BIM設(shè)計(jì)施工綜合技能與實(shí)務(wù)

在北京有一個(gè)建設(shè)項(xiàng)目，它的一舉一動(dòng)時(shí)刻牽動(dòng)著世界各國(guó)建設(shè)者的神經(jīng)。它就是CBD核心區(qū)Z15地塊，目前正在緊張施工的“中國(guó)尊”——中信集團(tuán)未來(lái)的總部。

“中國(guó)尊”設(shè)計(jì)高度528米，建成后將成為“北京第一高”。然而這座超高型建筑將如何突破設(shè)計(jì)和施工中的重重困難，順利攀升到最高層，卻蘊(yùn)藏著建筑業(yè)界的許多熱門(mén)話題，其中一點(diǎn)就是BIM技術(shù)的應(yīng)用。

最近，全生命周期管理方案的全球領(lǐng)先提供商Bentley公司與業(yè)界專(zhuān)家就BIM的應(yīng)用舉辦了一次專(zhuān)家對(duì)話會(huì)。會(huì)上，“中國(guó)尊”成為人們關(guān)注的一個(gè)亮點(diǎn)。

“中國(guó)尊”項(xiàng)目設(shè)計(jì)總承包方、北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司信息部部長(zhǎng)卜一秋和BIM研究所主任工程師陳宜透露，“中國(guó)尊”項(xiàng)目的業(yè)主就明確提出希望消除設(shè)計(jì)和施工之間的鴻溝?！巴ㄋ椎恼f(shuō)法，就是設(shè)計(jì)向前邁一步，施工往后退一步，使設(shè)計(jì)成果和施工過(guò)程之間有一個(gè)比較順利的過(guò)渡?！标愐苏f(shuō)，“中國(guó)尊”的地下管線施工模擬就是在設(shè)計(jì)模型的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，施工模擬應(yīng)用只是增加了一些結(jié)構(gòu)方面的內(nèi)容。

為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)施工一體化，“中國(guó)尊”項(xiàng)目專(zhuān)門(mén)成立了BIM小組，形成了BIM導(dǎo)則，并建立了統(tǒng)一的建模標(biāo)準(zhǔn)。施工方直接參與了導(dǎo)則和標(biāo)準(zhǔn)的建立。比如，BIM導(dǎo)則中的綜合準(zhǔn)則是由施工單位提出的，并已經(jīng)由施工單位的顧問(wèn)進(jìn)行初步驗(yàn)證。陳宜告訴記者，到目前為止，“中國(guó)尊”設(shè)計(jì)施工一體化的效果不錯(cuò)?！拔也荒苷f(shuō)施工單位可以百分之百拿設(shè)計(jì)成果來(lái)用，但是設(shè)計(jì)成果在很大程度上考慮施工的要求?！标愐苏f(shuō)。

在這次專(zhuān)家對(duì)話會(huì)上，Bentley 中國(guó)BIM拓展總監(jiān)俞興揚(yáng)表示，BIM不是軟件，而是一個(gè)過(guò)程，一種新型的工作模式，它代表著緊密的協(xié)作和順暢的交流。通過(guò)BIM，我們最終要獲得的，是建筑的高品質(zhì)、低能耗、高速度和低投資。

然而在實(shí)踐中，囿于種種客觀因素，這種緊密的協(xié)作和順暢的交流并不容易實(shí)現(xiàn)。要跨越設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)維等環(huán)節(jié)之間的道道鴻溝，還需要業(yè)界各方共同努力，采取一系列扎實(shí)有效的措施。

做好設(shè)計(jì)與施工的銜接

中船第九設(shè)計(jì)研究院工程有限公司信息與檔案管理部副主任黃珣認(rèn)為："設(shè)計(jì)單位更關(guān)心碰撞檢查等問(wèn)題，除了表象層面的東西，保證各個(gè)專(zhuān)業(yè)在設(shè)計(jì)過(guò)程中不出什么差錯(cuò)。施工企業(yè)則關(guān)心施工工藝模擬、進(jìn)度管理以及場(chǎng)地物流等方面。" 

