論BIM對建筑業的意義——BIM是建筑業的一項革命性的技術
2019-03-11 10:38:31 來源: 百度文庫 作者：
摘要：改革開放以來，中國經濟飛速地向前增長，隨之而來中國建筑市場也發生著日新月異的變化。BIM是近年來在計算機輔助建筑設計領域出現的新技術，BIM技術在2002年由Autodesk公司率先提出，并逐漸得到世界建筑行業的普遍接受。如今，BIM的發展潮流已勢不可擋。 在國內，隨著建筑業對信息化要求的不斷提高、國家科研投入不斷增多及大力推動和基于BIM技術的軟件開發商宣傳下，相關機構和各個部門已經開始著手研究和應用BIM技術。文章從建筑業的重要性談起，引出BIM這一概念。從BIM的定義、功能特點、應用、發展趨勢等方面重點闡釋了其與傳統技術相比所具有的諸多優勢。
關鍵詞：BIM ；建筑業；項目管理；技術；功能；
引言
建筑業是一項傳統產業，也是國民經濟的重要支柱產業和富民產業，同時也是推動經濟社會發展的重要力量。隨著信息時代的到來，各個領域都在強調信息化，目前，BIM（建筑信息模型）成為正成為建筑業的主流發展趨勢。BIM為建筑行業創造了技術協作的平臺，通過三維集成設計模型，可直觀獲取各設計信息和專業視圖。它強大的功能將引領建筑信息技術走向更高層次，提高建筑工程的信息化管理程度，提高管理效率。
1建筑業對國民經濟的重要性
建筑業是我國國民經濟的重要物資生產部門。隨著國民經濟的發展,我國的城市建設、村鎮建設、住宅建設等的規模不斷擴大,建筑業已逐步發展為國民經濟的重要支柱產業之一。在每年國家和社會的固定資產投資中,有五分之三到四分之三左右是由建筑業來完成的。建筑業產品是國民經濟和社會發展的物質技術基礎。長期以來,我國建筑業所創造的總產值和增加值,在社會總產值和國民生產總值內,分別占到10%和6%左右的份額。建筑業的發展是影響經濟增長與衰退、繁榮與蕭條的重要因素之一。
改革開放二十多年來，我國建筑業得到了持續快速的發展，建筑業在國民經濟中的支柱產業地位不斷加強，對國民經濟的拉動作用更加顯著。隨著市場經濟的發展，建筑施工企業面臨著激烈的市場競爭。加入世貿組織，在給中國建筑業帶來難得的發展機遇的同時，也帶來了不可避免的沖擊和挑戰。將來要直接面對國際承包商的競爭，國內建筑市場以及參與國際工程承包市場的競爭將會愈發激烈。我國建筑企業能否在激烈的市場競爭中立于不敗之地，關鍵在于企業能否為社會提供質量高、工期短、造價低的建筑產品。充分運用信息技術所帶來的巨大生產力，提高自身的信息化應用水平和管理水平,應該作為提升建筑行業競爭力的重點，這也是國外優秀建筑企業發展過程中的實踐總結。 建筑業具有土地壟斷性和不可移動性等特點，建設工程產品的生產具有單件性、流動性、地域性、周期長和生產方式多樣性、不均衡性，以及受外部約束多等特點。隨著建設工程項目的類型和特征的日趨復雜化，建筑產品的精益化，工程服務方式的多樣化、市場化的進程，使得建筑企業對建設項目管理的精益程度要求也越來越高。建筑業前三年享受了投資拉動經濟的好處，這一次到了該還的時候了。前一輪全球金融危機引發的刺激經濟政策， 中央以四萬億的投資帶動地方政府和大量民間與海外的數十萬億的巨大泡沫性投資，大量的新增項目帶動了建筑業務的爆發性增長。建筑企業的項目很好拿，錢也不算太難掙，企業規模和企業數量快速增長。但是，這幾年他們經營得并不痛快，惡性競爭依然，贏利能力低下。這并不能說明建筑業這幾年不好，而是要意識到建筑業這么大一個產業，很少企業倒閉，大家過得不痛快，但不會死掉，這樣的行業已屬不正常。2008全球經濟危機，中國制造業約倒閉了30~40%，建筑業企業數量卻在快速增加，良莠難分，致使主管部門想通過特級資質重新就位進行宏觀調控競爭環境。行政手段調節市場經濟碰到的問題必然不少，正處騎虎難下之態。建筑企業經營理念還沉浸在關系競爭力難以自拔，對提升管理、加快信息化進程的意識不強。中國建筑業的現狀太需要一批專注的企業家，愿意幾十年如一日，耕耘中國建筑行業，將建筑業研究透，大練企業內功，讓中國建企真正具有國際競爭力。中國鐵建、中國中鐵兩兄弟在國外一個項目虧損可達41億、21億，就是當前行業問題和行業水平的有力注解。在此形式下，管理信息化將是傳統工程建設產業獲得新生的必經之路。
當前，有關建筑設計信息化的各種概念及術語已日趨普及，同時各地不斷涌現出一些造型獨特的地標性建筑，這一切似乎預示著建筑設計行業即將迎來一場技術變革。建筑設計信息化的具體內容是什么，主流技術正朝著什么方向發展？國內設計院所應何去何從？要回答這一系列的問題，我們不妨從BIM技術方面談起。
2 BIM介紹
2.1 BIM定義
1975年，“BIM之父”——喬治亞理工大學的Charles Eastman教授創建了BIM理念至今，BIM技術的研究經歷了三大階段：萌芽階段、產生階段和發展階段。BIM理念的啟蒙，受到了1973年全球石油危機的影響，美國全行業需要考慮提高行業效益的問題，1975年“BIM之父”Eastman教授在其研究的課題“Building Description System”中提出“a computer-based description of-abuilding”，以便于實現建筑工程的可視化和量化分析，提高工程建設效率。
