我国BIM运用的现状问题

  BIM技能自从2003年引进我国之后，经过前期几年的衬托，从2009年之后才遍及被职业认可，现在已开展成为修建工程职业最抢手的信息化技能。但是，在前期的爆炸式开展之后，近年来的BIM运用水平似有堕入中止之感，至今还有许多问题没有处理。而最初职业立异者对BIM的畅想，到现在也还远远没有完结。其间既有软件技能方面的原因，也有职业本身的原因。

  以目前国内BIM运用的水平现状而言，最显著的几个特点是：

  1) 运用BIM的项目中，绝大部分都是CAD/BIM并行形式(一般称为“后BIM” )，而非“BIM正向规划”。

  这是一个很值得考虑的现象，由于在制作业(它们对3D技能的运用比修建业早将近20年)并未呈现这一状况。制作业产品规划的进程中，要么用2D，要么用3D，为什么修建业要用2D规划完了之后再翻成3D呢?究其根本原因，无非以下几点：

  3D建模的功率不如2D：一些在2D绘图中可以很快画出来的内容，精确的3D建模需求更长时刻。

  3D模型不适合出图：修建业的现状依然要求2D图纸交给，这也是实践状况。

  因而，在修建规划阶段出图时刻十分严重的状况下，许多项目其实仍是用传统办法规划，只是包了一个BIM的皮罢了，也就可以理解了。只是，在这样的流程中，BIM除了3D可视化和磕碰检查，基本上也就没什么实践含义了。更重要的是，这种“后BIM”形式还导致企业要投入额定的资源创立模型，而且使得模型与图纸可能呈现不一致的状况，反而增添了更多问题。

 

  2) 规划与施工脱节的状况没有改观。

  从BIM理念刚诞生之时开端，“联接规划与施工之间的信息断裂”就是作为BIM的重要价值之一而提出。但是，现在的BIM东西真的做到这一点了吗?在规划师创立BIM的绝大部分项目里，施工方并没有参加模型的创立进程，因而常常听到施工方反应规划方给出的BIM模型并没有多大用处，有许多施工需求的信息在模型中并没有得到表现。而在实践作业中，规划方给出的图纸(即便是用了BIM之后)在许多状况下也不能实在抵达“按图施工”的水准，施工方和预制方仍是需求依据规划图纸进行许多的深化规划，而且研讨用什么样的工艺才干实在缔造出来。

  因而，可以说修建职业原有的“信息孤岛”现象并未跟着BIM的运用而消失，只是从2D的孤岛变成了BIM的孤岛，或许最多是在孤岛之间建起几座桥梁，但远远没有抵达把孤岛衔接成整片陆地的程度。

  3) 缺乏项目全流程的协同办理。

  当我们讨论项目全流程的时分，我们重视的不只仅规划阶段不同专业之间的协同，一起也重视规划与预制加工、现场装置、业主办理之间的协同。作为业主，怎样了解项目的实在进展并操控危险?怎样确保规划师幻想的效果可以用其时的工艺工法完美完结?一个不起眼的规划改动会对施工本钱构成多大的影响?如果运用BIM的规划人员只关怀怎样快点出图，那么这些问题就永远找不到答案。

  图1. 不同职业之间的3D技能运用距离

 

原因和革新方向

  之所以构成这样的局势，一方面是修建职业本身的机制落后，另一方面也有软件东西方面的原因。但是可喜的是，跟着装置式技能在修建职业被推广遍及，我们看到两方面的状况都在发生变化。

  从职业层面来说，与制作业的高度机械化、主动化不同，传统的修建业出产流程中许多工序是由工人在修建现场手艺完结的(例如绑钢筋、支模板)，因而便于携带、检查的图纸就显得必不可少。但跟着装置式技能的运用，实践上对图纸的需求是与曾经不同的。关于装置式修建(包括现在的幕墙、钢结构项目)而言，我们可以把用于预制出产的加工图(英文称为shop drawing)和用于现场拼装的装置图区别开来。前者的用处是精确描绘构件细节以便于制作产品，只需满意出产要求，跟着数控技能的前进，完全可以像先进制作业一样完结不必图纸的全3D数控出产。后者依然是供给给工地现场的，但应着重于描绘结点衔接办法、装置办法等信息，而无需过多描绘构件本身的细节(由于构件现已作为什物供给给工地了)。因而，前者可以逐渐被3D技能所取代，而后者尽管不会消亡，但其重视的信息和表达形式应当与传统的施工图有所不同。

