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1、山东建筑大学毕业论文本科毕业论文 题 目： BIM在中国的应用与发展院 （部）： 管理工程学院专 业： 工程管理班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 2015年6月15日32目 录摘 要IIIABSTRACTIV1 前 言11.1 选题背景与意义11.2 BIM优化建设过程及参与方的受益21.3 建筑信息模型对我们的意义32 BIM概述42.1 BIM 概述42.1.1 BIM 概念理解42.1.2 BIM的信息载体52.1.3 BIM的应用价值62.2 BIM在工程建设各阶段的应用92.2.1可行性研究阶段92.2.2设计工作阶段92.2.3建设实施阶段112.2.4运营维护
2、阶段123 BIM技术在我国的发展状况133.1 协同设计与BIM技术的融合133.2 从二维到三维BIM设计143.3 影响BIM普及的主要因素154 BIM技术在我国的应用推广情况174.1 中国BIM软件现状174.2 BIM软件中国战略目标194.3 BIM软件中国的行动路线探讨205 关于BIM的典型案例示范应用225.1 珠海歌剧院项目概述225.2 BIM在建筑设计中的典型应用235.3 BIM在造形设计及钢结构设计中的应用265.4 总结296 结 论30谢 辞31参考文献32摘 要BIM是近年来在计算机辅助建筑设计领域出现的新技术，它是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型
3、的基础建立完整的、高度集成的建筑工程项目信息化模型，从而在建筑工程设计、施工及管理等整个生命周期内，提高建筑工程的信息化、集成化程度。本文主要是讲述BIM技术在工程建设各阶段的应用，在我国的发展和应用推广情况，协同设计及中国BIM软件现状，并结合珠海歌剧院项目中的BIM应用来说明BIM的应用是为建设行业带来的革命性进步，在此基础上提出我国推广使用BIM技术过程中应注意的问题及建议，为BIM技术在我国继续推进和更深入的应用提供参考。 关键词：建筑信息模型；信息化；协同设计；三维；BIM软件The development and application of BIM in the ChinaABS
4、TRACTBIM is a new technology in the field of computer aided architectural design in recent years, it is a construction project related information and data as a basis for model establishment of complete, highly integrated construction project information model, thus in the construction engineering d
5、esign, construction and management in the whole life cycle, improve the construction of information and the degree of integration,.This paper is mainly about BIM Technology in construction application of each stage, in Chinas development and popularization and application situation, collaborative de
6、sign and the BIM software situation in China, and to illustrate the application of BIM is for the construction industry to bring revolutionary progress with BIM application in the project of the Zhuhai opera house, based on proposed our country to promote the use of BIM Technology in the process sho