2.1 BIM定義
BIM的全拼是Building Information Modeling，即建筑信息模型。BIM 是以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，BIM 是對工程項目設施實體與功能特性的數字化表達。在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞，使工程技術人員對各種建筑信息作出正確理解和高效應對，為設計團隊以及包括建筑運營單位在內的各方建設主體提供協同工作的基礎，在提高生產效率、節約成本和縮短工期方面發揮重要作用。由于國內《建筑信息模型應用統一標準》還在編制階段，這里暫時引用美國國家BIM標準(NBIMS)對BIM的定義，定義由三部分組成：
（1）BIM是一個設施(建設項目)物理和功能特性的數字表達；
（2）BIM是一個共享的知識資源，是一個分享有關這個設施的信息。
（3）在項目的不同階段，不同利益相關方通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責的協同作業。
BIM(建筑信息模型)同時又是一種應用于設計、建造、管理的數字化方法，這種方法支持建筑工程的集成管理環境，可以使建筑工程在其整個進程中顯著提高效率和大量減少風險。
3 BIM功能特點
3.1 可視化
可視化即“所見所得”的形式，對于建筑行業來說，可視化的真正運用在建筑業的作用是非常大的，例如經常拿到的施工圖紙，只是各個構件的信息在圖紙上的采用線條繪制表達，但是其真正的構造形式就需要建筑業參與人員去自行想象了。對于一般簡單的東西來說，這種想象也未嘗不可，但是近幾年建筑業的建筑形式各異，復雜造型在不斷的推出，那么這種光靠人腦去想象的東西就未免有點不太現實了。所以BIM提供了可視化的思路，讓人們將以往的線條式的構件形成一種三維的立體實物圖形展示在人們的面前；建筑業也有設計方面出效果圖的事情，但是這種效果圖是分包給專業的效果圖制作團隊進行識讀設計制作出的線條式信息制作出來的，并不是通過構件的信息自動生成的，缺少了同構件之間的互動性和反饋性，然而BIM提到的可視化是一種能夠同構件之間形成互動性和反饋性的可視，在BIM建筑信息模型中，由于整個過程都是可視化的，所以，可視化的結果不僅可以用來效果圖的展示及報表的生成，更重要的是，項目設計、建造、運營過程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態下進行。
3.2協調性
這個方面是建筑業中的重點內容，不管是施工單位還是業主及設計單位，無不在做著協調及相配合的工作。一旦項目的實施過程中遇到了問題，就要將各有關人士組織起來開協調會，找各施工問題發生的原因，及解決辦法，然后出變更，做相應補救措施等進行問題的解決。那么這個問題的協調真的就只能出現問題后再進行協調嗎？在設計時，往往由于各專業設計師之間的溝通不到位，而出現各種專業之間的碰撞問題，例如暖通等專業中的管道在進行布置時，由于施工圖紙是各自繪制在各自的施工圖紙上的，真正施工過程中，可能在布置管線時正好在此處有結構設計的梁等構件在此妨礙著管線的布置，這種就是施工中常遇到的碰撞問題，像這樣的碰撞問題的協調解決就只能在問題出現之后再進行解決嗎？BIM的協調性服務就可以幫助處理這種問題，也就是說BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期對各專業的碰撞問題進行協調，生成協調數據，提供出來。當然BIM的協調作用也并不是只能解決各專業間的碰撞問題，它還可以解決例如：電梯井布置與其他設計布置及凈空要求之協調，防火分區與其他設計布置之協調，地下排水布置與其他設計布置之協調等。
3.3模擬性
模擬性并不是只能模擬設計出的建筑物模型，還可以模擬不能夠在真實世界中進行操作的事物。在設計階段，BIM可以對設計上需要進行模擬的一些東西進行模擬實驗，例如：節能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導模擬等；在招投標和施工階段可以進行4D模擬（三維模型加項目的發展時間），也就是根據施工的組織設計模擬實際施工，從而來確定合理的施工方案來指導施工。同時還可以進行5D模擬（基于4D模型的造價控制），從而來實現成本控制；后期運營階段可以模擬日常緊急情況的處理方式的模擬，例如地震人員逃生模擬及消防人員疏散模擬等。
3.4優化性
事實上整個設計、施工、運營的過程就是一個不斷優化的過程，當然，優化和BIM也不存在實質性的必然聯系，但在BIM的基礎上可以做更好的優化、更好地做優化。優化受三樣東西的制約：信息、復雜程度和時間。沒有準確的信息做不出合理的優化結果，BIM模型提供了建筑物的實際存在的信息，包括幾何信息、物理信息、規則信息，還提供了建筑物變化以后的實際存在。復雜程度高到一定程度，參與人員本身的能力無法掌握所有的信息，必須借助一定的科學技術和設備的幫助�，F代建筑物的復雜程度大多超過參與人員本身的能力極限，BIM及與其配套的各種優化工具提供了對復雜項目進行優化的可能。基于BIM的優化可以做下面的工作：
3.4.1項目方案優化
