数字技术再掀建筑产业革命—BIM在建筑行业的应用、前景与挑战

数字技术再掀建筑产业革命—BIM在建筑行业的应用、前景与挑战
从手工到工业化再到信息化，建筑科学技术正以空前的规模极速发展。

CAD的出现让建筑师和工程师扔掉图板，“蓝图”永远成为历史；BIM横空出世，数据库代替绘图，信息数字化技术“解决盖房子整件事情”。

在建筑这项集体“运动”的事业中，数字化技术的杰出代表BIM超凡脱俗，仿真模拟工程设计、建造的进度和成本控制，整合业主、设计、施工、贸易、制造、供应商，使工程项目的一体化交付成为可能。

BIM的兴起真的会对项目管理协作方式、节能分析和可持续建造等，引起颠覆性革命并一统天下吗？鼠标指挥施工，“BIM 员”是否会加盟并统领工程项目“八大员”？可视化工业建造将使BIM成为照图施工验收的新裁判？BIM来了，中国准备好了吗?
新奇：BIM是何方神圣
作为房地产开发商、工程业主方—
您想造出来的房子得到市场认可不断升值吗？
您想大大减少追加预算吗？
您想保证项目按时建成吗？
您想把设计图纸的错误在招标以前都找出来修改好吗？
作为设计或建造承包商—
你想把项目的设计或施工方案照实际情况（不是戏说）都模拟出来吗？
您想把不可行或不合理的施工方案都预先侦查出来并且在施工开始前调整修改好吗？
您想快速甚至实时得到任何一个变更对成本的影响吗？
作为物业管理方—
您想动态记录所有变更，得到一个和实际建筑物一致的建筑信息模型用于今后数十年的运营维护吗？
您想对采购、运输、安装过程和和每天的施工计划进行动态集成管理和跟踪吗？
您想在不同阶段随时对投资方和客户进行项目的可视化介绍和分析吗？
您想您看到的效果图、动画、虚拟现实不再是忽悠而是真实情况的真实反映吗？
世界在全面数字化，这是又一个新的创世纪。

拜信息化技术所赐，BIM的面世成功解决了以上工程建设技术和管理方面的难题。

人的生命依赖现实世界以存在。

建筑构成现实世界的一部分。

建筑也在数字化。

建筑其实也一直同时存在于虚拟的或者信息的世界中，尤其是当人类发明了图纸和模型以后，在此之前是存在于人类意识的记忆中和原始的话语中。

所以从这个意义上说，建筑的图纸与建筑
的信息模型，原是一回事，建筑信息模型现在从工具维数上超越了建筑的图纸，尤其在与现实建筑存在物的逻辑对应上。

BIM是一种创新的建筑设计、施工和管理方法
记者：什么是BIM？
李邵建：建筑信息模型（BIM，Building Information Modeling）是一种创新的建筑设计、施工和管理方法，由欧特克(Autodesk, Inc.)在2002年提出。

它以三维数字技术为基础，集成
了建筑工程项目等各种相关信息的工程数据模型，是数字技术在建筑工程中的直接应用。

作为协同工作坚实的基础，建筑信息模型（BIM）可以帮助工程建筑项目提高效率、降低风险，并且可以减少工程对环境的影响，实现绿色设计与可持续设计。

记者：欧特克开发BIM是基于何种理念？
李邵建：欧特克是全球最大的二维和三维设计、工程与娱乐软件公司，产品涵盖制造业、工程建设业、地理信息业及传媒娱乐业等多个行业。

自1982年AutoCAD正式推向市场，欧特克已针对最广泛的行业领域研发出全面的数字化设计软件产品及解决方案，帮助用户在设计转化为成品前体验自己的创意，推动行业的设计创新和可持续发展。

凭借在二维、三维领域积累的无与伦比的设计经验、领先技术和行业洞察，欧特克提出了划时代的设计创新理念：通过建立数字化的模型和工作流程，使设计进程变得可视化、可模拟和可分析。

