BIM設(shè)計管理論文
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1.1BIM理念與應(yīng)用
關(guān)于建筑信息模型(BuildingInformationModel-ing，BIM)的定義有很多版本，既有源自于軟件公司（Autodesk、Bentley等）和建筑企業(yè)（DPR、Ma-graw-Hill等）的解釋，也有行業(yè)協(xié)會（AIA、AGC等）、政府部門（GSA等）和科研機構(gòu)（NIBS）的定義。鑒于BIM理念的推廣程度，本文不再贅述，僅引用美國國家BIM標準(NBIMS)對BIM定義（由三部分組成）的解釋：（1）BIM是一個設(shè)施(建設(shè)項目)物理和功能特性的數(shù)字表達。（2）BIM是一個共享的知識資源，是一個分享有關(guān)這個設(shè)施的信息，為該設(shè)施從概念到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過程。（3）在項目的不同階段，不同利益相關(guān)方通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責(zé)的協(xié)同作業(yè)。BIM在引入國內(nèi)的10余年間，應(yīng)用之路得到了長足發(fā)展，從宏觀層面列入國家“十二五“規(guī)劃到中微觀層面的眾多項目應(yīng)用案例，但與此同時我們也看到，當前國內(nèi)建筑領(lǐng)域的BIM應(yīng)用大都停留在解決單項技術(shù)問題的層面，缺少支持項目級和企業(yè)級管理提升的BIM應(yīng)用方法?？傮w來說，目前國內(nèi)BIM應(yīng)用主要集中在設(shè)計院和施工單位，側(cè)重某一階段幾個相對容易的層面去打破信息壁壘，例如設(shè)計院內(nèi)部不同專業(yè)的協(xié)同、施工總包和不同分包之間的協(xié)同。受制于法律制度環(huán)境、硬件水平、建設(shè)單位的理解程度和建筑行業(yè)傳統(tǒng)利益分配，目前并未普遍實現(xiàn)跨單位和跨階段的全過程信息共享和協(xié)同作業(yè)。
1.2運用BIM進行設(shè)計管理的優(yōu)勢和必要性
由于建設(shè)項目分階段開展設(shè)計工作的特點，設(shè)計管理是一個標準的長流程管理，而通過BIM進行設(shè)計管理，則可以簡化管理流程、壓縮路徑從而實現(xiàn)破除信息割裂、共享信息流，使各種信息能夠順暢地流向BIM模型。BIM并不是簡單意義的從二維到三維的發(fā)展，是為建筑設(shè)計、建造以及管理提供協(xié)調(diào)一致、準確可靠、高度集成的信息模型，是整個工程項目各參與方在各個階段共同工作的對象。其在不同的設(shè)計階段擁有不可比擬的生命價值。運用BIM進行設(shè)計管理帶來的最直接的變革就是：項目各參建單位，包括建設(shè)單位、設(shè)計、施工、政府有關(guān)部門等均圍繞BIM模型開展“三控三管一協(xié)調(diào)”等工作，以BIM模型深化作為核心工作，完成從設(shè)計方案模型到運營維護模型的整體交付，從而破除傳統(tǒng)模式中很多難以規(guī)避的程序化、流程性工作，實現(xiàn)準確、高效、高附加值的設(shè)計管理效果。
2基于BIM的設(shè)計管理模式
根據(jù)當前項目建設(shè)程序和設(shè)計階段的一般性規(guī)律，根據(jù)《中國BIM標準研究課題》的三階段P-BIM標準子課題：“規(guī)劃設(shè)計P-BIM應(yīng)用技術(shù)研究”、“建筑設(shè)計P-BIM應(yīng)用技術(shù)研究”、“工程項目全生命期管理BIM應(yīng)用技術(shù)研究”，本文將分別闡述方案設(shè)計階段、總體設(shè)計階段以及施工圖與施工階段的設(shè)計管理流程。
2.1方案設(shè)計階段
BIM管理流程方案階段的設(shè)計文件輸入有兩種：一種是傳統(tǒng)的二維文件，另一種是直接用BIM進行設(shè)計的三維文件。兩種設(shè)計文件通過各自的處理方式形成符合標準的BIM方案模型，各參建單位將圍繞BIM方案模型在可視化的環(huán)境中進行論證、分析和優(yōu)化，包括性能模擬分析、指標動態(tài)分析論證、功能布局優(yōu)化等，并可通過3D交互體驗的方式進行展示和匯報。經(jīng)各方確認后的BIM深化方案模型即可作為政府報審和下一階段設(shè)計的基礎(chǔ)。
