楊翠紅

摘 要：探討建筑信息建模（BIM）在工程設(shè)計(jì)和施工中的應(yīng)用，研究其優(yōu)勢(shì)、局限性和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。研究方法包括文獻(xiàn)分析和案例研究。結(jié)果顯示，BIM通過(guò)集成信息和數(shù)據(jù)，提供了一個(gè)協(xié)同、可視化的工作平臺(tái)，顯著提高了工程設(shè)計(jì)和施工的效率和質(zhì)量，優(yōu)化了項(xiàng)目成本控制，并促進(jìn)了可持續(xù)設(shè)計(jì)和施工。然而，BIM應(yīng)用面臨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、互操作性、技術(shù)人員培訓(xùn)、文化合作模式以及數(shù)據(jù)安全等問(wèn)題。結(jié)論認(rèn)為，盡管BIM在工程設(shè)計(jì)和施工中具有顯著優(yōu)勢(shì)，其廣泛應(yīng)用仍需克服多個(gè)挑戰(zhàn)，包括制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、加強(qiáng)技術(shù)人員培訓(xùn)、改變合作模式和保障數(shù)據(jù)安全。未來(lái)的發(fā)展方向應(yīng)集中于提高BIM的互操作性、技術(shù)培訓(xùn)和協(xié)作文化的建立，確保BIM在工程項(xiàng)目中的成功實(shí)施和推廣。

關(guān)鍵詞：建筑信息建模；工程設(shè)計(jì)；施工應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2024）05-0019-03

0 引言

建筑信息建模（BIM）作為一種綜合性的數(shù)字化建筑工程管理方法，在工程設(shè)計(jì)和施工領(lǐng)域取得了顯著的發(fā)展和應(yīng)用。BIM通過(guò)集成各種信息和數(shù)據(jù)，以三維模型為基礎(chǔ)，提供了一個(gè)協(xié)同、可視化的工作平臺(tái)，不僅促進(jìn)了項(xiàng)目各階段的信息共享和溝通，還提高了工程項(xiàng)目的效率和質(zhì)量。

傳統(tǒng)的建筑項(xiàng)目管理方法會(huì)涉及大量的紙質(zhì)文檔、復(fù)雜的協(xié)調(diào)工作，容易出現(xiàn)的信息不一致問(wèn)題。隨著建筑項(xiàng)目的復(fù)雜性日益增加，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工方法已經(jīng)不再滿足行業(yè)的需求，BIM的引入為解決這些挑戰(zhàn)提供了新的途徑。

BIM以數(shù)字化的方式整合了建筑項(xiàng)目的各種信息，包括設(shè)計(jì)、施工、設(shè)備管理等，為項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提供了一個(gè)實(shí)時(shí)共享和協(xié)作的平臺(tái)，有助于減少錯(cuò)誤和沖突，提高項(xiàng)目的效率和質(zhì)量。項(xiàng)目管理者通過(guò)BIM，還可以更好地估算和控制成本，優(yōu)化資源的使用。BIM也支持可持續(xù)設(shè)計(jì)和施工，通過(guò)能源模擬和效率分析等功能，幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)減少對(duì)環(huán)境的不良影響。雖然BIM的潛力已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可，但其在實(shí)際應(yīng)用中仍然面臨各種技術(shù)和法律上的挑戰(zhàn)。因此，深入研究BIM在工程設(shè)計(jì)和施工中的應(yīng)用，探討其優(yōu)勢(shì)、局限性和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，具有重要的研究?jī)r(jià)值和實(shí)踐意義[1]。

1 BIM在工程設(shè)計(jì)和施工中的作用

1.1 提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率

建筑信息建模在工程設(shè)計(jì)中可以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。設(shè)計(jì)師可以通過(guò)BIM創(chuàng)建精確的三維建模，從而更好地進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)和解決設(shè)計(jì)問(wèn)題。BIM支持協(xié)同工作，不同專業(yè)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以在同一平臺(tái)上協(xié)作，實(shí)時(shí)共享信息和數(shù)據(jù)，從而減少信息傳遞的錯(cuò)誤和延誤，有助于提高設(shè)計(jì)決策的準(zhǔn)確性，減少設(shè)計(jì)變更，提高設(shè)計(jì)效率。BIM使設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠更快速、更精確地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，提高了設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。