7、uld pay attention to the problems and suggestions, in order to provide reference for the application of BIM Technology in China to promote and further. Key Words :Building Information Modeling；Promotion of information technology；Collaborative design；three-dimensional；BIM software1 前 言1.1 选题背景与意义BIM是
8、近年来在计算机辅助建筑设计领域出现的新技术，它是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础建立完整的、高度集成的建筑工程项目信息化模型，从而在建筑工程设计、施工及管理等整个生命周期内，提高建筑工程的信息化、集成化程度。BIM技术在2002年由Autodesk公司率先提出，并逐渐得到世界建筑行业的普遍接受。如今，BIM的发展潮流已势不可挡，美国已经制定了国家BIM标准NBIMS。欧洲一些国家已经开始普及BIM技术，特别是芬兰、挪威、德国等国，基于BIM技术应用软件的普及率已达60%70%。在国内，随着建筑业对信息化要求的不断提高、国家科研投入不断增多及大力推动和基于BIM技术的软件开发商不断
9、宣传下，相关机构和各个部门已经开始着手研究和应用BIM技术。但是目前对BIM技术的研究和应用也仅仅处于起步阶段，各研究机构对BIM技术的研究相对分散，并没有形成一套完整的技术体系；各企业单位也只是将BIM技术应用到某一个或某几个建设项目的部分建设过程中，还不能在建筑设计、施工管理及运营等整个生命周期连续应用BIM技术。“十五”期间，科技攻关计划的研究课题“基于IFC国际标准的建筑工程应用软件研究”重点在对BIM数据标准IFC和应用软件的研究上，并开发了基于IFC的结构设计和施工管理软件。“十一五”期间，科技部制定国家科技支撑计划重点项目建筑业信息化关键技术研究与应用 ，基于项目的总体目标，重点
10、开展以下5个方面的研究与开发工作：建筑业信息化标准体系及关键标准研究；基于BIM技术的下一代建筑工程应用软件研究；勘察设计企业信息化关键技术研究与应用；建筑工程设计与施工过程信息化关键技术研究与应用；建筑施工企业管理信息化关键技术研究与应用。2012年，住房和城乡建设部印发20112015年建筑业信息发展纲要提出，“十二五”期间，普及建筑企业信息系统的应用，加快建设信息化标准，加快推进BIM、基于网络的协同工作等新技术的研发，促进具有自主知识产权软件的研究并将其产业化，使我国建筑企业对信息技术的应用达到国际先进水平。2012年3月28日，中国BIM发展联盟成立会议在北京召开。中国BIM发展联盟
11、旨在推进我国BIM技术、标准和软件协调配套发展，实现技术成果的标准化和产业化，提高企业核心竞争力，并努力为中国BIM的应用提供支撑平台。2012年6月29日，由中国BIM(建筑信息模型)发展联盟、国家标准建筑工程信息模型应用统一标准编制组共同组织、中国建筑科学研究院主办的中国BIM标准研究项目发布暨签约会议在北京隆重召开。中国BIM标准 标准研究项目实施计划将为由住房城乡建设部批准立项的国家标准建筑工程信息模型应用统一标准(NBIMS-CHN)的最后制定和施行打下坚实的基础。针对目前情况，有必要总结我国科研机构对BIM技术的研究和建筑行业对BIM技术的应用现状，在此基础上提出我国推广使用BIM
12、技术过程中应注意的问题及建议，为BIM技术在我国继续推进和更深入的应用提供参考。1.2 BIM优化建设过程及参与方的受益3pS中国BIM门户 - ChinaBIM.com3pS中国BIM门户 - ChinaBIM.comBIM协助整合项目的工作内容 ，能够优化整个建设过程。 作为设计工具 ，BIM整合了设计师的各项工作。设计师绘图工作不再分图面进行，设计内容与编档内容关联映射 ，极大地提高设计生产率和设计质量。作为数据载体，BI M 整合了来 自各方信息的管理工作。因为减少了人们在不同软件系统上输入相同项 目信息时而发生不必要的数据错误，并通过使用电脑对项目数据 多次复用,所以设计信息不会在转
