的同时，还能为以后的安全管理提供相应的参考价值。在后期运营阶段可以进行日常紧急情况的处理模拟，如地震、火灾等特殊情况的人员疏散等。

2 BIM技术的应用

2.1 设计阶段——模拟施工与建筑构件

在建模方面，利于BIM技术将建筑施工方案与BIM模型进行结合，从而模拟出真实的施工过程，并且通过录入的虚拟施工数据，进而模拟出每天的工程进度，让管理人员能够直观地观测每天的进展，控制工期。基于BIM的模拟施工，其施工本身并不需要消耗任何施工资源，但是却可以可视化的看到并了解建筑物的施工过程，可以较大程度上降低实际施工时的管理与工程材料成本，降低施工风险，增强管理人员对施工过程的控制能力。

2.2 施工阶段——土方工程与管道架构

在现阶段的实际建筑工程建设中，BIM技术主要应用在土方工程与管道架设。在施工阶段，为了确保各项工作的有序开展，必须要对相关方面做出精细化、信息化处理，以提高项目运营维护能力。

土方开挖是工程施工的一个重要阶段，对土方工程量的计算、施工进度与填挖平衡都有着严格的要求。传统的土方测量方法(横断面测量，方格网状法，三角网法)由于平面地形图可视化差异比较大以及求解方法较为繁琐，导致计算量大且因为网格划分会产生较大误差。而应用BIM技术可以将二维视图转化为三维视图，甚至是将一些特殊地形如山丘海域等进行赋值带入。利用BIM在进行土方计算时，先将测量单位提供的平面地形CAD图将其中的一些不必要图层去除，保留等高线与地形散点，再用BIM软件Revit将CAD图转化为三维视图模型，即原始地貌模型，最后用软件计算与人工排除异常点得到最后的挖土方量。相较于以前的可视化，即通过借助于第三方公司的协助建模、渲染输出图片或视频来展现出设计内容，不仅耗时又耗财，BIM的可视化让设计者在初期就能直观、便捷地参与项目沟通与讨论，在项目进行中更能直观了解自己的作品，还能及时规避一些不必要的错误。

在复杂的建筑施工管理中，管道架设的布局一直是困扰技术人员的一大重点难题。管道架设的困难主要是因为建筑结构形势复杂，楼层结构不规则，且存在高低差；其次，管道工程多种多样，包含有生活给水、消防系统、照明系统、供配电系统、广播系统、火灾报警系统等多种系统，这些管道线路混合在一起，导致施工管线杂乱，并且因为施工方法各异导致协调管理难度大。使用BIM技术解决管道铺设，是施工单位使用BIM最主要的功能，在现阶段的建筑施工中，首先是各个部门设计好建筑图，在BIM中模拟各自的管道布置，最后在合成管道分支的过程中检测问题。在管线综合布置时，传统项目的管道建设，由于管线众多、穿插频繁，在调整管线时容易引发连锁反应，往往需要施工方耗费大量时间去修理、改善因为线路带来的返工、浪费等问题。而应用BIM技术，在模拟管道铺设的现场，对施工节点进行三维化交底，结合施工动画，虚拟现实，三维模型等，将复杂的管道线路以三维可视化的方式进行展示，并利用三维动态模拟对各个管道进行模拟碰撞，将检测结果反馈给设计人员，以便他们能做出及时调整，可大幅度提高综合布线的效率，并有效减少管线碰撞以及降低铺设成本。

2.3 运营维护——成本管理与信息平台建立

通过BIM技术对各施工阶段的劳务、材料、设备等资源的需用量进行计算、模拟与优化，得出对施工过程的劳动力与材料需求，以此形成建筑工程的成本计划清单。结算人员将实际成本统计、归纳，并与模拟预算成本进行对比分析，掌握项目工程盈亏，实现动态成本控制。同时项目负责人还可以针对超支的部分找出原因，采取针对性的成本控制措施，合理安排人员、机械与工程材料，从而达到降低成本的目的。

基于BIM技术建立信息交互平台。通过BIM集成技术对不同的建筑专业进行平台整合，将不同建筑专业的设计图纸、文档、合同等资料信息进行相互关联，并结合云技术保存云端，并通过精细化与协调化处理，使工程文档能够快速、便捷地在各个项目中流通与共享。同时还能够让工程师通过平台进行相关文档查询与沟通，这为从业人员的现场办公与跨专业协作提供了极大便利。

