尤文貴，張俊騰，曹文峰 （福建農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 福州 350119）

0 前言

在我國建筑行業(yè)大轉(zhuǎn)型的背景下，中央層面持續(xù)出臺(tái)相關(guān)政策大力推動(dòng)建筑業(yè)工業(yè)化的改革發(fā)展。發(fā)展裝配式建筑和建筑信息模型（BIM）技術(shù)是實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)工業(yè)化的重要途徑。在2016～2018期間國務(wù)院連續(xù)8次發(fā)布相關(guān)政策和指導(dǎo)意見，住建部連續(xù)9次發(fā)布相關(guān)政策和指導(dǎo)意見，31個(gè)省份出臺(tái)裝配式建筑發(fā)展規(guī)劃政策，26個(gè)省份出臺(tái)相應(yīng)補(bǔ)貼政策。同時(shí)，工信部、交通部和各地區(qū)等部門相繼出臺(tái)了裝配式建筑的質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、圖集、規(guī)范和BIM技術(shù)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。相對(duì)于傳統(tǒng)建筑，裝配式建筑具有減少人工消耗、生成效率高、受季節(jié)影響少、施工進(jìn)度快和節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。由于裝配式建筑采用的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制構(gòu)件是在工廠提前制作再運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝的模式，因此其對(duì)預(yù)留孔洞和現(xiàn)場(chǎng)組裝的精度和各專業(yè)的協(xié)調(diào)要求較高。很顯然，裝配式建筑的設(shè)計(jì)和施工相對(duì)于傳統(tǒng)建筑更復(fù)雜，存在的風(fēng)險(xiǎn)更高。因此需要采用BIM技術(shù)對(duì)其全壽命周期進(jìn)行模擬推演，把可能存在的問題解決在施工之前的決策期。從某種意義上看，BIM技術(shù)的應(yīng)用是裝配式建筑的一場(chǎng)全新的技術(shù)革命。

1 BIM的概念

BIM技術(shù)起源于20世紀(jì)70年代，由“BIM 之父”的 ChuckEastman教授提出的“通過計(jì)算機(jī)將建筑設(shè)計(jì)產(chǎn)品可視化模擬的設(shè)想”。國際標(biāo)準(zhǔn)組織設(shè)施信息委員會(huì)（Facilities Information Council，F(xiàn)IC）認(rèn)為BIM技術(shù)是在全壽命周期對(duì)建筑的物理和功能屬性可視化和可計(jì)算的形式來表現(xiàn)。美國建筑師學(xué)會(huì)AIA認(rèn)為BIM技術(shù)是一種可視化的三維模型。張建平教授認(rèn)為BIM技術(shù)是一種各參建單位能夠通過BIM模型共享信息的現(xiàn)代信息技術(shù)。徐勇戈教授認(rèn)為BIM技術(shù)的核心價(jià)值是實(shí)現(xiàn)信息集成而不是可視化和數(shù)字化。目前BIM的軟件根據(jù)總體相互關(guān)系進(jìn)行分類有建模軟件（revit，Civil3D）、分析軟件(navis?works，PKPM，YJK，Midas，Civil/Gen/FEA，ANSYS)和管理軟件(廣聯(lián)達(dá)，晨曦，魯班)三大類[1]。目前市場(chǎng)上最熱的軟件主要有用于土建、結(jié)構(gòu)、建筑、鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)電、給排水等專業(yè)的建模軟件revit和用于碰撞檢查、施工模擬、進(jìn)度管理、可視化navisworks軟件。

2 適用性分析

為了保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性，需要采用結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)和預(yù)制構(gòu)件節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)才能使得裝配式建筑的整體性能夠與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆式建筑相媲美。Haller M[2]對(duì)裝配式建筑在設(shè)計(jì)階段的適用性進(jìn)行了研究，指出裝配式建筑由于設(shè)計(jì)過程增加了新的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，使得設(shè)計(jì)難度大大加大。因此在設(shè)計(jì)階段需要綜合考慮構(gòu)件的內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)成本、運(yùn)輸便捷性、管件預(yù)埋以及各專業(yè)的協(xié)調(diào)，因此迫切需要BIM新技術(shù)的應(yīng)用。裝配式建筑所需要的預(yù)制構(gòu)配件需要在工廠進(jìn)行制造，其制造方式主要有流式制造和離散制造[3]。離散制造是指預(yù)制構(gòu)件的制造流程不固定，訂單更加靈活的生產(chǎn)方式。流式制造是指生產(chǎn)流程固定不變。Martin Haller[4]研究了預(yù)制混凝土夾心保溫外墻板的生產(chǎn)過程，其具體過程可劃分成36項(xiàng)生產(chǎn)工序。Khaled M.[5]試圖探討預(yù)制建筑系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其解決利比亞住房條件的潛力。主要考慮當(dāng)?shù)亟ㄖI(yè)專家的觀點(diǎn)，利用訪談獲得的信息進(jìn)行定性分析結(jié)果表明，預(yù)制建筑可以改善利比亞的住房產(chǎn)業(yè)；大多數(shù)受訪者也不能完全提供概念或政策指導(dǎo)，這可能成為利比亞預(yù)制建筑發(fā)展的起點(diǎn)。在裝配式建筑的施工階段借助BIM技術(shù)對(duì)施工場(chǎng)地的可視化管理在正式方案制定之前發(fā)現(xiàn)潛在問題進(jìn)而壓縮成本[6]。此外，通過BIM數(shù)據(jù)庫可以加強(qiáng)設(shè)計(jì)單位、構(gòu)件廠家、施工單位、建設(shè)單位和運(yùn)營單位的溝通，進(jìn)而提高工作效率和節(jié)省成本。由此可見，BIM技術(shù)在裝配式的建筑的應(yīng)用的核心價(jià)值主要有提供全面的數(shù)據(jù)庫和協(xié)作平臺(tái)，進(jìn)行施工模擬從而縮小建筑業(yè)與制造業(yè)的差距[7]。

