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然而,在BIM技术成为建筑业大势所趋的今天,目前国内绝大部分设计院建筑设计采用的仍是全2D工程制图(方案效果图除外),仅在需要进行特定分析计算时(比如日照、节能)重复搭建并不十分精准的三维(体量)模型。
虽然一些项目率先应用了BIM,如2008北京奥运会奥运村空间规划及物资管理信息系统、南水北调工程以及香港地铁项目等,不过相对于中国的建设大潮,BIM的应用不过“小荷才露尖尖角”,虽然从技术上达到相当程度并不难,但要贯彻到整个产业链,使BIM真正应用到行业实践,尚需时日。
BIM是市场规范化的产物,是建筑业生产标准到位的产物,制约企业应用BIM技术的两个关键环节一是BIM的建模和维护工作,另一是目前BIM在国内的实践推广程度较低,无法形成完整的产业链以应对各环节的协同。
阻碍BIM在国内的发展,主要归结为以下几点:
现有二维设计的不足已被当前产业和市场容忍。
如人力成本和场地成本较低;
因设计缺陷所造成的工程问题解决成本也相对较低;
设计院任务多,没有时间做BIM软件培训;
同时3D设计的收益和成本未被良好的评估或未被市场认可。
BIM构件元素本土化的缺失。
3D设计及BIM对构件元素具有一定依赖性,国内软件公司基本没有BIM概念的设计软件,而国外软件产品在构件元素本土化方面做得不到位,这就使得国内设计院如使用BIM设计软件,就必须自行开发构件,这对于设计院来说很难承受。
BIM推行环境的欠缺。
BIM意味着一个全新的建筑行业操作模式,如果政府不大力推行,打破目前操作方式很难,此外国内也缺少可参考的BIM操作模式实例。
国内设计单位、建筑施工企业等业务水平参差不齐,这也成为BIM实施的一个阻碍。
有经验的设计师学习复杂、新软件积极性不高,施工时的设计变更、图纸调整带来的巨大模型维护工作量等都是阻碍国内BIM实施的相关因素。
很重要的一点,目前国内缺乏系统化、行之有效的BIM标准,这些标准包括数据交换标准、BIM应用能力评估准则、BIM项目实施规范流程等,而在欧美等发达国家,这些标准早已推出,如美国的NBIMS。
BIM在国内外的应用及特点
谈到设计的变革我们就不能不谈设计手段的变革。
第一次变革是上世纪90年代初,从手工画图甩图板变成了二维的计算机画图;
第二次革命是现在,从二维的计算机画图转为三维的BIM设计。
如今,BIM技术能提高企业核心竞争力的理念已逐渐被广大设计企业所认同。
我国的工程建设行业,原来设计、施工、运营是脱节的,现在BIM贯穿在这样一个全生命周期里,无论是设计单位的建筑、结构、机电全方位的设计,还是施工单位的项目管理,为供应商提供设备,以及到最后的运营,BIM都能发挥重要作用。
从国外BIM的应用现状来看,BIM项目的应用迅速增长。
据统计,美国62%的设计单位在全面推广BIM技术,特别是一些大的企业,像HOK等都在推广。
香港的房屋署和新加坡的建筑署,他们建设的项目全部要求BIM设计、BIM施工、BIM运营,这说明BIM在建设全过程中的作用非常重要。
从国内来看,应用BIM的领先企业可以分为两部分,一是民用建筑的设计企业,如中国建筑设计研究院、上海现代建筑设计集团、CCDI、广东省院、华通设计顾问工程有限公司等;
二是基础设施与工业设计企业,有中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院、机械工业第六设计研究院等。
应用BIM的经典项目有莫高窟的项目、上海中心、济大学做的设计,这是黑瞎子岛植物园、中钢大厦等。
那么,BIM究竟有什么特点呢?