把項目設計和投資回報分析結合起來，設計變化對投資回報的影響可以實時計算出來；這樣業主對設計方案的選擇就不會主要停留在對形狀的評價上，而更多的可以使得業主知道哪種項目設計方案更有利于自身的需求。
3.4.2特殊項目的設計優化
如裙樓、幕墻、屋頂、大空間到處可以看到異型設計，這些內容看起來占整個建筑的比例不大，但是占投資和工作量的比例和前者相比卻往往要大得多，而且通常也是施工難度比較大和施工問題比較多的地方，對這些內容的設計施工方案進行優化，可以帶來顯著的工期和造價改進。
3.5.可出圖性
BIM并不是為了出大家日常多見的建筑設計院所出的建筑設計圖紙，及一些構件加工的圖紙，而是通過對建筑物進行了可視化展示、協調、模擬、優化以后，可以幫助業主出如下圖紙：綜合管線圖（經過碰撞檢查和設計修改，消除了相應錯誤以后）；綜合結構留洞圖（預埋套管圖）；碰撞檢查偵錯報告和建議改進方案。
4 BIM影響
4.1將原有建筑工程的一次性的特點轉變成“非一次性”的。
三維可視化功能再加上時間維度，可以進行虛擬施工。針對同一個建筑工程，便有了“多次”施工的機會！通過對每次模擬施工進行分析對比，結合施工方案和現場視頻監測，大大減少建筑質量問題、安全問題，減少返工和整改。
4.2 將建筑產品單件性的生產特點轉變成連續性的。
一般的工業產品是在一定的時期里，統一的工藝流程中進行批量生產，而具體的一個建筑產品應在國家或地區的統一規劃內，根據其使用功能，在選定的地點上單獨設計和單獨施工。即使是選用標準設計、通用構件或配件，由于建筑產品所在地區的自然、技術、經濟條件的不同，也使建筑產品的結構或構造、建筑材料、施工組織和施工方法等也要因地制宜加以修改，從而使各建筑產品生產具有單件性。
而BIM所具有的模塊化的功能將逐步改變建筑產品這一特點，數字模塊化建造是數字設計、生產技術與建筑產業化結合的有效途徑.隨著數字生產方式與生產工具的不斷更新與升級,基于BIM設計平臺的數字模塊化建造將使得建筑產品的單件性逐步向連續性轉變。
4.3建筑工程由原來的“溝通難”轉變成現在的“溝通易”。
BIM這項作用的實現，主要靠其可視化、多維度集合、各專業共享及互動等特點來實現�？梢暬�，在上面已經提到過。這一特點主要是通過模擬演示，讓懂建筑的和不懂建筑的人都能看懂演示的過程，讓建筑項目中的各參與方更好的了解項目，相互的之間的溝通就自然變得簡單。多維度集合這個詞似乎很陌生，但是，它所指代的含義卻很容易讓人明白。多維度主要指其5D技術�？梢杂脗€虛擬的公式來幫助理解，5D=3D模型+時間進度+成本造價，這一特點使得建筑項目的造價很透明，價格易控。這一特性讓項目中的各參與方存在的分歧減少了很多。
4.4 與傳統的知識管理相比，知識管理由難到易。
4.4.1加深了建筑信息的結構化程度。
結構化是指信息經過分析后可分解成多個互相關聯的組成部分，各組成部分間有明確的層次結構，其使用和維護通過數據庫進行管理，并有一定的操作規范。BIM是建筑信息的結構化建模思想和工具，它的發展趨勢是越來越多的數據附加于模型上，也就是越來越多的信息被結構化，而這個結構化過程是由管理而非技術完成的。
4.4.2產品全壽命周期管理的簡易化及產業鏈信息關聯的加強化。
BIM中的建筑構件對象不但可以在不同視圖中表現幾何造型，而且可以包含一些與幾何形狀無關的特性，例如材料的容重、強度、耐火等級、傳熱系數，構件的造價、采購信息等等（這一特點也體現了BIM知識管理的多維化）。這些非幾何信息對于建筑的全生命周期管理是非常重要的。BIM還可以包括一些二維CAD所無法表示的抽象概念，比如構件之間的拓撲連接關系，房屋空間的劃分及其關系，這些信息對于結構分析，建筑能量消耗分析以及后期的物業管理來說都是非常有用的，增強了產業鏈之間的關聯性。
4.4.3建筑信息關聯化加深
建筑信息模型BIM可以更全面、更深入地的反映建筑物信息。該模型的基本元素不是CAD中的點、線、弧、圖塊等基本幾何圖元，而是墻、門窗、梁柱等建筑專業對象，使用建筑語言來描述建筑信息，所有的相關專業可以在同一個三維建筑數據模型上進行協同設計。
4.4.4信息的集成化
建筑領域信息化發展的過程中,由于缺乏統一的信息交換標準和信息集成機制,造成建筑生命期的不同階段和不同應用系統之間信息交換和共享困難,形成信息孤島和信息斷層,阻礙了信息技術在建筑領域的應用,從而影響建筑業的生產效率。BIM中提出的建立面向建筑生命期的管理體系,以及開發集成化的信息管理系統將會解決這一難題。
5 BIM在建筑項目各階段的應用。
5.1設計階段
此階段的作用主要是對空間三維復雜形態的表達與數據共享。BIM提供工程全部信息，將項目各階段主要參與方都集中。虛擬建筑提供建筑物精確的空間關系和數據。根據3D模型自動生成和更新各種圖形和文檔，自動協調更改關聯變更相應的信息，信息共享同步。
5.2分析階段
空間分析、體量分析、效果圖分析——三維可視化表現方式。
（1）結構分析。利用工具軟件創建3D 模型，完成結構條件圖，對結構進行分析，得出合理的結構施工圖。
（2）節能分析。能效分析與計算，是否節能、經濟、綠色？
（3）造價分析。運用“零庫存”的生產管理方式，限額領料施工，最大程度發揮業主資金的效益。
