BIM技术概述及研究现状

　　第二章 BIM技术
　　
　　2. 1 BIM概论
　　
　　2. 1. 1BIM 简介
　　
　　20世纪70年代，BIM 思想得以提出，随后Charles Eastman、Jerry Leistering及McGraw-Hill建筑信息公司等对BIM概念进行了定义，美国国家BIM标准（National Building Information Modeling Standard, NBIMS）是当前较完整的BIM定义，提出：BIM以数字的方式向企业表达设施物理和功能特性；作为信息资源的BBl,向不同使用者提供一种信息共享的平台，可以为有关项目在全生命周期中所有的决策提供可靠的依据；当BIM技术应用到项目中时，在项目的不同阶段，不同的人员可以以BIM模型为依据，合理的对其进行编辑和信息提取，从而在整个项目管理过程中实现系统的协同工作.

　　目前国内由于BIM技术的应用较晚，还未形成统一的应用标准，相关标准正在进行编制，BIM模型作为存储建筑信息数据的载体，它可以通过各种数字技术为各个建筑项目提出数字信息模型，并在此基础上协助项目完成全生命周期的管理。

　　2. 1. 2 BIM的特点
　　
　　BIM技术作为当前解决建筑项目管理较为先进的技术，本身具有五大特点[2G]:

　　（1）可视化
　　
　　随着经济的快速发展，建筑业主对建筑物的设计越来越复杂，已经很难具体想象出建筑构件的具体形式。但是采用BIM技术进行建筑模型的可视化建模，将项目从一开始就以一种沙盘模型的视角展现在我们眼前，给予我们最真实的视觉感官。

　　同时其提供了全方面的建筑信息，这样在整个项目实施过程中，项目从施工--建造--交付运营全生命周期中都可以在可视化的状态下完成项目的沟通与决策。

　　（2）协调性
　　
　　项目施工过程中，协调推进是目前各个项目面对的一个最重要的问题之一。无论是业务、建筑单位还是相关设计人员都需要在整个项目实‘施过程中保持着信息的交流，三者需要对出现的相关施工问题进行谈论，并给出相关的解决方案和相应的变更方案，我们把这种方式成为事后处理。这种情况出现的主要原因是因为在设计初期，相关设计人员不能很好的进行交流而产生的，各专业设计人员只考虑自身的设计结果，这样就会导致在实际施工过程出现碰撞问题。那么是否可以在事前进行处理呢？ BBi技术向相关设计人员提供了一种事前处理的方法，相关设i十人员可以通过BIM模型进行事前的建筑模拟，统一在模型进行梁设计、管线布置等设计任务，从而做到事前处理各种碰撞问题。

　　（3）模拟性
　　
　　BIM技术不仅可以完成在设计阶段对整个建筑物的节能设计和日照设计进行信息模拟，同时建筑公司可以通过该模型在招投标阶段和项目实施过程中完成对整个项目的指导和优化工作。最为重要的是，在进行成本管理方面，BIM可以实现3D模型+时间+工序的5D信息模拟。在项目梭工结束之后，BIM模型可以向业主在项目的日常维修任务时提供实时的模拟，在一定程度上对项目的全生命过程实现了信息模拟，解决以往项目管理中的信息孤立问题，提高项目的协同合作能力。

　　（4）优化性
　　
　　建筑设计往往不能达到一劳永逸的结果，需要根据施工过程中的实际需要对模型进行设计上的优化。BM和设计优化之间的关系并非那么紧密，但是由于BIM自身的实时模拟等特点可以向设计人员提供一个更好地优化平台，帮助设计人员完成高质量的优化任务，BIM模型提供的建筑物几何信息、构件信息等都为设计人员可以做出一个合理的设计提供了基础。于此同时，随着建筑的复杂性越来越大，单纯的靠人力是无法完成的，设计人员必须依靠相关科学技术才能完成相关设计任务，而BIM和与之有关的解决方案为解决这种难题提供了强有力的技术支持。

　　（5）可出图性
　　
　　BIM的可出图性为业主提供了一些辅助性的帮助，它与建筑设计院出具的图纸不同，建筑设计院出具往往是建筑设计图纸和一些相关构件的图纸，而BIM是通过对建筑设计的优化、模拟等操作后向我们展示建筑物的整体管理设计图、整体设计碰撞报告及其相应的解决方案等相关图纸信息。

　　2. 2 BIM的研究瑰状
　　
　　目前BIM技术在国内外被广泛的运用在建筑企业设计等方面上。在国外，美国作为信息化应用较早的国家，目前该国大部分的项目已经实现了 BIM技术的应用，同时也编写了 BIM的国际标准。据McGrawHill的调研[2i],在工程建筑行业从2012年以来其使用的比例一直处于增长阶段，已经较2007年（28%）增加了 43%,但是目前在这些建筑行业中主要还是承包商在使用该技术，其使用比例（74%）比建筑师. 和机电建筑师使用比例要多得多，美国总务署（General Service Administration,GSA）、美国陆军工程兵团（the U.S. Army Corps of Engineers, USACE）、BuildingSMART联盟（Building SMART Alliance, BSA）是美国当前涉及到BIM研究的三大机构。2010、2011年英国为了了解全国对BIM的应用情况，在网上计对该问题设计了相关的调研问卷并随机抽取1000份调研问卷对其进行分析得出，有48%的人仅听说过BIM,而31%的人不仅听过，有21%的人在使用时也是对其一无所知[22].

