BIM給建筑業(yè)生產(chǎn)方式改變探析

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建筑業(yè)在我國是一個傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，又是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，規(guī)模龐大，建筑業(yè)總產(chǎn)值29萬億，從業(yè)人員達(dá)5000多萬人，建筑企業(yè)12.87萬家，支撐著我國城鎮(zhèn)化建設(shè)。另一方面，建筑業(yè)又是一個高消耗、高排放的產(chǎn)業(yè)，每年消耗大量水泥和鋼筋，產(chǎn)生的建筑垃圾超過30億噸，資源化利用率且不足5%?？傮w來說，建筑業(yè)還是粗放型的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，在未來高質(zhì)量發(fā)展中面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。當(dāng)前建筑業(yè)既面臨著節(jié)能減碳和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的要求，又要有效應(yīng)對傳統(tǒng)房建投資增速放緩、從業(yè)人口減少等多重挑戰(zhàn)，亟待轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。目前，業(yè)界已經(jīng)形成共識，推進(jìn)綠色建造發(fā)展是建筑業(yè)降低資源消耗、減少建筑垃圾排放、消除環(huán)境污染，實現(xiàn)節(jié)能減排的重要舉措。建筑信息模型bim技術(shù)作為建筑業(yè)的新技術(shù)、新理念和新手段，受到業(yè)內(nèi)的普遍關(guān)注，正在引導(dǎo)建筑業(yè)傳統(tǒng)思維方式、技術(shù)手段和商業(yè)模式的全面變革，將引發(fā)建筑業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的第二次革命。發(fā)展BIM技術(shù)，已經(jīng)成為推進(jìn)綠色建造的重要手段。

1BIM給綠色建造帶來的變化

實現(xiàn)建筑全生命期的信息共享。設(shè)計與施工等領(lǐng)域的從業(yè)人員面臨的主要問題有兩個：一是信息共享，二是協(xié)同工作。設(shè)計、施工與運行維護(hù)中信息應(yīng)用和交換不及時、不準(zhǔn)確的問題造成了大量人力物力的浪費和風(fēng)險的產(chǎn)生。美國的麥克格勞•希爾（McGrawHill)發(fā)布了一個關(guān)于建筑業(yè)信息互用問題的研究報告。該報告的統(tǒng)計資料顯示，數(shù)據(jù)互用性不足使建設(shè)項目平均增加3.1%的成本，工期延誤的風(fēng)險增加3.3%。BIM的基本作用之一就是有力支持建筑項目信息在規(guī)劃、設(shè)計、建造和運行維護(hù)全過程充分共享，無損傳遞，從而使建筑全生命期得到有效的管理。應(yīng)用BIM技術(shù)可以使建筑項目的所有參與方(包括政府主管部門、業(yè)主、設(shè)計團隊、施工單位、建筑運營部門等)在項目從概念產(chǎn)生到完全拆除的整個生命期內(nèi)都能夠在模型中操作信息和在信息中操作模型，進(jìn)行協(xié)同工作。不像過去依靠符號文字形式表達(dá)的藍(lán)圖進(jìn)行項目建設(shè)和運營管理，因為信息共享效率很低，導(dǎo)致難以進(jìn)行精細(xì)管理。實現(xiàn)可持續(xù)設(shè)計的有效工具。BIM技術(shù)有力地支持建筑安全、美觀、舒適、經(jīng)濟，以及節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材、環(huán)境保護(hù)等多方面的分析和模擬，從而易于做到建筑全生命期全方位可預(yù)測、可控制。例如，利用BIM技術(shù)，可以將設(shè)計結(jié)果自動讀入建筑節(jié)能分析軟件中進(jìn)行能耗分析，或讀入虛擬施工軟件進(jìn)行虛擬施工，而不像現(xiàn)在需要技術(shù)人員花費很大氣力在節(jié)能分析軟件，或在施工模擬軟件里首先建立建筑模型；又如，利用BLM技術(shù)，不僅可以直觀地展示設(shè)計結(jié)果，而且可以直觀地展示施工細(xì)節(jié)，還可以對施工過程進(jìn)行仿真，以便反映實際過程中的偶然性，增加施工過程的可控性。促進(jìn)建筑業(yè)生產(chǎn)方式的改變。BIM技術(shù)有力地支持設(shè)計與施工一體化，減少建筑工程“錯、缺、漏、碰”現(xiàn)象的發(fā)生，從而可以減少建筑全生命期的浪費，帶來巨大的經(jīng)濟和社會效益。英國機場管理局利用BIM技術(shù)削減希思羅5號航站樓10%的建造費用。美國斯坦福大學(xué)CIFE中心根據(jù)32個項目總結(jié)了使用BIM技術(shù)的以下優(yōu)勢：消除40%預(yù)算外更改；造價估算控制在姒精確度范圍內(nèi)；造價估算耗費的時間縮短80%；通過發(fā)現(xiàn)和解決沖突，將合同價格降低10%；項目工期縮短7%，及早實現(xiàn)投資回報。恒基北京世界金融中心通過BIM技術(shù)應(yīng)用在施工圖紙中發(fā)現(xiàn)了7753個沖突，如果這些沖突到施工時才發(fā)現(xiàn)，估算不僅給項目造成超過1000萬元的浪費及3個月的工期延誤，而且會大大影響項目的質(zhì)量和發(fā)展商的品牌。促進(jìn)建筑行業(yè)的工業(yè)化發(fā)展。我國建造水平與發(fā)達(dá)國家相比有較大的差距，主要原因是建筑工業(yè)化水平較低所致。制造業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量在近半個世紀(jì)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，生產(chǎn)成本大大降低，其中一個非常重要的因素就是以三維設(shè)計為核心的PDM(ProductDataMan原agement產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)技術(shù)的普及應(yīng)用。建設(shè)項目本質(zhì)上都是工業(yè)化制造和現(xiàn)場施工安裝結(jié)合的產(chǎn)物，提高工業(yè)化制造在建設(shè)項目中的比例是建筑行業(yè)工業(yè)化的發(fā)展方向和目標(biāo)。工業(yè)化建造至少要經(jīng)過設(shè)計制圖、工廠制造、運輸儲存、現(xiàn)場裝配等主要環(huán)節(jié)，其中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會導(dǎo)致工期延誤和成本上升。例如，圖紙不準(zhǔn)確導(dǎo)致現(xiàn)場無法裝配，需要裝配的部件沒有及時到達(dá)現(xiàn)場等。BIM技術(shù)不僅為建筑行業(yè)工業(yè)化解決了信息創(chuàng)建、管理、傳遞的問題，而且BIM三維模型、裝配模擬、采購制造運輸存放安裝的全程跟蹤等手段為工業(yè)化建造的普及提供了技術(shù)保障。同時，工業(yè)化還為自動化生產(chǎn)加工奠定了基礎(chǔ)，自動化不但能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率，而且對于復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)，利用BIM模型數(shù)據(jù)和數(shù)控機床的自動集成，還能完成通過傳統(tǒng)的“二維圖紙—深化圖紙—加工制造”流程很難完成的下料工作。BIM技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用將大大推動和加快建筑行業(yè)工業(yè)化進(jìn)程。把建筑產(chǎn)業(yè)鏈緊密聯(lián)系起來。建筑工程項目的產(chǎn)業(yè)鏈包括業(yè)主、勘察、設(shè)計、施工、項目管理、監(jiān)理、部品、材料、設(shè)備等，一般項目都有數(shù)十個參與方，大型項目的參與方可以達(dá)到幾百個甚至更多。二維圖紙作為產(chǎn)業(yè)鏈成員之間傳遞溝通信息的載體已經(jīng)使用了幾百年，其弊端也隨著項目復(fù)雜性和市場競爭的日益加大變得越來越明顯。打通產(chǎn)業(yè)鏈的一個關(guān)鍵技術(shù)是信息共享，BIM就是全球建筑行業(yè)專家同仁為解決上述挑戰(zhàn)而進(jìn)行探索的成果。業(yè)主是建設(shè)項目的所有者，因此自然也是該項目BIM過程和模型的所有者。設(shè)計和施工是BIM的主要參與者、貢獻(xiàn)者和使用者。業(yè)主要建立完整的可以用于運營的BIM模型，必須有設(shè)備材料供應(yīng)商的參與。供應(yīng)商逐步把產(chǎn)品目前提供的二維圖紙資料改進(jìn)為提供設(shè)備的BIM模型，供業(yè)主、設(shè)計、施工直接使用，一方面促進(jìn)了這三方的工作效率和質(zhì)量，另一方面為供應(yīng)商本身產(chǎn)品的銷售也提供了更多更好的方式和渠道。