3 風(fēng)險(xiǎn)性分析

Aibinu A[8]研究了澳大利亞QS公司的BIM技術(shù)，發(fā)現(xiàn)該公司的三維模型的完整性存在不確定性。Arensman[9]提出了BIM在應(yīng)用的時(shí)候存在一些法律上的不確定性。Elmualim[10]研究指出很多工程人員對(duì)BIM技術(shù)的基本操作流程和概念缺乏認(rèn)識(shí)。Zhang[11]認(rèn)為外國軟件無法適應(yīng)我國的規(guī)范，因此無法滿足我國的建筑項(xiàng)目需求。BIM技術(shù)應(yīng)用在一般的建筑項(xiàng)目時(shí)遇到的風(fēng)險(xiǎn)主要有技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)[12]、管理風(fēng)險(xiǎn)[13]、經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)[14]、法律風(fēng)險(xiǎn)[15]、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[16]和政治風(fēng)險(xiǎn)[17]。對(duì)于裝配式建筑項(xiàng)目，其風(fēng)險(xiǎn)除了一般建筑項(xiàng)目的所有風(fēng)險(xiǎn)外還多了人員風(fēng)險(xiǎn)。LI M[18]指出由于傳統(tǒng)建筑占據(jù)了市場(chǎng)的主導(dǎo)地位，公眾對(duì)裝配式建筑的認(rèn)識(shí)不足造成初期推廣難。Luo[19]指出裝配式建筑項(xiàng)目面臨的問題主要有缺乏施工機(jī)械、缺乏有經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)施工管理人員和缺乏穩(wěn)定的預(yù)制構(gòu)件制造商。Schmidt[20]指出裝配式建筑由于其復(fù)雜性，現(xiàn)場(chǎng)施工吊裝需要大型負(fù)荷的起重機(jī)進(jìn)行施工作業(yè)，而現(xiàn)有的吊裝技術(shù)無法滿足其拼裝技術(shù)的要求，現(xiàn)有的有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師人員也無法滿足裝配式建筑項(xiàng)目的需求，現(xiàn)有的行業(yè)規(guī)范也無法適應(yīng)裝配式建筑的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。Wallace[21]指出裝配式建筑涉及新興的高新技術(shù)，在建筑工程項(xiàng)目管理時(shí)缺乏有效的管理。主要面臨的問題有：對(duì)項(xiàng)目的進(jìn)展監(jiān)管力度不夠，項(xiàng)目的規(guī)劃不完善，缺乏成熟的商業(yè)案例經(jīng)驗(yàn)。唐曉靈[22]介紹建筑信息模型在國內(nèi)的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀;界定BIM技術(shù)擴(kuò)散的范圍。以創(chuàng)新擴(kuò)散理論為基礎(chǔ)結(jié)合擴(kuò)散模型深入分析整個(gè)擴(kuò)散過程,并提出EPC模式下BIM技術(shù)擴(kuò)散的實(shí)現(xiàn)過程,探索加快BIM技術(shù)擴(kuò)散的新方法。周毅[23]分析建筑信息模型(BIM)技術(shù)的基本功能與特點(diǎn),對(duì)比國內(nèi)外在BIM應(yīng)用上的發(fā)展?fàn)顩r和差距,指出BIM在工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的主要應(yīng)用障礙,從多個(gè)角度分析原因并提出掃除障礙的建議,并通過BIM技術(shù)推廣的案例,總結(jié)工程設(shè)計(jì)單位在推廣應(yīng)用BIM技術(shù)中通常遇到的問題,提出相應(yīng)的建議和對(duì)策。梅耿躍龍[24]從BIM技術(shù)的實(shí)施策略、服務(wù)團(tuán)隊(duì)選擇和技術(shù)引進(jìn)帶來的風(fēng)險(xiǎn)分析等角度論述BIM技術(shù)如何在具體工程中實(shí)施,業(yè)主方如何規(guī)避風(fēng)險(xiǎn),獲得B IM技術(shù)的真正價(jià)值。王廣斌[25]對(duì)中國建筑業(yè)相關(guān)工作人員，就使用BIM的情況進(jìn)行問卷調(diào)查分析，分析結(jié)果表明政府企業(yè)以及個(gè)人需要有階段性地有針對(duì)性地應(yīng)對(duì)并解決所面臨的問題,積極努力才能奠定中國建筑業(yè)BIM引進(jìn)和應(yīng)用的基礎(chǔ)何清華[26]對(duì)典型工程BIM應(yīng)用存在問題進(jìn)行比較分析,并對(duì)BIM軟件的信息交互性進(jìn)行分析指出，BIM技術(shù)短期投入成本較高，投資回收期長。綜上，BIM專業(yè)技術(shù)人才短缺其技術(shù)的應(yīng)用投入成本較高，除了在招標(biāo)文件明確要求需要采用BIM技術(shù)外，開發(fā)商、設(shè)計(jì)單位和施工單位的積極性都不高[27]。