　　2011年5月，英国内阁办公室在政府建设战略（Government Construction Strategy）文件[23]中通过整章来阐述建筑信息模型（BIM），在报告中明确表示，到2016年，要求项目上要做到全面协同的3DKBIM,同时项目的全部文件要通过信息化的方式进行管理。Building SMART联盟韩国分部在2010年协同韩国延世大学在建筑、工程与施工领域做了一次调研[24],在34个企业答复中：76%的公司反映他们已经采用BIM技术来进行项目的管理，11%的公司正准备使用，13%的企业反映尽管他们的某些项目已经尝试BIM技术的使用，但是要将BIM技术使用到全公司范围内还需要做出慎重的考虑。在欧洲相当多的国家，每个国家都在进行B顶自身标准的制定[25],以符合本国市场的需要。

　　在国内，随着《中国商业地产BIM应用研究报告》和《中国工程建设BIM应用研究报告》的相继发布，国内对BIM在项目上的要求越来越完善。2011年5月，住建部提出“十二五”建筑信息化要求，明确提出：BIM技术的研究与应用应该从原有的设计阶段向施工阶段扩展，加大两者之间的交流，从而减少过程中产生的信息流失程度；如何将BIM技术与多维的项目管理进行集成，以便应用在大型的项目工程施工，实现项目全生命周期可视化信息管理[28].同时为了培养BIM技术方面的专业人员，BIM工程硕士班也在国内的相关大学中建立了起来[29].在行业内，己经从前期的设计院、施工单位和咨询单位过渡到业主方面，更多的业主通过BIM技术来完成项目的管理，各大房地产公司也在努力将BM技术应用到企业中去，并以此作为企业未来的核心竞争力[3G-3i].上海市政府要求上海市所有大型项目要求在项目全生命周期中使用BIM,BIM的是否使用将作为未来企业进入到项目的一个标准；招标合同中也要将BIM逐渐纳入其中，在投标过程中也可以将BIM作为一个参考标准[32].

　　建筑项目中各种信息的连续性和实时性可以通过建筑信息模型（BIM）来得到保障，通过BIM技术来保证项目信息的集成度和可靠性，从而提高整个工程的设计质量和效率，提高企业的利润空间。BIM技术的应用将会促进建筑工程的精细化管理，提高各工种之间的配合以及降低图纸出错的风险，这样就会对整个建筑物的维护和运作产生深远的影响。

　　2.3 IFC标准
　　
　　国际协同联盟（International Alliance for InteroperabilitylAI）在1995年提出了针对建筑对象的工业基础类（Industry Foundation ClassIFC）数据模型标准，这样在不同专业甚至同一专业对于数据就可以达到共享，完善企业不同部门之间的信息交互。当前IFC标准在辅助BIM数据的交互方面提供了统一的标准，随着其使用的不断增加对其的研究也在日益增加。IFC标准提出之后，随着人们对其不断的研究与扩展，从幵始到现在其经历了多个版本的升级，图2.1是IFC标准发展的历程时间线。IFC标准描述的建筑信息模型是以一种面向对象的思想来进行设计，它包括了建筑全生命周期的各个方面。该标准可以帮助企业在各种设计软件之间的协同工作，正因为如此，IFC标准是目前对建筑物信息描述最全面、最详细的规范，基于此，相关人员提出了 IFC的总体框架[34],如图2. 2所示。IFC的总体框架从上往下依次可以分为四个部分[35]:领域层、交互层、核心层、资源层。在整个体系中，每层完成自身的功能，上层只能调用本层或者下层的相关信息，从而保证在改变当前层中的相关内容时不会对其他层产生影响，对信息的安全性起到很好的帮助。

　　基于此框架信息，IFC标准在表示建筑信息模型数据时，总体有600多个实体，其中主要是有ifcRoot实体继承而来。在整个信息表示时，IFC标准通过这些类对建筑物的墙、窗、梁等信息进行描述，方便其他的软件对其进行调用分析[36].

　　2. 4本章小结
　　
　　本章主要分析了 BIM技术及其相关数据交换标准IFC标准的相关知识。首先对BIM技术的相关基本概念进行了简单的介绍，通过对BIM技术的相关优点的介绍为将BIM技术应用到成本管理中提供理论的支撑。随后就当前国内外对BIM技术的相关研究进行了系统的评述，从中可以看出无论是国外还是国内，最近几年对BIM技术的使用都在不断的加强。最后对BIM技术的数据交换标准--IFC标准进行了阐述，介绍了 IFC标准的发展历程、总体框架以及相关基础知识。