BIM 2.0的技术进步
摘要：建筑信息模型（BIM）为工程设计领域带来了第二次革命，是从二维图纸到三维设计和建造的革命，也是一次真正意义上的建设行业革命，BIM技术将彻底改变建设工程设计、建造和运维方式。 在过去的20年中，计算机辅助绘图CAD（Computer Aided Design）技术的普及推广，使建筑师、工程师们从手工绘图走向电子绘图，这是工程设计领域第一次革命。CAD技术的发展和应用改变了传统的设计方法和生产模式，而且提高了设计质量和设计效率。 建筑信息模型（BIM）为工程设计领域带来了第二次革命，是从二维图纸到三维设计和建造的革命，也是一次真正意义上的建设行业革命，BIM技术将彻底改变建设工程设计、建造和运维方式。同时，BIM技术正在实现城市彻底的数字化，随之而来的应用与影响及其广泛、深远。 1.引言 现代化、工业化、信息化是我国建筑业发展的三个方向，建筑信息模型（BIM）技术将成为中国建筑业信息化未来十年的主旋律。目前，BIM理念已经在我国建筑行业迅速扩展，并被住房和城乡建设部明确写入建筑发展“十二五”规划。《2011-2015建筑业信息化发展纲要》的颁布，使2011年贴上了“中国BIM元年”的标志，基于BIM的设计、施工和运维等应用已经成为不可逆转的中国BIM发展的趋势和方向。 上海蓝色星球科技股份有限公司从研发“3DGIS与BIM之间无缝和属性信息无损集成技术”以来，以每周推出新技术成果的速度在快速发展。近年来，蓝色星球取得了在民用建筑、基础设施、市政工程建设中的地铁、桥梁、道路、铁路、水厂、隧道、港口、发电厂、泵站、水闸等多方面的应用成果。同时，我们非常高兴地看到，多个战略合作伙伴采用蓝色星球BIM平台开发应用与参加各类比赛，获得了国内各类BIM竟赛的大奖。 目前，蓝色星球BIM平台已经完成了一系列高端项目的经典案例；完成了蓝色星球BIM平台在天河建筑云的部署运行；承担了市政府三维审批平台项目开发。蓝色星球BIM平台应用解决方案在实践中不断得到完善；两款“基于BIM的工程项目协同管理平台和基于BIM的资产与设施运维管理平台”产品即将正式发布。所有的成功案例和技术成果的取得，让我们信心百倍。 蓝色星球BIM平台的推出，极大地拓展了BIM的应用范围、丰富了BIM的应用方法、推动了BIM的应用深化、引领了BIM的技术进步，开启了BIM2.0时代。我们有理由相信：蓝色星球能够为所有关注、关心和应用BIM的人们提供有价值、有意义、有启迪的支持与帮助。 本文从我国BIM技术应用现状分析切入，在当前国内BIM技术蓬勃发展的形势下，理性、客观地分析存在的问题和BIM技术发展过程中遇到的困惑和瓶颈，引出问题，并探讨解决问题的路径，其根本目的不是否认BIM技术、而是为了推动BIM技术更快的发展。 2. BIM应用现状分析 2.1.BIM是什么 BIM:建筑信息模型(Building Information Modeling)。 在不同角色眼中的BIM有着不同的解读: 政府：BIM是信息技术与建造行业深度融合的契机和抓手，推动工程建设从粗放式管理向精细化管理转变，实现“建筑节能”、技术创新和城市可持续发展的重要方面； 专家学者：BIM是工程项目的数字化和信息化表达，为实现工程建造的工业化、建筑全生命周期管理和工程项目的信息共享与协同管理提供了技术支撑； 设计院：BIM是工具，提升了设计效率、与业主的可视化沟通效率，以及为拓展、延伸业务和转型发展提供了机遇； 施工企业：BIM是项目的成本控制、进度控制、质量控制、安全管理等实现方法，有助于项目的精细化管理，达到“降低成本、提高效益”的目标; IT工程师：BIM是关于建筑物的数据库（数字建筑），GIS与BIM结合实现城市彻底的数字化，为智慧城市奠定了坚实的基础； 初学者：BIM就是建模； 。 2.22014年政府在行动 2014年7月1日，住建部发布的《关于推进建筑业发展和改革的若干意见》(建市〔2014〕92号)中要求，提升建筑业技术能力，推进建筑信息模型(BIM)等信息技术在工程设计、施工和运行维护全过程的应用，提高综合效益。 2014年9月3日，广东省住建厅发出《关于开展建筑信息模型BIM技术推广应用的通知》(粤建科函〔2014〕1652号)，要求2014年底启动10项BIM;2016年底政府投资2万平方米以上公建以及申报绿建项目的设计、施工应采用BIM，省优良样板工程、省新技术示范工程、省优秀勘察设 计项目在设计、施工、运营管理等环节普遍应用BIM；2020年底2万平方米以上建筑工程普遍应用BIM。 2014年9月5日，深圳市决定在全市开展为期5年的工程质量提升行动，将推行首席质量官制度、新建建筑100%执行绿色建筑标准;在工程设计领域鼓励推广BIM技术，力争5年内BIM技术在大中型工程项目覆盖率达到10%。 