應(yīng)用BIM解決建筑行業(yè)信息碎片化的研究

杜艷超李明照

(吉林建筑大學(xué)管理學(xué)院，長(zhǎng)春130118)

摘要：建筑行業(yè)是一個(gè)比較傳統(tǒng)的行業(yè)，其信息化整合程度不高、碎片化現(xiàn)象極易導(dǎo)致工期延長(zhǎng)，質(zhì)量下降，成本上升.BIM技術(shù)的出現(xiàn)，為各項(xiàng)目干系人提供一個(gè)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交互與共享平臺(tái)，從而大大加速了可靠信息的及時(shí)交流與真實(shí)傳遞，提高了信息使用價(jià)值，最終達(dá)到為項(xiàng)目運(yùn)維服務(wù)的目的.

關(guān)鍵詞：信息碎片；BIM；信息集成

收稿日期：2015-03-24.

作者簡(jiǎn)介：杜艷超(1987～)，男，河南省安陽市人，在讀碩士研究生.

中圖分類號(hào)：TU 274.7文獻(xiàn)標(biāo)志碼：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

在傳統(tǒng)工作模式下，造成信息碎片化主要有兩方面的原因，一方面是項(xiàng)目策劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)階段相互獨(dú)立，分別使用不同的工作平臺(tái)進(jìn)行相應(yīng)的工作，工作平臺(tái)之間信息不能彼此兼容，導(dǎo)致信息傳遞過程中出現(xiàn)不同程度的失真；另一方面，同一工作平臺(tái)之間不同專業(yè)之間不能進(jìn)行協(xié)同工作，尤其是在規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電專業(yè)之間的出現(xiàn)信息割裂，彼此不能進(jìn)行信息校對(duì)，最后造成設(shè)計(jì)信息的矛盾與沖突.信息傳遞的衰減與失真會(huì)造成大量的重復(fù)工作，資源大量浪費(fèi)，成本大幅提升，效率明顯下降，同時(shí)給項(xiàng)目管理帶來很大的干擾.利用BIM技術(shù)，把不同項(xiàng)目階段，各個(gè)參與方整合在同一個(gè)工作平臺(tái)上，共同使用一套信息交互的標(biāo)準(zhǔn)，信息流從前設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)階段、施工階段再到運(yùn)營(yíng)階段可以進(jìn)行無損傳遞，而且信息出現(xiàn)的變更可以第一時(shí)間關(guān)聯(lián)到模型上，各參與方可清楚了解到最新的信息模型，從而可以依據(jù)共用的信息做出各自工作上的相應(yīng)的更改.信息的集成和整合使整個(gè)建筑流程發(fā)生了質(zhì)的改變，工作效率大幅提升，成本得到有效控制，施工組織得到明顯優(yōu)化，運(yùn)營(yíng)階段的經(jīng)濟(jì)效益更進(jìn)一步凸顯.

1建筑行業(yè)信息集成難題

信息集成與整合是在項(xiàng)目建設(shè)過程中項(xiàng)目參與方之間、不同應(yīng)用系統(tǒng)工具之間對(duì)項(xiàng)目信息的交換和共享，信息的整合是協(xié)調(diào)與合作的前提與基礎(chǔ)，對(duì)項(xiàng)目的進(jìn)展產(chǎn)生重要的影響 .工程項(xiàng)目的信息集成一直是建筑行業(yè)難題，因?yàn)榻ㄔO(shè)工程項(xiàng)目的信息具有以下特點(diǎn)：

(1)數(shù)量龐大.隨著項(xiàng)目的進(jìn)展，項(xiàng)目的信息的數(shù)量不斷增加，一個(gè)大型工程項(xiàng)目在實(shí)施全過程產(chǎn)生的圖紙文檔可以噸計(jì)；

(2)類型復(fù)雜.一個(gè)項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)及業(yè)主、用戶、政府主管部門、建筑師、工程師、承建商、產(chǎn)品供應(yīng)商、消防、衛(wèi)生、環(huán)保、金融、保險(xiǎn)、法務(wù)、運(yùn)營(yíng)及維護(hù)等幾十類、成千上百家參與方和利益相關(guān)方、每個(gè)項(xiàng)目的參與方會(huì)使用不用的專業(yè)軟件來協(xié)助他們完成特定的工作.由于每個(gè)軟件都有自己專用的數(shù)據(jù)格式，因而隨著項(xiàng)目的進(jìn)行，會(huì)產(chǎn)生成百上千中不同格式的文件存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫中.建筑行業(yè)常用的文件格式有文本文檔格式、二維向量格式、圖像格式、三維表面和形狀格式，以及最近發(fā)展的三維對(duì)象交換格式和各種XML格式；

(3)來源廣泛、存儲(chǔ)分散.建設(shè)項(xiàng)目信息來自于不同項(xiàng)目參與方、不同項(xiàng)目階段、不同的專業(yè)，以及來自質(zhì)量控制、投資控制、進(jìn)度控制及合同管理等項(xiàng)目管理的各個(gè)方面.