（4）工序上分析。BIM模型和進度計劃軟件（如MS Project，P3等）的數據集成，實時監控施工進度，實時調整現場情況。
（5）可建性分析。進行安全、施工空間、對環境影響等全面的可建性模擬分析。
（6）沖突碰撞檢查分析。建造前期對各專業的碰撞問題進行模擬，生成與提供可整體化協調的數據，解決傳統的二維圖紙會審耗時長、效率低、發現問題難的問題。
5.3施工階段
（1）虛擬建造。在BIM模型中使用實際產品后進行物理碰撞（硬碰撞）和規則碰撞（軟碰撞）檢查；
（2）施工分析和規劃。BIM和施工計劃集成的4D模擬，時間-空間合成以后的碰撞檢查；
（3）成本和工期管理。BIM、施工計劃和采購計劃集成的5D模擬；
（4）預制。BIM和數控制造集成的自動化工廠預制；
（5）現場施工。BIM和移動技術、RFID技術以及GPS技術集成的現場施工情況動態跟蹤。
BIM自提出以來已席卷歐美的工程建設行業，引發了建筑行業史無前例的徹底變革。歐美地區較大項目基本都運用BIM。 美國自建立BIM標準以來，眾多項目均采用BIM方式。目前，62%以上的設計單位使用BIM. 在中國，BIM理念正逐步為建筑行業所知。目前應用以設計公司為主，政府及行業協會也越來越重視BIM。 香港的建筑開發商已將是否符合BIM規范作為判斷設計和施工企業能力的重要標準。
6相關案例
6.1案例1
南京青奧會議中心占地4萬平方米，總建筑面積達到19.4萬平方米，地上6層，地下2層，主要包括一個2181座的大會議廳以及一個505座的多功能音樂廳，可作為會議、論壇、大型活動及戲劇、音樂演出等活動的舉辦場所。 “南京青奧中心是沒有標準化單元的，沒有一個部分是相同的。”承擔著青奧會議中心建設項目BIM工作的isBIM項目經理劉星佐介紹說，“異形建筑如何施工，以及復雜形建筑內部大空間的合理運用是青奧會議中心項目的兩大難題”這顯然挑戰了建造者們的智慧。一般來說，建筑在施工時按照平面圖紙搭建即可，而由于會議中心造型復雜，施工難度大，在施工前必須要借助BIM的三維模型，根據模型能看出放大后的每個細節，包括構件樣子、螺栓的位置、角度、構件尺寸等等。由于受造型限制，管線的施工也必須在BIM模型里面進行排布，之后再現場施工，這樣才能確保施工的質量并避免反復更改。
通過isBIM提供的3D建筑模型，協調了各個專業，并利用isBIM大數據整合將多專業不同格式模型整合在同一個平臺，解決了青奧會議中心的復雜造型；利用BIM手段解決傳統的二維設計手段較難解決的復雜區域管線綜合問題。在isBIM打造的可視化平臺中解決了多專業協調問題，如復雜外立面，鋼結構，內裝空間等，并對其進行了合理的分配。如此一來，青奧會議中心項目的難題迎刃而解。
6.2案例2
BIM技術讓“杭州奧體中心主體育場”項目的設計工作發生了變化。
（1） 模型設計發生的變化
作為一名建筑師，首先要真實地再現他們腦海中或精致、或宏偉、或靈動或莊重的建筑造型，在使用BIM之前，CCDI體育事業部的建筑師們很多時候是通過泡沫、紙盒做的手工模型展示頭腦中的創意，相應調整方案的工作也是在這樣的情況下進行的，由創意到手工模型的工作需要較長的時間，而且設計師還會反復多次在創意和手工模型之間進行工作。有了BIM之后，設計師么可以在電腦上更加直觀的利用模型設計。
（2）專業設計發生的變化
“杭州奧體中心主體育場”項目，由于其兼具體育場和外觀復雜的雙重特性，所以只有采用三維建模方式進行設計，才能避免許多二維設計后期才會發現的問題。因此，CCDI設計團隊采用了基于BIM技術的Revit系列軟件做支撐，以預先導入的三維外觀造型做定位參考，在Revit中建立體育場內部建筑功能模型、結構網架模型、機電設備管線模型。
（3）專業糾錯的變化
“杭州奧體中心主體育場”項目建立了BIM模型，由于其真實的三維特性，它的可視化糾錯能力直觀、實際，對設計師很有幫助，這使施工過程中可能發生的問題，提前到設計階段來處理，減少了施工階段的反復，不僅節約了成本，更節省了建設周期。
（4）模型后續利用的變化
體育場館的設計對防火、疏散、聲音、溫度等要求較高，這些都有非常專業的分析模擬軟件，而BIM模型的建立有助于相關的分析研究。
6.3 其他相關案例
在國外，比如德國慕尼黑的寶馬世界（BMW Welt）、梅賽德斯－奔馳博物館（Mercedes-Benz Museum），以及位于斯圖加特的保時捷博物館等許多世界知名建筑也都得益于BIM。在國內，著名的上海中心，業主要求必須使用BIM進行設計、施工等各過程；奧運“水立方”的建設均采用BIM技術；上海世博會場館中，由于其設計的復雜性，很多場館都采用了BIM技術，奧運村空間規劃及物資管理信息系統;南水北調工程;香港地鐵項目等一大批項目都采用了BIM技術。
總結
BIM，一場建筑業的信息革命!目前已經逐漸匯集成了一股潮流，席卷世界的同時，也影響了中國。BIM建筑信息模型作為一個重要項目，已經列入我國科技部“十一五”期間國家科技攻關計劃。同時，我國建筑行業政府與企業在推動工程項目管理方面開始全面推廣工程項目全生命周期管理.它通過參數化實體造型技術使計算機可以表達真實建筑所具有的信息，信息化的建筑設計得以真正實現，突破了千百年來用抽象的視覺符號來表達設計的固有模式。BIM建筑信息模型的發展，不僅僅是現有技術的進步和更新換代，它也將間接表現在生產組織模式和管理方式的轉型，并更長遠地影響人們思維模式的轉變。BIM這場信息革命，將不受個人好惡和思維習慣的束縛而向前推進，它對工程建設從設計、建造、加工、施工、銷售、物業管理等各個環節，都必將產生深遠的影響。