1.2 增強(qiáng)工程施工協(xié)調(diào)與管理

BIM在工程施工中的作用是增強(qiáng)協(xié)調(diào)與管理。傳統(tǒng)的施工過(guò)程中，常常存在設(shè)計(jì)與施工不一致，導(dǎo)致額外成本增大和工期延誤。BIM通過(guò)將設(shè)計(jì)和施工信息整合在共享的三維模型中，使得施工團(tuán)隊(duì)能夠更好地理解設(shè)計(jì)意圖，快速發(fā)現(xiàn)和解決潛在沖突。BIM便于制定詳細(xì)的施工計(jì)劃和進(jìn)度，提高了工程項(xiàng)目的時(shí)間管理和資源利用效率，使得項(xiàng)目管理更加協(xié)調(diào)和高效[2]。

1.3 優(yōu)化項(xiàng)目成本控制

BIM在工程設(shè)計(jì)和施工中可以優(yōu)化項(xiàng)目成本控制。項(xiàng)目管理者可以更準(zhǔn)確地估算成本，減少不必要的預(yù)算浪費(fèi)。BIM模型可以通過(guò)BIM用于生成準(zhǔn)確的數(shù)量和材料清單，從而幫助項(xiàng)目管理者更好地掌控成本。BIM支持成本變更管理，使得項(xiàng)目管理者能夠快速響應(yīng)設(shè)計(jì)變更和工程變更，減少額外成本的發(fā)生。BIM通過(guò)提供精確的成本信息和實(shí)時(shí)的變更管理，有助于項(xiàng)目在預(yù)算范圍內(nèi)完成，提高了項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。

1.4 促進(jìn)可持續(xù)性設(shè)計(jì)和施工

BIM在工程設(shè)計(jì)和施工中可以促進(jìn)可持續(xù)性設(shè)計(jì)和施工。BIM可以進(jìn)行能源模擬和效率分析，幫助設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)評(píng)估不同設(shè)計(jì)方案的能源性能，并選擇更可持續(xù)的解決方案。其還支持綠色認(rèn)證和可持續(xù)性評(píng)估，使項(xiàng)目能夠滿足可持續(xù)性標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。BIM通過(guò)在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中堅(jiān)持可持續(xù)性原則，有助于減少對(duì)環(huán)境的不良影響，提高了工程項(xiàng)目的可持續(xù)性。

2 在工程設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)用BIM存在的問(wèn)題

2.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和互操作性的挑戰(zhàn)

建筑信息建模在工程設(shè)計(jì)和施工中的應(yīng)用面臨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和互操作性的挑戰(zhàn)。BIM軟件和工具眾多，但它們的文件格式和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)并不一致，這導(dǎo)致了不同軟件之間的互操作性問(wèn)題。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和施工團(tuán)隊(duì)若使用不同的BIM軟件，則需要花費(fèi)大量時(shí)間和資源來(lái)解決數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和集成的問(wèn)題。而缺乏統(tǒng)一的BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也使得項(xiàng)目難以實(shí)現(xiàn)全面的協(xié)同工作和數(shù)據(jù)共享，限制了BIM在工程項(xiàng)目中的潛力[3]。

2.2 技術(shù)人員培訓(xùn)和教育的需求

雖然BIM技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用不斷增加，但很多從業(yè)者仍然不熟悉或不具備足夠的BIM技能，因此對(duì)BIM技術(shù)人員培訓(xùn)和教育的需求大。缺乏培訓(xùn)和教育可能導(dǎo)致BIM的潛力無(wú)法充分發(fā)揮，影響工程項(xiàng)目的效率和質(zhì)量。因此，需有效利用BIM工具和流程需要培訓(xùn)和教育，以確保團(tuán)隊(duì)成員具備必要的技術(shù)知識(shí)和技能。

2.3 文化和合作模式的改變

BIM在工程設(shè)計(jì)和施工中的應(yīng)用也需要文化和合作模式的改變。傳統(tǒng)的建筑項(xiàng)目管理通常是分散的，不同專業(yè)之間存在著信息孤立和競(jìng)爭(zhēng)，而B(niǎo)IM強(qiáng)調(diào)協(xié)同工作和信息共享。因此，引入BIM可能需要改變行業(yè)內(nèi)的文化和合作模式，促使不同利益相關(guān)方更加開(kāi)放和合作。這種文化和合作模式的改變可能會(huì)面臨一些抵抗和挑戰(zhàn)，需要時(shí)間和努力來(lái)推動(dòng)。

