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BIM技術滲入建築業:在住建部的推動下前進了嗎?

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2016/12/01 00:00
不久前,住房城鄉建設部印發2016-2020年建築業信息化發展綱要的通知,提出“十三五”時期建築業信息化發展目標為“全麵提高建築業信息化水平,著力增強BIM、大數據、智能化、移動通訊、雲計算、物聯網等信息技術集成應用能力。”自此,建築行業全麵進入BIM技術應用時代。 BIM技術的應用,從最初的設計階段延伸到施工階段,為項目建設管理的各個階段提供了有力的技術支撐,對整個建築業傳統工作流程產生了巨大衝擊和改變,對工程監理也產生了深遠影響。 BIM帶來設計思維的轉型 BIM是建築信息模型(Building Information Modeling)的英文簡稱,具有可視化、協調性、模擬性、優化性、可出圖性五大特點,這使得以BIM應用為載體的項目管理信息化可以進行“三維渲染、宣傳展示”,“快速算量、精度提升”,“精確計劃、減少浪費”,“多算對比、有效管控”,“虛擬施工、有效協同”,“衝突調用、決策支持”,從而提升項目生產效率、提高建築質量、縮短工期、降低建造成本。 基於這樣的特點和優勢,BIM技術從軟件市場殺入建築市場,就對建築行業的主要參與方產生了積極的影響,使工程項目信息得到更好地創建、共享,為項目提供互相協調、一致及可運算的信息,幫助工程參與者聯係更加緊密,提高了決策的效率和正確性。當然,它對設計、施工及監理工作也產生了深遠影響。 多數建築設計師采用BIM技術的初衷是為了提高設計工作的效率,但其實BIM技術的核心內涵並不僅限於此,BIM提供的是一種更接近現實世界的設計思維模式,采用模擬真實物體的方式,以三維設計思維為基礎將傳統的二維圖紙完全轉化為計算機的工作。它讓設計師不再苦於用二維施工圖來表達空間的三維複雜形態,從而拓展了設計師對於建築形態探索的可實施性,讓設計從二維到三維,進而走向數字化建造。 從立麵設計到空間設計。以往,我國多數業主更多關注建築形象的社會影響,加之設計工具的限製,設計師很難在較短的設計周期內深入推敲空間,用空間控製設計更是難以實現,BIM為改變這種狀況提供了可能。 在BIM中,建築室內空間、建築表皮、建築室外空間被整合成一個相互關聯的邏輯係統。建築設計從空間關係控製入手,平麵布置和空間設計同步進行,空間直觀反映建築表皮並形成建築立麵,使內外兼容的空間設計變得簡單易行。 從粗放設計到集成設計。當前,建築行業粗放型設計主要表現為各個專業設計圖紙的深度淺、質量低以及各專業間的集成化程度低,其工作方法是各自為政,采用傳統的提條件圖方法協同,集成化程度處於以圖紙為中介的落後模式,效率低下且設計品質低。BIM以三維信息模型為基本集成平台,改變了建築工程傳統單兵作戰的工作方式和模式,從異步的、鬆散聯係的各專業散設計轉化為同步的、緊密聯係的各專業協同設計。 BIM不但將建築師、結構工程師、設備工程師等設計工種組織在同一個三維信息模型下工作,實現設計技術自身的協同,減少工種圖紙間的“錯漏缺”現象;而且實現了設計各階段的集成。運用BIM,利用參數化構件組成的模型修改,可以省去建築方案設計與後續設計(如初步設計、施工圖設計)之間繁重的重繪工作,避免設計各環節脫節,便於根據實際工程要求對原方案的梳理及修改工作。此外,設計完成後,BIM包含建築工程從設計、使用直至建築使用周期終結的所有信息參數,這些信息始終建立在一個三維模型數據庫中,業主、施工、監理單位及相關管理部門都可基於這個統一的模型協同工作,徹底改變了工程項目的協作過程。BIM技術的應用,不僅改變了設計思維和方法,也使設計在工程的建設過程中更顯現其主導作用。 BIM全麵顛覆施工流程 BIM技術對建築施工流程的影響可以說是顛覆性的,對施工過程中的方案優化、成本、進度、質量等控製更加精確、具體,並對施工企業的管理和生產起到變革作用。虛擬施工、方案優化。首先,運用BIM技術,建立用於進行虛擬施工的施工模型,可以將工藝參數與影響施工的屬性聯係起來,以反應施工模型與設計模型之間的交互作用。施工模型要具有可重用性,因此必須建立施工產品主模型描述框架,隨著產品開發和施工過程的推進,模型描述會日益詳細。最終通過BIM技術保持模型的一致性及模型信息的可繼承性,實現虛擬施工過程各階段和各方麵的有效集成。其次,基於BIM模型,可對施工組織設計方案進行論證,就施工中的重要環節進行可視化模擬分析,並按時間進度進行施工安裝方案的模擬和優化。也可對一些重要的施工環節或采用新施工工藝的關鍵部位、施工現場平麵布置等施工指導措施進行模擬和分析,不斷優化方案,以提高計劃的可行性。還可直觀地了解整個施工或安裝環節的時間節點和工序,並清晰把握在施工過程中的難點和要點,從而優化方案,以提高施工效率和施工方案的安全性。 