2.2總體設(shè)計階段BIM管理流程
與方案階段類似，根據(jù)兩種形式的總體設(shè)計文件形成BIM總體設(shè)計模型。在總體設(shè)計階段，模型深化的核心工作是建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣、暖通等專業(yè)的協(xié)同，包括管線綜合分析、碰撞檢查、重點區(qū)域凈空分析、結(jié)構(gòu)預(yù)留洞校核、ELV（弱電）專項分析等。通過這些專項分析可得到相應(yīng)的分析成果，如碰撞檢查報告、凈空分析報告、結(jié)構(gòu)預(yù)留洞優(yōu)化圖紙（預(yù)埋套管圖）、綜合管線審核報告與優(yōu)化圖紙等，最終形成BIM深化總體設(shè)計模型。
2.3施工圖與施工階段BIM設(shè)計管理流程
施工圖與施工階段設(shè)計管理的核心工作主要有以下3點：
（1）變更管理
在總體設(shè)計深化模型和相關(guān)分析成果的基礎(chǔ)上，進一步審查和優(yōu)化重點區(qū)域的施工圖，避免由于管線碰撞和相關(guān)專業(yè)工種沖突（如機電二次深化與裝修）等引起的返工和浪費。
（2）施工方案優(yōu)化
基于BIM的數(shù)字化建造與虛擬施工可自動完成建筑物構(gòu)件的預(yù)制，并且可與三維掃描技術(shù)結(jié)合應(yīng)用進行模擬施工，有助于快速準確判斷設(shè)計的可實施性：①施工前期的深化協(xié)調(diào)管理：在正式施工前（如有特殊要求的分部分項工程），需要根據(jù)設(shè)計圖紙（模型）進行二次深化，包括確定深化的范圍、部位、涉及的工種（單位）等，制定明確的二次深化設(shè)計方案和計劃，經(jīng)相關(guān)單位審核確認后方可施工。比如二次機電深化與室內(nèi)裝修的協(xié)調(diào)、采購和安裝的配合、一次設(shè)計（原設(shè)計）整體系統(tǒng)與局部沖突矛盾的協(xié)調(diào)、重點部位管線系統(tǒng)等交叉系統(tǒng)的協(xié)調(diào)。②施工過程的多維管控：利用虛擬設(shè)計施工（VDC），通過減少誤差和疏忽、促進項目協(xié)調(diào)來大幅削減項目時間和成本，提升項目范圍溝通效率，提高工地安全性，實現(xiàn)變更最小化。虛擬設(shè)計施工可以實現(xiàn)設(shè)計可施工性的快速準確驗證，通過與三維激光掃描技術(shù)結(jié)合的“模模疊合、4D模擬”形式，可以實時了解現(xiàn)場實際情況，并可將現(xiàn)場情況與設(shè)計模型比對，從而檢查是否按圖施工，或者設(shè)計模型存在哪些問題，可實現(xiàn)動態(tài)管控并及時糾偏。
（3）運維數(shù)據(jù)備案
不斷深化的BIM模型集成了工程項目從前期策劃、設(shè)計、施工、材料采購、驗收等所有環(huán)節(jié)的相關(guān)信息，且可實現(xiàn)從整體模型中按個性化需求進行提取，可再造建設(shè)單位運維計劃和流程，實現(xiàn)空間和資產(chǎn)管理背景數(shù)據(jù)創(chuàng)建、查詢、指派、統(tǒng)計和分攤的可視化、精細化管理。
3基于BIM的設(shè)計管理要點
3.1標準管理與流程規(guī)劃
（1）國家標準
由中國建筑科學(xué)研究院會同有關(guān)單位編制的4本國家規(guī)范將于2014年正式頒布實施。這4本標準是：《建筑工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標準》、《建筑工程設(shè)計信息模型交付標準》、《建筑工程設(shè)計信息模型分類和編碼標準》和《建筑工程信息模型存儲標準》。這4本標準涉及BIM標準制定、BIM技術(shù)開發(fā)、BIM技術(shù)應(yīng)用以及BIM項目管理的基本準則。
（2）地方標準