从软件东西层面来说，传统的BIM软件基本上都是由修建师开发的，尽管满意修建师习气的流程和做法，但面对修建职业的流程革新时就显得无能为力。许多传统的BIM软件都不具有一些用于装置式修建的重要功用：

  (1)以制作级其他高度精确和可靠性来描绘构件的几许形体和空间方位。尤其是当涉及到杂乱的空间曲面之时，加工数据的精确性就显得格外重要。并不是一切BIM软件都具有这样精确的图形引擎，有些软件会运用折线或许网格面来模仿接连的空间曲面，这就会在细节处发生差错。

  (2)以不同的颗粒度来描绘构件的组成结构和装置联系。例如修建师眼里可以把一层楼板看作一个全体，但关于预制、施工方来说，还要把它拆分红多个预制板单元，进而盯梢计算每个板单元的资料用量、方位和装置顺序，而且研讨单元之间的衔接办法。相似的，一个幕墙面板单元可以拆分红几十个不同的零件，每个零件都要别离制作、编码，最终精确装置起来。这样的层级分化结构在许多传统BIM软件里边是不存在的。

  (3)经过模型来记载施工工艺和操作办法。短少这样的信息，无论是关于预制厂仍是工地现场，操作工人都只能看到“是什么”，而不能看到“怎样做”，因而依然可能在出产装置的操作进程中呈现问题。

  (4)衔接上下流、不同企业的网络协作渠道。不只需支撑规划企业内部不同专业的协作，还需求经过网络渠道在规划阶段就能衔接业主、预制厂和施工方等各方，经过3D模型进行可视化交流，获取各方的专业主张，而且同享物料清单等要害信息。

  因而，要经过BIM来促进装置式修建的遍及运用，完结修建工程职业的全面转型，一方面需求职业有识之士推进职业的流程和规范改动，另一方面也要研讨从制作职业发生的全生命期软件体系，而不是墨守成规地沿袭现有软件。

达索体系的思路

  作为制作业最高端的产品全生命期办理(PLM)处理计划供货商，达索体系在进入修建工程职业时挑选了一条和传统BIM软件厂商不同的路途：把装置式修建作为我们的开展要点。达索体系不是着眼于今日市面上常见的普通修建，而是面向未来，考虑二十年后的修建职业与今日将会怎样不同，我们的3D体会处理计划怎样处理未来客户即将面对的问题。达索体系的修建工程职业处理计划具有以下几个方面的优势：

  (1)依据物料清单(BOM，Bill of Materials)的数据办理;

  (2)制作级精度的3D正向规划;

  (3)规划与施工的集成仿真;

  (4)流程与数据结合的协作渠道。

  为了完结不同的事务流程，达索体系在3D体会渠道上集成整合了不同的软件品牌，包括用于3D建模规划的CATIA品牌、用于施工仿真的DELMIA品牌、用于协作办理的ENOVIA品牌，而且依据修建工程职业的共同之处进行了专门增强，构成了“规划制作一体化”、“优化施工”等职业处理计划。下面我们别离针对不同的方面进行介绍。

  (1) 依据物料清单(BOM)的数据办理

  传统的修建职业习气于“依据图纸”的作业形式，当需求信息时，依据图纸目录(或编码)找到相应的图纸，再经过读图来了解信息。但是，方针之间的层级结构、逻辑联系等信息是很难在图纸上表达出来的。在制作业，运用的是“依据BOM”的作业形式。关于一个大型产品，首要用逻辑结构树将其分化为子部件，每一个子部件还可以继续分化，如此一级一级展开，直到最基本的零件停止。当需求部件信息时，就在结构树上找到相应的方针结点，从其间可以获取部件的3D模型、规划参数、采购信息等一切数据。而部件之间的层级结构、逻辑联系等信息则经过结构树的安排表现出来。——修建物相同可以采纳相似的办法，例如将一栋大厦分化成主楼、裙房和地下，每个部分进一步按楼层分化，每个楼层中再包括梁柱门窗等构件。针对每一个构件方针，我们都可以把它作为一个实体来独自办理它的规划参数、拜访权限、前史版别等一切数据。一起，规划师还可以依据工艺需求决议每个部件是否需求进一步拆分、怎样拆分(例如一个门可以拆分红门框、门扇和合页)，并生成构件清单、加工图、资料计算表等。