做一个简单总结,基本上有以下一些优势:
一是三维的设计,有利于项目的切分;
二是有利于复杂项目的方案设计,像鸟巢、水立方这种非常复杂的项目,按传统设计是不可能的,现在是可以了。
BIM的可视化设计,室内外的可视化设计,便于业主的决策,减少返工量;
三是协同设计,建筑结构机电五个标准在同一个平台下做设计,实现了高效的协同设计;
四是在修改方面,大家知道目前的设计由于市场的原因,修改是常见的,如果不改是奇怪的,运用BIM可以做到一处修改处处更新;
五是管道的设计,机电的管道打架是老大难问题,现在通过BIM发管道检测,可以解决很多打架问题;
六是提高质量,现在一些设计项目往往时间紧、任务急,质量难以保证,通过BIM高效的节能,减少了错漏碰缺,提高了设计质量、图纸质量;
七是自动统计功能,原来我们的工作量、材料表都难以统计,现在可以做到自动生成;
八是节能,节能是当今社会的主题,通过BIM软件可以进行节能。
另外还有一个技术优势,原来二维是基于方案设计、施工图设计、施工和投入使用,而三维设计则加大了后期的使用情况,换句话说,二维信息在不同的设计阶段、不同的专业间的传递会造成损失,而现在三维却能做到全部的连续。
BIM在全球的应用现状
(2013-04-1723:
37:
54)
转载▼
分类:
BIM
原文发表于《工程质量》2013年第3期
摘要:
自2002年,工程建设行业开始采用BIM这一词汇,目前BIM在美国、欧洲、日、韩、新加坡等国家的BIM发展和应用都达到了一定水平。
全球化进程越来越快,了解BIM在全球的发展现状,对我国的BIM发展有着重要的借鉴意义。
关键字:
BIM
建筑信息模型全球应用现状
建筑信息模型(BuildingInformationModeling,BIM)自从2002年引入工程建设行业,至今已有十年历程,目前已经在全球范围内得到业界的广泛认可,被誉为建筑业变革的革命性力量。
但BIM的理念早在30年前就已经被提出来了。
根据维基百科的释义,Buildinginformationmodeling(BIM)isaprocessinvolvingthegenerationandmanagementofdigitalrepresentationsofphysicalandfunctionalcharacteristicsofafacility.Theresultingbuildinginformationmodelsbecomesharedknowledgeresourcestosupportdecision-makingaboutafacilityfromearliestconceptualstages,throughdesignandconstruction,throughitsoperationallifeandeventualdemolition
[i]
。
翻译过来可以为:
建筑信息模型是包含了创建与管理设施物理与功能特性的数字化表达的过程。
过程中产生的一系列建筑信息模型(BuildingInformationModels)作为共享的知识资源,在设施从早期概念阶段到设计、施工、运营及最终的拆除全生命周期过程中的决策提供支持。
作为大众化、标准化的定义,维基百科的BIM定义中认为BIM具有三大特点:
1)设施(建筑物)物理和功能特性的数字表达,可以包括几何、空间、量等物理信息,还包括空间的能耗信息、设备的使用说明等功能性信息;
2)设施(建筑物)信息的共享知识资源,可以在不同专业、不同利益相关方等之间进行信息的传递与共享;
3)为该设施从概念到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据与信息。
根据美国国家BIM标准(NBIMS,NationalBuildingInformationModelingStandard)对BIM的定义
[ii]:
BuildingInformationModeling(BIM)isadigitalrepresentationofphysicalandfunctionalcharacteristicsofafacility.ABIMisasharedknowledgeresourceforinformationaboutafacilityformingareliablebasisfordecisionsduringitslife-cycle;