根据这一理念，在设计变为现实之前，设计者就能全面深入的体验其想法和创意，并对设计进行频繁的改进，从而得以在早期就能对产品或者项目的外观、性能以及易用性进行改善，实现经济效益的最大优化，并帮助成就企业产品和业务的持久创新。

BIM代表着一种新的理念和实践
记者：对BIM不同的人有不同的理解，您认为应该怎样全面认识BIM？
邱闯：一般认为BIM的英文全称为Building Information Modeling。

麦格劳-希尔建筑信息公司给BIM的定义是“创建并利用数字模型对项目进行设计、建造及运营管理的过程。

”维基百科称BIM是“在建筑生命周期中产生和管理建筑数据的过程”。

上述两个定义强调BIM 是动词（Modeling），是一个过程。

美国国家建筑科学学院国家建筑信息模型标准则更加宽泛的来理解BIM。

首先，BIM可以认为是描述建筑的结构化数据集，此时BIM的英文全称为Building Information Model；其次，BIM可以被理解为一种活动（创建建筑信息模型的行为），此时
BIM的英文全称为Building Information Modeling；第三种BIM的理解为提高质量和效率的工作与沟通商业结构，此时BIM的英文全称为Building Information Management。

但无论何种定义，我认为BIM代表着一种新的理念和实践，即通过创新的信息技术和商业结构来减少建筑业的各种浪费，极大地提高行业效率。

奇兵：BIM有何高强本领
CAD为建筑师和工程师解决绘图这一件事，BIM为业主、设计院、承包商解决盖房子整件事。

从二维到四维（3D+TIME），犹如翻天覆地。

BIM就真的是本领高强，神通广大，无所不能？
设计表达更直观，信息共享、互动，协同更有效
记者：BIM相对CAD，它的优势体现在哪些地方？
叶青：首先是设计表达方法的改变，在过去的20年中，CAD（Computer Aided Design）技术的普及推广使建筑师、工程师们从用了几千年的手工绘图走向计算机绘图。

甩掉图板，将图纸转变成计算机中图形的创建，可以说是工程设计领域第一次革命。

计算机上虚拟的图
纸的修改、复制都十分方便，大大提升了工作效率和出图成果品质。

但CAD原意期望的“辅助设计”其实只是实现了“辅助制图”的功能。

BIM为工程设计领域带来了第二次革命，从二维图纸到三维设计和建造的革命。

同时，对于整个建筑行业来说，建筑信息模型（BIM）也是一次真正的信息革命。

第二是增强了项目相关方的信息共享，促进更有效的互动。

在传统方式上非专业人员想了解更全面的信息是非常困难的，这其实从某种意义上剥夺了项目相关方在不同阶段提供更有效信息交流的机会。

三维信息模型BIM的表达形式就更加直观、易读，颠覆了传统CAD 设计成果分散在各个专业各个不同分类、分精度表达方式。

从建设方、设计方、施工方、监理方、使用方等都能比较直观的掌握项目的全貌。

降低了非专业人士对项目的理解难度，提升了不同专业间、不同参与方对项目的协同能力。

第三，BIM可实现建筑项目全生命周期的信息构建。

目前的二维图纸相对于目前CAD 二维制图软件的表达形式，BIM首先创造一个和实际建筑一致的三维模型。

传统的设计过程一般是设计师构思一个三维的空间，再在脑海里把他翻译成二维的平、立、剖面，用二维图纸表达出来，再由实施人员根据不同的二维图纸还原成三维的实体空间。

多次转换中间就存在很多信息的丢失，常常呈现出的建筑和最初的构思差别很大。

工程信息连续化，节能分析虚拟化，建造过程可视化
记者：除了绘图设计性能大大优于CAD，BIM是否会起到项目“推进器”的作用？
赵小钧：BIM技术与CAD技术有很多的不同，最大的不同是，原有CAD工具是基于二维制图工作，这样导致建筑生命周期的各种信息是割断的，不连续的，而BIM技术基于建筑信息模型的技术，任何信息都会在模型中表现，而这些信息是关联的，一处修改，处处修改，这是可持续性设计的一个重要体现。