碰撞檢查、減少返工。在傳統施工中,建築工程建築專業、結構專業、設備及水暖電專業等各個專業分開設計,導致圖紙中平立剖之間、建築圖和結構圖之間、安裝與土建之間及安裝與安裝之間的衝突問題數不勝數,並會帶來很多嚴重的後果。通過BIM技術,可以在虛擬的三維環境下非常方便地發現設計中的碰撞衝突,在施工前快速、全麵、準確地檢查出設計圖紙中的錯誤、遺漏及各專業間的碰撞等問題,減少由此產生的設計變更,大大提高施工現場的生產效率,從而減少施工中的返工,節約成本,縮短工期,降低風險。 形象進度、4D虛擬。建築施工是一個高度動態和複雜的過程,當前建築工程項目管理中經常用於表示進度計劃的網絡計劃,由於專業性強、可視化程度低,無法清晰描述施工進度以及各種複雜關係,難以形象表達工程施工的動態變化過程。通過將BIM技術與施工進度計劃相鏈接,將空間信息與時間信息整合在一個可視的4D(3D+Time)模型中,可以直觀、精確地反映整個建築的施工過程和虛擬形象進度。4D施工模擬技術可以在項目建造過程中合理製定施工計劃、精確掌握施工進度,優化使用施工資源以及科學地進行場地布置,對整個工程的施工進度、資源和質量進行統一管理和控製,以縮短工期、降低成本、提高質量。此外,借助4D模型,施工企業在工程項目投標中,可以讓業主直觀地了解其對投標項目主要施工的控製方法、施工安排是否均衡、總體計劃是否基本合理等,從而獲得競標優勢。 精確算量、成本控製。工程量統計結合4D的進度控製,即所謂BIM在施工中的5D應用。施工中的預算超支現象十分普遍,缺乏可靠的基礎數據支撐是造成超支的重要原因。BIM是一個富含工程信息的數據庫,可以真實地提供造價管理需要的工程量信息,借助這些信息,計算機可以快速對各種構件進行統計分析,進行混凝土算量和鋼筋算量,大大減少了繁瑣的人工操作和潛在錯誤,非常容易實現工程量信息與設計方案的完全一致。通過BIM獲得的準確的工程量統計還可用於成本測算、在預算範圍內不同設計方案的經濟指標分析,以及施工開始前的工程預算和施工過程中的結算。 BIM讓監理工作更輕鬆 由於相對於以前的平麵設計圖,基於BIM技術的設計模型能更好地表達出各種構件的空間位置關係,這就使得監理人員能夠更直觀地看到某些施工難點,進而為施工提供指導。特別是對於實際施工中與設計圖紙不符的地方,也能更及時地看到、提出問題,方便與設計、施工的溝通,有助於及時發現問題、解決問題。 工程監理的現行工作方法主要有現場記錄、發布文件、旁站監理、平行檢測、會議協調等,BIM技術“虛擬施工、有效協同”的特點,可以極大地提高監理協調工作的效率,監理人員可以將工程信息反饋到BIM模型中,從而指導工程施工的進行,減少施工中質量問題出現的可能。例如:在圖紙會審、設計交底過程中,監理需要提取設計單位製作的設計模型並對模型深度和質量進行審查;在審查施工方案過程中,需要提取施工單位經深化設計後的施工模型,關鍵節點的施工方案模擬,同時對施工方案的合理性和可施工性進行評審,最後增加監理質量控製的關鍵節點信息;在竣工驗收過程中,提取竣工模型,對竣工模型真實性進行審查和模型移交並加入竣工驗收結論;在工程變更的處理中,提取原設計模型、施工模型信息,加入變更內容,或督促相關單位加入變更內容,利用模型計算工程量的增減及對費用和工期的影響;將工程變更單與實體模型關聯,可以形成現場錯誤實時比對,甚至可能做到總監不出門,就能監控全項目。 雖然BIM技術的應用可以讓監理工作更輕鬆,但也給監理企業提出了新要求。比如根據BIM技術的特點和要求,監理企業需要重新製定公司的監理工作製度,從而在利用BIM技術對工程進行監理的過程中,能夠真正地發揮BIM技術的優勢,指導工程項目建設過程的監理工作。此外,BIM技術的應用還要求監理企業在人員、技術、設備等方麵加強培訓力度和資金投入,不斷提升BIM技術應用水平等。 在應用BIM技術較早的建築領域,很多具有戰略發展遠見的建設監理谘詢企業很早就開始接觸BIM、了解BIM、學習BIM,掌握BIM技術並指導工作實踐,最終在新技術的浪潮中順勢而上,站在了行業發展的前沿。比如上海建科工程谘詢有限公司,從2008年開始啟動BIM技術理論研究和技術探索,主要從兩個方麵進行工程實踐,一是“核心業務+BIM”,主要是把傳統的監理谘詢等業務與BIM技術緊密結合起來,集中應用於項目施工階段,用BIM技術解決監理、項目管理等工作中的具體問題,提高工作效率,提升工作品質,使BIM技術逐漸成為了開展監理谘詢業務的必備工具;二是致力於基於BIM的“全生命周期管理谘詢與服務”,擔任專業顧問,提供專業谘詢與服務,發揮了BIM谘詢的應用價值。更重要的是,全麵提升了係統服務能力和運營效率,助推公司實現了轉型發展。 不可否認,BIM時代已經悄然來臨。不管是在建築市場還是交通工程建設領域,都將引發一係列生產、管理變革。正在積極探索轉型新路徑的交通監理企業,不妨以BIM技術為契機,加強人才技術實力,增強企業核心競爭力,進而實現企業轉型升級。