建筑信息模型BIM(Building Information Model)將數字技術(shù)直接應用于建筑工程中，正在引發(fā)建筑行業(yè)一次史無(wú)前例的變革。
BIM是近年來(lái)在計算機輔助建筑設計領(lǐng)域出現的新技術(shù)，它是以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數據作為模型的基礎建立完整的、高度集成的建筑工程項目信息化模型，從而在建筑工程設計、施工及管理等整個(gè)生命周期內，提高建筑工程的信息化、集成化程度。BIM技術(shù)在2002年由Autodesk公司率先提出，并逐漸得到世界建筑行業(yè)的普遍接受。如今，BIM的發(fā)展潮流已勢不可擋，美國已經(jīng)制定了國家BIM標準——NBIMS。歐洲一些國家已經(jīng)開(kāi)始普及BIM技術(shù)，特別是芬蘭、挪威、德國等國，基于BIM技術(shù)應用軟件的普及率已達60%～70%。
在國內，隨著(zhù)建筑業(yè)對信息化要求的不斷提高、國家科研投入不斷增多及大力推動(dòng)和基于BIM技術(shù)的軟件開(kāi)發(fā)商宣傳下，相關(guān)機構和各個(gè)部門(mén)已經(jīng)開(kāi)始著(zhù)手研究和應用BIM技術(shù)。但是目前對BIM技術(shù)的研究和應用也僅僅處于起步階段，各研究機構對BIM技術(shù)的研究相對分散，并沒(méi)有形成一套完整的技術(shù)體系；各企業(yè)單位也只是將BIM技術(shù)應用到某一個(gè)或某幾個(gè)建設項目的部分建設過(guò)程中，還不能在建筑設計、施工管理及運營(yíng)等整個(gè)生命周期連續應用BIM技術(shù)。
針對目前情況，有必要總結我國科研機構對BIM技術(shù)的研究和建筑行業(yè)對BIM技術(shù)的應用現狀，在此基礎上提出我國推廣使用BIM技術(shù)過(guò)程中應注意的問(wèn)題及建議，為BIM技術(shù)在我國繼續推進(jìn)和更深入的應用提供參考。
BIM技術(shù)在我國的推廣應用
國家政府部門(mén)推動(dòng)BIM技術(shù)的發(fā)展應用——“十五”期間科技攻關(guān)計劃的研究課題“基于IFC國際標準的建筑工程應用軟件研究”重點(diǎn)在對BIM數據標準IFC和應用軟件的研究上，并開(kāi)發(fā)了基于IFC的結構設計和施工管理軟件。“十一五”期間，科技部制定國家科技支撐計劃重點(diǎn)項目《建筑業(yè)信息化關(guān)鍵技術(shù)研究與應用》；基于項目的總體目標，重點(diǎn)開(kāi)展以下5個(gè)方面的研究與開(kāi)發(fā)工作：建筑業(yè)信息化標準體系及關(guān)鍵標準研究；基于BIM技術(shù)的下一代建筑工程應用軟件研究；勘察設計企業(yè)信息化關(guān)鍵技術(shù)研究與應用；建筑工程設計與施工過(guò)程信息化關(guān)鍵技術(shù)研究與應用；建筑施工企業(yè)管理信息化關(guān)鍵技術(shù)研究與應用。
2012年，住房和城鄉建設部印發(fā)《2011～2015年建筑業(yè)信息發(fā)展綱要》提出，“十二五”期間，普及建筑企業(yè)信息系統的應用，加快建設信息化標準，加快推進(jìn)BIM、基于網(wǎng)絡(luò )的協(xié)同工作等新技術(shù)的研發(fā)，促進(jìn)具有自主知識產(chǎn)權軟件的研究并將其產(chǎn)業(yè)化，使我國建筑企業(yè)對信息技術(shù)的應用達到國際先進(jìn)水平。
2012年3月28日，中國B(niǎo)IM發(fā)展聯(lián)盟成立會(huì )議在北京召開(kāi)。中國B(niǎo)IM發(fā)展聯(lián)盟旨在推進(jìn)我國B(niǎo)IM技術(shù)、標準和軟件協(xié)調配套發(fā)展，實(shí)現技術(shù)成果的標準化和產(chǎn)業(yè)化，提高企業(yè)核心競爭力，并努力為中國B(niǎo)IM的應用提供支撐平臺。
2012年6月29日，由中國B(niǎo)IM(建筑信息模型)發(fā)展聯(lián)盟、國家標準《建筑工程信息模型應用統一標準》編制組共同組織、中國建筑科學(xué)研究院主辦的中國B(niǎo)IM標準研究項目發(fā)布暨簽約會(huì )議在北京隆重召開(kāi)。中國B(niǎo)IM標準標準研究項目實(shí)施計劃將為由住房城鄉建設部批準立項的國家標準《建筑工程信息模型應用統一標準》(NBIMS-CHN)的最后制定和施行打下堅實(shí)的基礎。