  关于大型协作性项目，方针结构树的另一个重要用处是专业之间的参数同享。每个专业都可以把需求对外同享的规划参数发布在结构树上，当下流专业需求引证上游专业的方针或许参数的时分，就可以直接从结构树上实时引证。一旦上游专业的信息发生了改动，体系就会主动告诉下流专业而且主动更新，然后确保规划信息的一致性。而传统的依据“外部参照”形式的规划协同是无法完结这一点的。

  正是由于CATIA模型中包括一切的精确信息和逻辑联系，使得规划师可以洞悉大局，对一切信息都一目了然。正因如此，在飞机、船舶等大型制作业都运用CATIA作为通用的3D制作建模渠道。

  图2. 依据BOM的数据办理

 

  (2) 制作级精度的3D正向规划

  与传统的BIM软件比较，强壮的3D参数化图形引擎也是CATIA的重要优势。无论是杂乱的装置结构，仍是接连、精确的空间曲面，在CATIA里边处理起来都相当轻松。此外，依托强壮的参数化技能，CATIA还可以经过编程创立“计算出的修建”，然后完结用人工办法很难完结的使命。

  今日的计划规划人员常常运用Rhino在前期进行造型规划，并与一些烘托东西衔接生成艳丽的效果图，但它只是朴实的造型东西，不包括任何BIM信息，也很难和出产制作体系衔接起来。而CATIA和Rhino相同支撑强壮的NURBS曲面，因而既可以用CATIA创立曲面，也可以把Rhino创立的曲面无缝导入到CATIA里边。在计划造型创立完结后，可以运用达索体系的CATIA修建计划东西，快速从体量创立修建、结构专业的计划模型。规划师可以运用预界说的概念级深度(LOD 200)的构件模型(例如门窗、梁、柱等)快速创立计划，比及计划大致确定后，CATIA可以把LOD 200级其他构件模型替换成LOD 300~400级其他精细化模型。规划师可以在此基础进步行深化规划，添加更多的细节，直到包括预制加工所需的一切信息。在这一进程中，CATIA特有的“常识工程”功用可以发挥重要的效果。许多繁琐的细节建模，只需能总结出逻辑规矩，就可以经过空间骨架线快速定位，然后运用CATIA的脚本语言进行主动化建模作业，然后极大地进步功率，减轻人工负担。

  CATIA还供给了丰厚的专业建模东西，例如钢结构的节点详细规划、钢混构件的3D钢筋建模、金属面板的钣金规划，都可以直接运用CATIA的现成东西来完结。而规划完的3D数字模型，还可以和数控出产设备结合起来，以主动化的办法制作什物，乃至无需传统图纸。(为了驱动数控设备，需求依据详细的设备来规划制作工艺，而且可能需求生成数控加工代码。)

  关于现已运用传统BIM软件的项目来说，CATIA也可以经过IFC等格局导入传统BIM软件建立的模型，并在此基础进步行深化规划。但是需求留意的是，传统BIM软件的模型几许精度往往较低，一起在导出IFC格局时常常呈现数据丢失，因而导入后需求仔细检查。

  图3. 制作级精度的3D规划

 

  (3) 规划与施工的集成仿真

  当有了包括精确信息的3D模型之后，下一步要做的就是依据模型研讨施工办法，编制施工安排计划。传统的施工计划编制是一个“由上而下”、依据经历的进程，由有经历的施工司理来分化施工进程、安排每个进程的先后顺序，而且分化每个工序所需的大致时刻(例如施工某层楼板需求多少天)。但是，关于杂乱的要点工序(例如一个大型钢构件的吊装进程)，即便是很有经历的施工司理也很难把操作进程中可能呈现的各种状况设想得八面玲珑，更不必说精确规划成百上千道工序的进展安排。因而，在达索体系的DELMIA中，一方面支撑“由上而下”的施工使命分化和进展规划，另一方面还支撑关于要点工艺进行“由下而上”的虚拟仿真，严厉模仿要点工艺的施工进程，验证其可行性，评价危险，而且探究更好的施工计划。