各地區(qū)根據(jù)環(huán)境和發(fā)展水平不同，制定符合地區(qū)的補充標準可以解決國標尚未覆蓋的問題，如北京市地方標準DB11/1063─2014《民用建筑信息模型設(shè)計標準》將于2014年正式實施；上海市于2013年正式實施方案審批三維報審，并就三維報審內(nèi)容、范圍、模型要求、建模依據(jù)等做了規(guī)范性要求。
（3）項目級（企業(yè)級）標準
項目級標準是細化，反映建設(shè)單位對項目的個性化需求和要求，如上海中心制定了針對本項目的《上海中心BIM應(yīng)用實施標準》。進行標準管理的重點是建立項目級標準，根據(jù)實際情況制定符合項目特點的P-BIM專業(yè)應(yīng)用軟件標準、數(shù)據(jù)標準、數(shù)據(jù)庫標準、各階段模型深度標準、支撐系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交換傳輸標準等。當標準制定后，需要進行流程規(guī)劃：首先搭建各參建方在BIM模式下的組織框架，目的是明確各參建方的定位和相互之間的工作關(guān)系以及信息傳遞流向。組織框架確定后，需細化各方工作界面以及模型深化調(diào)整反饋機制，目的是確保各階段BIM模型深化工作得以有效落實和推進。
3.2BIM模型審查、深化與專項分析
利用BIM進行設(shè)計管理的本質(zhì)是BIM模型的不斷深化，利用BIM模型及其衍生成果指導(dǎo)設(shè)計各階段和全過程工程建設(shè)作業(yè)，最終實現(xiàn)BIM模型用于運維的交付。方案、總體（擴初）、施工圖三階段的模型建立與深化的基礎(chǔ)是最終版的各專業(yè)設(shè)計圖紙，包括建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣、暖通等專業(yè)。模型建立完成后，需進行兩項核心工作：其一是根據(jù)建設(shè)單位需求對模型進行審查、變更和深化，以不斷滿足建設(shè)單位在功能布局、運營維護、投資回報等方面的要求；其二是在模型信息共享的基礎(chǔ)上對設(shè)計各專業(yè)和相關(guān)參建單位的協(xié)同管理和專項分析，如管線綜合分析、碰撞檢查、凈空分析、ELV（弱電）分析、虛擬施工（工序、進度、組織等）、三維激光掃描與BIM模型的“虛實結(jié)合”、運維模擬等。
3.3模擬分析與可視化展示
BIM模型在創(chuàng)建過程中包含了大量的設(shè)計信息（幾何信息、材料性能、構(gòu)件屬性等），將模型導(dǎo)入相關(guān)的性能化分析軟件，可以得到相應(yīng)的分析結(jié)果。原本需要專業(yè)人士花費大量時間輸入大量專業(yè)數(shù)據(jù)的過程，如今可以自動完成，既降低了性能化分析的周期，又提高了分析結(jié)果的準確性和實時性。目前可運用BIM進行模擬分析的性能指標主要有視野、照明、安全、消防疏散、人體工程學(xué)、聲學(xué)、紋理、色彩及規(guī)范的遵守情況等。BIM甚至可以做到建筑局部的細節(jié)推敲，迅速分析設(shè)計和施工中可能需要應(yīng)對的問題。模擬分析完成后，可借助BIM提供快速的、低成本的多元解決方案供建設(shè)單位進行選擇，快速找出不同解決方案的優(yōu)缺點，幫助建設(shè)單位快速有效評估建筑投資方案的成本和時間。近兩年流行的建設(shè)數(shù)字城市、智慧城市中常提及3D-GIS。狹義的3D-GIS是對城市里的建筑、道路等對象進行三維建模，再把這些模型放到某對應(yīng)的地理位置上，與虛擬實景技術(shù)結(jié)合實現(xiàn)城市空間場景漫游；廣義的3D-GIS是與BIM結(jié)合，2個系統(tǒng)的整合可以包含城市景觀設(shè)計、建筑設(shè)計、休閑和旅游活動、3D地籍圖、環(huán)境模擬、熱能傳導(dǎo)模擬、移動電信、災(zāi)害管理、國土安全、車輛和行人導(dǎo)航等。雖然國內(nèi)在這方面剛起步，但BIM與GIS結(jié)合對城市建設(shè)和管理帶來的轉(zhuǎn)變不容忽視。
3.4設(shè)計階段的造價控制