13、交、传递或调整中遗漏丢失,减少重建信息劳动消耗作为交流平台，BIM整合了信息资源，支持同步共享。作为智能工具，BIM整合了计算机科技与建筑技术的发展，实现了数字技术的高效益。3pS中国BIM门户 - ChinaBIM.com3pS中国BIM门户 - ChinaBIM.com在一个完整AECI项目周期中使用BIM技术,可以给所有的参与者带来巨大的效益。对设计师来说,越到深层次的设计阶段,BIM设计软件使用起来便越感得心应手。比如，初步设计所要求的图文档案进度,与设计工作的深度是同步的,无论是2 D图纸还是经济指标文档，无论是HVAC的流量分析还是结构系统的强度报告，都是模型创建过程的副产品。只要
14、按照所需，编写简单的参数值，一切相关文档都可以被轻松地统计并编排出来。对承建方来说，BIM对安全施工、降低无谓消耗等方面,能3pS中国BIM门户 - ChinaBIM.co做出巨大贡献。beau作 BI M模型可以用于各系统构件的三维冲撞检测；用于联带进度图表的四维模拟建造，进行施工管理计划。由此，BIM能够帮承建方和施工者们降低风险，减少变更，制定更完善的项目计划，提高程序的合理与交流的便利，还支持进度安排的方案具有可选性，使得整个项3pS中国BIM门户 - ChinaBIM.c目施工过程能在最短的时间内得出最佳的成果。更新的还有升级了工程造价的五维概念，将工程造价的过程也通过 BIM模型完
15、成，进而优化施工的过程。资方能够在基于 BIM的过程中，更容易更直观地理解自己的项目，有更多的机会参与到设计中来，并能更有力地掌控设计方案与资金开销满足自己的要求，减少变动调整以节省资金，花费同样的钱收获高质量的产品和高效率的交付。1.3 建筑信息模型对我们的意义随着信息技术的发展，催生了建筑信息模型，这种模型技术与现实世界更为接近，通过对真实物体进行模拟，借助计算机将二维设计思想转换为三维计算机设计，从根据改变人脑的主观设计，采用电脑进行设计。建筑信息模型对于二维、三维之间的界限，也越来越模糊。但建筑信息模型解决了实体模型设计的缺陷，通过三维数字技术，统一了空间序列与外观模型。设计者利用相机
16、，即可对各个人视点空间进行推敲，可进行动画的快捷制作，借助各种制图软件机械牛虚拟仿真，甚至可对实际的建造过程进行模拟。而建造信息模型，提供的是真实的建筑三维搭建。二维设计为建筑行业的发展，付出了巨大的贡献，这点是无可磨灭，即使现在的三维设计也是二维设计的基础上进行的。但二维信息无法同施工过程进行整合，而建筑信息模型却可直接模拟施工，建筑师可将设计直接带入到施工的过程中，这相当于是古人三维构造的回源，属于三维的虚拟现场设计。从立面设计至空间设计的设计方法改变我们将表皮化的设计方法分为两类：其一，进行平面布局的二维设计，在CAD软件中绘制立面图，接着在效果图进行三维模型的制作；其二，利用三维造型软
17、件，直接设计成三维形体，待确定形体后，再通过CAD软件绘制平面图。但这两种方法均存在缺陷，设计者剥离了建筑空间，主要关注平面形象与功能。而建筑空间不只是平面与表皮的副产品，主要是作为建筑控制的设计方法。BIM建筑信息模型的发展，不仅仅是现有技术的进步和更新换代，它也将间接表现在生产组织模式和管理方式的转型。BIM这场信息革命，将不受个人好恶和思维习惯的束缚而向前推进，它对于工程建设从设计、建造、加工、施工、销售、物业管理等各个环节，对于整个建筑行业，都必将产生深远的影响。2 BIM概述2.1 BIM 概述BIM(Building Information Modeling)，全称建筑信息模型，是
18、指基于最先进的三维数字设计和工程软件所构建的“可视化”的数字建筑模型，为设计师、建筑师、水电暖铺设工程师、开发商乃至物业维护等各环节人员提供“模拟和分析”的科学协作平台，帮助他们利用三维数字模型对项目进行设计、建造及运营管理。其最终目的是使整个工程项目在设计、施工和使用等各个阶段都能够有效地实现建立资源计划、控制资金风险、节省能源、节约成本、降低污染和提高效率，从真正意义上实现工程项目的全生命周期管理，BIM 技术的引入可以提供了工程项目施工中所需的各种基础数据，辅助施工项目管理层决策的反应速度和精度。2.1.1 BIM 概念理解美国国家BIM标准对BIM的定义: “BIM是建设项目兼具物理特