definedasexistingfromearliestconceptiontodemolition。
可翻译为:
BIM是创建与管理设施物理与功能特性的数字化表达的过程。
BIM是关于设施的共享的知识资源,为设施全生命周期的决策制定提供可靠的信息支持,从最早期的概念阶段到最终的拆除阶段。
可以发现,维基百科对BIM的定义很大程度上受到了美国国家BIM标准的影响。
BIM最先从美国发展起来,随着全球化的进程,已经扩展到了欧洲、日、韩、新加坡等国家,目前这些国家的BIM发展和应用都达到了一定水平。
1
BIM在美国的发展现状
美国是较早启动建筑业信息化研究的国家,发展至今,BIM研究与应用都走在世界前列。
目前,美国大多建筑项目已经开始应用BIM,BIM的应用点也种类繁多,而且存在各种BIM协会,也出台了各种BIM标准。
根据McGrawHill的调研
[iii]
,2012年工程建设行业采用BIM的比例从2007年的28%增长至2009年的49%直至2012年的71%。
其中74%的承包商已经在实施BIM了,超过了建筑师(70%)及机电工程师(67%)。
BIM的价值在不断被认可,关于美国BIM的发展,不得不提到几大BIM的相关机构。
1.1
GSA
美国总务署(GeneralServiceAdministration,GSA)负责美国所有的联邦设施的建造和运营。
早在2003年,为了提高建筑领域的生产效率、提升建筑业信息化水平,
GSA下属的公共建筑服务(PublicBuildingService)部门的首席设计师办公室(OfficeoftheChiefArchitect,OCA)推出了全国3D-4D-BIM计划
[iv]
3D-4D-BIM计划的目标是为所有对3D-4D-BIM技术感兴趣的项目团队提供“一站式”服务,虽然每个项目功能、特点各异,OCA将帮助每个项目团队提供独特的战略建议与技术支持,目前OCA已经协助和支持了超过100个项目。
GSA要求,从2007年起,所有大型项目(招标级别)都需要应用BIM,最低要求是空间规划验证和最终概念展示都需要提交BIM模型。
所有GSA的项目都被鼓励采用3D-4D-BIM技术,并且根据采用这些技术的项目承包商的应用程序不同,给予不同程度的资金支持。
目前GSA正在探讨在项目生命周期中应用BIM技术,包括:
空间规划验证、4D模拟,激光扫描、能耗和可持续发模拟、安全验证等等,并陆续发布各领域的系列BIM指南,并在官网可供下载,对于规范和BIM在实际项目中的应用起到了重要作用。
在美国,GSA在工程建设行业技术会议如AIA-TAP,中都十分活跃,GSA项目也常被提名为年度AIABIM大奖。
因此,GSA对BIM的强大宣贯直接影响并提升了美国整个工程建设行业对BIM的应用。
1.2
USACE
美国陆军工程兵团(theU.S.ArmyCorpsofEngineers,USACE)隶属于美国联邦政府和美国军队,为美国军队提供项目管理和施工管理服务,一共有3万多平民人员和6百多军人,是世界最大的公共工程、设计和建筑管理机构。
2006年10月,USACE发布了为期15年的BIM发展路线规划(BuildingInformationModeling:
ARoadMapforImplementationtoSupportMILCONTransformationandCivilWorksProjectswithintheU.S.ArmyCorpsofEngineers)
[v]
,为USACE采用和实施BIM技术制定战略规划,以提升规划、设计和施工质量和效率,见图1。
规划中,USACE承诺未来所有军事建筑项目都将使用BIM技术。
图1USACE针对BIM、NBIMS及互用性的长期战略目标
其实在发布发展路线规划之前,USACE就已经采取了一系列的方式为BIM做准备了。
USACE的第一个BIM项目是由西雅图分区设计和管理的一项无家眷军人宿舍(enlistunaccompaniedpersonnelhousing)项目,利用Bentley的BIM软件进行碰撞检查以及算量(见图2)。
随后2004年11月,USACE路易维尔分区在北卡罗来纳州的一个陆军预备役训练中心项目也实施了BIM。
2005年3月,USACE成立了项目交付小组(ProjectDeliveryTeam,PDT),研究BIM的价值并为BIM应用策略提供建议。
发展路线规划即是PDT的成果。
