冉體松

【摘要】建筑信息模型（Building Informatio

n Modeling），也就是俗稱的BIM技術(shù)。 這項(xiàng)技術(shù)被稱之為“革命性”的技術(shù)。隨著BIM技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，目前我們基本可以通過BIM這種數(shù)字化手段在電腦中提前模擬物理世界，并為具體業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐和業(yè)務(wù)應(yīng)用，這也就是我們說的數(shù)字孿生。

BIM技術(shù)的出現(xiàn)，解決了傳統(tǒng)CAD技術(shù)無法滿足工程建設(shè)行業(yè)多樣化發(fā)展的需要，讓更多優(yōu)美復(fù)雜建筑的落地成為可能。它以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，建立起三維的建筑模型，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。一方面通過三維的方式，全面表達(dá)建筑物本身，同時將更多數(shù)字信息集成到模型中，從而能夠更加準(zhǔn)確和高效的指導(dǎo)設(shè)計(jì)、建造、管理等方面的工作協(xié)同。

BIM技術(shù)的發(fā)展完善了數(shù)字孿生的理念，并為數(shù)字孿生的建立提供了基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)框架支撐，對于現(xiàn)有工程項(xiàng)目全過程數(shù)據(jù)化管理具有更重要的意義。本文通過BIM+互聯(lián)網(wǎng)的方式，結(jié)合數(shù)字孿生的思考，在項(xiàng)目中進(jìn)行了應(yīng)用和探索，思考如何助力項(xiàng)目管理降本提效。

【關(guān)鍵詞】BIM;數(shù)字孿生;BIM+互聯(lián)網(wǎng)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

16.202

建筑信息模型（Building Information Modeling），也就是俗稱的BIM技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)被稱之為“革命性”的技術(shù)，源于美國喬治亞技術(shù)學(xué)院（Georgia Tech College）建筑與計(jì)算機(jī)專業(yè)的查克伊士曼（Chuck Eastman，Ph.D.）博士，并逐步被軟件開發(fā)企業(yè)實(shí)施和推廣，成為今天國內(nèi)外工程建設(shè)行業(yè)的核心技術(shù)之一。隨著BIM技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，目前我們基本可以通過BIM這種數(shù)字化手段在電腦中提前模擬物理世界，并為具體業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐和業(yè)務(wù)應(yīng)用，這也就是我們說的數(shù)字孿生。

BIM技術(shù)的出現(xiàn)，解決了傳統(tǒng)CAD技術(shù)無法滿足工程建設(shè)行業(yè)多樣化發(fā)展的需要，讓更多優(yōu)美復(fù)雜建筑的落地成為可能。它以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，建立起三維的建筑模型，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。一方面通過三維的方式，全面表達(dá)建筑物本身，同時將更多數(shù)字信息集成到模型中，從而能夠更加準(zhǔn)確和高效的指導(dǎo)設(shè)計(jì)、建造、管理等方面的工作協(xié)同。

多年來，BIM技術(shù)雖然在經(jīng)過多年的發(fā)展，BIM技術(shù)我國積極政策的指引、社會各界的參與下，其優(yōu)勢逐步獲得市場認(rèn)可，并在實(shí)際商業(yè)項(xiàng)目應(yīng)用中，彰顯了其巨大的優(yōu)勢和價值。但BIM技術(shù)的應(yīng)用仍然存在一定的局限性。

到目前為止，BIM技術(shù)在實(shí)踐的過程中，遇到的問題主要可以分為以下幾個方面：

（1）BIM應(yīng)用軟件種類繁多，數(shù)據(jù)共享和交互無法無縫對接。在工程建設(shè)行業(yè)，目前市面上存在很多不同廠商的專業(yè)應(yīng)用軟件，一方面這些軟件各有所長，在解決具體業(yè)務(wù)問題時比較難替代，另一方面由于市場競爭和技術(shù)壁壘，軟件之間的數(shù)據(jù)比較難共享和交互。在實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用過程中，雖然可以通過IFC解決部分問題，但是由于專業(yè)和業(yè)務(wù)的復(fù)雜性，仍然在一定程度制約了BIM的應(yīng)用和發(fā)展。