要完结满意工程实在性的施工仿真，一般要对BIM模型进行收拾和重构，将规划BIM模型转换成施工BIM模型。首要，规划构件和施工构件可能是不一样的，有时需求把构件进行拆分(例如规划中的一片楼板在施工中要分段来做)，而有时又需求把构件进行兼并(例如墙连柱的施工)。其次，施工模型中往往需求添加辅助设备，例如脚手架、塔吊、以及各种施工设备。然后，需求把模型构件和使命进展、设备资源相关起来，从“静态模型”变成“动态模型”。由于修建模型中的构件数量往往相当多，软件应当可以依据用户给定的逻辑规矩和构件的BIM信息主动生成这样的相相联系，而不是让用户进行繁琐的手艺相关。一些常用的工艺流程还可以在体系中保存为工艺模板，在以后重复调用。

  有了这样的集成仿真之后，我们就可以在实践缔造之前，预先在3D软件里以虚拟的办法缔造一次整个修建。在虚拟缔造的进程中，可以剖析施工计划是否合理?施工工艺是否可行?设备资源是否存在瓶颈或许冗余?经过这样的作业，可以提早发现可能存在的问题，并使每一个施工人员都了解他们即将完结的使命，然后进步现场的操作功率，降低危险，而且节约本钱和工期。

  最终，施工仿真的输出效果应该是精确可靠的施工安排计划和工艺辅导，而4D动画只是非有必要的伴出产品。我们追求的是工程的实在可靠性，而不是像惯例的动画烘托软件一样以视觉艳丽为方针——没有工程可靠性，动画效果再好也没有含义。

  图4. 施工工艺级其他BIM仿真

 

  (4) 流程与数据结合的协作渠道

  达索体系的CATIA和DELMIA是强壮的BIM建模与仿真东西，但要实在把规划、施工、业主等人员联接起来，光有模型是不够的，还需求一个跨过生命期上下流的协同渠道。就好像如果没有路网，轿车再好也跑不起来;如果没有协同渠道，BIM模型中的信息再多也无法运用。因而，我们经过3D体会渠道上的ENOVIA，确保各方都能随时从单一数据源取得最新的精确信息并进行办理。

  在项目办理中有三个核心要素：质量、时刻、本钱。但是，在传统的BIM数据办理软件(可以称为PDM软件)与传统的项目办理软件之间存在着一条距离：传统的PDM软件往往只关怀模型的质量操控，包括版别办理、拜访权限、抵触检测等问题，而传统的项目办理软件往往聚集于时刻和本钱，包括使命办理、进展计划、本钱盯梢、资源功率等问题。举例而言，传统的PDM软件不会包括WBS分化、进展盯梢等办理功用，而传统项目办理软件也不能进行模型抵触检测。达索体系ENOVIA的共同之处在于，它把质量、时刻、本钱这三个要素有机的结合起来，对项目各要素进行全面的办理。

  设想一个典型的修建综合体项目，规划负责人可以把它划分红塔楼、裙房、地下等几个部分，每个部别离离指定修建、结构、设备等不同专业的负责人，分配作业使命并拟定进展计划。每个专业的规划人员都将接收到使命信息，还可以在自己的使命节点下进一步细分子使命，而且进行建模作业。项目司理只需经过使命链接就可以检查到各个专业的模型效果。一起，由于一切模型都会集在同一个服务器数据库中，只需有相应的权限，每个专业规划人员都可以随时取得其它专业的模型效果。一切人在一个集成模型上以实时协同的办法开展作业，然后确保信息的精确一致性。经过拜访权限和版别操控，规划师也可以决议是否答应业主、施工方登录到体系来检查最新的模型效果。如果答应其它参建方进行在线评定，那么他们就可以在网络渠道上标注发现的问题，而且提交给规划师进行检查。一旦提交反应意见，体系还可以主动告诉相关规划师，并追寻反应……值得一提的是，达索渠道是依据构件数据库而不是文件来办理操作权限，因而可以针对每个构件去设置其拜访权限、前史版别等信息，然后供给了极大的灵活性。