2推廣BIM技術(shù)亟待解決的問題

BIM技術(shù)的應(yīng)用，目前最大的問題是缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)的應(yīng)用軟件。國外的應(yīng)用軟件不僅價格昂貴，而且由于不支持我國規(guī)范，難以滿足我國的應(yīng)用需求。鑒于我國巨大的基本建設(shè)規(guī)模，需開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的應(yīng)用軟件，填補這一領(lǐng)域的空白。因此，有必要通過國家科技支撐計劃的支持，迅速獲得發(fā)展，為在我國建筑行業(yè)推廣普及BIM技術(shù)奠定堅實的基礎(chǔ)。雖然BIM技術(shù)已經(jīng)在我國開始應(yīng)用，但仍處于起步階段，在應(yīng)用模式、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)方面并未有重大突破。目前，BIM在建筑領(lǐng)域的推廣應(yīng)用還存在著政策法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)不完善、發(fā)展不平衡、本土應(yīng)用軟件不成熟、技術(shù)人才不足等問題，有必要采取切實可行的措施，推進(jìn)BIM在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用。一是研究制定符合我國建筑設(shè)計、施工、運行管理等各階段工作流程數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，形成完善的建筑全過程建設(shè)管理信息標(biāo)準(zhǔn)體系。二是開發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的面向建筑全生命期的核心軟件產(chǎn)品，支撐全行業(yè)BIM等最新信息技術(shù)普及應(yīng)用。三是開展設(shè)計階段BIM等最新信息技術(shù)的集成應(yīng)用研究，實現(xiàn)各專業(yè)信息高度共享和設(shè)計流程的優(yōu)化，支撐建筑可持續(xù)設(shè)計。四是開展施工階段BIM等最新信息技術(shù)集成應(yīng)用研究，提高工程施工全過程的預(yù)見性和管理水平，促進(jìn)傳統(tǒng)建造方式向精益建造發(fā)展。五是開展運維管理階段BIM等最新信息技術(shù)集成應(yīng)用研究，實現(xiàn)建筑低能耗和綠色環(huán)保的最佳運維模式。六是開展BIM等最新信息技術(shù)在規(guī)劃、設(shè)計、施工及運行維護(hù)階段綜合應(yīng)用研究，推進(jìn)建筑項目開發(fā)全過程的精細(xì)化管理，促進(jìn)建筑業(yè)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)和管理水平提升。

作者:毛志兵 單位:中國建筑戰(zhàn)略研究院