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建築信息模型(BIM)簡介
2011-10-11  作者:

BIM的全拼是Building Information Modeling,中文翻譯爲:建築信息模型。
  這些建築模型的數據在建築信息模型中的存在是以多種數字技術爲依託,從而以這個數字信息模型作爲各個建築項目的基礎,去進行各個相關工作。建築工程與之相關的工作都可以從這個建築信息模型中拿出各自需要的信息,即可指導相應工作又能將相應工作的信息反饋到模型中。
  建築信息模型不是簡單的將數字信息進行集成,它還是一種數字信息的應用,並可以用於設計、建造、管理的數字化方法,這種方法支持建築工程的集成管理環境,可以使建築工程在其整個進程中顯著提高效率、大量減少風險。在建築工程整個生命週期中,建築信息模型可以實現集成管理,因此這一模型既包括建築物的信息模型,同時又包括建築工程管理行爲的模型。將建築物的信息模型同建築工程的管理行爲模型進行完美的組合。因此在一定範圍內,建築信息模型可以模擬實際的建築工程建設行爲,例如:建築物的日照、外部維護結構的傳熱狀態等。同時BIM可以四維模擬實際施工,以便於在早期設計階段就發現後期真正施工階段所會出現的各種問題,來提前處理,爲後期活動打下堅固的基礎。在後期施工時能作爲施工的實際指導,也能作爲可行性指導,以提供合理的施工方案及人員,材料使用的合理配置,從而來最大範圍內實現資源合理運用。
  前建築業已步入計算機輔助技術的引入和普及, 例如CAD的引入,解決了計算機輔助繪圖的問題。而且這種引入受到了建築業業內人士大力歡迎,良好地適應建築市場的需求,設計人員不再用手工繪圖了,同時也解決了手工繪製和修改易出現錯誤的弊端。在 “對圖”時也不再用落後的將各專業的硫酸圖紙進行重疊式的對圖了。這些CAD圖形可以在各專業中進行相互的利用。給人們帶來便捷的工作方式,減輕勞動強度,所以計算機輔助繪圖一直在受到人們的熱烈歡迎。其他方面的特點,在此就不再列舉了。
  特点
  那麼BIM建築信息模型也同CAD一樣,也只是個設計繪圖軟件或者出圖工具嗎?對於這個問題,我們需要真正的認識BIM了。真正的BIM應該符合以下五個特點:
  1.可視化:可視化即“所見所得”的形式,對於建築行業來說,可視化的真正運用在建築業的作用是非常大的,例如經常拿到的施工圖紙,只是各個構件的信息在圖紙上的採用線條繪製表達,但是其真正的構造形式就需要建築業參與人員去自行想象了。對於一般簡單的東西來說,這種想象也未嘗不可,但是現在建築業的建築形式各異,複雜造型在不斷的推出,那麼這種光靠人腦去想象的東西就未免有點不太現實了。所以BIM提供了可視化的思路,讓人們將以往的線條式的構件形成一種三維的立體實物圖形展示在人們的面前;現在建築業也有設計方面出效果圖的事情,但是這種效果圖是分包給專業的效果圖製作團隊進行識讀設計製作出的線條式信息製作出來的,並不是通過構件的信息自動生成的,缺少了同構件之間的互動性和反饋性,然而BIM提到的可視化是一種能夠同構件之間形成互動性和反饋性的可視,在BIM建築信息模型中,由於整個過程都是可視化的,所以,可視化的結果不僅可以用來效果圖的展示及報表的生成,更重要的是,項目設計、建造、運營過程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態下進行。
  2.協調性:這個方面是建築業中的重點內容,不管是施工單位還是業主及設計單位,無不在做着協調及相配合的工作。一旦項目的實施過程中遇到了問題,就要將各有關人士組織起來開協調會,找各施工問題發生的原因,及解決辦法,然後出變更,做相應補救措施等進行問題的解決。那麼這個問題的協調真的就只能出現問題後再進行協調嗎?在設計時,往往由於各專業設計師之間的溝通不到位,而出現各種專業之間的碰撞問題,例如暖通等專業中的管道在進行佈置時,由於施工圖紙是各自繪製在各自的施工圖紙上的,真正施工過程中,可能在佈置管線時正好在此處有結構設計的樑等構件在此妨礙着管線的佈置,這種就是施工中常遇到的碰撞問題,像這樣的碰撞問題的協調解決就只能在問題出現之後再進行解決嗎?BIM的協調性服務就可以幫助處理這種問題,也就是說BIM建築信息模型可在建築物建造前期對各專業的碰撞問題進行協調,生成協調數據,提供出來。當然BIM的協調作用也並不是只能解決各專業間的碰撞問題,它還可以解決例如:電梯井佈置與其他設計佈置及淨空要求之協調,防火分區與其他設計佈置之協調,地下排水佈置與其他設計佈置之協調等。