例如它可以解决设计中各专业配合问题：设计前期要进行空间形体推敲，日照模拟、人员流动分析、节能分析、CFD模拟；设计后期进行辅助设计出图、图纸错误检查、专业间碰撞检查、项目工程量统计；建造过程作施工模拟，配件生产。

那么，BIM应用前后有什么的不同？表现在4个方面：效率提高、质量提高、成本降低、流程简化。

也就是说通过技术手段，提高了专业间协同能力、提高了我们的服务水平，获得业主的认可。

记者：CCDI采用BIM始于水立方工程，是逼出来的还是机缘巧合？
赵小钧：应用BIM在CCDI经历了了解、尝试、怀疑、反思、调整、投入、收获这样一系列过程。

最早我们是在2003、2004年水立方项目中接触和了解了BIM这个概念的。

我们尝试用二维的CAD平台来解决项目中遇到的数据统计需求，但很难，最终放弃了。

但在结构专业由于采用了三维的BIM平台，最终很好地解决了水立方复杂的膜结构的空间定位数据问题，这引发了我们对二维平台和三维平台的思考。

2004、2005年我们开始尝试接触一些三维的软件，并试图说服设计人员在项目中应用这些新的工具进行尝试。

但在工作习惯、软件本身问题、项目进度等多方面压力下进展得很艰难，遇到不少压力。

2006、2007年，我们依然没有放弃这方面的努力，通过软件供应商了解国内外同行在这个方向上的经验教训，寻找适合CCDI的推广模式。

2008年我们适时调整了思路，在公司的项目中引入BIM 服务的理念，并取得公司的支持，获得了大力的投入，终于在BIM应用方面打开了局面。

能够克服设计者经验的局限性，适合所有项目
记者：天津港码头是中建国际第一个完整采用BIM方案的项目，从这个项目的实施过程和结果来看BIM的作用主要体现哪几个方面？您认为BIM方案是否适合所有工程项目，或者更适合一些大型复杂的项目？
匡嘉智（CCDI北京公司技术部经理）：在天津港码头项目应用BIM技术成效还是很显著的。

一是施工图设计方面，BIM的应用使设计结果更加准确。

天津港项目相对比较特殊，波浪形的屋顶结构，不规则的玻璃幕墙墙体，对于原始二维CAD设计图纸准确性难度非常大；二是利于节能分析；三是利于日照分析。

在施工指导方面的作用体现在：施工建造的可视化；信息导入的可持续性和准确性。

BIM方案当然适合所有项目，BIM作为一种全新的设计理念和方法，相对于原始CAD 设计技术有着本质的提升，不同类型的建筑设计项目都会在BIM平台找到自己亟待解决问题的办法。

例如居住类项目的需求是提高效率，减少设计人员投入，BIM通过单元模块族的建立帮助解决。

对于大型项目、复杂项目，前期的方案推敲，设计过程中的专业协同设计，设计的可视化，设计质量保障都有着很高的要
求，而原始CAD工具在设计表达上和设计协同上存在着问题，而往往是靠设计人的设计经验来缓解这些问题，而这又存在人为的局限性，而BIM的应用恰恰缓
解了这些问题。

为工程各方提供分布式模型，实现数字化工业化设计建造
记者：从项目管理的角度来看，BIM对传统模式是否是一次质的飞跃？
邱闯：BIM的对传统模式的革新在于：第一，将设计归总为数字化数据库而不是单独的文件，即以数据库的方式来替代传统的图纸模式。

这样，能够使建设工程中的信息快捷、准确地查询、删除、更新和保存。

第二，能够为建设生命周期各方的当事人提供相应的分布式模型。

例如，设计模型—建筑、结构、水暖电和土木/基础设施，施工模型—将设计模型细分为施工步骤，施工进度(四维)模型—将工程细分结构与模型中的项目要素联系起来成本(五维)模型—将成本与模型中的项目要素联系起来，制造模型—替代传统的图纸，使用制造模型操作模型—为业主模拟运营。