（2）BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)落地難度大。一方面，BIM技術(shù)源于國外，對國內(nèi)具體標(biāo)準(zhǔn)支持方面存在一定差距;另一方面，工程建筑行業(yè)專業(yè)多，規(guī)范多，項(xiàng)目類型和需求各不相同。雖然我國在BIM標(biāo)準(zhǔn)方面進(jìn)行了很大的努力，但是目前工程建設(shè)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)仍然以CAD二維思維進(jìn)行，BIM標(biāo)準(zhǔn)更多只是作為項(xiàng)目決策的輔助和二維圖紙的補(bǔ)充。這是導(dǎo)致BIM技術(shù)無法進(jìn)行全生命周期應(yīng)用的重要原因之一。

（3）項(xiàng)目人才隊(duì)伍參差不齊，技術(shù)應(yīng)用落地難度大。一方面目前在國內(nèi)BIM從業(yè)人員仍然以建模員為主，實(shí)際項(xiàng)目需要的人員不僅要掌握復(fù)雜BIM軟件使用，同時還需要在項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工等方面具有一定的專業(yè)和實(shí)踐背景，這方面的復(fù)合型人才在行業(yè)內(nèi)依然比較匱乏。另一方面，專業(yè)人員對BIM技術(shù)的了解和掌握是需要大量實(shí)際項(xiàng)目的應(yīng)用過程中，花費(fèi)大量時間去積累的，而在現(xiàn)有高周轉(zhuǎn)的生產(chǎn)模式下，很少有人能夠抽出更多的時間和精力，深入研究BIM技術(shù)的應(yīng)用點(diǎn)。這也是目前我們在實(shí)際項(xiàng)目中難以發(fā)掘全生命周期應(yīng)用的重要原因。

1、 BIM+互聯(lián)網(wǎng)，帶來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，國內(nèi)在 BIM核心技術(shù)的開發(fā)方面開始有一定的積累和發(fā)展 ，并在“互聯(lián)網(wǎng)+”的模式和指導(dǎo)下，開始探索BIM數(shù)據(jù)服務(wù)項(xiàng)目全生命周期的可能性。平臺化產(chǎn)品開始逐步涌現(xiàn)，并在各個方面嘗試和探索數(shù)據(jù)的價值。

BIM平臺產(chǎn)品的出現(xiàn)和發(fā)展，給行業(yè)BIM發(fā)展帶來了更大的空間和可能。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1.1便捷性

項(xiàng)目數(shù)據(jù)獲取的不便捷是制約項(xiàng)目效率和準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素之一。在傳統(tǒng)工程項(xiàng)目中，由于人員分散，數(shù)據(jù)繁多，業(yè)務(wù)復(fù)雜，BIM模型查閱難等原因，導(dǎo)致項(xiàng)目協(xié)同的過程中，出現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)孤島，制約了項(xiàng)目協(xié)同的效率。平臺的出現(xiàn)，一方面集中管理了項(xiàng)目的數(shù)據(jù)，并且支持模型和圖紙等專業(yè)數(shù)據(jù)的輕量化查閱，極大方便了項(xiàng)目參與人員獲取數(shù)據(jù)的便捷性;另一方面，大量的平臺供應(yīng)商開始嘗試支持BIM模型輕量化，讓 更多項(xiàng)目人員能夠查閱和體驗(yàn)BIM技術(shù)的價值，讓基于BIM的項(xiàng)目協(xié)同成為可能。

1.2參與感

BIM+互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，讓項(xiàng)目各個層次人員通過BIM方式參與項(xiàng)目成為可能。在傳統(tǒng)的工程項(xiàng)目中，由于專業(yè)軟件，時間和地域等方面的限制，各個項(xiàng)目參與方疲于應(yīng)付項(xiàng)目瑣碎事務(wù)，無法全力參與到項(xiàng)目協(xié)同中，從而限制了能力和智慧的發(fā)揮。在BIM+互聯(lián)網(wǎng)平臺的幫助下，更多項(xiàng)目參與者能夠隨時隨地便捷的參與到項(xiàng)目中，基于BIM數(shù)據(jù)，查看瀏覽，溝通交流，高效協(xié)同，極大提升項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)參與感。從管理角度來說，這也是打造高品質(zhì)項(xiàng)目產(chǎn)品的關(guān)鍵因素之一。