深圳市建筑工务署根据2013年9月26日深圳市政府办公厅发出的《智慧深圳建设实施方案(2013—2015年)》的要求，全面开展BIM应用工作，先期确定创投大厦、孙逸仙心血管医院、莲塘口岸等为试点工程项目。 2014年9月12日，住建部信息中心发布《中国建筑施工行业信息化发展报告(2014)BIM应用与发展》(简称《报告》)，并突出其时效性、实用性、代表性、前瞻性的特点，旨在为行业BIM技术推广应用提供科学依据，为企业BIM技术应用提供实用性指导，引导企业科学合理开展BIM应用实践。 2014年9月19日，山东省政府办公厅发布的《关于进一步提升建筑质量的意见》要求，推广BIM技术。 2014年10月14日，陕西省住房和城乡建设厅下发通知，将建筑产业现代化试点示范工程纳入2015年度省级建筑节能引导专项资金项目申报范围，基于BIM（建筑信息模型）施工组织信息化管理技术列为重点推广对象。通过财政资金的引导扶持，组织开展建筑产业现代化工程的试点示范，大力推进陕西省建筑产业现代化工作。 2014年10月29日，上海市政府办公厅发出“转发市建设管理委《关于在本市推进建筑信息模型技术应用指导意见》的通知”(沪府办〔2014〕58号)(简称《指导意见》)。 《指导意见》要求到2016年底，基本形成满足BIM技术应用的配套政策、标准和市场环境，本市主要设计、施工、咨询服务和物业管理等单位普遍具备BIM技术应用能力。到2017年，本市规模以上政府投资工程全部应用BIM技术，规模以上社会投资工程普遍应用BIM技术，应用和管理水平走在全国前列。 2.3国内BIM应用状态分析 现阶段，国内BIM技术的应用形式和方法主要是：建模培训、设计建模（其中包含了为了提高建模效率，在国外BIM软件基础上的二次开发等），以及由BIM咨询公司拿着各种BIM软件帮助用户在项目中进行：三维浏览、碰撞检测、管线综合、虚拟建造、设备安装、算量造价、出施工图等应用。现在的问题是：还有更好的应用方法吗？做完了这些应用之后，还能干什么？难道把投入不菲创建的BIM模型像CAD图纸一样归档管理吗？ 最近，很多BIM工作者，在反思过往的BIM经历，也从不同的角度发表了自己的思考结果或心得，（参见附录的参考文献）。其中一篇作者是这样描述的“作为一名建筑师，从2006年接触BIM概念到现在2015年，快要9年了。我对BIM的认知一直处于时而兴奋，时而迷茫的状态，到现在一直还是没有变。无论兴奋还是迷茫的表现都是整夜整夜的合不上眼。兴奋是短暂的，迷茫却是常态。”，另一段是“BIM的概念和理念是美好的，是可以贯穿建筑全生命周期，但是目前中国没有一个项目可以实现这一目标，在美国也不敢说。” 其实，现在BIM圈内的很多人都表示了不同程度的类似感受，这些都是现象，究其原因：BIM技术来源于国外，核心设计建模软件占据了国内市场，直接推动了国内的BIM技术发展，功不可没；与此同时，由于国际上的BIM软件供应商提供的产品，主要用于设计阶段和少部分功能可用于建造阶段；因此，在深入应用BIM的过程中，形成了瓶颈和制约，以及水土不服，阻碍了BIM技术在应用中发挥更大、更多的作用，理念和现实出现了割裂。直接形成了：理念是美好的、现实是残酷的迷茫和困惑的局面。另外，BIM在国内民建方面走的更远，而在市政工程和基础设施建设方面则薄弱很多。 据国外有关机构统计：国际上的BIM和BIM相关的软件超过了百种，其中的80%以上用于设计阶段，这部分软件中间的30%可用于施工阶段，真正基于BIM的运维软件还没有。
从图中可以看出工程项目全生命期的理念和应用需求与市场上流行的应用软件或解决方案之间的严重不匹配。 其实，国内目前的BIM技术发展与所有新的IT技术发展规律基本相同，符合著名地Gartner的Hype Cycle模型（盖特拉模型），从产生到成熟应用所经过的5个阶段（红圈应为国内BIM发展所处的位置）： 图2-2国内BIM发展所处的阶段专家们是这样描述IT技术的发展规律： 一是萌芽期，新的概念被提出，有人开始对它感兴趣； 二是过热期，新技术的产生被寄予很高的期望，如果再有一个成功的案例，更会迅速升温； 三是幻想破灭期，期望越高失望就越大，现实中开始出现失败的案例越来越多，跌入谷底； 四是复苏期，还是会有人研究它究竟适合什么、不适合什么，赋予其合理的使命并最终达到效果； 五是成熟期，已经认识到其作用并被接受采纳，成为日常应用，但这阶段已经没有人再谈论它了。 2015年是我国“十二五”计划实施的第五个年头，BIM技术已从认知理解、概念普及，进入到深度系统性应用的转折点。 BIM技术的应用已经不再局限于创建模型、浏览模型、检查空间关系的基本应用，而是在思考拥有BIM模型后，如何利用这些模型为企业和社会创造更大的价值。