2信息集成的成本

信息集成困難給建設(shè)項(xiàng)目帶來的是成本增加和工期延誤等問題，工程項(xiàng)目信息的特性給項(xiàng)目參與方之間的信息交流和管理帶來了極大的困難，導(dǎo)致了項(xiàng)目各階段交接和轉(zhuǎn)換過程中的大量信息的流失和重復(fù)工作.

2002年，美國(guó)NIST發(fā)布了一個(gè)關(guān)于工程建設(shè)行業(yè)由于信息互用效率低下問題導(dǎo)致成本增加的專門研究報(bào)告——《Cost Analysis of Inadequate Interoperability in the U.S Capital Facilities Industry》.該研究的內(nèi)容包括了信息互用與信息管理兩個(gè)方面，在建筑業(yè)中系統(tǒng)之間的不兼容，導(dǎo)致了無法快速準(zhǔn)確的傳遞地交流信息.這是造成建筑行業(yè)效率低下的主要原因、項(xiàng)目成本增加的根源之一.詳細(xì)數(shù)據(jù)見表1.

表1　建筑行業(yè)信息互用困難造成的項(xiàng)目成本浪費(fèi)分析 [1]

注：表中數(shù)值單位為百萬美元

我們可以得出結(jié)論由信息互用困難而產(chǎn)生的主要費(fèi)用來自：

(1)在工作不同階段交接過程中由于信息的缺失和衰減；

(2)在應(yīng)用軟件之間需要手動(dòng)重新記錄數(shù)據(jù)及多花費(fèi)的時(shí)間.

該報(bào)告的調(diào)查結(jié)果顯示，數(shù)據(jù)互用性不足給整個(gè)項(xiàng)目平均帶來3.1%的成本增加和3.3%的工期延誤.

3BIM工作流程與模式

傳統(tǒng)工作模式與BIM工作模式有本質(zhì)的區(qū)別，傳統(tǒng)項(xiàng)目不同階段或同一階段不同項(xiàng)目成員之間的工作往往是獨(dú)立性比較強(qiáng)，專業(yè)信息割裂化嚴(yán)重，不能進(jìn)行有效地協(xié)調(diào)與溝通，而BIM工作模式最大的優(yōu)點(diǎn)就是項(xiàng)目的不同參與方在同一個(gè)平臺(tái)上工作保證了信息的無損傳遞，圖1為傳統(tǒng)工作模式和BIM工作模式的模型.

圖1　傳統(tǒng)項(xiàng)目工作模式和BIM工作模式的模型

(1)前期策劃階段.依據(jù)業(yè)主的設(shè)計(jì)任務(wù)書確定方案的外形、功能、結(jié)構(gòu)形式、選址等任務(wù)，應(yīng)用BIM建立概要模型對(duì)建設(shè)方案進(jìn)行分析與模擬，為項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、建造、縮短工期、節(jié)省施工成本創(chuàng)造條件[2]；

(2)設(shè)計(jì)工作階段.相較于傳統(tǒng)CAD設(shè)計(jì)工作過程中建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電獨(dú)立造成不同專業(yè)之間的沖突現(xiàn)象，利用BIM技術(shù)，通過搭建各專業(yè)的BIM可視化模型，一方面可以對(duì)原有二維圖紙進(jìn)行審查，找出相關(guān)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)錯(cuò)誤，進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)圖紙的質(zhì)量并進(jìn)行設(shè)計(jì)的優(yōu)化；另一方面，設(shè)計(jì)師能夠在虛擬的三維環(huán)境下方便的發(fā)現(xiàn)各專業(yè)結(jié)構(gòu)之間的空間關(guān)系是否存在碰撞沖突，可以針對(duì)這些碰撞點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整優(yōu)化，將施工過程中可能出現(xiàn)的問題提前解決，業(yè)主采用BIM技術(shù)可有效地減少工程施工過程中可能出現(xiàn)的變更，從而保證了信息的一致性[3]；