3 BIM技术在应用中的不足

3.1 专业化人才不足

由国家人社部发布的报道指出，我国未来五年内各企业对BIM人才需求量达到130万人，但是BIM技术人才缺口达到60万。巨大的人才缺口，使得BIM技术工程师成为企业争抢型人才，目前社会的认可度不足及人才需求的增多，我国具备知识管理的人才匮乏。BIM人才分为3类即BIM建模人才、BIM实施人才(信息化实施)、BIM高层次复合型人才。复合型人才是企业发展中最为稀缺的，他们能应用BIM系统对企业的组织形态、岗位职责、工作流程进行再造与优化。同时高层次的复合型人才对于建筑行业的生产力提升与生产关系的改造有着至关重要的推动作用。由于BIM行业才刚刚兴起，不少企业对于BIM专业的培训还没有完整专业课程，教学所需硬件投资资源不足。此外，BIM人才培训主要以软件操作为主，以提升自己的操作技能为主，对于正确合理地选择软件，整合工程数据、施工环境方面的培训较少，缺乏对BIM认知的系统性、策略性的培训流程。由于BIM实业才刚刚起步，业界没有明确的认知，再加上BIM人才的良莠不齐等，致使BIM人员的薪资待遇被明显低估。

3.2 缺乏统筹管理

BIM技术最初是从国外引进，由于国外对于工程建设的长期发展较为注重，建筑行业市场化、专业化、标准化、规范化程度很高，对建筑项目的规划有着成熟的机制，项目整合交付模式为IPD模与BIM技术结合的建筑项目执行模式，施工项目一旦启动，就会进行到底，建筑施工的集成化与专业化高。而国内的工程管理模式尚未成熟，在建筑施工时，时常会有赶设计、抢工期、临时变卦的事发生。同时，BIM模型需要实时变更，给技术人员造成极大困扰。

3.3 宣传推行不力

国外对于BIM的标准建立与资金支持力度不断加大，美国早在2003年就由美国总务署(GAS)推出全国3D-4D-BIM计划，而GAS下属部门公共建筑服务部门也为100多个功能不同建筑项目提供独特的战略建议与技术支持。GAS更是要求，从2007年起，所有大型项目必须应用BIM，最低要求是对空间规划与最后模型展示必须提交BIM模型，并且对于采用这些技术的项目承包商给予不同技术与资金支持。此外，美国还对项目合同进行研究，制定合适的合同模板与条款来促使承包商使用BIM技术，在政策的扶持下，到2012年，美国建筑行业使用BIM的比例已达到71 %。同样地，BIM在其他国家也得到了大力推广，英国政府对BIM给与高度重视，更是强制推广BIM技术。

然而，国内对于建筑信息技术的推广较慢，信息化比例低于发达国家，2020年，我国建筑行业总产值达到26.4万亿，但是建筑信息化仅占0.1 %，远低于发达国家的1 %。我国在BIM应用起步相对较晚，初期只有一些大型建筑设计企业或房地产将这一理念引入到公司的提议中，且只是停留在表面。近些年，BIM技术在国内繁荣发展，但对于BIM技术的探索在深度与广度上依然比较有限。我国目前的现状是：一线城市对BIM技术推行度较高，但是二三线城市较低；大型企业对于BIM推行与应用较为普及，但是内部BIM人才稀缺，普及率较低；而小型企业甚至对BIM都不了解。虽然政府与大型项目开始关注BIM，要求在设计与施工中使用BIM，并且已经有不少项目取得突破性进展，但是，仍然需要大量的应用实践。

3.4 软件设备不完善

目前，由于我国施工信息化水平与传统建筑行业发展还处于初期阶段，使用的BIM软件大部分都是与AUTOCAD相结合，即现阶段BIM技术仍与传统2D技术相结合应用，独立的BIM系统软件并没有完善，软件兼容性不佳，致使BIM的信息库过于庞大，信息冗余。BIM的建筑设计资料的内存可以达到几十甚至上百GB，每个BIM用户必须配备有高性能的计算机才能使用，当用户在网络信号不好的工地进行操作时，难以与移动端相结合，基于BIM模型进行沟通与协作较难。BIM应用是为了提高智能建筑的信息化水平，虽然BIM的5D模型、施工模拟动画极为真实精确，但是其中的数据都是BIM建模与业务人员用手录进去的，如每天的实际施工进度，而安全、质量、技术等检查问题都需要人工录入，这在一定程度上增加了施工人员的负担。

4 结 语

BIM将成为下一代主流技术，对于BIM应用的推广将日益成熟。建筑信息模型(BIM)的数字理念在风靡全球时，也在深深影响着中国。随着BIM技术在国内的应用日渐增多，有越来越多的企业、学者、行业都会对BIM各方面进行研究，以拓宽BIM技术的应用领域，创新BIM技术的管理模式，而BIM除了在智能化建筑的应用之外，它会在诸如历史文物修复、绿色建筑等大放异彩。同样地，BIM技术的应用将会给建筑施工企业带来巨大的挑战，BIM的推广将会建立一个新的行业标准，设立一个新的规范，将会有效提升建筑行业的信息化与标准化，而建筑企业是在BIM革新热潮中迅猛发展还是不能适应新生而日渐衰弱。推广BIM技术，对于我国建筑信息化与现代化的建设有着重大意义。