BIM给建筑业生产方式改变探析

建筑业在我国是一个传统产业，又是国民经济的支柱产业，规模庞大，建筑业总产值29万亿，从业人员达5000多万人，建筑企业12.87万家，支撑着我国城镇化建设。另一方面，建筑业又是一个高消耗、高排放的产业，每年消耗大量水泥和钢筋，产生的建筑垃圾超过30亿吨，资源化利用率且不足5%。总体来说，建筑业还是粗放型的传统产业，在未来高质量发展中面临严峻挑战。当前建筑业既面临着节能减碳和数字化转型的要求，又要有效应对传统房建投资增速放缓、从业人口减少等多重挑战，亟待转变发展方式，实现产业转型。目前，业界已经形成共识，推进绿色建造发展是建筑业降低资源消耗、减少建筑垃圾排放、消除环境污染，实现节能减排的重要举措。建筑信息模型BIM技术作为建筑业的新技术、新理念和新手段，受到业内的普遍关注，正在引导建筑业传统思维方式、技术手段和商业模式的全面变革，将引发建筑业全产业链的第二次革命。发展BIM技术，已经成为推进绿色建造的重要手段。

1BIM给绿色建造带来的变化

实现建筑全生命期的信息共享。设计与施工等领域的从业人员面临的主要问题有两个：一是信息共享，二是协同工作。设计、施工与运行维护中信息应用和交换不及时、不准确的问题造成了大量人力物力的浪费和风险的产生。美国的麦克格劳•希尔（McGrawHill)了一个关于建筑业信息互用问题的研究报告。该报告的统计资料显示，数据互用性不足使建设项目平均增加3.1%的成本，工期延误的风险增加3.3%。BIM的基本作用之一就是有力支持建筑项目信息在规划、设计、建造和运行维护全过程充分共享，无损传递，从而使建筑全生命期得到有效的管理。应用BIM技术可以使建筑项目的所有参与方(包括政府主管部门、业主、设计团队、施工单位、建筑运营部门等)在项目从概念产生到完全拆除的整个生命期内都能够在模型中操作信息和在信息中操作模型，进行协同工作。不像过去依靠符号文字形式表达的蓝图进行项目建设和运营管理，因为信息共享效率很低，导致难以进行精细管理。实现可持续设计的有效工具。BIM技术有力地支持建筑安全、美观、舒适、经济，以及节能、节水、节地、节材、环境保护等多方面的分析和模拟，从而易于做到建筑全生命期全方位可预测、可控制。例如，利用BIM技术，可以将设计结果自动读入建筑节能分析软件中进行能耗分析，或读入虚拟施工软件进行虚拟施工，而不像现在需要技术人员花费很大气力在节能分析软件，或在施工模拟软件里首先建立建筑模型；又如，利用BLM技术，不仅可以直观地展示设计结果，而且可以直观地展示施工细节，还可以对施工过程进行仿真，以便反映实际过程中的偶然性，增加施工过程的可控性。促进建筑业生产方式的改变。BIM技术有力地支持设计与施工一体化，减少建筑工程“错、缺、漏、碰”现象的发生，从而可以减少建筑全生命期的浪费，带来巨大的经济和社会效益。英国机场管理局利用BIM技术削减希思罗5号航站楼10%的建造费用。美国斯坦福大学CIFE中心根据32个项目总结了使用BIM技术的以下优势：消除40%预算外更改；造价估算控制在姒精确度范围内；造价估算耗费的时间缩短80%；通过发现和解决冲突，将合同价格降低10%；项目工期缩短7%，及早实现投资回报。恒基北京世界金融中心通过BIM技术应用在施工图纸中发现了7753个冲突，如果这些冲突到施工时才发现，估算不仅给项目造成超过1000万元的浪费及3个月的工期延误，而且会大大影响项目的质量和发展商的品牌。促进建筑行业的工业化发展。我国建造水平与发达国家相比有较大的差距，主要原因是建筑工业化水平较低所致。制造业的生产效率和质量在近半个世纪得到突飞猛进的发展，生产成本大大降低，其中一个非常重要的因素就是以三维设计为核心的PDM(ProductDataMan原agement产品数据管理)技术的普及应用。建设项目本质上都是工业化制造和现场施工安装结合的产物，提高工业化制造在建设项目中的比例是建筑行业工业化的发展方向和目标。工业化建造至少要经过设计制图、工厂制造、运输储存、现场装配等主要环节，其中任何一个环节出现问题都会导致工期延误和成本上升。例如，图纸不准确导致现场无法装配，需要装配的部件没有及时到达现场等。BIM技术不仅为建筑行业工业化解决了信息创建、管理、传递的问题，而且BIM三维模型、装配模拟、采购制造运输存放安装的全程跟踪等手段为工业化建造的普及提供了技术保障。同时，工业化还为自动化生产加工奠定了基础，自动化不但能够提高产品质量和效率，而且对于复杂钢结构，利用BIM模型数据和数控机床的自动集成，还能完成通过传统的“二维图纸—深化图纸—加工制造”流程很难完成的下料工作。BIM技术的产业化应用将大大推动和加快建筑行业工业化进程。把建筑产业链紧密联系起来。建筑工程项目的产业链包括业主、勘察、设计、施工、项目管理、监理、部品、材料、设备等，一般项目都有数十个参与方，大型项目的参与方可以达到几百个甚至更多。二维图纸作为产业链成员之间传递沟通信息的载体已经使用了几百年，其弊端也随着项目复杂性和市场竞争的日益加大变得越来越明显。打通产业链的一个关键技术是信息共享，BIM就是全球建筑行业专家同仁为解决上述挑战而进行探索的成果。业主是建设项目的所有者，因此自然也是该项目BIM过程和模型的所有者。设计和施工是BIM的主要参与者、贡献者和使用者。业主要建立完整的可以用于运营的BIM模型，必须有设备材料供应商的参与。供应商逐步把产品目前提供的二维图纸资料改进为提供设备的BIM模型，供业主、设计、施工直接使用，一方面促进了这三方的工作效率和质量，另一方面为供应商本身产品的销售也提供了更多更好的方式和渠道。