同时,USACE还研究合同模板,制定合适的条款来促使承包商来使用BIM。
此外,USACE要求标准化中心(CentersofStandardization,COS)在标准化设计中应用BIM,并提供指导。
图2
无家眷军人宿舍BIM模型
图3
路易斯维尔分区BIM设计小组建模流程图
在发展路线规划的附录中,USACE还发布了BIM实施计划,从BIM团队建设、BIM关键成员的角色与培训、标准与数据等方面为BIM的实施提供指导。
2010年,USACE又发布了适用于军事建筑项目分别基于Autodesk平台和Bentley平台的BIM实施计划,并在2011年进行了更新。
适用于民事建筑项目的BIM实施计划还在研究制定当中。
1.3
bSa
BuildingSMART联盟(buildingSMARTalliance,bSa)是美国建筑科学研究院(NationalInstituteofBuildingScience,NIBS)在信息资源和技术领域的一个专业委员会,成立于2007年,同时也是BuildingSMART国际(buildingSMARTInternational,bSI)的北美分会。
bSI的前身是国际数据互用联盟(InternationalAllianceofInteroperability,IAI),开发了和维护IFC(IndustryFoundationClasses)标准以及openBIM标准。
bSa致力于BIM的推广与研究,使项目所有参与者在项目生命周期阶段能共享准确的项目信息。
BIM通过收集和共享项目信息与数据,可以有效地节约成本、减少浪费。
因此,美国
bSa的目标是在2020年之前,帮助建设部门节约31%的浪费或者节约4亿美元。
bSa下属的美国国家BIM标准项目委员会(theNationalBuildingInformationModelStandardProjectCommittee-UnitedStates,NBIMS-US)是专门负责美国国家BIM标准NationalBuildingInformationModelStandard,NBIMS)的研究与制定。
2007年12月,NBIMS-US发布了NBIMS的第一版的第一部分,主要包括了关于信息交换和开发过程等方面的内容,明确了BIM过程和工具的各方定义、相互之间数据交换要求的明细和编码,使不同部门可以开发充分协商一致的BIM标准,更好地实现协同。
2012年5月,NBIMS-US发布NBIMS的第二版的内容。
NBIMS第二版的编写过程采用了一个开放投稿(各专业BIM标准)、民主投票决定标准的内容(OpenConsensusProcess),因此,也被称为是第一份基于共识的BIM标准。
图4
美国国家BIM标准第一版与第二版
除了NBIMS外,bSa还负责其他的工程建设行业信息技术标准的开发与维护,包括:
美国国家CAD标准(UnitedStatesNationalCADStandard)的制定与维护,2011年5月已经发布了第5版;
施工运营建筑信息交换数据标准(ConstructionOperationsBuildingInformationExchange
,COBie),2009年12月已经发布国际
COBie标准,以及设施工管理交付模型视力定义格式
(FacilityManagementHandoverModelViewDefinitionformats)等。
2
BIM在英国的发展现状
2010年、2011年英国NBS组织了全英的BIM调研,从网上1000份调研问卷中统计出最终的英国BIM应用情况。
从调研报告
[vi]
中可以发现,2011年,有48%的人仅听说过BIM,而31%的人不仅听过,而且在使用BIM,有21%的人对BIM一无所知。
这一数据不算太高,但与2010年相比,BIM在英国的推广趋势却十分明显。
2010年,有43%的人从未听说过BIM,而使用BIM的人仅有13%,如图5。
有78%的人同意BIM是未来趋势,同时有94%的受访人表示会在5年之内应用BIM。
图5
英国BIM使用情况
与大多数国家相比,英国政府要求强制使用BIM。
2011年5月,英国内阁办公室发布了“政府建设战略(GovernmentConstructionStrategy)
[vii]
”文件,其中有一整个关于建筑信息模型(BIM)的章节,这章节中明确要求,到2016年,政府要求全面协同的3D·