對(duì)于這種脫節(jié)，中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑設(shè)計(jì)院副總建筑師、綜合設(shè)計(jì)五所所長(zhǎng)劉濟(jì)瑀也指出：“術(shù)業(yè)有專(zhuān)攻，施工階段的很多工作不是設(shè)計(jì)單位能說(shuō)了算的，甚至要設(shè)備供應(yīng)商來(lái)提供解決方案。這個(gè)問(wèn)題在二維設(shè)計(jì)時(shí)代就已經(jīng)存在?！?/p>

任何一個(gè)新技術(shù)、新商業(yè)模式的推廣，都需要利益相關(guān)者相互協(xié)作，共同行動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈各方的共生共榮。BIM應(yīng)用的繁榮，首先要做好設(shè)計(jì)與施工的銜接。這既需要各方轉(zhuǎn)變思維，還要調(diào)整好產(chǎn)業(yè)鏈的利益關(guān)系。

對(duì)此，北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司信息部部長(zhǎng)卜一秋認(rèn)為：“從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，設(shè)計(jì)價(jià)值是能夠體現(xiàn)出來(lái)的。然而設(shè)計(jì)師的付出與價(jià)值體現(xiàn)是不在同一個(gè)位置上的。因此就產(chǎn)業(yè)鏈而言，需要重新調(diào)整一下利益的關(guān)系?！?/p>

她指出：“異型建筑的出現(xiàn)，讓三維手段成為必然。現(xiàn)在有許多建筑用傳統(tǒng)的二維方式設(shè)計(jì)不了，無(wú)法用畫(huà)圖表現(xiàn)，就必然到三維的框架下，用三維的手段做設(shè)計(jì)，同樣施工的時(shí)候，如果二維的圖紙沒(méi)法表達(dá)，模型就必然傳到施工單位。對(duì)設(shè)計(jì)院來(lái)說(shuō)，當(dāng)用二維工具做不了時(shí)，就必然提升到三維來(lái)做。因此，這是一個(gè)比較樸素的出發(fā)點(diǎn)。推而廣之，如果在每個(gè)環(huán)節(jié)上都能夠充分體現(xiàn)BIM的價(jià)值，就會(huì)調(diào)動(dòng)設(shè)計(jì)、施工以及產(chǎn)業(yè)鏈各方對(duì)BIM應(yīng)用的積極性?！?/p>

與此同時(shí)，要讓業(yè)主轉(zhuǎn)變思維，推動(dòng)總包模式（EPC）。 

推動(dòng)EPC模式 

  中國(guó)中元國(guó)際工程公司科技信息部副主任白玉艷表示，在該公司自有的新中元大廈項(xiàng)目中，自己建造，自己運(yùn)營(yíng)，因此在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和建造中全程采用最新BIM技術(shù)與流程，并希望在這個(gè)項(xiàng)目上探索全生命周期管理。

“就算是為了提高核心競(jìng)爭(zhēng)力，設(shè)計(jì)、施工單位也要推進(jìn)BIM技術(shù)的應(yīng)用和設(shè)計(jì)施工一體化。”白玉艷的話代表了一部分設(shè)計(jì)、施工單位相關(guān)負(fù)責(zé)人的觀點(diǎn)。

作為設(shè)計(jì)與施工結(jié)合的最好模式，目前國(guó)內(nèi)工程總承包模式已經(jīng)成為趨勢(shì)，這也是國(guó)內(nèi)工程企業(yè)國(guó)際化的大商機(jī)。長(zhǎng)期以來(lái)，中國(guó)在海外主要承接傳統(tǒng)的施工項(xiàng)目，但近年來(lái)國(guó)際EPC（工程總承包）工程項(xiàng)目呈上升趨勢(shì)，目前中國(guó)企業(yè)承接國(guó)際工程項(xiàng)目中，EPC項(xiàng)目約占60%以上。 

技術(shù)為BIM應(yīng)用提供有力支撐 

 “這個(gè)項(xiàng)目不同于其他項(xiàng)目，參與的人太多了。大家必須在一個(gè)平臺(tái)上工作?！碧岬健爸袊?guó)尊”的項(xiàng)目協(xié)同，陳宜深有感觸，“在這個(gè)時(shí)候，Bentley項(xiàng)目協(xié)同平臺(tái)ProjectWise就顯得非常重要?，F(xiàn)在我們和業(yè)主之間、項(xiàng)目總包方之間的數(shù)據(jù)，包括各種圖紙和模型，都是通過(guò)ProjectWise進(jìn)行流轉(zhuǎn)。這樣，所有的數(shù)據(jù)對(duì)于在權(quán)限范圍內(nèi)的用戶來(lái)說(shuō)都是透明的?！?/p>