參考文獻：
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關鍵詞：BIM ；建筑業；項目管理；技術；功能；
引言
建筑業是一項傳統產業，也是國民經濟的重要支柱產業和富民產業，同時也是推動經濟社會發展的重要力量。隨著信息時代的到來，各個領域都在強調信息化，目前，BIM（建筑信息模型）成為正成為建筑業的主流發展趨勢。BIM為建筑行業創造了技術協作的平臺，通過三維集成設計模型，可直觀獲取各設計信息和專業視圖。它強大的功能將引領建筑信息技術走向更高層次，提高建筑工程的信息化管理程度，提高管理效率。
1建筑業對國民經濟的重要性
建筑業是我國國民經濟的重要物資生產部門。隨著國民經濟的發展,我國的城市建設、村鎮建設、住宅建設等的規模不斷擴大,建筑業已逐步發展為國民經濟的重要支柱產業之一。在每年國家和社會的固定資產投資中,有五分之三到四分之三左右是由建筑業來完成的。建筑業產品是國民經濟和社會發展的物質技術基礎。長期以來,我國建筑業所創造的總產值和增加值,在社會總產值和國民生產總值內,分別占到10%和6%左右的份額。建筑業的發展是影響經濟增長與衰退、繁榮與蕭條的重要因素之一。
改革開放二十多年來，我國建筑業得到了持續快速的發展，建筑業在國民經濟中的支柱產業地位不斷加強，對國民經濟的拉動作用更加顯著。隨著市場經濟的發展，建筑施工企業面臨著激烈的市場競爭。加入世貿組織，在給中國建筑業帶來難得的發展機遇的同時，也帶來了不可避免的沖擊和挑戰。將來要直接面對國際承包商的競爭，國內建筑市場以及參與國際工程承包市場的競爭將會愈發激烈。我國建筑企業能否在激烈的市場競爭中立于不敗之地，關鍵在于企業能否為社會提供質量高、工期短、造價低的建筑產品。充分運用信息技術所帶來的巨大生產力，提高自身的信息化應用水平和管理水平,應該作為提升建筑行業競爭力的重點，這也是國外優秀建筑企業發展過程中的實踐總結。 建筑業具有土地壟斷性和不可移動性等特點，建設工程產品的生產具有單件性、流動性、地域性、周期長和生產方式多樣性、不均衡性，以及受外部約束多等特點。隨著建設工程項目的類型和特征的日趨復雜化，建筑產品的精益化，工程服務方式的多樣化、市場化的進程，使得建筑企業對建設項目管理的精益程度要求也越來越高。建筑業前三年享受了投資拉動經濟的好處，這一次到了該還的時候了。前一輪全球金融危機引發的刺激經濟政策， 中央以四萬億的投資帶動地方政府和大量民間與海外的數十萬億的巨大泡沫性投資，大量的新增項目帶動了建筑業務的爆發性增長。建筑企業的項目很好拿，錢也不算太難掙，企業規模和企業數量快速增長。但是，這幾年他們經營得并不痛快，惡性競爭依然，贏利能力低下。這并不能說明建筑業這幾年不好，而是要意識到建筑業這么大一個產業，很少企業倒閉，大家過得不痛快，但不會死掉，這樣的行業已屬不正常。2008全球經濟危機，中國制造業約倒閉了30~40%，建筑業企業數量卻在快速增加，良莠難分，致使主管部門想通過特級資質重新就位進行宏觀調控競爭環境。行政手段調節市場經濟碰到的問題必然不少，正處騎虎難下之態。建筑企業經營理念還沉浸在關系競爭力難以自拔，對提升管理、加快信息化進程的意識不強。中國建筑業的現狀太需要一批專注的企業家，愿意幾十年如一日，耕耘中國建筑行業，將建筑業研究透，大練企業內功，讓中國建企真正具有國際競爭力。中國鐵建、中國中鐵兩兄弟在國外一個項目虧損可達41億、21億，就是當前行業問題和行業水平的有力注解。在此形式下，管理信息化將是傳統工程建設產業獲得新生的必經之路。
當前，有關建筑設計信息化的各種概念及術語已日趨普及，同時各地不斷涌現出一些造型獨特的地標性建筑，這一切似乎預示著建筑設計行業即將迎來一場技術變革。建筑設計信息化的具體內容是什么，主流技術正朝著什么方向發展？國內設計院所應何去何從？要回答這一系列的問題，我們不妨從BIM技術方面談起。
2 BIM介紹
2.1 BIM定義
1975年，“BIM之父”——喬治亞理工大學的Charles Eastman教授創建了BIM理念至今，BIM技術的研究經歷了三大階段：萌芽階段、產生階段和發展階段。BIM理念的啟蒙，受到了1973年全球石油危機的影響，美國全行業需要考慮提高行業效益的問題，1975年“BIM之父”Eastman教授在其研究的課題“Building Description System”中提出“a computer-based description of-abuilding”，以便于實現建筑工程的可視化和量化分析，提高工程建設效率。
2.1 BIM定義
