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建筑工程信息化(BIM)研究的历史演变与方向

更新时间:2009-03-28

1 概 述

BIM(建筑信息模型Building Information Model)这一新设计理念的提出,开启了建筑从立项设计到施工、运维、维修、拆除等领域的新革命,实现了工程项目的数字化与信息化管理。BIM 是以三维模型形成的信息数据库(几何数据和非几何数据)为模型以及信息基础[1]。模型通过录入数据形成几何信息与非几何信息的一一对应,有助于项目从设计到施工到运维的过程延续;而且,应用 BIM 技术能够及时更新项目信息,对后期的物业管理、设备运营情况、楼宇维修工作提供大量的数据支撑。

BIM 概念提出后,不同软件商提出了不同的 BIM 概念理解。Graphisoft(匈牙利)公司提出虚拟建筑的概念,应用于建筑设计软件 ArchiCAD 中,与之配套的 MEP 软件商也开发出与之配套的设备插件。基于全信息建筑模型技术,Bentley(美国)公司推出了 MicroStation Architecture。2002 年,Autodesk 公司首次提出 BIM 整体解决方案,推出了 Revit 软件。凭借之前的 CAD 软件以及二维图文设计软件,迅速占据建筑设计软件市场。此类商业应用软件应用于不同的专业领域,提出各自的解决方案。但是针对 BIM整体概念缺少一个系统的解决方案,缺乏将各种软件的兼容性并到一起的大平台软件。

建设行业是国民经济的支柱产业之一。在国内经济转型升级的关键时期,建设行业唯有实现信息化,才能持续提高建设行业的综合竞争力,适应行业规模的发展和激烈的国际竞争。回顾近十年建筑市场的利润变化,不难看出,高额利润正经历着由高走低的过程。从 2000 年以前的 30%~50% 的暴利阶段,到 2000~2003 年 30% 的利润,再到2004 ~2008 年的 10% 以内的利润阶段;最后近几年不到5% 的利润阶段。其利润发展整体呈现出一个下滑趋势。

利润率的下降迫使国内建筑企业追求管理的精细化与可视化,严格控制成本,提高利润,更关心基于 BIM 技术支持的精细化管理。但在传统工作模式下,在项目不同阶段及各个子系统之间,如设计、算量、计价、招投标、客户数据等系统无法实现信息互通,形成了信息孤岛。

由此,BIM 信息逐渐成为研究重点,以期实现项目的集成化设计、高效率施工配合、信息化管理和可持续建设,达到降低项目成本、为工程项目增值的目的[2]。以工程建设中最为重要的成本信息为核心,充分发挥国内常用的算量软件的优势,实现降低成本与信息延续。

其次,建筑物在使用期间会出现老化、功能改变的现象,对其亦有防灾的要求。所以,必须进行的修缮和维修是当前产权、设计、施工行业的一项重要任务[4]。不同老旧建筑物存在不同问题,如缺少基础资料、现阶段使用功能与早期设计完全不一致、历经多次维修或改建等,结构安全性、材料耐久性等已经完全不适合使用的要求。这部分的建筑信息需要重新搭建,目前多采用三维扫描、分析等工具进行。但是此类软件的不兼容性会造成重复的人工劳动,测量完的数据需要花费大量时间核对整理,一直缺乏科学的管理工具。只有在全生命期中进行信息管理,才能有效地解决这些问题。如若要对建设项目生命期各阶段的工程性能进行预测,控制质量、安全、费用以及生命期总成本,则需要一系列的信息。这些信息必须从根本上解决项目从始至终的信息断层,以实现全过程的工程信息管理。

2 建设工程信息化的初级阶段

国内学者在 BIM 技术研究方面已取得以下成果。何关培等[1]提出了系统的 BIM 概念,从信息模型、成本运营、节能技术、绿建技术等方面提出了新概念新技术。清华大学张建平教授等人[5]开发了 4D-GCPSU 系统、构建了 BIM数据库,并完成了最初的 BIM 标准的编制。黄华等提出了基于 BIM 的全过程应用,并给出了各个软件对接的端口条件、信息共享方式等。王广斌等于 2009 年提出了用 BIM技术解决工程成本控制,在模型基础上如何提高设计质量与效益。BIM 技术的应用领域如图 1 所示。

在工程施工中,计算机的应用在材料统计、采购、施工监理、工程量计算等领域大幅提高了工作的准确率及工作效率。另外,在物业管理、运营维护等行业,也在很大程度上应用了计算机技术进行楼宇的固定资产统计,如信息登记、维修记录、楼宇维修、修缮甚至拆建等。同时,也出现了一些专业化的应用软件。

近来, 随着概念的普及以及成本控制的需求,一些国内大型的重点项目在不同的领域开始应用 BIM 技术如图 2所示,如北京奥运会国家游泳中心、广州地铁、上海世博会等建筑设计方案阶段采用了 BIM 技术。上海中心大厦在双层幕墙体系中引进了 BIM 技术,在钢结构节点应用上极大地避免了误差和事故的发生。同时,测算 BIM 技术的应用很大程度上节约了造价控制的成本。北京 CBD 地区的“中国尊”从设计到施工的全部过程均使用了 BIM 技术。

3 建筑工程信息流转、共享中出现的问题

六是建立了定期宣传制度。通过新闻通气会、报刊专版、电视专访等形式,对河长制管理进行深入报道。《人民日报》2013年10月21日第六版刊发 《天津市在全境推行河长制“河长”能否让河流“长治”》。 《中国水利报》2014年3月24日三版刊登通讯 《一场水环境管理体制的深刻变革》,通过对河长进行专访,现场对河道保洁人员、沿河居民采访,宣传实行河长制管理给水环境所带来的变化。

会计监督是会计的基本职能,会计监督的有效性直接影响到企业的财务准确性。在企业的会计监督活动中,许多时候监督行为无法得到有效的支持,企业的领导层和管理层经常插手财务部门的工作,对会计核算等行为进行干涉,降低了企业会计监督的有效性和真实性,无法正确发挥其职能,影响了企业会计核算的合理性和合法性,降低会计信息的真实性,严重阻碍了财务部门的会计工作。

暴怒中的赵仙童,企图找什么硬件殴打砖子,砖子慌了,撒腿逃出家门,心里苦苦地叫着:生活实验又开始了,老天爷啊,我快崩溃啦!