無(wú)獨(dú)有偶。據(jù)白玉艷透露，自2010年起，中元國(guó)際開(kāi)始與Bentley建立合作伙伴關(guān)系。通過(guò)ProjectWise系統(tǒng)，該公司甩掉了紙質(zhì)文件，現(xiàn)在除了必須保留的紙質(zhì)文件、紙質(zhì)檔案，其他的項(xiàng)目原始資料基本都存儲(chǔ)在系統(tǒng)上。目前，該公司大概運(yùn)行700個(gè)項(xiàng)目，2000個(gè)子項(xiàng)目。通過(guò)這套系統(tǒng)，他們既可以從設(shè)計(jì)上進(jìn)行信息管理，還可以進(jìn)行質(zhì)量管理。下一步，他們將考慮數(shù)據(jù)的挖掘和利用。

從兩個(gè)項(xiàng)目的BIM實(shí)踐，我們都不難看出，先進(jìn)的技術(shù)平臺(tái)在BIM應(yīng)用中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

對(duì)話會(huì)上，俞興揚(yáng)表示，經(jīng)過(guò)多年的軟件開(kāi)發(fā)和收購(gòu)與整合，Bentley形成了較為寬泛和相對(duì)完整的支撐BIM的產(chǎn)品線，以不斷接近BIM所倡導(dǎo)信息的協(xié)同、互用的整體構(gòu)思。

據(jù)悉，Bentley當(dāng)前在把擁有的近300個(gè)軟件進(jìn)一步整合，以更方便用戶使用。可以用AECOsim Building Designer 進(jìn)行三維建筑設(shè)計(jì)、ConstructSim 5D可視化施工過(guò)程管理系統(tǒng)、Facility Manager設(shè)施和空間運(yùn)維管理，以及項(xiàng)目工程信息管理平臺(tái)ProjectWise和資產(chǎn)生命周期數(shù)據(jù)管理平臺(tái)eB多個(gè)層面支撐BIM。

然而，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的暢通流動(dòng)，還需要統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。 

實(shí)踐的積累催生標(biāo)準(zhǔn)的誕生

BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是保障信息在建筑的全生命周期中流動(dòng)的重要條件。在當(dāng)前我國(guó)的建設(shè)項(xiàng)目通常都是設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維單位各不相同的情況下，數(shù)據(jù)格式缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這就使設(shè)計(jì)施工一體化缺少基本的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

對(duì)此，劉濟(jì)瑀認(rèn)為：“其實(shí)這是一個(gè)先有雞還是先有蛋的問(wèn)題，沒(méi)有大量的BIM實(shí)踐，標(biāo)準(zhǔn)從何而來(lái)？BIM標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)要在大量的BIM實(shí)踐獲得認(rèn)知后形成。所以，標(biāo)準(zhǔn)的制定要有一個(gè)過(guò)程?！?/p>

有道是，實(shí)踐出真知。盡管業(yè)界對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的呼聲很高，但缺乏實(shí)踐的標(biāo)準(zhǔn)是行不通的。借助當(dāng)前如火如荼的BIM應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)，相信不遠(yuǎn)的將來(lái)，BIM標(biāo)準(zhǔn)一定會(huì)在大量實(shí)踐的基礎(chǔ)上，迎來(lái)瓜熟蒂落的一天！  

創(chuàng)建一個(gè)精度較高的BIM模型相當(dāng)于創(chuàng)建了一個(gè)能夠用于確定物料運(yùn)輸計(jì)劃、算量和3D協(xié)調(diào)的數(shù)字虛擬建筑。