1.3業(yè)務(wù)賦能提效

通過BIM+互聯(lián)網(wǎng)平臺的協(xié)作模式，項(xiàng)目參與各方一方面可以高效參與項(xiàng)目，另一方面在團(tuán)隊(duì)協(xié)作和知識經(jīng)驗(yàn)賦能的平臺環(huán)境中，讓高效率完成復(fù)雜任務(wù)成為可能。例如在傳統(tǒng)業(yè)務(wù)中對圖紙的底線審查，往往依賴經(jīng)驗(yàn)豐富的“老中醫(yī)”;而通過互聯(lián)網(wǎng)平臺，一方面可以利用規(guī)則引擎結(jié)合BIM模型實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵點(diǎn)的自動審查，另一方面可以利用智能推薦引擎指導(dǎo)一定經(jīng)驗(yàn)的初級工程師結(jié)合BIM模型按照既定經(jīng)驗(yàn)流程完成底線審查任務(wù)。

1.4管理高效可控

在傳統(tǒng)項(xiàng)目業(yè)務(wù)中，管理相關(guān)任務(wù)和指令比較難于準(zhǔn)確及時傳達(dá)到一線，并且無法有效追蹤相關(guān)業(yè)務(wù)執(zhí)行的情況，這極大增加了項(xiàng)目的風(fēng)險以及項(xiàng)目管理者的心理負(fù)擔(dān)。通過BIM+互聯(lián)網(wǎng)方式，項(xiàng)目管理更加直觀可控。項(xiàng)目管理者一方面可以在繁多的數(shù)據(jù)中，發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目風(fēng)險的蛛絲馬跡，另一方面能夠充分結(jié)合BIM全面直觀的能力，進(jìn)行高效的項(xiàng)目管理，做到不漏項(xiàng)可追溯。這極大減少了項(xiàng)目風(fēng)險 和相關(guān)人員的心理壓力。

BIM+互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過快速的發(fā)展，一方面不僅促進(jìn)了BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)和施工領(lǐng)域的應(yīng)用，同時也使BIM技術(shù)在成本和運(yùn)營方面投入更加可控。市面上BIM+互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷涌現(xiàn)，為BIM技術(shù)全生命周期應(yīng)用提供了強(qiáng)力的技術(shù)支撐，讓更高效項(xiàng)目全生命周期管理成為可能。但是，目前市面上的BIM+互聯(lián)網(wǎng)平臺的IT屬性大于專業(yè)屬性（例如：系統(tǒng)的大量表單/列表/字段;部分PLM，PDM也嘗試市場競爭），導(dǎo)致項(xiàng)目參與人員在使用平臺時的學(xué)習(xí)成本高，體驗(yàn)較差等問題。目前，BIM+互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用雖然給業(yè)務(wù)帶來了諸多好處，但是在實(shí)際業(yè)務(wù)中仍然有很多需要提高的地方。筆者認(rèn)為有以下幾個方面值得探討和挖掘：

（1）BIM+互聯(lián)網(wǎng)源于IT技術(shù)，在業(yè)務(wù)場景結(jié)合方面還有一定差距。工程項(xiàng)目建設(shè)主要包括兩個場景，圖紙場景和工地場景。目前市面大部分業(yè)務(wù)系統(tǒng)脫離圖紙和工地，大量模塊，表單和列表與圖紙/工地場景結(jié)合度低，導(dǎo)致項(xiàng)目參與人員需要大量時間適應(yīng)IT思維和操作習(xí)慣，從而限制了BIM+互聯(lián)網(wǎng)平臺價值的發(fā)揮。