3)各类型废弃污染水井封闭层段和割管或射孔的位置应根据每个废弃污染水井调查情况,同时考虑其封闭原则确定,割管或射孔的长度以保证能把水泥浆液均匀注入到套管外与岩石的空间为准。采用割管工艺时,在封闭层段不小于5 m长度内,每1 m套管需割开200 mm长,以满足一个封闭层段的长度不小于5 m的要求。采用射孔工艺时,每一封闭层段射孔长度不小于5 m,射孔孔隙率一般应达到20%~30%,套管直径168 mm时取中值,小于168 mm取小值,大于168 mm取大值。射孔孔隙率按下式计算:

4 国内 BIM 技术研究与应用现状

在过去的几十年中,计算机已普遍应用于设计、施工、建成、方案、预算、施工等领域。计算机辅助设计(CAD,Computer Aided Design)技术在设计行业乃至施工行业已经比较全面地取代了手工绘图设计,提高了设计效率以及设计质量。

  

图1 BIM 技术应用领域

目前,专业应用的软件只是在本专业内部广泛应用,涉及信息或者图形在不同行业之间的流转存在很大的障碍。例如设计阶段普遍使用的 CAD、Schetchup、犀牛等,施工管理阶段的工程管理、工期管理、工程算量等,软件与软件之间形成信息孤岛。虽然这些计算机软件大幅提高了各个单个行业的效率与质量,却尚未应用于解决贯穿于概念设计、施工图设计、施工、监理、工程量计算、项目运维等过程中遇到的所有问题。由于缺少统一、规范的信息和标准,不同软件之间在实现信息集成和共享的过程中出现了很多问题。各个专业软件都是相互独立、自成体系的,在信息录入会有交叉、重复甚至错误,无法使信息延续、共享。建筑图纸或者模型资料从一个领域往下一个领域延续的话也会造成图纸或者模型返工,也难避免会出现一些错误信息。

建筑物不单单是一个图形或者体块,而是一个信息量特别丰富的集合体。因为设计过程与施工过程存在一定差异,在设计阶段中设计的信息在施工过程中会不断地发生变化,就使得设计出来的构建信息需要不断地修正、完善才能往下不断地流转。

  

图2 BIM 软件展示

在 BIM 的软件开发方面,相关的软件主要有:鸿业、北京广联达、清华斯维尔、上海鲁班、PKPM、探索者、方结构、TEKIA 等。但是国内 BIM 核心建模软件基本处于空白状态。这方面的核心软件 AutodeskRevit、BenetlyBuilding 和 ArchiCAD 等大多由欧美国家研发。鸿业、鲁班、广联达等软件基本还都是作为 Revit、Archicad等基础建模软件的插件来使用。相比于 BIM 概念的发展,这些软件还都处于初级发展阶段。

5 结 语

我国的 BIM 应用尚处于初级阶段,BIM 于设计阶段的应用不多,施工阶段 BIM 的应用也仅仅限于某一个节点,大范围全项目地应用 BIM 技术的项目较少。在信息管理方面,BIM 应用以信息技术或软件系统为导向深层次的理论研究尚处于空白。

十九大报告提出,“实施健康中国战略,为人民群众提供全方位全周期健康服务”,按照健康中国建设的要求,从体制机制上解决医疗费用不合理增长的源头问题,建立控制医疗费用不合理增长的长效机制,在未来的医药费用控制中,充分应用互联网、大数据等现代技术手段,建立健全科学的医疗费用监测体系,实时研判不合理医疗费用增长发展变化情况,通过过程指标实现“精准控费”,切实降低医院医疗成本,着力提升医院现代化管理水平,增强市场竞争能力。

随着 BIM 技术的发展及 BIM 在建筑各个环节的应用,其发挥的积极作用也越发明显,BIM 相关产业也得到了长足的发展,例如软件开发、培训等。作为符合中国国情的BIM 标准也在逐步地建立起来。

建筑信息模型的核心在于信息,应用了 BIM 模型的工程,其信息从立项设计阶段模型的信息一直存在,且随着项目的一步步开展落实,信息在不断地充实。由此,不仅是本专业本行业的信息需要步调一致,同时各专业之间信息可以完成共享,不需要重复的输入信息,既减少了错误,又提高了效率。简而言之,要实现全生命周期的 BIM 模型就需要各方面的参与,从而实现项目全生命周期的集成管理。

参考文献:

[1]何关培,中国工程建设 BIM 应用报告 2011 解析[J].土木建筑工程信息技术. 2013(4):15-21.

[2]吴荻.论 BIM 技术及其在工程成本控制中的应用[J].现代装饰.2012(5):175-177.

[3]郑国勤,邱奎宁.BIM国内外标准综述[J].土木建筑工程信息技术, 2012,4(1):32-34,51.

[4]张建平,梁雄,刘强,等.基于BIM的工程项目管理系统及其应用[J].土木建筑工程信息技术.2012(4):1-6.

[5]张洋,基于 BIM 的建筑工程信息集成与管理研究[D].北京:清华大学博士生论文, 2009.

 
王江飞,张大昕
《绿色建筑》 2018年第06期
《绿色建筑》2018年第06期文献

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