BIM設計管理論文

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1運用bim進行設計管理的優勢和必要性

1.1BIM理念與應用

關于建筑信息模型(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（DPR、Ma-graw-Hill等）的解釋，也有行業協會（AIA、AGC等）、政府部門（GSA等）和科研機構（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是一個設施(建設項目)物理和功能特性的數字表達。（2）BIM是一個共享的知識資源，是一個分享有關這個設施的信息，為該設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的過程。（3）在項目的不同階段，不同利益相關方通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責的協同作業。BIM在引入國內的10余年間，應用之路得到了長足發展，從宏觀層面列入國家“十二五“規劃到中微觀層面的眾多項目應用案例，但與此同時我們也看到，當前國內建筑領域的BIM應用大都停留在解決單項技術問題的層面，缺少支持項目級和企業級管理提升的BIM應用方法。總體來說，目前國內BIM應用主要集中在設計院和施工單位，側重某一階段幾個相對容易的層面去打破信息壁壘，例如設計院內部不同專業的協同、施工總包和不同分包之間的協同。受制于法律制度環境、硬件水平、建設單位的理解程度和建筑行業傳統利益分配，目前并未普遍實現跨單位和跨階段的全過程信息共享和協同作業。

1.2運用BIM進行設計管理的優勢和必要性

由于建設項目分階段開展設計工作的特點，設計管理是一個標準的長流程管理，而通過BIM進行設計管理，則可以簡化管理流程、壓縮路徑從而實現破除信息割裂、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展，是為建筑設計、建造以及管理提供協調一致、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。其在不同的設計階段擁有不可比擬的生命價值。運用BIM進行設計管理帶來的最直接的變革就是：項目各參建單位，包括建設單位、設計、施工、政府有關部門等均圍繞BIM模型開展“三控三管一協調”等工作，以BIM模型深化作為核心工作，完成從設計方案模型到運營維護模型的整體交付，從而破除傳統模式中很多難以規避的程序化、流程性工作，實現準確、高效、高附加值的設計管理效果。

2基于BIM的設計管理模式

根據當前項目建設程序和設計階段的一般性規律，根據《中國BIM標準研究課題》的三階段P-BIM標準子課題：“規劃設計P-BIM應用技術研究”、“建筑設計P-BIM應用技術研究”、“工程項目全生命期管理BIM應用技術研究”，本文將分別闡述方案設計階段、總體設計階段以及施工圖與施工階段的設計管理流程。

2.1方案設計階段

BIM管理流程方案階段的設計文件輸入有兩種：一種是傳統的二維文件，另一種是直接用BIM進行設計的三維文件。兩種設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境中進行論證、分析和優化，包括性能模擬分析、指標動態分析論證、功能布局優化等，并可通過3D交互體驗的方式進行展示和匯報。經各方確認后的BIM深化方案模型即可作為政府報審和下一階段設計的基礎。

2.2總體設計階段BIM管理流程

與方案階段類似，根據兩種形式的總體設計文件形成BIM總體設計模型。在總體設計階段，模型深化的核心工作是建筑、結構、給排水、電氣、暖通等專業的協同，包括管線綜合分析、碰撞檢查、重點區域凈空分析、結構預留洞校核、ELV（弱電）專項分析等。通過這些專項分析可得到相應的分析成果，如碰撞檢查報告、凈空分析報告、結構預留洞優化圖紙（預埋套管圖）、綜合管線審核報告與優化圖紙等，最終形成BIM深化總體設計模型。

2.3施工圖與施工階段BIM設計管理流程

施工圖與施工階段設計管理的核心工作主要有以下3點：

（1）變更管理

在總體設計深化模型和相關分析成果的基礎上，進一步審查和優化重點區域的施工圖，避免由于管線碰撞和相關專業工種沖突（如機電二次深化與裝修）等引起的返工和浪費。

（2）施工方案優化

基于BIM的數字化建造與虛擬施工可自動完成建筑物構件的預制，并且可與三維掃描技術結合應用進行模擬施工，有助于快速準確判斷設計的可實施性：①施工前期的深化協調管理：在正式施工前（如有特殊要求的分部分項工程），需要根據設計圖紙（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計方案和計劃，經相關單位審核確認后方可施工。比如二次機電深化與室內裝修的協調、采購和安裝的配合、一次設計（原設計）整體系統與局部沖突矛盾的協調、重點部位管線系統等交叉系統的協調。②施工過程的多維管控：利用虛擬設計施工（VDC），通過減少誤差和疏忽、促進項目協調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，實現變更最小化。虛擬設計施工可以實現設計可施工性的快速準確驗證，通過與三維激光掃描技術結合的“模模疊合、4D模擬”形式，可以實時了解現場實際情況，并可將現場情況與設計模型比對，從而檢查是否按圖施工，或者設計模型存在哪些問題，可實現動態管控并及時糾偏。

（3）運維數據備案

不斷深化的BIM模型集成了工程項目從前期策劃、設計、施工、材料采購、驗收等所有環節的相關信息，且可實現從整體模型中按個性化需求進行提取，可再造建設單位運維計劃和流程，實現空間和資產管理背景數據創建、查詢、指派、統計和分攤的可視化、精細化管理。