  图5.在Web浏览器进步行在线BIM规划校审

 

  更重要的是，运用依据构件数据库的模型，可以便利的用于办理构件出产、物流、装置的全进程。这个进程中的信息是很难用图纸进行办理的，需求布置依据物料清单的制作履行体系(MES)和施工办理体系，而这恰恰是来自制作业的达索体系拿手的当地。

  关于构件预制方，不只可以直接从达索渠道获取精确详尽的构件信息用于出产工艺，还可以运用构件清单用于出产办理，例如编制出产进展计划、实践进展的盯梢比照、计算资源与资料用量、危险办理等等。项目司理可以在体系中了解每一个构件的其时状况：是正在出产，仍是现已在物流途中?是由哪台设备出产的，质量检验文档在哪里?工厂司理也可以了解：本月需求出产多少个构件，每种标准各有多少?为此需求预备多少原资料和设备资源?如果某个构件呈现质量问题，是否能追溯到其时的出产设备和责任人?在此进程中，我们还可以把ENOVIA与物联网体系进行集成，以便实时盯梢每个构件的精确状况。

  关于施工装置现场，ENOVIA相同可以用于现场的施工计划办理、事务流程办理和危险办理。一起，它供给了丰厚的集成接口，可以与其它IT体系(例如ERP体系、物流体系、以及现有的项目办理软件)十分便利的进行集成。

  图6. 与BIM结合的项目办理与协同渠道

 

  正好像“淘宝”渠道可以支撑消费者和卖家在一个体系中完结信息对接、在线下单、物流盯梢、确认付款等购物全流程一样，达索体系的“3D体会”渠道也可以支撑修建项目各方在线完结计划交流、协同规划、集成校审、进展盯梢、数据交给、出产办理等全进程。因而，如果说“淘宝”供给的是电子商务的购物体会，达索体系供给的则是依据3D数据的修建全生命期事务体会。

  图7. 装置式修建的全生命期信息集成

总结

  修建职业的工业化转型是全职业认可的一致，但要完结这样一个巨大的改动，需求政府主导的各参加方共同努力。这样的转型，不能也不该该是由软件企业进行主导。但是，挑选适宜的软件渠道，确实可以加快这个转型的进程。优秀的BIM软件不该该是一系列东西，而应该是一个渠道，它有必要是立足于企业战略转型的需求，与企业的事务流程紧密结合，切实可行地发明明晰的价值。在搭建BIM渠道之前，企业应该想一想：我们做这件工作是为了用在什么方面?处理什么问题?期望抵达什么方针?单纯“为BIM而BIM”的行为是不该当被发起的，由于它导致了太多无含义的建模，而没有给职业带来显着的优点。

  站在达索体系的态度，我们期望把大型制作职业卓有成效的技能与办理手段带入到修建工程职业。如果我们能用制作业的办法去缔造一艘航空母舰，那么也应当可以用制作业的办法来缔造一栋修建物。在这个进程中，如果只是挑选一个新的软件而不改动流程，或许改动流程而依然沿袭旧的软件东西，都是很难取得成功的。全生命期的BIM软件渠道是一个载体，它需求与企业的事务流程结合，把企业的常识、思维、行为固化下来，然后打造一个以3D数据为核心的、上下流协同集成的、企业级的事务办理体系。

关于达索体系：

  达索体系成立于1981年，作为一家为全球客户供给3DEXPERIENCE处理计划的领导者，达索体系为企业和客户供给虚拟空间以模仿可继续立异。其全球领先的处理计划改动了产品在规划、出产和技能支撑上的办法。达索体系的协作处理计划更是推进了社会立异，扩展了经过虚拟国际来改进实在国际的可能性。达索体系为140多个国家超越22万个不同职业、不同规划的客户带来价值。