基于上述优点，BIM从而帮助建筑业来实现数字化设计，数字化制造的梦想。

例如，Foster事务所在伦敦市政厅项目中，从精确的数字化模型中提取五百多不同式样的窗户的x,y,z坐标，承包商则用准确的空间点进行制造，用激光进行空间定点，实验建模走在实地建模之前，既节省时间与花费，又改
进精度与质量。

记者：万科地产是国内最早施试行发展住宅产业化的企业，在你们负责设计的“万科金色里程”项目应用BIM技术是否成功实现产业化？
李昕(中国建筑设计研究院上海分院总建筑师)：早在2003年，万科集团董事长王石就提出“像造汽车一样造房子”，也就是试行发展住宅产业化。

“万科金色里程”是万科集团大量运用BIM技术建造的首个楼盘，这也是向住宅产业化、工业化实践性的重要一步。

目前已建成并进入市场销售。

应该说应用BIM技术一体控制立见成效。

在承接这个万科集团首个预制混凝土技术建造的住宅项目的初期方案阶段，设计团队就已将BIM的理念通过软件应
用到构建建筑的3D模型中，墙体之间的关系一目了然，与甲方的交流也因此变得直观高效。

项目中大量采用预制混凝土技术的构件主要包括墙板、阳台、凸窗、空调板以及楼梯等，构件在工厂工业化批量生产后，运送到施工现场吊装组合。

万科发展住宅产业化，主要目的是突破产品质量的控制瓶颈。

外墙、卫生间漏水渗水，是传统作业方式遗留的质量问题，但工业化会很好解决这个质量问题。

住宅工业化不仅缩短了建设周期，而且在施工过程中还可以减少用水60％、减少建筑垃圾80％。

在我们考察的项目工地中，每一块外墙的拼装，都是由BlM相关软件输出图纸，操作流程先行在软件里模拟一遍，然后对工程师培训一遍，最后指导工人去安装的。

记者：通过BIM技术的应用，开发商和设计院是否实现双赢？
李昕：在万科金色里程项目中应用BIM技术对业主和设计院都是非常有益的。

一是综合设计提升质量。

及至施工阶段，设计方案调整的次数无疑比一般住宅项目更多，如用传统方法需更新所有的设计文档，这意味着每一次调整都是海量的工作。

BlM系统的自动更新优势在细节调整时突显出来了。

甲方也加入到讨论中来，有效的沟通让甲方的意图得到更好的实现，在节约成本、空间形态方面的控制达成深入共识。

更重要的是我们是建筑、室内和景观总包的，这对我们的整体控制、建设周期、成本控制是卓有成效的。

通过BIM系统解决了预制混凝土技术的难点，也从中体会到与甲方更有效的交流和沟通，团队的能力更得到锻炼、提升。

二是细节纠错精益求精。

在万科金色里程项目中，设计方在管道综合设计中对BIM软件的相关功能有了更多的体会。

以往在管道综合设计时没有在同一个三维空间上同时呈现，设计师难以直接判断层高是否符合要求，管线的连接是否合理、美观等。

现在，设计师们利用软件支持可以准确而又轻松的进行判断。

三是协同合作多方参与。

目前由于BIM 只是在建筑设计环节使用，投入的成本比较高，如果在产业链里能延续到施工、总包等环节中，多工种间协调，投入的软件成本能分摊共享下去，意义会更大。

要建筑工人看懂三维图纸尚需时日，但广大的建筑设计师将是BIM的最先受益者，以往我们的建筑师都是“平面设计师”，在建筑形态构想方面创意不足，现在有BIM的协助相信会更开拓思维。

BlM带来的改变，在于行业之间、工种之间、人与人之间的协同，并为我们打开信息技术时代的便捷之门。

使施工项目管理优化和增值
记者：建筑信息模型在施工阶段带来哪些益处？
王伍仁：在建筑生命周期的施工阶段，利用建筑信息模型（BIM）可以同步获取有关建筑质量、进度以及成本的信息。