19、性与功能特性的数字化模型，且是从建设项目的最初概念设计开始的整个生命周期里做出任何决策的可靠共享信息资源”。实现BIM的前提是:在建设项目生命周期的各个阶段不同的项目参与方通过在BIM建模过程中插入、提取、更新及修改信息以支持和反应出各参与方的职责。BIM是基于公共标准化协同作业的共享数字化模型。BIM的概念分解为两个方面，BIM既是模型结果(Product)更是过程(Process)。（1）BIM作为模型结果(product)BIM作为模型结果，与传统的3D建筑模型有着本质的区别，其兼具了物理特性与功能特性。其中，物理特性 (Physical Characteristic)，可以理解为几何特
20、性(Geometric Characteristic);而功能特性 (Functional Characteristic)，是指此模型具备了所有一切与该建设项目有关的信息。（2）BIM作为过程(Process)BIM是一种过程，其功能在于通过开发、使用和传递建设项目的数字化信息模型以提高项目或组合设施的设计、施工和运营管理。BIM 一般具有以下特征：（1）模型信息的完备性除了对工程对象进行3D 几何信息和拓扑关系的描述，还包括完整的工程信息描述，如对象名称、结构类型、建筑材料、工程性能等设计信息；施工工序、进度、成本、质量以及人力、机械、材料资源等施工信息；工程安全性能、材料耐久性能等维护信息
21、；对象之间的工程逻辑关系等。（2）模型信息的关联性信息模型中的对象是可识别且相互关联的，系统能够对模型的信息进行统计和分析，并生成相应的图形和文档。如果模型中的某个对象发生变化，与之关联的所有对象都会随之更新，以保持模型的完整性和健壮性。（3）模型信息的一致性在建筑生命期的不同阶段模型信息是一致的，同一信息无需重复输入，而且信息模型能够自动演化，模型对象在不同阶段可以简单地进行修改和扩展而无需重新创建，避免了信息不一致的错误。2.1.2 BIM的信息载体BIM的信息载体是多维参数模型（nD Parametric models）。用简单的等式来体现BIM参数模型的维度:2D=Length & W
22、idth3D=2D+Height4D=3D+Time5D=4D+Cost6D=5D+nD=BIM传统的2D模型是用点、线、多边形、圆等平面元素模拟几何构件，只有长和宽的二维尺度，故等于Length & Width，目前国内各类设计图和施工图的主流形式仍旧是2D模型;传统的3D模型是在2D模型的基础上加了一个维度Height，有利于建设项目的可视化功用，但并不具备信息整合与协调的功能。随着软件的发展，尽管各种几何实体可以被整合在一起代表所需的设计构件，但是最终的整体几何模型依旧难以编辑和修改，且各系统单独的施工图很难与整体模型真正地联系起来，同步化就更能难实现。BIM参数模型的优势就是在于其突破
23、了传统2D及3D模型难以修改和同步的瓶颈，以实时、动态的多维模型(nD)大大方便了工程人员。(1) BIM的3D模型为交流和修改提供了便利。以建筑师为例，其可以运用3D平台直接设计，无需将3D模型翻译成2D平面图以与业主进行沟通交流，业主也无需费时费力去理解繁琐的2D图纸。(2 )BIM参数模型的参数信息内容不仅局限于建筑构件的物理属性，而是包含了从建筑概念设计开始到运营维护的整个项目生命周期内的所有该建筑构件的实时、动态信息。(3) BIM参数模型将各个系统紧密地联系到了一起，整体模型真正起到了协调综合的作用，且其同步化的功能更是锦上添花。BIM整体参数模型综合了包括建筑、结构、机械、暖通、
24、电气等各BIM系统模型，其中各系统间的矛盾冲突可以在实际施工开始前的设计阶段得以解决，同时与上述4D，5D模型所涉及的进度及造价控制信息、相关联，整体协调管理项目实施。(4) 对于BIM模型的设计变更，BIM的参数规则（Parametric rules）会在全局自动更新信息。故对于设计变更的反应，相比基于图纸费时且易出错的繁琐处理BIM系统表现的更加智能化与灵敏化。(5)BIM参数模型的多维特性(nD)将项目的经济性、舒适性及可持续性发展提高到一个新的层次。例如，运用4D技术可以研究项目的可施工性、项目进度安排、项目进度优化、精益化施工等方面，给项目带来经济性与时效性;5D造价控制手段使预算在