(3)施工階段.在傳統(tǒng)工作模式下,各系統(tǒng)間的沖突碰撞很難在二維圖紙上識(shí)別,一般直到施工進(jìn)行了一定階段才被發(fā)覺,信息的錯(cuò)誤會(huì)造成重新設(shè)計(jì)與返工，大量浪費(fèi)時(shí)間和施工資源.由于BIM在設(shè)計(jì)階段對(duì)各專業(yè)進(jìn)行了整合并進(jìn)行分析模擬與碰撞檢查，使問題提前發(fā)現(xiàn)并被解決，因此，在BIM工作模式下，施工方拿到的圖紙是很少有錯(cuò)誤的圖紙，施工方得到的信息是與設(shè)計(jì)方一致且沒有錯(cuò)誤的信息，這樣就大大加快了施工進(jìn)度.采用BIM新型管理模式對(duì)施工階段的管理效益的提升非常明顯：①采用BIM技術(shù)通過可視化預(yù)演提升施工組織效率，對(duì)一些重要的施工環(huán)節(jié)或采用新施工工藝的關(guān)鍵部位、施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置等施工進(jìn)行模擬分析，以提高計(jì)劃的可行性與可建造性；②通過4D模擬優(yōu)化可縮短施工進(jìn)度，BIM可以輕松創(chuàng)建、審核和標(biāo)記4D模型，編輯更為可靠的進(jìn)度表，與三維模型直接對(duì)接，從而使規(guī)劃的施工流程與項(xiàng)目相關(guān)方順暢溝通，也可以對(duì)下階段施工方案計(jì)劃和安排進(jìn)行預(yù)演，在視頻界面上，直觀、系統(tǒng)地考察方案的可行性.通過在視覺上比較竣工進(jìn)度與預(yù)測(cè)進(jìn)度，項(xiàng)目管理人員可以避免進(jìn)度計(jì)劃的疏漏，更好地把握項(xiàng)目的進(jìn)度管理.此外借助4D模型，施工企業(yè)在工程項(xiàng)目投標(biāo)中將獲得競(jìng)標(biāo)優(yōu)勢(shì)，BIM可以協(xié)助評(píng)標(biāo)專家從4D模型中很快了解投標(biāo)單位對(duì)投標(biāo)項(xiàng)目主要施工的控制方法、施工安排是否均衡、總體計(jì)劃是否基本合理等，從而對(duì)投標(biāo)單位的施工經(jīng)驗(yàn)和實(shí)力作出有效評(píng)估； ③采用BIM建模可以進(jìn)行構(gòu)件精細(xì)化制造和加工，利用傳統(tǒng)二維CAD設(shè)計(jì)工具進(jìn)行機(jī)電、結(jié)構(gòu)、幕墻等深化設(shè)計(jì)其精度和詳細(xì)程度很難滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的要求，尤其是在構(gòu)件加工圖上，出錯(cuò)率更高，在加工制造更不易被察覺，直到現(xiàn)場(chǎng)才被發(fā)覺，只能重新返回到原廠重新加工.這就會(huì)嚴(yán)重影響施工進(jìn)度，造成工期延誤和成本損失.而基于BIM模型輔助深化設(shè)計(jì)，提供了精準(zhǔn)的信息參考及統(tǒng)一的可視化環(huán)境，可有效促進(jìn)團(tuán)隊(duì)對(duì)細(xì)節(jié)位置進(jìn)行溝通，同時(shí)在施工深化設(shè)計(jì)過程中，發(fā)現(xiàn)已有施工圖紙上不易發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)盲點(diǎn)，找出關(guān)鍵點(diǎn)為現(xiàn)場(chǎng)施工盡早的制定解決方案，實(shí)現(xiàn)工程現(xiàn)場(chǎng)大量構(gòu)件精細(xì)化工廠預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)安裝，降低成本，提高效率；