BIM技術(shù)與虛擬設(shè)計(jì)施工

如圖1中的案例所示，BIM模型已經(jīng)演變?yōu)樾畔⒌妮d體，而不僅僅是為了2D出圖。創(chuàng)建一個(gè)精度較高的BIM模型相當(dāng)于創(chuàng)建了一個(gè)能夠用于確定物料運(yùn)輸計(jì)劃、算量和3D協(xié)調(diào)的數(shù)字虛擬建筑。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，3D模型已經(jīng)顛覆了設(shè)計(jì)師的傳統(tǒng)交付方式，并且這種3D的交付方式在施工階段表現(xiàn)出比傳統(tǒng)2D文檔交付更多的優(yōu)勢(shì)。

對(duì)于大多數(shù)見(jiàn)證了BIM迅速發(fā)展的一代人來(lái)說(shuō)，將BIM技術(shù)僅僅視為一種新型的項(xiàng)目交付方式，可能欠妥，BIM技術(shù)給這個(gè)行業(yè)帶來(lái)的深遠(yuǎn)影響遠(yuǎn)不比這些。更準(zhǔn)確地說(shuō)，BIM的發(fā)展預(yù)示著建筑行業(yè)的變革。它正在改變著這個(gè)行業(yè)(市場(chǎng))，并且給人們帶來(lái)了變革的預(yù)期。

實(shí)際上，BIM技術(shù)的發(fā)展非常類(lèi)似于學(xué)者所熟知的一種商業(yè)模式—顛覆式創(chuàng)新，這個(gè)理論是哈佛大學(xué)商學(xué)院Christensen教授在他的一本暢銷(xiāo)書(shū)《TheInnovator's Dilemma》（《創(chuàng)新者的困境》）中提出的。依據(jù)該創(chuàng)新理論，顛覆式創(chuàng)新是一種在既定的流程和技術(shù)的基礎(chǔ)上，融合了能力和預(yù)期，創(chuàng)造了新的價(jià)值鏈(市場(chǎng))的模式創(chuàng)新。

比如，2DCAD技術(shù)只是簡(jiǎn)單的對(duì)繪圖成果進(jìn)行電子化。在CAD技術(shù)出現(xiàn)以前，設(shè)計(jì)師直接產(chǎn)生設(shè)計(jì)成果；CAD技術(shù)之后，設(shè)計(jì)師的任務(wù)并沒(méi)有多大改變，只是CAD技術(shù)使得該項(xiàng)工作更加靈活和高效。CAD作為一種可持續(xù)的技術(shù)，僅僅只是改良了一個(gè)現(xiàn)存的市場(chǎng)格局(份額)。

BIM最開(kāi)始也跟大多數(shù)新技術(shù)一樣，是一種可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)平臺(tái)。大多數(shù)人認(rèn)為，3D技術(shù)只是CAD技術(shù)的增強(qiáng)版，即3D模型只是一種產(chǎn)生2D文檔的更高效的方法。沒(méi)過(guò)多久，人們的觀念就發(fā)生了改變，即BIM技術(shù)創(chuàng)造了新的價(jià)值鏈：碰撞檢測(cè)、算量、施工輔助、構(gòu)件預(yù)制、能量分析，最終，BIM模型已儼然成了一個(gè)建筑信息載體。

對(duì)于承包商：BIM成了VDC   BIM技術(shù)的快速發(fā)展在很大程度上歸功于承包商對(duì)該新技術(shù)的接受和認(rèn)知，在這方而，按照專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)的說(shuō)法，這是一次創(chuàng)造新市場(chǎng)的顛覆性創(chuàng)新。無(wú)論如何，承包商已經(jīng)充分發(fā)揮了BIM的能量，并表現(xiàn)出了對(duì)該技術(shù)的足夠熱情，而專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)師們卻僅僅將BIM技術(shù)視為一種可持續(xù)發(fā)展的3D技術(shù)，沒(méi)有及時(shí)覺(jué)察到它將給這個(gè)行業(yè)帶來(lái)的新的發(fā)展機(jī)遇。

行業(yè)內(nèi)很多龍頭設(shè)計(jì)企業(yè)已經(jīng)意識(shí)到了BIM的顛覆式創(chuàng)新意味著采用新的方式與有經(jīng)驗(yàn)的承包商和業(yè)主方進(jìn)行溝通合作。在筆者公司，現(xiàn)在設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)與承包商采用BIM模型進(jìn)行溝通和交付，這已經(jīng)與以前的工作方式完全不一樣。