25、整个项目生命周期内实现实时行与可操控性;6D及nD应用将更大化地满足项目对于业主对于社会的需求，如舒适度模拟及分析、耗能模拟、绿色建筑模拟及可持续化分析等方面。2.1.3 BIM的应用价值其实，它是引领建筑业信息技术走向更高层次的一种新技术，它的全面应用，将为建筑业界的科技进步产生无可估量的影响，大大提高建筑工程的集成化程度。同时，也为建筑业的发展带来巨大的效益，使设计乃至整个工程的质量和效率显著提高，成本降低。具体而言，BIM 的应用具有以下价值。(1) 解决当前建筑领域信息化的瓶颈问题建立单一工程数据源。工程项目各参与方使用的是单一信息源，确保信息的准确性和一致性。实现项目各参与方之间的信
26、息交流和共享。从根本上解决项目各参与方基于纸介质方式进行信息交流形成的“信息断层”和应用系统之间“信息孤岛”问题。推动现代CAD 技术的应用。全面支持数字化的、采用不同设计方法的工程设计，尽可能采用自动化设计技术，实现设计的集成化、网络化和智能化。促进建筑生命期管理，实现建筑生命期各阶段的工程性能、质量、安全、进度和成本的集成化管理，对建设项目生命期总成本、能源消耗、环境影响等进行分析、预测和控制。(2) 基于BIM 的工程设计实现三维设计。能够根据3D 模型自动生成各种图形和文档，而且始终与模型逻辑相关，当模型发生变化时，与之关联的图形和文档将自动更新；设计过程中所创建的对象存在着内建的逻辑
27、关联关系，当某个对象发生变化时，与之关联的对象随之变化。实现不同专业设计之间的信息共享。各专业CAD 系统可从信息模型中获取所需的设计参数和相关信息，不需要重复录入数据，避免数据冗余、歧义和错误。实现各专业之间的协同设计。某个专业设计的对象被修改，其他专业设计中的该对象会随之更新。实现虚拟设计和智能设计。实现设计碰撞检测、能耗分析、成本预测等。(3) 基于BIM 的施工及管理实现集成项目交付IPD（Integrated Project Delivery ）管理。把项目主要参与方在设计阶段就集合在一起，着眼于项目的全生命期，利用BIM 技术进行虚拟设计、建造、维护及管理。实现动态、集成和可视化的
28、4D 施工管理。将建筑物及施工现场3D 模型与施工进度相链接，并与施工资源和场地布置信息集成一体，建立4D 施工信息模型。实现建设项目施工阶段工程进度、人力、材料、设备、成本和场地布置的动态集成管理及施工过程的可视化模拟。实现项目各参与方协同工作。项目各参与方信息共享，基于网络实现文档、图档和视档的提交、审核、审批及利用。项目各参与方通过网络协同工作，进行工程洽商、协调，实现施工质量、安全、成本和进度的管理和监控。实现虚拟施工。在计算机上执行建造过程，虚拟模型可在实际建造之前对工程项目的功能及可建造性等潜在问题进行预测，包括施工方法实验、施工过程模拟及施工方案优化等。其实，它是引领建筑业信息技
29、术走向更高层次的一种新技术，它的全面应用，将为建筑业界的科技进步产生无可估量的影响，大大提高建筑工程的集成化程度。同时，也为建筑业的发展带来巨大的效益，使设计乃至整个工程的质量和效率显著提高，成本降低。对于业主最关心的工程造价、工期、项目性能是否符合预期等指标，BIM所带来的价值优势是巨大的。1）缩短项目工期利用BIM技术，可以通过加强团队合作、改善传统的项目管理模式、实现场外预制、缩短订货至交货之间的空白时间 (Lead times)等方式大大缩短工期;2）更加可靠与准确的项目预算基于BIM模型的工料计算（Quantity take-off）相比基于2D图纸的预算更加准确、且节省了大量时间;
30、3）提高生产效率、节约成本由于利用BIM技术可大大加强各参与方的协作与信息交流的有效性，使决策的做出可以在短时间完成、减少了复工与返工的次数、且便于新型生产方式的兴起如场外预制、BIM参数模型作为施工文件等等，显著地提高了生产效率、节约了成本;4）高性能的项目结果BIM技术所输出的可视化效果可以为业主校核是否满足要求提供平台，且利用BIM技术可实现耗能与可持续发展设计与分析，为提高建筑物、构筑物等的性能提供了技术手段；5）有助于项目的创新性与先进性BIM技术可以实现对传统项目管理模式的优化，如一体化项目管理模式IPD(Integrated Project Delivery Mode)下各参与方