（2）管理與業(yè)務(wù)不平衡，導(dǎo)致BIM+互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用落地難。市面上大部分IT公司推動的系統(tǒng)更多服務(wù)于管理者，強(qiáng)管理，輕業(yè)務(wù)，希望通過平臺解決企業(yè)或項(xiàng)目管理的問題。這為大量業(yè)務(wù)前端造成壓力，導(dǎo)致了上有政策下有對策的局面，無法真正有效發(fā)揮BIM+平臺的價值。筆者認(rèn)為，BIM+互聯(lián)網(wǎng)在解決項(xiàng)目管理能力方面比較有限，更多是為清晰的管理思路進(jìn)行支撐和助力。如何做到管理和業(yè)務(wù)的平衡，是實(shí)現(xiàn)管理和業(yè)務(wù)真實(shí)協(xié)同的關(guān)鍵。

（3）技術(shù)與業(yè)務(wù)的差距，制約價值的發(fā)揮。例如BIM模型輕量化展示技術(shù)方面，一方面需要考慮數(shù)據(jù)格式繁多的支持效率，另一方面在大模型和圖紙支持中，仍然有一定技術(shù)限制?，F(xiàn)有的流行技術(shù)，無論是后端渲染還是前端渲染技術(shù)，在應(yīng)用場景方面仍然有一定局限性，在工程項(xiàng)目全場景應(yīng)用方面有一定限制。如何實(shí)現(xiàn)有限技術(shù)條件下對業(yè)務(wù)的支撐，需要對業(yè)務(wù)場景和技術(shù)有更深刻研究和探索。

2、數(shù)字孿生=BIM+互聯(lián)網(wǎng)，帶來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

在談到BIM+互聯(lián)網(wǎng)的時候，我們不得不提到“數(shù)字孿生”的概念。數(shù)字孿生是2002年密歇根大學(xué)Dr.Michael Grieves發(fā)表的一篇文章中首次提到。顧名思義，是指人類認(rèn)知物體在數(shù)字世界中的呈現(xiàn)，從而便于我們在虛擬世界感知，模擬和優(yōu)化。

在傳統(tǒng)定義中，普遍認(rèn)為數(shù)字孿生是物理世界和數(shù)字世界的映射，從而通過對數(shù)字世界控制和模擬 相關(guān)場景，以低成本，低風(fēng)險對解決方案進(jìn)行優(yōu)化。

在工程項(xiàng)目建設(shè)過程中，我們正在研究如何利用數(shù)字孿生服務(wù)設(shè)計(jì)管理，施工管理和智慧樓宇等方面，嘗試將BIM技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，打造更高效的工程項(xiàng)目全生命周期應(yīng)用場景。

2.1數(shù)字孿生在設(shè)計(jì)管理的應(yīng)用

在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，利用數(shù)字孿生打造圖紙/模型場景應(yīng)用，一方面可以減少IT技術(shù)對業(yè)務(wù)場景的影響，同時能夠提高項(xiàng)目管理的協(xié)同和效率。這個階段，主要涉及對設(shè)計(jì)管理場景的模擬并達(dá)到如下目標(biāo)：利用工程建設(shè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)屬性，快速構(gòu)建設(shè)計(jì)管理框架，包括空間和系統(tǒng)等信息。這樣設(shè)計(jì)管理就可以在特定的空間和專業(yè)細(xì)分下完成相關(guān)信息的提交，并在三維可視化場景中實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目相關(guān)信息的對接和查找。

例如：在項(xiàng)目初始化階段，通過設(shè)定項(xiàng)目相關(guān)參數(shù)，完成項(xiàng)目場景的創(chuàng)建，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目基礎(chǔ)數(shù)據(jù)骨架的設(shè)定。當(dāng)用戶上傳BIM模型后，平臺自動完成BIM模型數(shù)據(jù)并能夠根據(jù)平臺數(shù)據(jù)骨架實(shí)現(xiàn)自動匹配和映射。當(dāng)用戶在使用平臺的過程中，用戶能夠通過熟悉的業(yè)務(wù)邏輯，對相關(guān)信息實(shí)現(xiàn)快速查找。用戶可以便捷的定位BIM模型的空間或者系統(tǒng)位置，并快速獲取和操作相關(guān)位置的圖紙/模型/相關(guān)問題/計(jì)劃任務(wù)等信息，從而避免從繁多的傳統(tǒng)平臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行查找。

