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上海交通大學BIM研究中心成立

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2015/05/15 00:00

裝修新房時業主將獲得房屋從最初設計施工到近期維護改造的所有信息;一旦發生火災,大樓 “主動”報警,通知消防人員迅速鎖定起火位置,為救援爭取時間;城市各個角落的公用電梯、道路橋梁哪些達到了維護年限,點擊鼠標一搜便知,提前消除隱患於未然……這些場景將不僅僅是科幻小說裏的情節,近年來興起的建築信息模型(Building Information Modeling, BIM)技術就能賦予城市這樣的“智慧”。   

上海交通大學BIM研究中心於2014年3月28日成立,致力於BIM關鍵技術的深入研究,解決政府、業主、設計、施工、運維管理各方在BIM應用中存在的突出共性問題,以推動BIM技術在國內的發展與應用。同時,充分發揮BIM研究中心的產學研特點,發揮學校、企業及相關科研機構之間的相互配合,在推動BIM技術研究的同時,以中心為平台,培養BIM專業型人才、研究型人才,這也將為上海建設“智慧城市”提供助力。   

上海交通大學劉西拉教授課題組於2005年與上海現代建築設計集團合作,啟動BIM技術相關數據標準IFC的研究,並於2009年創建上海交大BIM研究團隊。研究團隊開發了交大天磁CAD協同設計平台(NMCAD V1.0/V2.0/V3.0)、交大天磁BIM協同平台(sjtubim V1.0)等軟件產品,並在上海多家大型建築設計企業得到成功應用。經過十年的發展,上海交大BIM研究團隊已逐步涵括建築、結構、給排水、暖通、機電、管理、信息技術等專業技術力量,在國內高校BIM研究領域處於領先地位。由於在CAD、BIM協同理論及數據標準IFC方麵獨樹一幟的研究,研究團隊成員獲聘為國內多家BIM專業委員會委員或理事。   

       建築行業協同需求推動技術變革

從日常生活中常見的民居,到上海環球金融中心、澳大利亞悉尼歌劇院,不管土木建築的外表看起來是簡單樸素還是精致華麗,設計施工時都少不了一樣東西,那就是圖紙。手工畫圖時代,建築師手繪圖形,並將建築物的信息和數據集中到一套圖紙上,後續的施工、運營、管理便有了依據。隨著計算機技術的普及,計算機輔助設計(Computer Aided Design, CAD)技術讓設計人員的雙手得到了“解放”:設計一棟建築時,建築、結構、給排水、暖通等不同專業的設計人員可以運用不同的軟件,在計算機的幫助下完成設計工作。在設計中,設計人員可以用計算機對不同方案進行大量的計算、分析和比較,以決定最優方案;各種設計信息(數字、文字或圖形)都能通過計算機存儲,並能快速地檢索;由計算機自動產生的設計結果,可以快速做出圖形,使設計人員及時對設計進行判斷和修改;對於一些曲麵複雜多變,更富設計感的建築來說,計算機甚至能通過3D設計精確地表達建築的幾何特征,比普通的2D圖紙更勝一籌。   

對於建築行業來說,從手工繪圖時代到CAD時代無疑是個巨大的飛躍,不管是建築、結構、電氣還是給排水、照明、暖通,設計師都可以把大量的分析計算留給計算機解決,圖紙修改也可以直接在計算機上完成。然而事實是,土木建築工程遠非這麽簡單,它具有更強的綜合性:一項土木建築工程包含政府、業主、設計、施工、運營等多個部門,每個部門又包含如建築、結構、暖通、給排水等多個專業,因此需要各部門各專業共享信息,協同工作。   

那麽問題就來了,比如要建一棟辦公樓,原先的設計是要把某個房間設計成僅能容納五人的小辦公室,可是後來投資方在設計要求上作了變更,要把這個房間的麵積擴大到能容納五十人,這樣的話,每個專業的設計人員都要根據新的設計要求,對數據和信息進行重新分析計算,在各自的圖紙上做出調整,並讓這些設計在這棟辦公樓裏“和諧共處”。如今,土木建築工程的規模越來越大,體型越來越複雜,在經過多次變更後,如果某個專業的設計人員拿到的分析數據不是變更後的最終數據,便會在實際施工時同其他專業產生衝突,給協同工作帶來阻礙。   

       上海交大BIM研究中心助力打造建築行業“朋友圈”

既然在一個項目中,發生變更是常有的事,而土木建築工程又是牽一發而動全身的,施工現場暴露出來的多專業圖紙間的碰撞大多數是由於設計過程中各種原因導致的頻繁變更,因此設計人員需要通過最新的信息技術應用,實現信息共享,保證土木建築工程全生命周期中多部門多專業人員在各種各樣變更條件下協同工作,這種信息技術就是建築信息模型(Building Information Modeling, BIM)技術。   