31、早期参与设计群策群力的模式有利于吸取先进技术与经验、实现项目创新性与先进性；6）方便设备管理与维护利用BIM竣工模型(As-built model) 作为设备管理与维护的数据库。2.2 BIM在工程建设各阶段的应用2.2.1可行性研究阶段BIM对于可行性研究阶段建设项目在技术和经济上可行性论证提供了帮助，提高了论证结果的准确性和可靠性。在可行性研究阶段，业主需要确定出建设项目方案在满足类型、质量、功能等要求下是否具有技术与经济可行性。但是，如果想得到可靠性高的论证结果，需要花费大量的时间、金钱与精力。BIM可以为业主提供概要模型(Macro or schematic model)对建设项目方案
32、进行分析、模拟，从而为整个项目的建设降低成本、缩短工期并提高质量。2.2.2设计工作阶段对于传统CAD时代存在于建设项目设计阶段的2D图纸冗繁、错误率高、变更频繁、协作沟通困难等缺点，BIM所带来的价值优势是巨大的。（1）保证概念设计阶段决策正确在概念设计阶段，设计人员需对拟建项目的选址、方位、外形、结构形式、耗能与可持续发展问题、施工与运营概算等问题做出决策，BIM技术可以对各种不同的方案进行模拟与分析、且为集合更多的参与方投入该阶段提供了平台，使做出的分析决策早期得到反馈，保证了决策的正确性与可操作性。（2）更加快捷与准确地绘制3D模型不同于CAD技术下3D模型需要由多个2D平面图共同创建
33、，BIM软件可以直接在3D平台上绘制3D模型，并且所需的任何平面视图都可以由该3D模型生成，准确性更高且直观快捷，为业主、施工方、预制方、设备供应方等项目参与人的沟通协调提供了平台。（3）多个系统的设计协作进行、提高设计质量对于传统建设项目设计模式，各专业包括建筑、结构、暖通、机械、电气、通信、消防等设计之间的矛盾冲突极易出现且难以解决。而BIM整体参数模型可以对建设项目的各系统进行空间协调、消除碰撞冲突，大大缩短了设计时间且减少了设计错误与漏洞。同时，结合运用与BIM建模工具具有相关性的分析软件，可以就拟建项目的结构合理性、空气流通性、光照、温度控制、隔音隔热、供水、废水处理等多个方面进行分
34、析，并基于分析结果不断完善BIM模型。（4）对于设计变更可以灵活应对BIM整体参数模型自动更新的法则可以让项目参与方灵活应对设计变更，减少例如施工人员与设计人员所持图纸不一致的情况。对于施工平面图的一个细节变动，Revit软件将自动在立面图、截面图、3D界面、图纸信息列表、工期、预算等所有相关联的地方做出更新修改。（5）提高可施工性设计图纸的实际可施工性(constructability)是国内建设项目经常遇到的问题。由于专业化程度的提高及国内绝大多数建设工程所采用的设计与施工分别承发包模式的局限性，设计与施工人员之间的交流甚少，加之很多设计人员缺乏施工经验，极易导致施工人员难以甚至无法按照设
35、计图纸进行施工。BIM可以通过提供3D平台加强设计与施工的交流，让有经验的施工管理人员参与到设计阶段早期植入可施工性理念，更深入地可以推广新的工程项目管理模式如一体化项目管理模式 IPD(Integrated Project Delivery mode)以解决可施工性的问题。（6）为精确化预算提供便利在设计的任何阶段，BIM技术都可以按照定额计价模式根据当前BIM模型的工程量给出工程的总概算；随着初步设计的深化，项目各个方面如建设规模、结构性质、设备类型等均会发生变动与修改，BIM模型平台导出的工程概算可以在签订招投标合同之前给项目各参与方提供决策参考，也为最终的设计概算提供基础。（7）利于低
36、能耗与可持续发展设计在设计初期，利用与BIM模型具有互用性的能耗分析软件就可以为设计注入低能耗与可持续发展的理念，这是传统的2D工具所不能实现的。传统的2D技术只能在设计完成之后利用独立的能耗分析工具介入，这就大大减少了修改设计以满足低能耗需求的可能性。除此之外，各类与BIM模型具有互用性的其他软件都在提高建设项目整体质量上发挥了重要作用。2.2.3建设实施阶段对于传统CAD时代存在于建设项目施工阶段的2D图纸可施工性低、施工质量不能保证、工期进度拖延、工作效率低等缺点，BIM所带来的价值优势是巨大的。（1）施工前改正设计错误与漏洞在传统CAD时代，各系统间的冲突碰撞极难在2D图纸上识别，往往