根据需要对不同阶段参与项目的设计、施工、材料设备供应、运营等保持较高度的透明和可操作性。

它可以方便地提供工程施工过程中需要的信息，甚至可以帮助人们实现建筑构件的直接无纸化加工建造。

利用建筑信息模型，可以实现整个施工周期的可视化模拟与可视化管理。

各参与方信息同步性极大地提高，降低获取信息成本，以及信息不同步造成的浪费、损失及返工。

业主可以随时了解、监督工程的进度，适时拨付资金。

建筑信息模型可以帮助施工人员促进建筑的量化，以进行施工规划。

最终结果就是，控制整个工程质量，降低建造成本。

记者：BIM技术对项目管理具体价值和影响体现在什么地方？
张国梁（中国第一冶金建设有限责任公司高级工程师）：BIM技术被国际工程管理界公认为工程项目管理革命性技术。

BIM在多个方面为项目精细化管理带来价值：数据创建、管理、分享。

BIM技术创建、管理工程数据方便快捷、功能强大。

BIM创建成功，即意味着项目已有了4D（3D+时间）数据库，可快速准确获取项目过程中各职能所需数据，以及任意条件的统计分析。

其价值和影响体现在以下几个方面：一是施工图审查。

利用BIM技术应用软件创建好的BIM模型，软件可自动检查分析施工图情况，提供图纸检查报告，从根本上杜绝因图纸问题引起的资源浪费、能耗和工期损失。

因传统的施工图自审会审，设计师、施工方工程师都无法在二维的蓝图中将设计上的问题一一查清。

二是精确施工。

利用BIM技术，进行精确排料，进行优化下料，可大为减少废料、材料损耗，有利于成本控制。

三是精确计划。

利用BIM技术可以模拟真实计划，提高施工计划精确性。

目前根据经验制定的资源(人、机、材)计划不准确，这些计划的不精确都导致资源浪费。

四是协同提升效率。

由于工程的复杂性和项目团队的临时性，工程项目建设中因协同困难产生的工期延误而导致的资源浪费相当巨大。

利用BIM技术共享，信息交流变得通畅、及时、准确，不受时间、地点的限制。

通过最新的BIM实时
获取准确数据，项目协同能力大为提高，确保了工期进度，降低了资源消耗。

冲击：BIM对建筑业影响几何
BIM兴起之时是不是建筑行业“改朝换代”之日？BIM绝不是简单的二维向三维的升级，而是一次颠覆性的技术革命。

那么，BIM对建筑行业的产业格局、项目协同方式、职业结构还有工作的方式和理念，究竟会有怎样的影响？
将会引起建筑行业产业模式的结构性变革
记者：BIM的广泛应用对建筑业会产生哪些影响？产业格局、建造方式、职业结构、项目协同方式和合同模式、发包模式等是否会产生颠覆性革命？
李邵建：从最初的AutoCAD到Revit和Civil 3D，欧特克见证整个建筑设计数字化的发展历程。

今天，全世界每天都有无数的建筑在使用欧特克的软件进行设计。

丰富的应用经验和深刻的行业洞察使得欧特克敏锐的捕捉到了推动建筑业进入新时代的支点—建筑信息模型（BIM）。

建筑无疑是一件需要高度协作的工作。

从图纸变为实物的过程中，各个协同部门之间充满了矛盾。

建筑设计与施工的矛盾，暖通与电力的矛盾，结构与材料的矛盾……每一个细节上的冲突都可能造成大量的浪费—人力上的、金钱上的、时间上的。

这种矛盾和因此而导致的浪费似乎是无法避免的。

建筑信息模型这种创新的方法的出现恰好解决了这一难题。

它在建筑设计学、工程学以及施工之间建立起了一座无缝的沟通桥梁。

在BIM的帮助下，建筑设计和工程施工可以在真正实施之前就实现有效的信息交互，数字化的呈现建筑流程中各个阶段，并对真实世界中的各种可能情况进行模拟，以便检测工作流程，提升生产力以及提高工程质量。