4 啟示

BIM技術(shù)的推廣進(jìn)度是利益相關(guān)者的博弈結(jié)果。支持BIM技術(shù)的價(jià)值相關(guān)者主要有政府、軟件開發(fā)商和建筑院校。以“2021年馬保村棚戶區(qū)改造項(xiàng)目安置房地塊（福州高新區(qū)新馬花園）項(xiàng)目（設(shè)計(jì)）”招標(biāo)文件為例：該項(xiàng)目建設(shè)場(chǎng)地約5.8hm2（87 畝），總建筑面積不低于20萬m2，總投資16.3億元，其中設(shè)計(jì)費(fèi)1083萬元。要求設(shè)計(jì)院應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)，并在施工階段將BIM技術(shù)由設(shè)計(jì)向深化設(shè)計(jì)延伸，實(shí)施BIM場(chǎng)景漫游視頻，打造數(shù)字樣板房，向發(fā)包人提供BIM模型、數(shù)字樣板房模型、相應(yīng)的報(bào)告成果和優(yōu)化建議。附帶如此繁多內(nèi)容的設(shè)計(jì)費(fèi)僅51.9元/m2必然造成流標(biāo)，于是發(fā)包者在2個(gè)月后便重新開標(biāo)（重新開標(biāo)刪除了BIM技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容）。目前市場(chǎng)上的BIM技術(shù)費(fèi)用大約在20-50元/m2，與建筑設(shè)計(jì)階段的施工圖設(shè)計(jì)的費(fèi)用相當(dāng)，根本不具備價(jià)格優(yōu)勢(shì)。因此，從設(shè)計(jì)院和建設(shè)單位的角度出發(fā)，如果僅僅考慮BIM技術(shù)保障工程進(jìn)度和質(zhì)量的可靠性顯然不是明智的選擇。應(yīng)用BIM技術(shù)而投入的高額成本帶來的回報(bào)率遠(yuǎn)不如高質(zhì)量的施工圖和高水平的施工現(xiàn)場(chǎng)管理帶來的回報(bào)率。

對(duì)于建筑產(chǎn)品而言，其質(zhì)量和責(zé)任的保證是通過經(jīng)過各專業(yè)設(shè)計(jì)師簽字的具有法律效力的施工圖和施工現(xiàn)場(chǎng)的負(fù)責(zé)人通過科學(xué)的管理來實(shí)現(xiàn)，而BIM技術(shù)僅僅是錦上添花似的對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。如果后者產(chǎn)生的費(fèi)用與自身的地位無法匹配甚至與設(shè)計(jì)研發(fā)的費(fèi)用相當(dāng)，顯然是不合理的。在BIM技術(shù)的成本還未達(dá)到合理的范圍前，過度推廣BIM技術(shù)其效果也只能停留在建設(shè)單位基于政治因素的作秀階段。由此，只能帶來更多的資源浪費(fèi)。這種現(xiàn)象在建筑院校尤為明顯，諸如：BIM教學(xué)定位籠統(tǒng)不明確，凡是與軟件有關(guān)的課程都改成BIM+課程，BIM教學(xué)與課程分離即把過多的精力花在軟件的操作和學(xué)生競(jìng)賽上而忽略了建筑空間和功能的研究。此外，國內(nèi)各大軟件開發(fā)商為了搶占市場(chǎng)份額也紛紛打著BIM技術(shù)的旗號(hào)說服建筑院校購買其軟件產(chǎn)品。

5 結(jié)語

BIM技術(shù)還不夠成熟主要表現(xiàn)在其功能還不能滿足裝配式建筑全壽命周期的需求，特別是前期投入成本與回報(bào)率嚴(yán)重不匹配。如果BIM技術(shù)的投入成本能夠降低到設(shè)計(jì)研發(fā)成本的10%以內(nèi)，那么其推廣應(yīng)用遇到的阻礙便可大大降低。新技術(shù)的推廣需要一個(gè)過程，這個(gè)過程需要不斷地契合相關(guān)利益者的博弈程度。相信隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)定最終能成為信手拈來的好東西，為裝配式建筑產(chǎn)品提供服務(wù)。