  3.模擬性:模擬性並不是只能模擬設計出的建築物模型,還可以模擬不能夠在真實世界中進行操作的事物。在設計階段,BIM可以對設計上需要進行模擬的一些東西進行模擬實驗,例如:節能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導模擬等;在招投標和施工階段可以進行4D模擬(三維模型加項目的發展時間),也就是根據施工的組織設計模擬實際施工,從而來確定合理的施工方案來指導施工。同時還可以進行5D模擬(基於3D模型的造價控制),從而來實現成本控制;後期運營階段可以模擬日常緊急情況的處理方式的模擬,例如地震人員逃生模擬及消防人員疏散模擬等。
  4.優化性:事實上整個設計、施工、運營的過程就是一個不斷優化的過程,當然優化和BIM也不存在實質性的必然聯繫,但在BIM的基礎上可以做更好的優化、更好地做優化。優化受三樣東西的制約:信息、複雜程度和時間。沒有準確的信息做不出合理的優化結果,BIM模型提供了建築物的實際存在的信息,包括幾何信息、物理信息、規則信息,還提供了建築物變化以後的實際存在。複雜程度高到一定程度,參與人員本身的能力無法掌握所有的信息,必須藉助一定的科學技術和設備的幫助。現代建築物的複雜程度大多超過參與人員本身的能力極限,BIM及與其配套的各種優化工具提供了對複雜項目進行優化的可能。目前基於BIM的優化可以做下面的工作:
  (1)項目方案優化:把項目設計和投資回報分析結合起來,設計變化對投資回報的影響可以實時計算出來;這樣業主對設計方案的選擇就不會主要停留在對形狀的評價上,而更多的可以使得業主知道哪種項目設計方案更有利於自身的需求。
  (2)特殊項目的設計優化:例如裙樓、幕牆、屋頂、大空間到處可以看到異型設計,這些內容看起來佔整個建築的比例不大,但是佔投資和工作量的比例和前者相比卻往往要大得多,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。
  5.可出圖性:BIM並不是爲了出大家日常多見的建築設計院所出的建築設計圖紙,及一些構件加工的圖紙。而是通過對建築物進行了可視化展示、協調、模擬、優化以後,可以幫助業主出如下圖紙:
  (l) 綜合管線圖(經過碰撞檢查和設計修改,消除了相應錯誤以後);
  (2) 综合结构留洞图(预埋套管图);
  (3) 碰撞检查侦错报告和建议改进方案。
  由上述內容,我們可以大體瞭解BIM的相關內容了。BIM目前在國外很多國家已經有比較成熟的BIM標準或者制度了,那麼BIM在中國建築市場內是否能夠同國外的一些國家一樣那麼順利發展那?這個必須要看BIM如何同國內的建築市場特色相結合了,當能夠滿足國內建築市場的特色需求後,BIM將會給國內建築業帶來一次巨大變革。
  目前应用效益
  由於查詢建築資模訊型能提供各類適切的信息,協助決策者做出準確的判斷,同時相比於傳統繪圖方式,在設計初期能大量地減少設計團隊成員所產生的各類錯誤,以至於後續承造廠商所犯的錯誤。計算機系統能用碰撞檢測的功能,用圖形表達的方式知會查詢的人員關於各類的構件在空間中彼此碰撞或干涉情形的詳細信息。由於計算機和軟件具有更強大的建築信息處理能力,相比目前的設計和施工建造的流程,這樣的方法在一些已知的應用中,已經給工程項目帶來正面的影響和幫助。
  對工程的各個參與方來說,減少錯誤對降低成本都有很重要的影響。而因此減少建造所需要的時間,同時也有助於降低工程的成本。應用歐特克建築資模訊型著名成功案例有德國慕尼黑的寶馬世界(BMW Welt)、梅賽德斯-奔馳博物館(Mercedes-Benz Museum),以及位於斯圖加特的保時捷博物館等許多世界知名案例,均爲使用該項技術來完成整個設計項目。
  BIM与成本控制
  实际成本核算困难原因:
  一是數據量大。每一個施工階段都牽涉大量材料、機械、工種、消耗和各種財務費用,每一種人、材、機和資金消耗都統計清楚,數據量十分巨大。工作量如此巨大,實行短週期(月、季)成本在當前管理手段下,就變成了一種奢侈。隨着進度進展,應付進度工作自顧不暇,過程成本分析、優化管理就只能擱在一邊。
  二是牽涉部門和崗位衆多。實際成本覈算,當前情況下需要預算、材料、倉庫、施工、財務多部門多崗位協同分析彙總提供數據,才能彙總出完整的某時點實際成本,往往某個或某幾個部門不能實行,整個工程成本彙總就難以做出。
  三是對應分解困難。一種材料、人工、機械甚至一筆款項往往用於多個成本項目,拆分分解對應好專業要求相當高,難度非常高。
  四是消耗量和資金支付情況複雜。材料方面,有的進了庫未付款,有的先預付款未進貨,用了未出庫,出了庫未用掉的;人工方面,有的先幹未付,預付未乾,幹了未確定工價;機械週轉材料租賃也有類似情況;專業分包,有的項目甚至未簽約先幹,事後再談判確定費用。情況如此複雜,成本項目和數據歸集在沒有一個強大的平臺支撐情況下,不漏項做好三個維度的(時間、空間、工序)的對應很困難。
  BIM技術在處理實際成本覈算中有着巨大的優勢。基於BIM建立的工程5D(3D實體、時間、WBS)關係數據庫,可以建立與成本相關數據的時間、空間、工序維度關係,數據粒度處理能力達到了構件級,使實際成本數據高效處理分析有了可能,解決方案操作方法如下:
  1)创建基于BIM的实际成本数据库。
  建立成本的5D(3D實體、時間、工序)關係數據庫,讓實際成本數據及時進入5D關係數據庫,成本彙總、統計、拆分對應瞬間可得。 以各WBS單位工程量人材機單價爲主要數據進入實際成本BIM中。 未有合同確定單價的項目,按預算價先進入。有實際成本數據後,及時按實際數據替換掉。
  2) 实际成本数据及时进入数据库
  一開始實際成本BIM中成本數據以採取合同價和企業定額消耗量爲依據。隨着進度進展,實際消耗量與定額消耗量會有差異,要及時調整。每月對實際消耗進行盤點,調整實際成本數據。化整爲零,動態維護實際成本BIM,大幅減少一次性工作量,並有利於保證數據準確性。   材料實際成本。要以實際消耗爲最終調整數據,而不能以財務付款爲標準,材料費的財務支付有多種情況:未訂合同進場的、進場未付款的、付款未進場的按財務付款爲成本統計方法將無法反映實際情況,會出現嚴重誤差。倉庫應每月盤點一次,將入庫材料的消耗情況詳細列出清單向成本經濟師提交,成本經濟師按時調整每個WBS材料實際消耗。   
  人工費實際成本。同材料實際成本。按合同實際完成項目和簽證工作量調整實際成本數據,一個勞務隊可能對應多個WBS,要按合同和用工情況進行分解落實到各個WBS。   
  機械週轉材料實際成本:同材料實際成本。要注意各WBS分攤,有的可按措施費單獨立項。   
  管理費實際成本:由財務部門每月盤點,提供給成本經濟師,調整預算成本爲實際成本,實際成本不確定的項目仍按預算成本進入實際成本。   
  按本文方案,過程工作量大爲減少,做好基礎數據工作後,各種成本分析報表瞬間可得。
  3)快速實行多維度(時間、空間、WBS)成本分析
  建立實際成本BIM模型,週期性(月、季)按時調整維護好該模型,統計分析工作就很輕鬆,軟件強大的統計分析能力可輕鬆滿足我們各種成本分析需求。
  基於BIM的實際成本覈算方法,較傳統方法具有極大優勢:
  快速。由於建立基於BIM的5D實際成本數據庫,彙總分析能力大大加強,速度快,短週期成本分析不再困難,工作量小、效率高。
  準確。比傳統方法準確性大爲提高。因成本數據動態維護,準確性大爲提高。消耗量方面仍會在誤差存在,但已能滿足分析需求。通過總量統計的方法,消除累積誤差,成本數據隨進度進展準確度越來越高。另外通過實際成本BIM模型,很容易檢查出哪些項目還沒有實際成本數據,監督各成本條線實時盤點,提供實際數據。
  分析能力強。可以多維度(時間、空間、WBS)彙總分析更多種類、更多統計分析條件的成本報表。
總部成本控制能力大爲提升。將實際成本BIM模型通過互聯網集中在企業總部服務器。總部成本部門、財務部門就可共享每個工程項目的實際成本數據,數據粒度也可掌握到構件級。實行了總部與項目部的信息對稱,總部成本管控能力大能加強。

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