BIM的全拼是Building Information Modeling，即建筑信息模型。BIM 是以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，BIM 是對工程項目設施實體與功能特性的數字化表達。在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞，使工程技術人員對各種建筑信息作出正確理解和高效應對，為設計團隊以及包括建筑運營單位在內的各方建設主體提供協同工作的基礎，在提高生產效率、節約成本和縮短工期方面發揮重要作用。由于國內《建筑信息模型應用統一標準》還在編制階段，這里暫時引用美國國家BIM標準(NBIMS)對BIM的定義，定義由三部分組成：
（1）BIM是一個設施(建設項目)物理和功能特性的數字表達；
（2）BIM是一個共享的知識資源，是一個分享有關這個設施的信息。
（3）在項目的不同階段，不同利益相關方通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責的協同作業。
BIM(建筑信息模型)同時又是一種應用于設計、建造、管理的數字化方法，這種方法支持建筑工程的集成管理環境，可以使建筑工程在其整個進程中顯著提高效率和大量減少風險。
3 BIM功能特點
3.1 可視化
可視化即“所見所得”的形式，對于建筑行業來說，可視化的真正運用在建筑業的作用是非常大的，例如經常拿到的施工圖紙，只是各個構件的信息在圖紙上的采用線條繪制表達，但是其真正的構造形式就需要建筑業參與人員去自行想象了。對于一般簡單的東西來說，這種想象也未嘗不可，但是近幾年建筑業的建筑形式各異，復雜造型在不斷的推出，那么這種光靠人腦去想象的東西就未免有點不太現實了。所以BIM提供了可視化的思路，讓人們將以往的線條式的構件形成一種三維的立體實物圖形展示在人們的面前；建筑業也有設計方面出效果圖的事情，但是這種效果圖是分包給專業的效果圖制作團隊進行識讀設計制作出的線條式信息制作出來的，并不是通過構件的信息自動生成的，缺少了同構件之間的互動性和反饋性，然而BIM提到的可視化是一種能夠同構件之間形成互動性和反饋性的可視，在BIM建筑信息模型中，由于整個過程都是可視化的，所以，可視化的結果不僅可以用來效果圖的展示及報表的生成，更重要的是，項目設計、建造、運營過程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態下進行。
3.2協調性
這個方面是建筑業中的重點內容，不管是施工單位還是業主及設計單位，無不在做著協調及相配合的工作。一旦項目的實施過程中遇到了問題，就要將各有關人士組織起來開協調會，找各施工問題發生的原因，及解決辦法，然后出變更，做相應補救措施等進行問題的解決。那么這個問題的協調真的就只能出現問題后再進行協調嗎？在設計時，往往由于各專業設計師之間的溝通不到位，而出現各種專業之間的碰撞問題，例如暖通等專業中的管道在進行布置時，由于施工圖紙是各自繪制在各自的施工圖紙上的，真正施工過程中，可能在布置管線時正好在此處有結構設計的梁等構件在此妨礙著管線的布置，這種就是施工中常遇到的碰撞問題，像這樣的碰撞問題的協調解決就只能在問題出現之后再進行解決嗎？BIM的協調性服務就可以幫助處理這種問題，也就是說BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期對各專業的碰撞問題進行協調，生成協調數據，提供出來。當然BIM的協調作用也并不是只能解決各專業間的碰撞問題，它還可以解決例如：電梯井布置與其他設計布置及凈空要求之協調，防火分區與其他設計布置之協調，地下排水布置與其他設計布置之協調等。
3.3模擬性
模擬性并不是只能模擬設計出的建筑物模型，還可以模擬不能夠在真實世界中進行操作的事物。在設計階段，BIM可以對設計上需要進行模擬的一些東西進行模擬實驗，例如：節能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導模擬等；在招投標和施工階段可以進行4D模擬（三維模型加項目的發展時間），也就是根據施工的組織設計模擬實際施工，從而來確定合理的施工方案來指導施工。同時還可以進行5D模擬（基于4D模型的造價控制），從而來實現成本控制；后期運營階段可以模擬日常緊急情況的處理方式的模擬，例如地震人員逃生模擬及消防人員疏散模擬等。
3.4優化性
事實上整個設計、施工、運營的過程就是一個不斷優化的過程，當然，優化和BIM也不存在實質性的必然聯系，但在BIM的基礎上可以做更好的優化、更好地做優化。優化受三樣東西的制約：信息、復雜程度和時間。沒有準確的信息做不出合理的優化結果，BIM模型提供了建筑物的實際存在的信息，包括幾何信息、物理信息、規則信息，還提供了建筑物變化以后的實際存在。復雜程度高到一定程度，參與人員本身的能力無法掌握所有的信息，必須借助一定的科學技術和設備的幫助�，F代建筑物的復雜程度大多超過參與人員本身的能力極限，BIM及與其配套的各種優化工具提供了對復雜項目進行優化的可能。基于BIM的優化可以做下面的工作：
3.4.1項目方案優化
把項目設計和投資回報分析結合起來，設計變化對投資回報的影響可以實時計算出來；這樣業主對設計方案的選擇就不會主要停留在對形狀的評價上，而更多的可以使得業主知道哪種項目設計方案更有利于自身的需求。
3.4.2特殊項目的設計優化
如裙樓、幕墻、屋頂、大空間到處可以看到異型設計，這些內容看起來占整個建筑的比例不大，但是占投資和工作量的比例和前者相比卻往往要大得多，而且通常也是施工難度比較大和施工問題比較多的地方，對這些內容的設計施工方案進行優化，可以帶來顯著的工期和造價改進。