對(duì)這次技術(shù)革新有積極意義的是，現(xiàn)在許多有經(jīng)驗(yàn)的客戶都在合同中明確要求設(shè)計(jì)方與承包商和業(yè)主采用BIM模型進(jìn)行溝通和文件交付。比如，美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)已經(jīng)制定了設(shè)計(jì)方和承包商之間進(jìn)行BIM文件交付的、詳細(xì)的、具有可實(shí)施性的指導(dǎo)文件。

后來(lái)承包商逐漸意識(shí)到BIM模型所帶來(lái)的價(jià)值，隨之BIM技術(shù)在筆者公司也迅速推廣開(kāi)來(lái)。我們的第一個(gè)結(jié)構(gòu)BIM項(xiàng)目(對(duì)是否要利用BIM技術(shù)，當(dāng)時(shí)都有點(diǎn)遲疑)已經(jīng)完成了交付，承包商可采用該BIM模型進(jìn)行鋼筋用料加工。通過(guò)該項(xiàng)目表明，該BIM模型是有價(jià)值的(只是我們的認(rèn)識(shí)還不夠)，這也是筆者公司對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行的首次嘗試。

因此，我們的客戶(不管是私營(yíng)企業(yè)還是國(guó)有企必已經(jīng)習(xí)慣了將BIM作為一種必須的文件交付方式。

有時(shí)，我們也開(kāi)始意識(shí)到預(yù)期已經(jīng)不遠(yuǎn)，比如現(xiàn)在很多總承包商直接將BIM文件(模必提供給子承包商來(lái)進(jìn)行3D構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制和實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)已經(jīng)成為慣例。

 對(duì)于業(yè)主：實(shí)時(shí)地使用BIM

最近，另一種現(xiàn)象加快了BIM技術(shù)變革的步伐，即業(yè)主方加入到了BIM的設(shè)計(jì)流程中。明智的業(yè)主們迅速地意識(shí)到了3D信息模型給施工階段的決策和存儲(chǔ)設(shè)備操作信息。許多業(yè)主已經(jīng)對(duì)如何在實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用BIM技術(shù)制定了詳細(xì)的方案規(guī)劃。

在隨后的發(fā)展過(guò)程中，筆者公司已經(jīng)開(kāi)始讓業(yè)主嘗到用高科技設(shè)備進(jìn)行快速設(shè)計(jì)的體驗(yàn)，并可以隨時(shí)查看3D模型的任意一個(gè)細(xì)部點(diǎn)。在項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中，我們的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)與業(yè)主方、承包商、設(shè)施服務(wù)商一起共同查看和討論BIM模型。這將與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程完全不一樣，即業(yè)主方需要先接收階段性設(shè)計(jì)藍(lán)圖，然后仔細(xì)地核查圖紙的質(zhì)量。有了BIM技術(shù)之后，項(xiàng)目的設(shè)計(jì)流程更加開(kāi)放、高效和原始。

 積極迎接變革

對(duì)于大多數(shù)采用BIM技術(shù)的人來(lái)說(shuō)，充分認(rèn)識(shí)到該項(xiàng)技術(shù)所帶來(lái)的變革意義，并努力避免將CAD和BIM技術(shù)視為兩種完全不同、但有可比性的工作方式。這樣的觀點(diǎn)只會(huì)讓人們僅關(guān)注BIM的可持續(xù)影響，而完全忽視了它的變革意義。   

BIM技術(shù)向我們展示了一個(gè)典型的市場(chǎng)顛覆性創(chuàng)新的案例，如其他變革性技術(shù)一樣，BIM技術(shù)最終目的雖然還不太明朗，但它必將改變整個(gè)行業(yè)的市場(chǎng)和預(yù)期。

對(duì)于建筑從業(yè)者來(lái)說(shuō)，最好的策略是積極接受BIM技術(shù)所帶來(lái)的變革，充分意識(shí)到它所帶來(lái)的顛覆式創(chuàng)新意義，并積極攻克BIM技術(shù)在當(dāng)下的設(shè)計(jì)和施工階段所而臨的種種問(wèn)題。