2.4 數(shù)據(jù)安全和隱私問(wèn)題

BIM在工程設(shè)計(jì)和施工中的應(yīng)用也引發(fā)了數(shù)據(jù)安全和隱私問(wèn)題。BIM模型包含大量敏感信息，如設(shè)計(jì)、材料和成本等，如果未能妥善保護(hù)，可能會(huì)引發(fā)數(shù)據(jù)泄漏和安全漏洞。數(shù)據(jù)隱私問(wèn)題也涉及到數(shù)據(jù)的所有權(quán)和訪問(wèn)權(quán)限，不同利益相關(guān)方之間可能存在爭(zhēng)議。因此，確保BIM數(shù)據(jù)的安全性和隱私性成為一個(gè)重要的挑戰(zhàn)，需要制定相關(guān)政策和措施來(lái)解決這些問(wèn)題[4]。

3 在工程設(shè)計(jì)和施工中的應(yīng)用BIM的策略

3.1 建立全團(tuán)隊(duì)的BIM共識(shí)與培訓(xùn)

3.1.1 建立全團(tuán)隊(duì)對(duì)BIM的共識(shí)

包括設(shè)計(jì)師、工程師、施工團(tuán)隊(duì)和業(yè)主在內(nèi)的項(xiàng)目相關(guān)方，應(yīng)明確了解BIM的概念、目標(biāo)和潛力，可以通過(guò)組織培訓(xùn)和教育活動(dòng)確保每個(gè)團(tuán)隊(duì)成員都理解BIM的重要性和應(yīng)用方式。定期的溝通和信息共享活動(dòng)也可以幫助建立共識(shí)，促使團(tuán)隊(duì)成員積極參與BIM應(yīng)用。

3.1.2 提供全團(tuán)隊(duì)的BIM培訓(xùn)

培訓(xùn)應(yīng)包括不同層次的技術(shù)培訓(xùn)和理論知識(shí)傳授，比如設(shè)計(jì)師和工程師需要學(xué)習(xí)BIM工具來(lái)創(chuàng)建和編輯模型以及協(xié)同工作，施工團(tuán)隊(duì)和業(yè)主需要了解BIM來(lái)查看和管理項(xiàng)目數(shù)據(jù)。培訓(xùn)課程還應(yīng)包括BIM的最佳實(shí)踐和項(xiàng)目特定的需求，通過(guò)提供全面的培訓(xùn)，可以確保團(tuán)隊(duì)成員具備必要的技能和知識(shí)，有效地應(yīng)用BIM。

3.1.3 建立全團(tuán)隊(duì)的BIM協(xié)作文化

所有團(tuán)隊(duì)成員都應(yīng)積極參與信息共享和協(xié)同工作，項(xiàng)目管理者通過(guò)設(shè)立明確的溝通和協(xié)作流程來(lái)推動(dòng)此項(xiàng)工作。使用協(xié)同工作平臺(tái)和工具也可以幫助團(tuán)隊(duì)成員更輕松地分享信息和合作。建立BIM協(xié)作文化有助于減少信息孤立和項(xiàng)目中的誤解，提高團(tuán)隊(duì)的工作效率。

3.1.4 設(shè)立全團(tuán)隊(duì)的BIM支持資源

項(xiàng)目管理者應(yīng)提供技術(shù)和人力資源來(lái)支持BIM應(yīng)用，包括提供適當(dāng)?shù)挠布蛙浖O(shè)備，確保團(tuán)隊(duì)成員能夠順利地使用BIM工具。建立一個(gè)BIM支持團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)解決技術(shù)問(wèn)題和提供培訓(xùn)支持，可以幫助團(tuán)隊(duì)成員克服BIM應(yīng)用中的困難，確保項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)擁有充足的資源和支持，有效推動(dòng)BIM的應(yīng)用和成功實(shí)施[5]。

3.2 制定BIM實(shí)施計(jì)劃與標(biāo)準(zhǔn)

3.2.1 制定BIM實(shí)施計(jì)劃與標(biāo)準(zhǔn)