3.5.可出圖性
BIM并不是為了出大家日常多見的建筑設計院所出的建筑設計圖紙，及一些構件加工的圖紙，而是通過對建筑物進行了可視化展示、協調、模擬、優化以后，可以幫助業主出如下圖紙：綜合管線圖（經過碰撞檢查和設計修改，消除了相應錯誤以后）；綜合結構留洞圖（預埋套管圖）；碰撞檢查偵錯報告和建議改進方案。
4 BIM影響
4.1將原有建筑工程的一次性的特點轉變成“非一次性”的。
三維可視化功能再加上時間維度，可以進行虛擬施工。針對同一個建筑工程，便有了“多次”施工的機會！通過對每次模擬施工進行分析對比，結合施工方案和現場視頻監測，大大減少建筑質量問題、安全問題，減少返工和整改。
4.2 將建筑產品單件性的生產特點轉變成連續性的。
一般的工業產品是在一定的時期里，統一的工藝流程中進行批量生產，而具體的一個建筑產品應在國家或地區的統一規劃內，根據其使用功能，在選定的地點上單獨設計和單獨施工。即使是選用標準設計、通用構件或配件，由于建筑產品所在地區的自然、技術、經濟條件的不同，也使建筑產品的結構或構造、建筑材料、施工組織和施工方法等也要因地制宜加以修改，從而使各建筑產品生產具有單件性。
而BIM所具有的模塊化的功能將逐步改變建筑產品這一特點，數字模塊化建造是數字設計、生產技術與建筑產業化結合的有效途徑.隨著數字生產方式與生產工具的不斷更新與升級,基于BIM設計平臺的數字模塊化建造將使得建筑產品的單件性逐步向連續性轉變。
4.3建筑工程由原來的“溝通難”轉變成現在的“溝通易”。
BIM這項作用的實現，主要靠其可視化、多維度集合、各專業共享及互動等特點來實現�？梢暬�，在上面已經提到過。這一特點主要是通過模擬演示，讓懂建筑的和不懂建筑的人都能看懂演示的過程，讓建筑項目中的各參與方更好的了解項目，相互的之間的溝通就自然變得簡單。多維度集合這個詞似乎很陌生，但是，它所指代的含義卻很容易讓人明白。多維度主要指其5D技術�？梢杂脗€虛擬的公式來幫助理解，5D=3D模型+時間進度+成本造價，這一特點使得建筑項目的造價很透明，價格易控。這一特性讓項目中的各參與方存在的分歧減少了很多。
4.4 與傳統的知識管理相比，知識管理由難到易。
4.4.1加深了建筑信息的結構化程度。
結構化是指信息經過分析后可分解成多個互相關聯的組成部分，各組成部分間有明確的層次結構，其使用和維護通過數據庫進行管理，并有一定的操作規范。BIM是建筑信息的結構化建模思想和工具，它的發展趨勢是越來越多的數據附加于模型上，也就是越來越多的信息被結構化，而這個結構化過程是由管理而非技術完成的。
4.4.2產品全壽命周期管理的簡易化及產業鏈信息關聯的加強化。
BIM中的建筑構件對象不但可以在不同視圖中表現幾何造型，而且可以包含一些與幾何形狀無關的特性，例如材料的容重、強度、耐火等級、傳熱系數，構件的造價、采購信息等等（這一特點也體現了BIM知識管理的多維化）。這些非幾何信息對于建筑的全生命周期管理是非常重要的。BIM還可以包括一些二維CAD所無法表示的抽象概念，比如構件之間的拓撲連接關系，房屋空間的劃分及其關系，這些信息對于結構分析，建筑能量消耗分析以及后期的物業管理來說都是非常有用的，增強了產業鏈之間的關聯性。
4.4.3建筑信息關聯化加深
建筑信息模型BIM可以更全面、更深入地的反映建筑物信息。該模型的基本元素不是CAD中的點、線、弧、圖塊等基本幾何圖元，而是墻、門窗、梁柱等建筑專業對象，使用建筑語言來描述建筑信息，所有的相關專業可以在同一個三維建筑數據模型上進行協同設計。
4.4.4信息的集成化
建筑領域信息化發展的過程中,由于缺乏統一的信息交換標準和信息集成機制,造成建筑生命期的不同階段和不同應用系統之間信息交換和共享困難,形成信息孤島和信息斷層,阻礙了信息技術在建筑領域的應用,從而影響建筑業的生產效率。BIM中提出的建立面向建筑生命期的管理體系,以及開發集成化的信息管理系統將會解決這一難題。
5 BIM在建筑項目各階段的應用。
5.1設計階段
此階段的作用主要是對空間三維復雜形態的表達與數據共享。BIM提供工程全部信息，將項目各階段主要參與方都集中。虛擬建筑提供建筑物精確的空間關系和數據。根據3D模型自動生成和更新各種圖形和文檔，自動協調更改關聯變更相應的信息，信息共享同步。
5.2分析階段
空間分析、體量分析、效果圖分析——三維可視化表現方式。
（1）結構分析。利用工具軟件創建3D 模型，完成結構條件圖，對結構進行分析，得出合理的結構施工圖。
（2）節能分析。能效分析與計算，是否節能、經濟、綠色？
（3）造價分析。運用“零庫存”的生產管理方式，限額領料施工，最大程度發揮業主資金的效益。
（4）工序上分析。BIM模型和進度計劃軟件（如MS Project，P3等）的數據集成，實時監控施工進度，實時調整現場情況。
（5）可建性分析。進行安全、施工空間、對環境影響等全面的可建性模擬分析。
（6）沖突碰撞檢查分析。建造前期對各專業的碰撞問題進行模擬，生成與提供可整體化協調的數據，解決傳統的二維圖紙會審耗時長、效率低、發現問題難的問題。
5.3施工階段