科研機構、行業(yè)協(xié)會(huì )等推動(dòng)BIM技術(shù)的發(fā)展應用——2004年，中國首個(gè)建筑生命周期管理(BLM)實(shí)驗室在哈爾濱工業(yè)大學(xué)成立，并召開(kāi)BLM國際論壇會(huì )議。清華大學(xué)、同濟大學(xué)、華南理工大學(xué)在2004～2005年間先后成立BLM實(shí)驗室及BIM課題組，BLM正是BIM技術(shù)的一個(gè)應用領(lǐng)域。國內先進(jìn)的建筑設計團隊和房地產(chǎn)公司也紛紛成立BIM技術(shù)研究機構，如清華大學(xué)建筑設計研究院、中國建筑設計研究院、中國建筑科學(xué)研究院、中建國際建設有限公司、上海現代建筑設計集團等。2008年，中國B(niǎo)IM門(mén)戶(hù)(www.chinabim.com)成立，該網(wǎng)站以“推動(dòng)發(fā)展以BIM為核心的中國土木建筑工程信息化事業(yè)”為宗旨，是一個(gè)為BIM技術(shù)的研發(fā)者、應用者提供信息資訊、發(fā)展動(dòng)態(tài)、專(zhuān)業(yè)資料、技術(shù)軟件以及交流溝通的平臺。2010年1月，歐特克有限公司(“歐特克”或“Autodesk”)與中國勘察設計協(xié)會(huì )共同舉辦了首屆“創(chuàng )新杯”BIM設計大賽，推動(dòng)建筑行業(yè)更廣泛、深入地參與應用BIM技術(shù)。2011年，華中科技大學(xué)成立BIM工程中心，成為首個(gè)由高校牽頭成立的專(zhuān)門(mén)從事BIM研究和專(zhuān)業(yè)服務(wù)咨詢(xún)的機構。2012年5月，全國B(niǎo)IM技能等級考評工作指導委員會(huì )成立大會(huì )在北京友誼賓館舉辦，會(huì )議頒發(fā)了“全國B(niǎo)IM技能等級考評工作指導委員會(huì )”委員聘書(shū)。2012年10月，由REVIT中國用戶(hù)小組(Revit China User Group)主辦，全球二維和三維設計、工程及娛樂(lè )軟件的領(lǐng)導者歐特克有限公司支持，建筑業(yè)權威媒體筑龍網(wǎng)承辦的首屆“雕龍杯”Revit中國用戶(hù)BIM應用大賽圓滿(mǎn)落幕。該賽事以Revit用戶(hù)為基礎，針對廣大BIM愛(ài)好者、研究者以及工程專(zhuān)家在項目實(shí)施、軟件應用心得和經(jīng)驗等方面內容而舉辦。
行業(yè)需求推動(dòng)BIM技術(shù)的發(fā)展應用——目前，我國正在進(jìn)行著(zhù)世界上最大規模的基礎設施建設，工程結構形式愈加復雜、超大型工程項目層出不窮，使項目各參與方都面臨著(zhù)巨大的投資風(fēng)險、技術(shù)風(fēng)險和管理風(fēng)險。為從根本上解決建筑生命期各階段和各專(zhuān)業(yè)系統間信息斷層問(wèn)題，應用BIM技術(shù)，從設計、施工到建筑全生命期管理全面提高信息化水平和應用效果，國家體育場(chǎng)、青島海灣大橋、廣州西塔等工程項目成功實(shí)現4D施工動(dòng)態(tài)集成管理，并獲2009年、2010年華夏建設科學(xué)技術(shù)一等獎。上海中心項目工程總承包招標，明確要求應用BIM技術(shù)。這些大型工程項目對BIM的應用與推廣，引起了業(yè)主、設計、施工等企業(yè)的高度關(guān)注，因此必將推動(dòng)BIM技術(shù)在我國建筑業(yè)的發(fā)展和應用。
關(guān)于IFC(建筑業(yè)國際工業(yè)標準)的研究
建筑對象的工業(yè)基礎類(lèi)(Industry Foundation Class——IFC)數據模型標準是由國際協(xié)同聯(lián)盟(International Alliance for Ineteroperability——IAI)在1995年提出的該標準，該標準是為了促成建筑業(yè)中不同專(zhuān)業(yè)，以及同一專(zhuān)業(yè)中的不同軟件可共享同一數據源，從而達到數據共享及交互。目前不同軟件的信息共享與調用主要由人工完成，解決信息共享與調用問(wèn)題的關(guān)鍵在于標準。有了統一的標準，也就有了系統之間交流的橋梁和紐帶，數據自然在不同系統之間流轉起來(lái)。作為BIM數據標準，IFC在國際上已日趨成熟。在此基礎上，美國提出了NBIMS標準。我國建筑標準設計研究院提出了適于建筑生命周期各個(gè)階段內的信息交換及共享的JG/T198-2007標準，該標準參照國際IFC標準，規定了建筑對象數字化定義的一般要求，資源層、核心層及交互層。2008年由中國建筑科學(xué)研究院、中國標準化研究院等單位共同起草了工業(yè)基礎類(lèi)平臺規范(國家指導性技術(shù)文件)。此標準相對于IFC在技術(shù)和內容上保持一致，并根據我國國家標準制定相關(guān)要求，旨在將其轉換成國家標準。