在項(xiàng)目初期，應(yīng)明確確定BIM的具體目標(biāo)，包括提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、增強(qiáng)協(xié)調(diào)與管理、優(yōu)化成本控制和促進(jìn)可持續(xù)性等方面的目標(biāo)。明確BIM的實(shí)施范圍，包括需要使用BIM的階段和專業(yè)、BIM模型的詳細(xì)程度和數(shù)據(jù)要求。明確目標(biāo)和范圍有助于確保BIM實(shí)施計(jì)劃的一致性和有效性。

3.2.2 建立統(tǒng)一的BIM標(biāo)準(zhǔn)和指南

項(xiàng)目管理者應(yīng)明確制定BIM模型的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，包括文件命名約定、圖層組織、符號(hào)和分類體系等方面的標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)制定BIM數(shù)據(jù)交換的指南，確保不同專業(yè)和階段之間的數(shù)據(jù)能夠順利交流和集成。這些標(biāo)準(zhǔn)和指南應(yīng)與項(xiàng)目的特定需求相一致，以確保BIM模型的一致性和質(zhì)量。

3.2.3 確定BIM模型的級(jí)別和詳細(xì)程度

不同項(xiàng)目可能需要不同級(jí)別和詳細(xì)程度的BIM模型。項(xiàng)目管理者應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)和需求，確定BIM模型的級(jí)別，例如1D、2D、3D、4D和5D等級(jí)別。確定BIM模型的詳細(xì)程度，包括哪些構(gòu)件需要建模、精細(xì)程度和屬性信息等。確定BIM模型的級(jí)別和詳細(xì)程度有助于明確BIM的實(shí)施要求。

3.2.4 制定數(shù)據(jù)管理和質(zhì)量控制策略

項(xiàng)目管理者應(yīng)建立有效的BIM數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、版本控制、訪問(wèn)權(quán)限和備份等方面的策略。應(yīng)制定質(zhì)量控制程序，確保BIM模型的準(zhǔn)確性和一致性。質(zhì)量控制策略應(yīng)包括模型審查和驗(yàn)證的流程以及如何處理發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤和問(wèn)題。通過(guò)有效的數(shù)據(jù)管理和質(zhì)量控制，可以提高BIM模型的可靠性和可用性，確保BIM應(yīng)用的成功實(shí)施。

3.3 采用協(xié)同工作流程與平臺(tái)

3.3.1 選擇適合的協(xié)同工作平臺(tái)

不同項(xiàng)目和團(tuán)隊(duì)可能需要不同類型的協(xié)同工作平臺(tái)，因此應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)和需求選擇合適的工具。這些工具可以包括項(xiàng)目管理軟件、在線協(xié)作平臺(tái)、虛擬設(shè)計(jì)與建模工具等。選擇合適的協(xié)同工作平臺(tái)可以幫助團(tuán)隊(duì)成員更輕松地協(xié)作、共享信息，實(shí)時(shí)協(xié)同工作，從而提高項(xiàng)目的協(xié)調(diào)性和效率。

3.3.2 制定協(xié)同工作流程和通信計(jì)劃

協(xié)同工作流程應(yīng)明確定義不同專業(yè)和團(tuán)隊(duì)成員的角色和責(zé)任，以及信息流動(dòng)的路徑。通信計(jì)劃應(yīng)包括溝通頻率、方式和內(nèi)容，確保信息能夠及時(shí)傳遞和共享。制定問(wèn)題解決和決策流程，以應(yīng)對(duì)項(xiàng)目中可能出現(xiàn)的挑戰(zhàn)和沖突。制定清晰的協(xié)同工作流程和通信計(jì)劃，可以提高團(tuán)隊(duì)的協(xié)作效率，減少信息傳遞的錯(cuò)誤和延誤。

3.3.3 培訓(xùn)團(tuán)隊(duì)成員使用協(xié)同工具

協(xié)同工具和平臺(tái)可能對(duì)部分成員是陌生的，因此需要提供培訓(xùn)和支持。培訓(xùn)包括使用協(xié)同工具的基本技能和功能以及協(xié)同工作流程的理解和實(shí)施，還可以幫助團(tuán)隊(duì)成員熟悉協(xié)同工具的界面和操作，以便更好地使用工具進(jìn)行協(xié)作。通過(guò)培訓(xùn)可以確保團(tuán)隊(duì)成員能夠充分利用協(xié)同工具，提高項(xiàng)目的協(xié)同效率。