“BIM技術把發展緩慢的土木建築工程與發展迅速的信息技術相結合,它所搭建的協同工作平台就像時下流行的微信朋友圈,某個人在朋友圈裏更新一條狀態,其他好友都能看到,這樣就能保證某個專業變更後的數據準確、及時地被其他專業的設計人員掌握,並對各自圖紙做出相應調整,避免實際施工時多專業圖紙間的碰撞。”上海交通大學BIM研究中心執行主任鄧雪原表示。   

        確立建築軟件的“官方語言”

鄧雪原介紹說,一個建築工程項目從規劃、設計、施工到運營維護管理,眾多部門和專業要使用大量專業軟件,由於這些軟件內部的數據標準不同,不同專業的軟件“看不懂”其他軟件的數據,這給建築工程項目的多專業協同工作帶來了不便。“我們可以想象這樣一個場景:聯合國開大會時,如果每個國家的代表都隻講本國語言,不但沒辦法溝通,有時甚至還會造成誤解。在這個比喻中,建築行業中的專業軟件就是各個國家的代表,他們各自的數據標準代表一國語言,那麽怎樣才能讓大家互相理解對方的意思呢?很簡單,都講英語問題就解決了。BIM技術提出的初衷就是為了實現各種專業軟件之間數據互通,研究一種所有軟件都支持的國際數據標準,解決‘信息孤島’問題,這也是上海交通大學BIM研究中心的核心課題。”   

正是由於深刻認識到了“數據標準”的重要性,早在1994 年,世界各地超過 600 家公司和機構的建築行業從業者、軟件廠商和研究人員便共同組成了國際協作聯盟,開始研究開發建築行業的數據標準 IFC( Industry Foundation Classes) ;2013 年,IFC 標準不斷完善並被采納為國際標準。   

“現有的國際數據標準為我們的研究打下了穩固的基礎,但是這個數據標準還存在很多問題,需要進一步深化研究,而且目前有些大的軟件廠商所生產的建築軟件不支持這一國際數據標準,國內部分底子較薄的軟件廠商在技術上又無法實現和國際數據標準對接,上海交大BIM研究中心要做的就是完善國際數據標準,推動校企合作,實現數據共享,並幫助國內的部分軟件廠商快速與國際數據標準對接。”鄧雪原介紹說,目前由上海交大BIM研究中心開發研究的“天磁BIM協同平台”已經在上海多個試點項目上通過測試,並已取得了著作權證書。   

       BIM技術為“智慧城市”帶來無限可能

如今,BIM技術已經成為建築領域裏的熱門詞匯,並被寫入了建築業發展“十二五”規劃,成為中國建築業信息化的主旋律。尤為引人注目的是,2015年政府工作報告中明確提到關於“智慧城市”和“互聯網+”的內容,這意味著未來政府將繼續推動物聯網、雲計算、大數據等新一代信息技術創新應用,實現計算機數據與城市經濟社會發展的深度融合。   

構建智慧城市,最重要的一環是信息化建設,其中建築工程領域的信息化是智慧城市建設的重中之重。在城市建設的漫長過程中,我們積累了海量工程數據,大量市政道路、橋梁、地下管網、軌道交通、公共建築、工業建築、民用建築等新工程項目的建設、舊工程項目的改造與拆除每天都在進行,這些數據是城市建設、運營管理的基礎,通常會以工程藍圖、CAD電子圖紙的形式保存,但是這些以工程藍圖、CAD電子圖紙的形式保存下來的數據都存儲在城市建設的檔案庫中,往往需要人工查閱並經過專業工程師讀圖翻譯後,才能使用,這和“智慧城市”所要求的數據自動查詢、數據智能化處理相去甚遠。   

BIM技術可以把存儲在城市建設檔案庫中海量的工程藍圖、CAD電子圖紙,以及過去、現在、將來城市建設中新的海量工程數據進行加工,轉換成為智慧城市平台軟件可以識別的數據和信息,形成數據庫,不管是城市的公共民用建築、道路橋梁還是地下管網,BIM技術可以實現建築全生命周期內的數據信息共享。   

“BIM技術帶來的數據信息共享能給我們的生活帶來哪些改變?舉個例子,如果城市中一棟大樓起火,樓內的溫度、煙霧等數據信息的變化通過消防傳感器監測後,可以被傳送到數據庫中,觸發火災報警,消防人員能根據這些數據變化判斷火勢,快速鎖定起火建築的具體位置,為救援爭取時間。不僅如此,城市中哪些電梯、橋梁到了維護年限,城市某條道路周邊是否因停車空間飽和需要另建停車場,房子在居民入住之前做過幾次改造、哪堵牆拆過在哪裏鑽過洞……大到政府市政工程決策,小到市民居家裝修,隻要是和建築工程有關的信息,BIM技術都可以為我們提供準確的數據參考,它將為未來‘智慧城市’的建設帶來無限可能。”鄧雪原說。