图2-3 BIM应用阶段划分BIM 1.0阶段的特征是：以“建模为主、应用为辅”，在完成参数化设计建模之后，提供了专业的有限应用； BIM 2.0阶段的特征是：以“应用为主、建模为辅”，提供了BIM模型系统性应用、技术与管理结合应用，以及项目全生命期的应用； BIM x.0阶段的特征是：进入“智慧应用、互联网+应用和工业4.0应用”。 3. BIM2.0的技术进步 当我们带着“国内市场流行的BIM软件，在完成参数化设计和建模之后的应用是：三维浏览、碰撞检测、管线综合、虚拟建造、设备安装、算量造价、出施工图等，还能干什么？”的疑问，自然地引出了“拓宽BIM应用范围、提升BIM应用价值”的出路何在？ BIM2.0是释疑解惑的必然选择。 在BIM的实施过程中，采用一个个BIM软件干完各自擅长的工作之后，如何将阶段性、离散的、碎片化的BIM应用方法和应用成果，转变成系统性的BIM应用模式，这就是BIM平台的职责所在。 BIM平台是BIM2.0时代的直接产物和标志，它代表的技术进步主要体现在：BIM平台的核心技术、BIM平台的总体架构、BIM平台的性能要求和BIM平台的应用能力，以及BIM平台的可持续扩展性等多个方面（未来还产生BIM平台应遵循的标准规范等内容）。 3.1 BIM平台的核心技术 BIM平台核心的技术之一，是作为第三方独立平台能够支持符合国际标准IFC和支持市场上主流的BIM软件创建的模型。 图3-1 BIM平台（第三方独立平台）读取模型同时，作为第三方独立的BIM平台应以5D数据库的方式管理BIM构件，而不是用文件的方式管理BIM模型；支持用户根据应用需要分类、组织管理BIM构件，而不是千篇一律的采用族库的方式组织管理BIM构件。 BIM平台核心的技术之二，是实现三维地理信息系统（3DGIS）与建筑信息模型（BIM）之间无缝和属性信息无损集成应用。 图3-2 3DGIS与BIM之间无缝和信息无损集成任何一个工程项目都是建在地球之上，客观上地球与建筑密不可分，人们主观地划分了地理信息领域和建筑领域，人为地制造了相互割裂的状态。通过3DGIS与BIM之间无缝和无损集成技术，还原了三维地理信息与三维建筑信息一体化客观存在，更重要的意义是通过该技术，将GIS发展了四十多年的技术、方法、经验直接用于BIM模型的各类应用，推动了BIM的技术进步。 从咬文嚼字的角度推敲，GIS里的“S”是“System”即“系统”，而BIM里的“M”则是“Modeling”即“不断生长的模型”。模型本身不是系统，因此使用模型的方法可以多样，将模型（包括动态的模型）放在系统中，成为系统的一个组成部分参加运行，是一个非常合情合理的BIM系统性应用。 从总体上，BIM平台的核心技术体现在以下十个方面： BIM与GIS之间无缝与信息无损的结合； 支持国际标准IFC和市场上主流的BIM数据格式； 3. 实现BIM平台＋5D数据库的建筑全生命周期应用解决方案； 4. 支持网络环境C/S、B/S和云服务的运行； 5. 具有物联网、视频监控、智能控制等异构系统的集成能力和接口； 6. 具有面向多个BIM项目提供应用能力； 7. 支持个性化的应用功能模块订制开发； 8. 支持BIM的大数据三维快速浏览； 9. 支持移动终端iPad、智能手机的应用； 10.可持续的扩展能力。 3.2 BIM平台的实用技术 BIM平台提供的实用技术： ◆ BIM构件关联技术； ◆ 二维/三维联动技术； ◆ 移动终端应用技术； ◆ 电子表格导入导出技术； ◆ 建筑半透明构件高亮技术； ◆ 异构系统集成技术； ◆ 应急预案模拟演练； ◆ 工艺模拟仿真技术； ◆ 地下应用模式； ◆ 二维码应用技术； ◆ 物联网应用技术； ◆ 智能控制应用技术； ◆ BIM构件分类技术； ◆ BIM构件自定义技术； ◆ BIM环境中事件交互技术； ◆ BIM与WBS关联技术； ◆ BIM+T应用技术（T：时间）； ◆ BIM环境中的测量技术； ◆ 移动端App应用技术； ◆ BIM数据挖掘技术； ……。 部分BIM平台实用技术具体的应用场景如下： ◆ 设备信息查询
图3-3 设备信息查询在应用中，标有“设备名称和设备编码信息”的电子设备台卡跟随鼠标显示，当鼠标停留在某个BIM构件时，即刻显示“设备名称和设备编码信息”，需要了解跟多的信息时点击该构件，在右边弹出信息框，显示全部属性信息。 ◆ 二维码应用技术 通过二维码的应用，将实物与BIM构件和所有关联信息之间实现了联动和关联查询，直接提高了信息查询检索的效率，用于设备运维和材料管理。 ◆ 设备在线运行监测技术 |
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