3.3.4 建立協(xié)同工作文化和團(tuán)隊(duì)精神

協(xié)同工作需要團(tuán)隊(duì)成員之間的信任、合作和開(kāi)放的溝通。項(xiàng)目管理者應(yīng)鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)成員積極參與協(xié)同工作，并認(rèn)可他們的貢獻(xiàn)。建立協(xié)同工作文化意味著鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)成員分享知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，共同解決問(wèn)題，共享成功和挑戰(zhàn)。團(tuán)隊(duì)成員應(yīng)意識(shí)到協(xié)同工作的重要性，將團(tuán)隊(duì)的利益置于個(gè)人利益之前。通過(guò)建立協(xié)同工作文化和團(tuán)隊(duì)精神，提高團(tuán)隊(duì)的凝聚力和工作效率，確保協(xié)同工作流程和平臺(tái)的成功應(yīng)用。

3.4 實(shí)施BIM數(shù)據(jù)管理和質(zhì)量控制

3.4.1 建立有效的BIM數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

項(xiàng)目管理者應(yīng)確定數(shù)據(jù)管理的責(zé)任和流程，包括數(shù)據(jù)的收集、存儲(chǔ)、備份和訪問(wèn)權(quán)限等方面。這可以通過(guò)使用專門的BIM數(shù)據(jù)管理軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，確保數(shù)據(jù)能夠有序地組織和管理。此外，應(yīng)制定數(shù)據(jù)管理的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以確保數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性。建立有效的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)有助于提高數(shù)據(jù)的可用性和可靠性，確保團(tuán)隊(duì)能夠方便地訪問(wèn)和使用BIM數(shù)據(jù)。

3.4.2 制定數(shù)據(jù)交換和集成策略

不同專業(yè)和團(tuán)隊(duì)可能使用不同的BIM工具和平臺(tái)，因此需要明確數(shù)據(jù)交換的流程和標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目管理者應(yīng)確定需要交換的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和集成的范圍，還需要建立數(shù)據(jù)交換的時(shí)間表和頻率，確保信息能夠及時(shí)傳遞和共享。制定數(shù)據(jù)交換和集成策略有助于減少信息傳遞的錯(cuò)誤和延誤，提高數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性。

3.4.3 實(shí)施質(zhì)量控制程序

質(zhì)量控制程序應(yīng)包括模型審查和驗(yàn)證的流程，以確保BIM模型的準(zhǔn)確性和一致性。項(xiàng)目管理者應(yīng)明確質(zhì)量控制的標(biāo)準(zhǔn)和要求，包括模型的精細(xì)程度、屬性信息和圖層組織等方面。此外，應(yīng)建立問(wèn)題解決和決策流程，以應(yīng)對(duì)項(xiàng)目中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤和問(wèn)題。通過(guò)實(shí)施質(zhì)量控制程序，可以提高BIM模型的可靠性和質(zhì)量，確保項(xiàng)目的成功實(shí)施。

4 結(jié)束語(yǔ)

BIM在工程設(shè)計(jì)和施工中的應(yīng)用是一項(xiàng)重要的趨勢(shì)，可以提高項(xiàng)目的效率、質(zhì)量和可持續(xù)性。通過(guò)采取相應(yīng)的策略，從而更好地應(yīng)對(duì)BIM應(yīng)用中的挑戰(zhàn)，確保項(xiàng)目成功實(shí)施，為建筑行業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 卞明月，陳鑫，談麗華，等.搖擺鋼支撐快速建筑信息模型建模技術(shù)及其Revit模塊開(kāi)發(fā)[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2021，21 （26）：11280-11288.

[2] 張魯，黃建坤，劉問(wèn)，等.基于建筑信息建模的裝配式輕型木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建造方法[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2018，52（9）：1676-1685.

[3] 鄧宇龍，杜亞光，曾向往.基于BIM技術(shù)的Java二次開(kāi)發(fā)及其在裝飾工程設(shè)計(jì)和施工中的應(yīng)用[J].科技和產(chǎn)業(yè)，2022，22 （7）：387-392.

[4] 王佩.基于BIM和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的建筑工程設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].微型電腦應(yīng)用，2019，35（5）：89-91，103.

[5] 周紅波，汪再軍.既有建筑信息模型快速建模方法和實(shí)踐[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2017，38（12）：83-86.