作为建筑设计软件领域的领导者，欧特克不仅拥有产品和技术的优势，同时也将其领先的创新理念：设计创新和可持续发展设计的思想融入了建筑信息模型，为用户提供全方位解决方案。

可以预见，当这种模式真正普及之后，欧特克所带来的将不仅仅是一个工程项目进度和成本的改变，而是整个行业业务模式的转变。

叶青：在全球化之后，社会的分工非常的细，并且由上游企业来决定下游企业的分工，这是工业化的表现。

BIM为国内的地产行业的建筑工业化发展提供了有力的支撑。

工业化的尝试在西方国家以及日本已经开展了相当一段时间了，由此可见也形成了一定的产业分
工，这些分工是在业主方，设计方、制造方以及施工方之间形成，这就需要工业化标准！在这一系列工作的将会在业主方、设计院、建筑公司、设备供应商间形成的产业链，业主向设计院提出对产品的要求，由设计院决定这个产品设计并采用什么样的部件来生产这件产品，而建筑公司则是个代工厂，由建筑公司或业主来采购零部件交由建筑公司代工来生产这件商品。

从整个行业来说，BIM的推广应用，会带来各个层面积极的影响。

可以分别从问题提到的几个方面展开去畅想一番。

BIM的标准化构件作为设计的基本元素和搭建式为主的设计构成方式，会从工具角度，给产业化、模数化带来新的契机。

整个建筑链条中的各个产品、部件开发会以信息共享的方式在设计中得到更直接的应用。

灯具产品会带BIM的数字化说明书，设计师和使用者可以直接把相应的产品放置在虚拟的使用空间中，测试效果和匹配程度。

没有BIM信息的产品会因此而损失很多商业机会，进而通过市场推动全行业的构建信息化和共享。

而更便捷全面的构建信息资源，也反过来，大大推进设计师应用工业化部品的积极性。

形成良性的行业互动。

提升建筑构件和设计的品质。

说到人员质素的问题，BIM设计工具，首先让许多目前靠人来完成的重复、繁琐的制图工作改由计算机来完成，大大减少了对辅助制图人员的需要，使得中国本来不多的建筑设计专业人员，更关注于“设计”工作。

改善设计从业人员的配置结构。

使得有限的专业人员从繁复的“制图”中解放出来，有机会发挥更“专业”的作用。

邱闯：BIM 会对发包模式产生颠覆性革命。

主要表现在：第一，项目建设过程会从原先传统的瀑布式交付模式转向一体化项目交付（IPD）；第二，业主与承包商传统的对抗式关系，转为伙伴关系，即业主与承包商通过BIM达成了建设项目生命周期信息共享的关系，以此提高建设工程的效率，从而降低工程费用，缩短建设周期。

业主与承包商共享提高建设工程效率的红利。

第三，掌握BIM模式的专业人员成为建设生命周期职业链中最为核心的一方。

BIM将改变专业人士的工作方式和理念
记者：您认为BIM给建筑界将带来哪些变革？
匡嘉智：首先，可视化不再局限于地产商的广告、方案招标上的展板上，BIM将把直观的三维可视化理念带入到建筑设计中，建筑师不再苦恼的去思考CAD二维图纸上的设计问题。

通过BIM，我们将2D与3D结合，让设计师更加直观的将设计三维化；其次，BIM 的应用将随着施工图的结束过度到施工管理、施工指导、4D施工周期模拟等建造周期上。

随着建筑的落成，由BLM建筑生命周期主导的物业管理、楼宇维护等专业将把BIM继续下去。

记者：有人认为BIM的应用有可能会约束设计人员的创意思维，由于设计需要经常修改BIM，反而会降低实际的工作效率。

怎么看待这些问题？
匡嘉智：会有这样的情况，一方面取决于软件操作的熟练程度。

另一方面是时间点和时间段之间工作内容的论证关系，单从时间点看，是要比CAD的线条绘制麻烦，但从整体看却能极大提高效率。