2.2數(shù)字孿生在施工管理的應(yīng)用

在施工階段，利用數(shù)字孿生，可以快速模擬項(xiàng)目施工管理，從而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目施工管理工作的高效管理和協(xié)同。這個階段需要完成對施工管理場景的模擬，并達(dá)到如下目標(biāo)：構(gòu)建項(xiàng)目施工管理場景，包括進(jìn)度計(jì)劃，BIM模型對接，質(zhì)量管理，安全管理，勞務(wù)管理等應(yīng)用。

例如：在項(xiàng)目施工階段，用戶能夠快速定位分期和分棟等相關(guān)信息，完成工程進(jìn)度和工程成本的快速導(dǎo)入和綁定。項(xiàng)目參與在施工管理和協(xié)同的過程中，通過時間模擬項(xiàng)目進(jìn)度和成本相關(guān)信息，合理安排項(xiàng)目資金使用;同時，用戶可以在模型中快速定位具體位置，并獲取實(shí)際進(jìn)度和計(jì)劃進(jìn)度的差異，并直接在可視化環(huán)境中，完成施工任務(wù)安排。在這樣的環(huán)境中，一方面能夠直觀了解工程項(xiàng)目的進(jìn)度/質(zhì)量/安全，另一方面能夠便捷的完成相關(guān)階段性工作的模擬和仿真。

2.3數(shù)字孿生在智慧樓宇的應(yīng)用

在運(yùn)營階段，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和5G技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟， 相關(guān)傳感器設(shè)備的成本不斷下降。從樓宇中的大型裝備到消費(fèi)級別的產(chǎn)品，都使用了大量傳感設(shè)備來采集樓宇各個階段和各個方面的環(huán)境和工作狀態(tài)，并通過數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化來避免產(chǎn)品故障，從而改善最終用戶的產(chǎn)品體驗(yàn)和滿意度。在傳統(tǒng)的樓宇應(yīng)用場景中，設(shè)備種類繁多，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一，對業(yè)主數(shù)字化樓宇運(yùn)營帶來極大的影響。通過數(shù)字孿生，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)的高效整合，另一方面能夠便捷的連接 和驅(qū)動相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)高效的智慧樓宇運(yùn)營和管理。

結(jié)語：

BIM技術(shù)的不斷發(fā)展，并在各個階段的深化和應(yīng)用，為工程項(xiàng)目的質(zhì)量和效率帶來了積極的影響。目前，在工程項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)，施工，運(yùn)營等方面的應(yīng)用正在高速發(fā)展，并日趨成熟。未來，借助更多新興技術(shù)的力量，BIM應(yīng)用將會迎來更多機(jī)會和發(fā)展。

工程建設(shè)行業(yè)涉及專業(yè)多、人員廣，但是大家對工程項(xiàng)目最終的產(chǎn)品具有統(tǒng)一認(rèn)知，這是項(xiàng)目協(xié)同的基礎(chǔ)。BIM+互聯(lián)網(wǎng)是一種快速達(dá)成項(xiàng)目專業(yè)人員認(rèn)知的重要工具，BIM技術(shù)有助于快速實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生并達(dá)到這種認(rèn)知，這是提高項(xiàng)目生產(chǎn)力的關(guān)鍵。

工程建設(shè)行業(yè)能夠降本提效的核心引擎之一在于數(shù)字孿生模型的應(yīng)用。數(shù)字孿生包括兩個核心，一方面是數(shù)字，包括空間幾何數(shù)據(jù)和描述幾何數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù);另一方面是孿生，即是物理世界的數(shù)據(jù)表達(dá)。BIM（building information modeling）是豐富工程項(xiàng)目數(shù)字孿生的重要數(shù)據(jù)來源，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)和人工智能，能夠構(gòu)建更加高效的數(shù)據(jù)應(yīng)用場景，必將為工程建設(shè)行業(yè)帶來飛躍和豐富的價值回報(bào)。

畢美科技作為BIM+互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的探索者和追求者，經(jīng)歷十年BIM服務(wù)咨詢和多年軟件研發(fā)的洗禮和積累，希望能夠與各位行業(yè)同仁共同打造行業(yè)領(lǐng)先的BIM+互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字孿生應(yīng)用，助力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

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