摘要：BIM正向設計是實現(xiàn)建筑信息數字化的關鍵部分，也是建筑生命周期中的第一步。為了對BIM正向設計進行優(yōu)化，以雙百某應急學校工程為例，對不同設計方式進行了比較，分析了BIM正向設計的優(yōu)勢，并從協(xié)同方式、設計流程標準化以及出圖原則方面提出了BIM正向設計的增效方式。通過BIM正向設計技術提高了各專業(yè)人員協(xié)同工作的效率和質量以及出圖精度，避免了后續(xù)施工錯誤，減少返修次數，具有較好的應用效果，為后續(xù)項目BIM正向設計的應用提供了借鑒和參考。

關鍵詞：BIM正向設計；建筑信息數字化；增效方式；建筑設計

0 引言

隨著建筑業(yè)的發(fā)展和信息化時代的到來，BIM技術作為一種數字化工具，在工程中的應用越來越廣泛[1-2]。在當前階段，大部分工程或設計人員對BIM的應用處于起步階段，通常將BIM模型用于輔助出圖，匯報交流中的效果展示，或當做一種翻模工具，整個過程可以概括為“2D-3D-2D”，沒有將BIM技術的作用發(fā)揮出來，也并未實現(xiàn)真正意義上的BIM設計[3-4]。

近年來，各建筑企業(yè)以及政府部門出臺了相關政策和數字化信息標準，以促進BIM技術的發(fā)展和應用，相關學者也進行了深度研究。王浩等[5]對比分析了BIM正向設計和傳統(tǒng)設計間的差異，分析工業(yè)項目暖通設計中BIM正向設計的應用效果，并對其存在的問題進行了總結。吳鵬鵬等[6]對BIM正向設計不同出圖方式的圖紙質量進行了分析，并提出相應優(yōu)化措施，提高出圖質量和效率。

基于此，為了提高BIM正向設計的效率，本文以雙百某學校工程為例，對不同設計方式進行了比較，分析了BIM正向設計的優(yōu)勢，并從協(xié)同方式、設計流程標準化以及出圖原則方面提出了BIM正向設計的增效方式。

1  工程概況

雙百學校項目是秘魯政府于2020年提出的“二百周年學校公共投資項目”，是由英國公司提供專業(yè)技術援助，芬蘭政府作為戰(zhàn)略合作伙伴，按照國際標準建設的基礎設施項目。項目共計75所學校，分布在全國9大區(qū)，總投資42.5億索爾，項目均采用BIM正向設計，模型采用英國Uniclass分類編碼，設計模型最終交付精度為LOD400，項目建成后將惠及秘魯全國114000多名學生。本文以雙百學校中的某一學校為例，對BIM正向設計增效方法進行研究。該學校占地面積和建筑面積分別為22677m2和15572m2。

2 BIM正向設計的優(yōu)勢分析

2.1 二維設計與BIM正向設計的對比

與二維設設計方式不同，BIM正向設計將設計者的想法和目的以三維模型的方式進行表達，同時添加相關實測信息，直觀且清晰，是工程行業(yè)設計方式以及設計思路的重要改革。BIM正向設計的特點如下：

2.1.1 數據信息的留存性

二維圖紙中的圖形數據主要為各類線條、注釋、文字以及標注，而BIM三維模型能夠以三維立體的方式，將模型展現(xiàn)給各方參建人員，同時每個模型構件中包含材料、顏色、尺寸等屬性信息，實現(xiàn)了建筑信息的集成，有利于構件的設計、生產、安裝以及后期運維管理。

2.1.2 實時協(xié)調性

二維設計的各專業(yè)人員在溝通交流時往往需要進行多次圖紙傳輸，費事費力，且容易混淆圖紙版本。BIM技術通過對前期設計方案與規(guī)劃、工程組織計劃、后期維護管理等數據的收集和整合，建立一個協(xié)作平臺，使相關方能夠及時、有效地溝通，為各參與主體之間的交流提供了便利。通過BIM協(xié)作平臺，各單位能在線上實時查看上、下游的工程進度，并對自身工作進度進行調整，同時管理者能夠及時發(fā)現(xiàn)影響進度的因素。

除此之外，BIM三維模型能夠反映出建筑物的全部細節(jié)和特征，有利于各專業(yè)人員更好地理解建筑物設計意圖的構造，防止出現(xiàn)二維圖紙的誤解。如圖2所示為麥克利米曲線。圖2中，PD、SD、DD、CD、PR、CA以及PO分別表示前期設計、方案設計、擴初設計、施工圖、采購、施工管理以及后期運營。

圖1中曲線1表示隨著工程進度的開展，影響其功能和成本的能力逐漸減低；曲線2表示隨著工程進度的開展，設計變更所需費用逐漸提高；曲線3和曲線4分別表示目前傳統(tǒng)設計方法過程、通過BIM技術得出的最佳設計方法過程。從圖1中能夠得出，通過BIM正向設計能夠在很大程度上減小工程成本。

2.2 逆向設計和正向設計的對比

在二維設計完成后，通過收集現(xiàn)有二維CAD圖紙、實地測量資料、技術文檔等建立建筑BIM模型，被稱為BIM逆向設計，又被稱作“翻?！?，已廣泛應用于各類項目的設計。在BIM逆向設計過程中，僅僅保存了少數數據信息，造成數據孤島現(xiàn)象，只在設計、施工以及后期運維中的某一階段發(fā)揮作用。

而BIM正向設計可以開始于項目規(guī)劃階段，服務時長為項目的全壽命周期，數字化信息貫穿整個項目周期。根據圖1曲線能夠得出，BIM技術應用于項目的時間越早，工程成本降低的幅度也越大。目前BIM逆向設計并未將BIM技術真正的優(yōu)勢和潛力發(fā)揮出來，僅是二維設計轉變至BIM正向設計的一種過渡形式。