(4)運(yùn)維階段.傳統(tǒng)的在項(xiàng)目工程完工后，物業(yè)管理部門得到的竣工圖紙往往會(huì)參差不齊，而且會(huì)有很多錯(cuò)誤的信息.物業(yè)管理部門不僅僅需要得到設(shè)計(jì)圖紙、竣工圖紙，更需要得到大量的有關(guān)設(shè)備真實(shí)狀態(tài)參數(shù)、材料安裝使用情況的相關(guān)的運(yùn)維信息，但常規(guī)的技術(shù)根本無法實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn).通過BIM技術(shù)的運(yùn)用，運(yùn)營(yíng)方得到的是施工方的沒有信息衰減的信息模型，這樣就可以對(duì)整個(gè)建筑和機(jī)電設(shè)備的情況一目了然，而且BIM技術(shù)的運(yùn)用還可以帶來以下優(yōu)點(diǎn)：①運(yùn)用BIM數(shù)據(jù)模型提升物業(yè)信息化管理效率，運(yùn)維方可將建筑物空間信息和設(shè)備參數(shù)有機(jī)的整合起來，結(jié)合運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理系統(tǒng)，充分發(fā)揮空間定位和數(shù)據(jù)記錄的優(yōu)勢(shì)，合理制定維護(hù)計(jì)劃，以降低建筑物使用過程中出現(xiàn)突發(fā)狀況的概率.在空間管理方面，可幫助管理團(tuán)隊(duì)記錄空間的使用情況，處理最終用戶要求空間變更的請(qǐng)求，分析現(xiàn)有空間的使用情況，合理分配建筑物的使用空間，確保空間資源的最大利用效率；②運(yùn)用BIM提升災(zāi)害預(yù)警應(yīng)急水平，利用BIM及相關(guān)的災(zāi)害分析軟件對(duì)運(yùn)營(yíng)階段的災(zāi)情預(yù)警應(yīng)急分析，提升建筑的安全保障能力.在災(zāi)害發(fā)生前，BIM技術(shù)可以模擬災(zāi)害發(fā)生的過程，分析災(zāi)害發(fā)生的原因，制定避免災(zāi)害發(fā)生的措施，以及發(fā)生災(zāi)害后人員疏散、救援支持的具體預(yù)案.當(dāng)災(zāi)害發(fā)生后，BIM模型可以提供救援人員緊急狀況點(diǎn)的完整信息，這將有效提高突發(fā)狀況應(yīng)對(duì)措施.此外，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)能及時(shí)獲取建筑及設(shè)備的狀態(tài)信息，通過BIM和樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)合，使BIM模型能清晰地呈現(xiàn)出建筑物內(nèi)部緊急狀況的位置，甚至到達(dá)緊急狀況點(diǎn)的最合適路線，救援人員可以由此做出正確的現(xiàn)場(chǎng)處置，提高應(yīng)急行動(dòng)的成效.

4常用BIM核心建模軟件的分析與比較

現(xiàn)在市場(chǎng)上BIM核心建模軟件主要有以下幾種：

(1)Autodesk公司的Revit建筑、結(jié)構(gòu)和機(jī)電系列，在民用建筑市場(chǎng)憑借Autodesk CAD的天然優(yōu)勢(shì)，有很大的市場(chǎng)占有率；

(2)Bentley建筑、結(jié)構(gòu)和設(shè)備系列，Bentley軟件在制造、工程、施工和工廠運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域，提供信息技術(shù)市場(chǎng)研究和技術(shù)評(píng)估、顧問和戰(zhàn)略咨詢服務(wù)、高級(jí)管理層會(huì)議服務(wù)在，在工廠設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域擁有巨大的優(yōu)勢(shì)；

(3)Dassault公司的CATIA是全球高端的機(jī)械設(shè)計(jì)制造軟件，在航空航天、汽車領(lǐng)域具有接近壟斷的市場(chǎng)地位，應(yīng)用到工程建設(shè)行業(yè)無論是對(duì)復(fù)雜形體還是超大規(guī)模建筑，其建模能力、表現(xiàn)能力和信息管理能力都比傳統(tǒng)的建筑類軟件有明顯的優(yōu)勢(shì).

Nemecheck公司的ArchiCAD,ArchiCAD是最早具有市場(chǎng)影響力的核心建模軟件，但由于其專業(yè)配套功能(僅限于建筑專業(yè))與多專業(yè)一體的設(shè)計(jì)模式不匹配，因此很難實(shí)現(xiàn)突破.

5結(jié)語

建筑行業(yè)涉及到數(shù)量眾多的項(xiàng)目參與方，形成大量的建筑信息.如果不能充分整合分散的、來源廣泛的信息，就會(huì)造成時(shí)間和資源的大量浪費(fèi)，進(jìn)而造成工期延誤，成本增加.通過BIM信息化技術(shù)的應(yīng)用，在協(xié)調(diào)溝通、效率提升、質(zhì)量控制、成本優(yōu)化、信息整合等方面起到了巨大作用.通過對(duì)各階段進(jìn)行高度的信息化管理，可以更加合理地配置企業(yè)生產(chǎn)要素，優(yōu)化勞動(dòng)力資源配置，提高行業(yè)生產(chǎn)能力和效率.通過制定合理的BIM技術(shù)運(yùn)用成本和利益分配制度等新型企業(yè)精益化管理制度，BIM技術(shù)的運(yùn)用前景將十分廣闊.

參考文獻(xiàn)

[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.