BIM的數(shù)字化工程信息平臺實現(xiàn)了項目各階段數(shù)據(jù)信息的準確性與唯一性，進而在項目建設(shè)的早期發(fā)現(xiàn)問題并予以解決，減少過程中的變更數(shù)量，很大程度上提高建設(shè)方對于整體項目造價的控制力。總體設(shè)計階段運用BIM進行管理對造價控制的影響最大，如管線綜合與碰撞檢查能夠徹底消除硬碰撞、軟碰撞，優(yōu)化工程設(shè)計，避免在施工過程中由于設(shè)備管線碰撞等引起的拆裝、返工和浪費；再如裙樓、幕墻、屋頂、大空間的異性設(shè)計，雖然占整體建筑體量的比例不大，但是占投資和工作量的比例不容忽視，而且通常也是施工難度比較大和施工問題比較多的地方，對這些內(nèi)容的設(shè)計施工方案進行優(yōu)化，可以帶來顯著的工期和造價改進。利用BIM帶來的投資回報，可消除多達40%未編入預(yù)算的變更、編制成本預(yù)算所需時間減少80%、成本預(yù)算的精確度可控制在3%以內(nèi)、碰撞檢查后可節(jié)省10%的合同額、項目建設(shè)周期平均減少7%。另外，還有2個關(guān)鍵工作不容忽視：一是運用BIM可實現(xiàn)快速、準確的工程量統(tǒng)計。BIM支持海量全過程工程數(shù)據(jù)的創(chuàng)建、管理、協(xié)同和共享，并且直接對BIM模型進行計算和統(tǒng)計，大幅度解放人力、提高效率、提高準確性。二是輔助招標。已經(jīng)有越來越多的建設(shè)單位意識到自己才是BIM應(yīng)用的真正受益者，因此一些重大項目的建設(shè)單位已經(jīng)要求運用BIM進行設(shè)計招標和投標，如增加“基于BIM方案細（優(yōu)）化設(shè)計”的環(huán)節(jié)，并明確定義此環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)交付標準和深度。
3.5輔助審批
國外在三維審批方面已經(jīng)較為成熟，如新加坡，早在1982年就有了人工智能規(guī)劃審批的想法，2000～2004年，發(fā)展CORENET項目，用于電子規(guī)劃的自動審批和在線提交，是世界首創(chuàng)的自動化審批系統(tǒng)。我國在這方面的探索仍處于學(xué)習(xí)和醞釀階段。相對來說，上海市在三維審批實踐上走在前端。2013年初，上海市正式《上海市建設(shè)工程三維審批規(guī)劃管理試行意見》，要求在《建設(shè)工程設(shè)計方案三維審批規(guī)劃管理試點區(qū)域范圍》確定的受理區(qū)域內(nèi)的建設(shè)工程設(shè)計方案實行三維審批規(guī)劃管理，BIM模型標準、審批流程、時限等配套政策也已出臺。2014年初，上海市設(shè)計文件審查中心正式推行試點工程數(shù)字化審圖，首批17家審圖公司全部由網(wǎng)絡(luò)在線數(shù)字化審圖模式取代原來的紙質(zhì)審圖模式。上海市計劃經(jīng)過一年的實踐期，2015年將全面實行數(shù)字化審圖。政府對BIM的態(tài)度已經(jīng)由支持、鼓勵轉(zhuǎn)變?yōu)閺娭菩砸蟆＿@種轉(zhuǎn)變的背后體現(xiàn)了政府對于BIM即將顛覆傳統(tǒng)建筑行業(yè)的深刻認識?？梢灶A(yù)見，在政府積極推行職能轉(zhuǎn)變、簡化審批權(quán)限的大背景下，運用BIM提升管理水平、轉(zhuǎn)變管理方式的步伐會越來越快。
4結(jié)語
項目管理的核心目標是實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益的增值，設(shè)計管理是促成這一核心目標實現(xiàn)的關(guān)鍵工作。利用BIM進行設(shè)計管理，可實現(xiàn)廣義設(shè)計階段的模式變革：由傳統(tǒng)的二維、信息獨立的、行業(yè)壁壘割裂模式向三維可視化、數(shù)字智能化的協(xié)同模式轉(zhuǎn)變。BIM對工程建設(shè)行業(yè)的革命從根本上是一種管理理念和管理模式的改變，B-Building明確了應(yīng)用范圍，I-information是核心，M-modeling?是途徑和操作模式。因此，BIM帶來的價值不應(yīng)僅僅只是幾種軟件的應(yīng)用和集成，更重要的是通過打破全壽命周期建筑行業(yè)不同專業(yè)、不同單位在信息壁壘中的孤島，通過貫穿于建筑工程全壽命周期的集成管理，實現(xiàn)整個建筑業(yè)上下游業(yè)務(wù)鏈的協(xié)同作業(yè)，提高管理效率。
作者：袁曉 單位：上海現(xiàn)代建筑設(shè)計集團工程建設(shè)咨詢有限公司