BIM,并将全部的文件以信息化管理。
为了实现这一目标,文件制定了明确的阶段性目标,如:
2011年7月发布BIM实施计划;
2012年4月,为政府项目设计一套强制性的BIM标准;
2012年夏季,BIM中的设计、施工信息与运营阶段的资产管理信息实现结合;
2012年夏天起,分阶段为政府所有项目推行BIM计划;
至2012年7月,在多个部门确立试点项目,运用3D、BIM技术来协同交付项目。
文件也承认由于缺少兼容性的系统、标准和协议,以及客户和主导设计师的要求存在区别,大大限制了BIM的应用。
因此,政府将重点放在制定标准上,确保BIM链上的所有成员能够通过BIM实现协同工作。
政府要求强制使用BIM的文件得到了英国建筑业BIM标准委员会(AEC(UK)BIMStandardCommittee)的支持。
迄今为止,英国建筑业BIM标准委员会已于2009年11月发布了英国建筑业BIM标准(AEC(UK)BIMStandard)、于2011年6月发布了适用于Revit的英国建筑业BIM标准(AEC(UK)BIMStandardforRevit)、于2011年9月发布了适用于Bentley的英国建筑业BIM标准(AEC(UK)BIMStandardforBentleyProduct)。
目前,标准委员会还在制定适用于ArchiACD、Vectorworks的类似BIM标准,以及已有标准的更新版本。
这些标准的制定都是为英国的AEC企业从CAD过渡到BIM提供切实可行的方案和程序,例如,该如何命名模型、如何命名对象、单个组件的建模、与其他应用程序或专业的数据交换等等。
特定产品的标准是为了在特定BIM产品应用中解释和扩展通用标准中一些概念。
标准委员会成员编写了这些标准,这些成员来自于日常使用BIM工作的建筑行业专业人员,所以这些服务不只停留在理论上,更能应用于BIM的实际实施。
2012年,针对政府建设战略文件,英国内阁办公室还发布了“年度回顾与行动计划更新”的报告中,报告显示,英国司法部下有四个试点项目在制定BIM的实施计划;
在2013年底前,有望7个大的部门的政府采购项目都使用BIM;
BIM的法律、商务、保险条款制定基本完成;
COBie英国标准2012已经在准备当中;
大量企业、机构在研究基于BIM的实践。
英国的设计公司在BIM实施方面已经相当领先了,因为伦敦是众多全球领先设计企业的总部,如FosterandPartners、ZahaHadidArchitects、BDP和ArupSports,也是很多领先设计企业的欧洲总部,如HOK、SOM和Gensler。
在这些背景下,一个政府发布的强制使用BIM的文件可以得到有效执行,也因此,英国的AEC企业与世界其他地方相比,发展速度更快。
3
BIM在新加坡的发展现状
新加坡负责建筑业管理的国家机构是建筑管理署(BuildingandConstructionAuthority,BCA)。
在BIM这一术语引进之前,新加坡当局就注意到信息技术对建筑业的重要作用。
早在1982年,BCA就有了人工智能规划审批(ArtificialIntelligenceplanchecking)的想法,2000~2004年,发展CORENET(ConstructionandRealEstateNETwork)项目,用于电子规划的自动审批和在线提交,是世界首创的自动化审批系统。
2011年,BCA发布了新加坡BIM发展路线规划(BCA’sBuildingInformationModellingRoadmap)
[viii]
,规划明确推动整个建筑业在2015年前广泛使用BIM技术。
为了实现这一目标,BCA分析了面临的挑战,并制定了相关策略。
图6
新加坡BIM发展策略
清除障碍的主要策略,包括制定BIM交付模板以减少从CAD到BIM的转化难度,2010年BCA发布了建筑和结构的模板,2011年4月发布了M&
E的模板;
另外,与新加坡buildingSMART分会合作,制定了建筑与设计对象库,并明确在2012年以前合作确定发布项目协作指南。
为了鼓励早期的BIM应用者,BCA于2010年成立了一个600万新币的BIM基金项目,任何企业都可以申请。
基金分为企业层级和项目协作层级,公司层级最多可申请20000新元,用以补贴培训、软件、硬
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