2推广BIM技术亟待解决的问题

BIM技术的应用，目前最大的问题是缺乏具有自主知识产权的应用软件。国外的应用软件不仅价格昂贵，而且由于不支持我国规范，难以满足我国的应用需求。鉴于我国巨大的基本建设规模，需开发具有自主知识产权的应用软件，填补这一领域的空白。因此，有必要通过国家科技支撑计划的支持，迅速获得发展，为在我国建筑行业推广普及BIM技术奠定坚实的基础。虽然BIM技术已经在我国开始应用，但仍处于起步阶段，在应用模式、应用标准方面并未有重大突破。目前，BIM在建筑领域的推广应用还存在着政策法规和标准不完善、发展不平衡、本土应用软件不成熟、技术人才不足等问题，有必要采取切实可行的措施，推进BIM在建筑领域的应用。一是研究制定符合我国建筑设计、施工、运行管理等各阶段工作流程数据标准，形成完善的建筑全过程建设管理信息标准体系。二是开发自主知识产权的面向建筑全生命期的核心软件产品，支撑全行业BIM等最新信息技术普及应用。三是开展设计阶段BIM等最新信息技术的集成应用研究，实现各专业信息高度共享和设计流程的优化，支撑建筑可持续设计。四是开展施工阶段BIM等最新信息技术集成应用研究，提高工程施工全过程的预见性和管理水平，促进传统建造方式向精益建造发展。五是开展运维管理阶段BIM等最新信息技术集成应用研究，实现建筑低能耗和绿色环保的最佳运维模式。六是开展BIM等最新信息技术在规划、设计、施工及运行维护阶段综合应用研究，推进建筑项目开发全过程的精细化管理，促进建筑业转变传统的生产方式，实现产业技术和管理水平提升。

作者:毛志兵 单位:中国建筑战略研究院