清華大學(xué)軟件學(xué)院在歐特克中國研究院(ACRD)的支持下開(kāi)展中國B(niǎo)IM標準的研究，BIM標準研究課題組于2009年3月正式啟動(dòng)，旨在完成中國建筑信息模型標準(即CBIMS，China Building Information Modeling Standard)的研究。同時(shí)，為進(jìn)一步開(kāi)展中國建筑信息模型標準的實(shí)證研究，清華大學(xué)軟件學(xué)院與CCDI集團簽署BIM研究戰略合作協(xié)議，CCDI集團成為“清華大學(xué)軟件學(xué)院BIM課題研究實(shí)證基地”。馬智亮教授等對比了IFC標準和現行的成本預算方法及標準，為IFC標準在我國成本預算中的應用提出了相應的解決方案。鄧雪原等研究了設計各專(zhuān)業(yè)之間信息的互用問(wèn)題，并以IFC標準為基礎，提出了可以將建筑模型與結構模型很好的結合的基本方法。張曉菲等在闡述IFC標準的基礎上，重點(diǎn)強調了IFC標準在基于BIM的不同軟件系統之間信息傳統中發(fā)揮了重要作用，指出IFC標準有效地實(shí)現了建筑業(yè)不同應用系統之間的數據交換和建筑物生命周期管理。2012年，住房城鄉建設部批準立項的國家標準《建筑工程信息模型應用統一標準》(NBIMS-CHN)，旨在推進(jìn)我國建筑工程領(lǐng)域重大技術(shù)進(jìn)步，為實(shí)現中國自主知識產(chǎn)權的BIM系統工程奠定堅實(shí)基礎。
綜上所述，目前我國引進(jìn)了IFC標準的平臺部分，并結合我國規范進(jìn)行了一定程度的本土化，對于IFC標準探討和研究已經(jīng)取得初步成果，但結合我國建筑工程實(shí)際對標準進(jìn)行拓展的工作相對缺乏。因此下一步研究工作要重點(diǎn)針對我國建設領(lǐng)域的具體實(shí)際情況，開(kāi)展有關(guān)BIM數據標準更深入的研究。
關(guān)于BIM軟件的研究
與目前普及應用的CAD技術(shù)比較，BIM中一個(gè)非常突出的特點(diǎn)就是：BIM不是一個(gè)軟件能完成的工作。目前，國外主流BIM設計軟件有Autodesk Revit系列、Benetly Building系列，以及Graphsoft的ArchiCAD等，以這些軟件為核心的BIM平臺均為開(kāi)放的，有很強大的二次開(kāi)發(fā)端口，讓很多專(zhuān)業(yè)人員能夠根據實(shí)際需求進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。雖然國外的這些軟件已進(jìn)入我國市場(chǎng)，但是目前還不能很好地滿(mǎn)足我國規范要求，而這些軟件是BIM技術(shù)推廣的基礎，另外，我國要自主研發(fā)BIM應用軟件。其實(shí)在目前來(lái)講，我國建設工程各階段具有很好的應用軟件基礎，一批專(zhuān)業(yè)應用軟件已具有較高的市場(chǎng)覆蓋率，可以基于這些軟件的系統架構、專(zhuān)業(yè)功能、標準和規范集成功能、操作習慣及市場(chǎng)格局等，提升它們的BIM能力和專(zhuān)業(yè)功能，并解決各軟件間信息交互性問(wèn)題，即可成為我國自主知識產(chǎn)權的專(zhuān)業(yè)BIM軟件。