（1）虛擬建造。在BIM模型中使用實際產品后進行物理碰撞（硬碰撞）和規則碰撞（軟碰撞）檢查；
（2）施工分析和規劃。BIM和施工計劃集成的4D模擬，時間-空間合成以后的碰撞檢查；
（3）成本和工期管理。BIM、施工計劃和采購計劃集成的5D模擬；
（4）預制。BIM和數控制造集成的自動化工廠預制；
（5）現場施工。BIM和移動技術、RFID技術以及GPS技術集成的現場施工情況動態跟蹤。
BIM自提出以來已席卷歐美的工程建設行業，引發了建筑行業史無前例的徹底變革。歐美地區較大項目基本都運用BIM。 美國自建立BIM標準以來，眾多項目均采用BIM方式。目前，62%以上的設計單位使用BIM. 在中國，BIM理念正逐步為建筑行業所知。目前應用以設計公司為主，政府及行業協會也越來越重視BIM。 香港的建筑開發商已將是否符合BIM規范作為判斷設計和施工企業能力的重要標準。
6相關案例
6.1案例1
南京青奧會議中心占地4萬平方米，總建筑面積達到19.4萬平方米，地上6層，地下2層，主要包括一個2181座的大會議廳以及一個505座的多功能音樂廳，可作為會議、論壇、大型活動及戲劇、音樂演出等活動的舉辦場所。 “南京青奧中心是沒有標準化單元的，沒有一個部分是相同的。”承擔著青奧會議中心建設項目BIM工作的isBIM項目經理劉星佐介紹說，“異形建筑如何施工，以及復雜形建筑內部大空間的合理運用是青奧會議中心項目的兩大難題”這顯然挑戰了建造者們的智慧。一般來說，建筑在施工時按照平面圖紙搭建即可，而由于會議中心造型復雜，施工難度大，在施工前必須要借助BIM的三維模型，根據模型能看出放大后的每個細節，包括構件樣子、螺栓的位置、角度、構件尺寸等等。由于受造型限制，管線的施工也必須在BIM模型里面進行排布，之后再現場施工，這樣才能確保施工的質量并避免反復更改。
通過isBIM提供的3D建筑模型，協調了各個專業，并利用isBIM大數據整合將多專業不同格式模型整合在同一個平臺，解決了青奧會議中心的復雜造型；利用BIM手段解決傳統的二維設計手段較難解決的復雜區域管線綜合問題。在isBIM打造的可視化平臺中解決了多專業協調問題，如復雜外立面，鋼結構，內裝空間等，并對其進行了合理的分配。如此一來，青奧會議中心項目的難題迎刃而解。
6.2案例2
BIM技術讓“杭州奧體中心主體育場”項目的設計工作發生了變化。
（1） 模型設計發生的變化
作為一名建筑師，首先要真實地再現他們腦海中或精致、或宏偉、或靈動或莊重的建筑造型，在使用BIM之前，CCDI體育事業部的建筑師們很多時候是通過泡沫、紙盒做的手工模型展示頭腦中的創意，相應調整方案的工作也是在這樣的情況下進行的，由創意到手工模型的工作需要較長的時間，而且設計師還會反復多次在創意和手工模型之間進行工作。有了BIM之后，設計師么可以在電腦上更加直觀的利用模型設計。
（2）專業設計發生的變化
“杭州奧體中心主體育場”項目，由于其兼具體育場和外觀復雜的雙重特性，所以只有采用三維建模方式進行設計，才能避免許多二維設計后期才會發現的問題。因此，CCDI設計團隊采用了基于BIM技術的Revit系列軟件做支撐，以預先導入的三維外觀造型做定位參考，在Revit中建立體育場內部建筑功能模型、結構網架模型、機電設備管線模型。
（3）專業糾錯的變化
“杭州奧體中心主體育場”項目建立了BIM模型，由于其真實的三維特性，它的可視化糾錯能力直觀、實際，對設計師很有幫助，這使施工過程中可能發生的問題，提前到設計階段來處理，減少了施工階段的反復，不僅節約了成本，更節省了建設周期。
（4）模型后續利用的變化
體育場館的設計對防火、疏散、聲音、溫度等要求較高，這些都有非常專業的分析模擬軟件，而BIM模型的建立有助于相關的分析研究。
6.3 其他相關案例
在國外，比如德國慕尼黑的寶馬世界（BMW Welt）、梅賽德斯－奔馳博物館（Mercedes-Benz Museum），以及位于斯圖加特的保時捷博物館等許多世界知名建筑也都得益于BIM。在國內，著名的上海中心，業主要求必須使用BIM進行設計、施工等各過程；奧運“水立方”的建設均采用BIM技術；上海世博會場館中，由于其設計的復雜性，很多場館都采用了BIM技術，奧運村空間規劃及物資管理信息系統;南水北調工程;香港地鐵項目等一大批項目都采用了BIM技術。
總結
BIM，一場建筑業的信息革命!目前已經逐漸匯集成了一股潮流，席卷世界的同時，也影響了中國。BIM建筑信息模型作為一個重要項目，已經列入我國科技部“十一五”期間國家科技攻關計劃。同時，我國建筑行業政府與企業在推動工程項目管理方面開始全面推廣工程項目全生命周期管理.它通過參數化實體造型技術使計算機可以表達真實建筑所具有的信息，信息化的建筑設計得以真正實現，突破了千百年來用抽象的視覺符號來表達設計的固有模式。BIM建筑信息模型的發展，不僅僅是現有技術的進步和更新換代，它也將間接表現在生產組織模式和管理方式的轉型，并更長遠地影響人們思維模式的轉變。BIM這場信息革命，將不受個人好惡和思維習慣的束縛而向前推進，它對工程建設從設計、建造、加工、施工、銷售、物業管理等各個環節，都必將產生深遠的影響。
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