37、直到施工进行了一定阶段才被发觉，不得己返工或重新设计；而BIM模型将各系统的设计整合在了一起，系统间的冲突一目了然，在施工前改正解决，加快了施工进度、减少了浪费、甚至很大程度上减少了各专业人员间起纠纷不和谐的情况。（2）4D施工模拟、优化施工方案BIM技术将与BIM模型具有互用性的4D软件、项目施工进度计划与BIM模型连接起来以动态的三维模式模拟整个施工过程与施工现场，能及时发现潜在问题和优化施工方案(包括场地、人员、设备、空间冲突、安全问题等)。同时，4D施工模拟还包含了临时性建筑如起重机、脚手架、大型设备等的进出场时间，为节约成本、优化整体进度安排提供了帮助。（3）BIM模型为预制加工工业
38、化的基石细节化的构件模型（Shop model）可以由BIM设计模型生成，可用来指导预制生产与施工。由于构件是以3D的形式被创建的，这就便于数控机械化自动生产。当前，这种自动化的生产模式己经成功地运用在钢结构加工与制造、金属板制造等方面，从而生产预制构件、玻璃制品等。这种模式方便供应商根据设计模型对所需构件进行细节化的设计与制造，准确性高且缩减了造价与工期;同时，消除了利用2D图纸施工由于周围构件与环境的不确定性导致构件无法安装甚至重新制造的尴尬境地。（4）使精益化施工成为可能由于BIM参数模型提供的信息中包含了每一项工作所需的资源，包括人员、材料、设备等等，所以其为总承包商与各分包商之间的协
39、作提供了基石，最大化地保证资源准时制管理(Just-in-time)、削减不必要的库存管理工作、减少无用的等待时间、提高生产效率。2.2.4运营维护阶段BIM参数模型可以为业主提供建设项目中所有系统的信息，在施工阶段做出的修改将全部同步更新到BIM参数模型中形成最终的BIM竣工模型(As-built model)，该竣工模型作为各种设备管理的数据库为系统的维护提供依据。此外，BIM可同步提供有关建筑使用情况或性能、入住人员与容量、建筑已用时间以及建筑财务方面的信息；同时，BIM可提供数字更新记录，并改善搬迁规划与管理。BIM还促进了标准建筑模型对商业场地条件(例如零售业场地，这些场地需要在许多
40、不同地点建造相似的建筑)的适应。有关建筑的物理信息(例如完工情况、承租人或部门分配、家具和设备库存)和关于可出租面积、租赁收入或部门成本分配的重要财务数据都更加易于管理和使用。稳定访问这些类型的信息可以提高建筑运营过程中的收益与成本管理水平。3 BIM技术在我国的发展状况当前，有关建筑设计信息化的各种概念及术语已日趋普及，同时各地不断涌现出一些造型独特的地标性建筑，这一切似乎预示着建筑设计行业即将迎来一场技术变革。建筑设计信息化的具体内容是什么，主流技术正朝着什么方向发展？新技术是否意味着更多的“奇形怪状”的建筑作品，国内设计院所应何去何从？要回答这一系列的问题，我们不妨先从协同设计及BIM技
41、术两方面谈起。3.1 协同设计与BIM技术的融合目前我们所说的协同设计，很大程度上是指基于网络的一种设计沟通交流手段，以及设计流程的组织管理形式。包括：通过CAD文件之间的外部参照，使得工种之间的数据得到可视化共享；通过网络消息、视频会议等手段，使设计团队成员之间可以跨越部门、地域甚至国界进行成果交流、开展方案评审或讨论设计变更；通过建立网络资源库，使设计者能够获得统一的设计标准；通过网络管理软件的辅助，使项目组成员以特定角色登录，可以保证成果的实时性及唯一性，并实现正确的设计流程管理；针对设计行业的特殊性，甚至开发出了基于CAD平台的协同工作软件等等。而BIM（建筑信息化模型）的出现，则从另
42、一角度带来了设计方法的革命，其变化主要体现在以下几个方面：从二维（以下简称2D）设计转向三维（以下简称3D）设计；从线条绘图转向构件布置：从单纯几何表现转向全信息模型集成；从各工种单独完成项目转向各工种协同完成项目；从离散的分步设计转向基于同一模型的全过程整体设计；从单一设计交付转向建筑全生命周期支持。BIM带来的是激动人心的技术冲击，而更加值得注意的是，BIM技术与协同设计技术将成为互相依赖、密不可分的整体。协同是BIM的核心概念，同一构件元素，只需输入一次，各工种共享元素数据并于不同的专业角度操作该构件元素。从这个意义上说，协同已经不再是简单的文件参照。可以说BIM技术将为未来协同设计提供