3 BIM正向設計存在的問題

3.1 對設計質量和設計流程的影響

目前正向設計缺少完善的標準化流程，其中較為典型的為管綜設計與各專業(yè)間的協(xié)同。各公司通常根據項目情況和自身特點，來摸索制定相應的正向設計流程，在一定程度上降低了BIM正向設計速度。較高的模型精細等級和深化程度能夠降低工程建設成本，但會增加設計時長，不利于施工進度的把控，因此要制定合理的建模深度標準，兼顧模型的設計質量和效率。

3.2 正向設計體系不完善

二維設計經過長時間的發(fā)展已具有完整的設計流程和體系，大多數設計單位均具有完善的設計管理體系。但BIM正向設計的設計思路、協(xié)同過程和圖紙交付方式，已完全不同與二維設計，因此以往的設計體系不在適用于BIM正向設計。尤其對于國內房產行業(yè)，應改變以往“高周轉”的管理方式，要融入建筑數字化信息技術。施工單位應轉變邊設計、邊修改以及邊施工的工作方式，設計師應由傳統(tǒng)粗放式設計模式轉變?yōu)榫珳驶O計。

3.3 制度標準不完善

由于從二維設計至三維設計，暖通、電氣、給排水專業(yè)的系統(tǒng)圖和建筑構件詳圖的表達方式沒有明確標準，導致出圖時還需以二維審圖為參照。而二維設計精度遠小于三維模型，因此在出圖時要降低圖面的精細度，從而使BIM正向設計工作量大大增加。

4 BIM正向設計增效方式及效果分析

基于上述BIM正向存在的問題和特點，本文以雙百某學校為例，在應用層面分析BIM正向設計的增效方式。本項目施工圖正向設計時間為30d。

4.1 協(xié)同方式的選擇

BIM正向設計的協(xié)同模式通常有協(xié)同平臺、鏈接文件以及中心文件3種。其中鏈接文件協(xié)同法是建立好模型文件，其他專業(yè)可將文件以鏈接的形式引入并參照。如機電專業(yè)設計人員可以以鏈接的方式，將其他專業(yè)模型參入工作界面中，由此大大縮小了模型存儲量，降低了計算機的負荷以及相關硬件標準，并避免了中心文件在多專業(yè)共用情況下出現(xiàn)的權限釋放和占用的問題。同時對權限繁瑣設置程序進行了簡化，有效提高了溝通和設計效率。

中心文件協(xié)同法主要用在多專業(yè)、多人協(xié)同工作的情況。由于結構和建筑模型體量較大，通常由多人共同建立，因此選擇中心文件協(xié)同方式，能夠提高構件建模精度以及不同構件的連接合理性，保證模型的整體質量。與單一協(xié)同方式相比，將兩種協(xié)同方式進行結合能夠明顯提高建模效率和模型質量，實現(xiàn)高效協(xié)同。因此在雙百應急學校BIM正向設計中，協(xié)同模式選擇鏈接文件以及中心文件相結合的形式。

4.2 設計流程標準化

本項目為施工圖和裝修同步出圖，正向設計增加了管綜和專業(yè)協(xié)調，為了提高協(xié)同溝通效率和建模質量，制定相關設計流程，具體如圖2所示。從圖2中可以得到，管綜設計始于建筑二次提資之后，參考現(xiàn)有模型機電專業(yè)，對水、暖、電等管線的標高和走向進行確定，能夠大大減少各專業(yè)管線碰撞的概率，降低后期返修次數。同時可以在同一模型中將各專業(yè)管線模型進行合模處理，針對碰撞位置進行調整修改，優(yōu)化管線凈高，實現(xiàn)管線的合理排布。

除此之外，在正向設計時，各專業(yè)調用公司資源庫的標準化樣本文件，可根據自身需求進行調整，建立場地布置樣板文件庫。局部管線模型如圖3所示。

4.3 改進出圖原則

當前圖紙審查以二維審查為主，缺少有關BIM正向設計三維出圖的深度標準，因此此次出圖方式為三維為主，二維為輔。BIM正向出圖并非全部由三維模型導出生成的，同樣可以選擇在BIM軟件里繪制部分二維圖紙，如詳圖大樣、系統(tǒng)圖、通用圖等。具體可通過Auto CAD為底圖，添加二維內容實現(xiàn)。通過二、三維相結合的方式出圖，不僅能夠提高三維正向設計的效率，縮短設計周期，且不會對模型精度以及模型數字化的應用造成影響。

4.4 BIM正向設計效果

本工程BIM正向設計周期為28d，同等人力下二維設計周期約為20d，前者時長為后者的1.4倍。而在二維設計后往往需要進行BIM翻模，約耗費時長7d，翻模+二維設計總時長為27d，與BIM正向設計周期基本一致。BIM正向設計出圖精度高，能夠避免后續(xù)施工錯誤，減少返修次數，提高施工效率和質量，因此采用BIM正向設計具有較好的效果。

5 結束語

本文以雙百某學校工程為例，對BIM正向設計、BIM逆向設計、傳統(tǒng)二維設計進行比較，分析BIM正向設計的優(yōu)勢，并從協(xié)同方式、設計流程標準化以及出圖原則方面，提出了BIM正向設計的增效方式。應用BIM正向設計技術，提高了各專業(yè)人員協(xié)同工作效率、質量以及出圖精度，避免了后續(xù)施工錯誤，減少了返修次數，具有較好的應用效果，可為后續(xù)項目BIM正向設計應用提供借鑒和參考。

參考文獻

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