3基于BIM的設計管理要點

3.1標準管理與流程規劃

（1）國家標準

由中國建筑科學研究院會同有關單位編制的4本國家規范將于2014年正式頒布實施。這4本標準是：《建筑工程信息模型應用統一標準》、《建筑工程設計信息模型交付標準》、《建筑工程設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技術開發、BIM技術應用以及BIM項目管理的基本準則。

（2）地方標準

各地區根據環境和發展水平不同，制定符合地區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，并就三維報審內容、范圍、模型要求、建模依據等做了規范性要求。

（3）項目級（企業級）標準

項目級標準是細化，反映建設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應用實施標準》。進行標準管理的重點是建立項目級標準，根據實際情況制定符合項目特點的P-BIM專業應用軟件標準、數據標準、數據庫標準、各階段模型深度標準、支撐系統、數據交換傳輸標準等。當標準制定后，需要進行流程規劃：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進行設計管理的本質是BIM模型的不斷深化，利用BIM模型及其衍生成果指導設計各階段和全過程工程建設作業，最終實現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是最終版的各專業設計圖紙，包括建筑、結構、給排水、電氣、暖通等專業。模型建立完成后，需進行兩項核心工作：其一是根據建設單位需求對模型進行審查、變更和深化，以不斷滿足建設單位在功能布局、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上對設計各專業和相關參建單位的協同管理和專項分析，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“虛實結合”、運維模擬等。

3.3模擬分析與可視化展示

BIM模型在創建過程中包含了大量的設計信息（幾何信息、材料性能、構件屬性等），將模型導入相關的性能化分析軟件，可以得到相應的分析結果。原本需要專業人士花費大量時間輸入大量專業數據的過程，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、聲學、紋理、色彩及規范的遵守情況等。BIM甚至可以做到建筑局部的細節推敲，迅速分析設計和施工中可能需要應對的問題。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單位進行選擇，快速找出不同解決方案的優缺點，幫助建設單位快速有效評估建筑投資方案的成本和時間。近兩年流行的建設數字城市、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的地理位置上，與虛擬實景技術結合實現城市空間場景漫游；廣義的3D-GIS是與BIM結合，2個系統的整合可以包含城市景觀設計、建筑設計、休閑和旅游活動、3D地籍圖、環境模擬、熱能傳導模擬、移動電信、災害管理、國土安全、車輛和行人導航等。雖然國內在這方面剛起步，但BIM與GIS結合對城市建設和管理帶來的轉變不容忽視。

3.4設計階段的造價控制

BIM的數字化工程信息平臺實現了項目各階段數據信息的準確性與唯一性，進而在項目建設的早期發現問題并予以解決，減少過程中的變更數量，很大程度上提高建設方對于整體項目造價的控制力。總體設計階段運用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，優化工程設計，避免在施工過程中由于設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，對這些內容的設計施工方案進行優化，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%未編入預算的變更、編制成本預算所需時間減少80%、成本預算的精確度可控制在3%以內、碰撞檢查后可節省10%的合同額、項目建設周期平均減少7%。另外，還有2個關鍵工作不容忽視：一是運用BIM可實現快速、準確的工程量統計。BIM支持海量全過程工程數據的創建、管理、協同和共享，并且直接對BIM模型進行計算和統計，大幅度解放人力、提高效率、提高準確性。二是輔助招標。已經有越來越多的建設單位意識到自己才是BIM應用的真正受益者，因此一些重大項目的建設單位已經要求運用BIM進行設計招標和投標，如增加“基于BIM方案細（優）化設計”的環節，并明確定義此環節的數據交付標準和深度。

3.5輔助審批

國外在三維審批方面已經較為成熟，如新加坡，早在1982年就有了人工智能規劃審批的想法，2000～2004年，發展CORENET項目，用于電子規劃的自動審批和在線提交，是世界首創的自動化審批系統。我國在這方面的探索仍處于學習和醞釀階段。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《上海市建設工程三維審批規劃管理試行意見》，要求在《建設工程設計方案三維審批規劃管理試點區域范圍》確定的受理區域內的建設工程設計方案實行三維審批規劃管理，BIM模型標準、審批流程、時限等配套政策也已出臺。2014年初，上海市設計文件審查中心正式推行試點工程數字化審圖，首批17家審圖公司全部由網絡在線數字化審圖模式取代原來的紙質審圖模式。上海市計劃經過一年的實踐期，2015年將全面實行數字化審圖。政府對BIM的態度已經由支持、鼓勵轉變為強制性要求。這種轉變的背后體現了政府對于BIM即將顛覆傳統建筑行業的深刻認識。可以預見，在政府積極推行職能轉變、簡化審批權限的大背景下，運用BIM提升管理水平、轉變管理方式的步伐會越來越快。

4結語

項目管理的核心目標是實現經濟效益和社會效益的增值，設計管理是促成這一核心目標實現的關鍵工作。利用BIM進行設計管理，可實現廣義設計階段的模式變革：由傳統的二維、信息獨立的、行業壁壘割裂模式向三維可視化、數字智能化的協同模式轉變。BIM對工程建設行業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帶來的價值不應僅僅只是幾種軟件的應用和集成，更重要的是通過打破全壽命周期建筑行業不同專業、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，實現整個建筑業上下游業務鏈的協同作業，提高管理效率。

作者：袁曉 單位：上海現代建筑設計集團工程建設咨詢有限公司