43、底层支撑，大幅提升协同设计的技术含量。BIM带来的不仅是技术，也将是新的工作流及新的行业惯例。因此，未来的协同设计，将不再是单纯意义上的设计交流、组织及管理手段，它将与BIM融合，成为设计手段本身的一部分。借助于BIM的技术优势，协同的范畴也将从单纯的设计阶段扩展到建筑全生命周期，需要设计、施工、运营、维护等各方的集体参与，因此具备了更广泛的意义，从而带来综合效率的大幅提升。然而，普遍接受的BIM新理念并未普及到实践之中，这使得我们感觉有责任去正视和思考BIM设计的优势与不足。从理念到实践经历一个漫长的过程是必然的，并且多种现象表明该过程在中国可能要更长一些，但是这不应是我们回避问题的理由。3
44、.2 从二维到三维BIM设计当前，2D图纸是我国建筑设计行业最终交付的设计成果，这是目前的行业惯例。因此，生产流程的组织与管理均围绕着2D图纸的形成来进行（客观地说，这是阻碍BIM技术广泛应用的一个重要原因）。2D设计通过投影线条、制图规则及技术符号表达设计成果，图纸需要人工阅读方能解释其含义。2D CAD平台起到的作用是代替手工绘图，即我们常说的“甩图板”。2D设计的优势在于四个方面：一是对硬件要求低（2D平台是早期计算机唯一能够支持的CAD平台）；二是易于培训，建筑师和工程师在学习了2D基本绘图命令，相对于可以代替绘图板及尺规等基本工具以后，就可以开始工作了：三是灵活，用户可以随心所欲地通
45、过图形线条表达设计内容，只要该建筑用2D图形可以表达，就不存在绘制不出来的问题。应该说，大多数的情况下，2D的表达是可以满足建筑设计要求的；四是基于2D CAD平台有着大量的第三方专业辅助软件，这些软件大幅提高了2D设计的绘图效率。除了日益复杂的建筑功能要求之外，人类在建筑创作过程中，对于美感的追求实际上永远是第一位的。尽管最能激发想象力的复杂曲面被认为是一种“高技术”和“后现代”的设计手法，实际上甚至远在计算机没有出现，数学也很初级的古代，人类就开始了对于曲面美的探索，并用于一些著名建筑之中。因此，拥有了现代技术的设计师们，自然更加渴望驾驭复杂多变，更富美感的自由曲面。然而，令2D设计技术汗
46、颜的是，它甚至连这类建筑最基本的几何形态也无法表达。在这种情况下，3D设计应运而生了。3D设计能够精确表达建筑的几何特征，相对于2D绘图，3D设计不存在几何表达障碍对任意复杂的建筑造型均能准确表现。去年国庆前评选出的“北京当代十大建筑”中，首都机场3号航站楼、国家大剧院、国家游泳中心等著名建筑名列前茅，这些建筑的共同特点是无法完全由2D图形进行表达，这也预示着3D将成为高端设计领域的必由之路。尽管3D是BIM设计的基础，但不是其全部。通过进一步将非几何信息集成到3D构件中，如材料特征、物理特征、力学参数、设计属性、价格参数、厂商信息等，使得建筑构件成为智能实体，3D模型升级为BIM模型。BIM
47、模型可以通过图形运算并考虑专业出图规则自动获得2D图纸，并可以提取出其它的文档，如工程量统计表等，还可以将模型用于建筑能耗分析、日照分析、结构分析、照明分析、声学分析、客流物流分析等诸多方面。 纯粹的3D设计，其效率要比2D设计低得多。地标性建筑可以不记成本，不记效率，但大众化的设计则不可取。可喜的是，为提高设计效率，主流BIM设计软件如Autodesk Revit系列、Bentley Building系列，以及Graphisoft的ArchiCAD均取得了不俗的效果。这些基于3D技术的专业设计软件，用于普通设计的效率达到甚至超过了相同建筑的2D设计。这些BIM设计软件的出现本是激动人心的事情
48、，然而在经历了相当长的时期之后，在我国并没有真正普及。实际上，即使在其它国家，例如亚洲的邻国日本，BIM设计技术也尚未广泛推广。3.3 影响BIM普及的主要因素（1）机制不协调BIM应用不仅带来技术风险，还影响到设计设计工作流程。因此，设计师应用BIM软件不可避免地会在一段时间内影响到个人及部门利益，并且一般情况下设计师无法获得相关的利益补偿。因此，在没有切实的技术保障和配套管理机制的情况下，强制在单位或部门推广BIM是不太现实的。另外，由于目前的设计成果仍是以2D图纸表达的，BIM技术在2D图纸成图方面仍存在着一定程序的细节不到位，表达不规范的现象。因此，一方面应完善BIM软件的2D图档功能，另一方面国家相关部门也应该结合技术进步，适当改变传统的设计交付方式及制图规范，甚至能做到以3D BIM模型作为设计成果载体。（2）任务风险我国普遍存在着项目设计周期短、工期紧张的情况，BIM软件在初期应用过程中，不可避免地会存在技术障碍