因此，在國家“十一五”的科技支撐計劃中開(kāi)展了對于BIM技術(shù)的進(jìn)一步研究，清華大學(xué)、中國建筑科學(xué)研究院、北京航空航天大學(xué)共同承接的“基于BIM技術(shù)的下一代建筑工程應用軟件研究”項目目標是將BIM技術(shù)和IFC標準應用于建筑設計、成本預測、建筑節能、施工優(yōu)化、安全分析、耐久性評估、信息資源利用等7個(gè)方面。季俊等在闡述BIM技術(shù)優(yōu)勢的基礎上，研究了鋼結構BIM三維可視化信息、制造業(yè)信息及分析信息的集成技術(shù)，并在A(yíng)utodesk平臺上，選用ObjectARX技術(shù)開(kāi)發(fā)了基于上述信息的輕鋼廠(chǎng)房鋼構、重鋼廠(chǎng)房結構及多高層鋼框架結構BIM軟件，實(shí)現了BIM與輕、重鋼廠(chǎng)房和高層鋼結構工程的各個(gè)階段的數據接口。劉照球等構建了一種主要涵蓋建筑和結構設計階段的信息模型集成框架體系，該體系可初步實(shí)現建筑、結構模型信息的集成，為研發(fā)基于BIM技術(shù)的下一代建筑工程軟件系統奠定了技術(shù)基礎。馬智亮深入分析了國內外現行建筑工程預算軟件的現狀，并基于BIM技術(shù)提出了我國下一代建筑工程預算軟件框架。馬智亮等還建立了基于IFC標準和IDF格式的建筑節能設計信息模型，然后基于該模型，建立并實(shí)現了由節能設計IFC數據生成IDF數據的轉換機制。該轉換機制為開(kāi)發(fā)基于BIM的我國建筑節能設計軟件奠定了基礎。馬智亮研究組建立了下一代建筑節能設計軟件的總體框架模型并進(jìn)行系統開(kāi)發(fā)。陸寧建立了施工企業(yè)信息資源利用概念框架，建立了基于IFC標準的信息資源模型并成功將IFC數據映射形成信息資源，最后設計開(kāi)發(fā)了施工企業(yè)信息資源利用系統InfoReuse。魏振華、馬智亮在C++語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境下，研制了一種可以靈活運用BIM軟件開(kāi)發(fā)的三維圖形交互模塊3DGI，并進(jìn)行了實(shí)際應用。曾旭東教授研究了BIM技術(shù)在建筑節能設計領(lǐng)域的應用，提出將BIM技術(shù)與建筑能耗分析軟件結合進(jìn)行設計的新方法。王琳等通過(guò)結合BIM技術(shù)和成熟的面向對象建筑設計軟件ABD，研究了構建基于BIM技術(shù)為特征的下一代建筑工程應用軟件等技術(shù)。張雷等利用三維數據信息可視化技術(shù)實(shí)現了以《綠色建筑評價(jià)標準》為基礎的綠色評價(jià)功能。張昆從建筑軟件開(kāi)發(fā)的角度對BIM軟件的集成方案進(jìn)行初步研究，從接口集成和系統集成兩大方面總結了BIM軟件集成所要面臨的問(wèn)題。高永剛等研究了基于BIM的可視化技術(shù)，并應用于實(shí)際工程中。葉英華、刁波將BIM技術(shù)應用于混凝土截面時(shí)效非線(xiàn)性分析中，開(kāi)發(fā)了基于BIM技術(shù)的混凝土截面時(shí)效非線(xiàn)性分析軟件系統(Non-Linear Analysis System，NLAS)。
清華大學(xué)土木工程系教授張建平領(lǐng)導的課題組目前正專(zhuān)注于4D研究，該課題組從1991年開(kāi)始就致力于建筑施工進(jìn)度與場(chǎng)地布置三維可視化模擬和動(dòng)態(tài)管理方面的研究；1995年，該課題組研發(fā)成功了用于多層建筑施工進(jìn)度與場(chǎng)地利用的體現4D的概念的GCPSU系統；2000年該課題組王倩基于GCPSU系統提出了可以將施工對象、場(chǎng)地三維模型、Project進(jìn)度管理鏈接起來(lái)的4D施工管理模型4DSMM；2002年，該課題組王洪鈞提出了一個(gè)擴展的4D施工管理模型4DSMM++(4D Site Management Model++)。2002年之后，經(jīng)過(guò)研究的不斷深入和完善，4D施工管理系統不但應用到了實(shí)際中，且達到了國際先進(jìn)水平。2003年12月，基于4DSM++開(kāi)發(fā)的建筑施工4D項目管理系統4D-GCPSU應用于北京奧運會(huì )國家體育場(chǎng)工程投入使用。2005年開(kāi)發(fā)出了“建筑工程4D施工管理系統”，實(shí)現了統一、有效的施工管理數據的集成化管理。2009年張建平等通過(guò)引入4D信息模型以提供統一的信息平臺環(huán)境并解決相應的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，提出了針對當前狀態(tài)的靜態(tài)預警機制和基于趨勢預測的動(dòng)態(tài)預警機制。張建平等人還對面向建筑全生命周期的集成BIM建模技術(shù)進(jìn)行了研究。開(kāi)發(fā)了BIM數據集成與服務(wù)平臺(BIM Date Integration and Server Platform，BIMDISP)，提出了集成4D技術(shù)和過(guò)程模擬的建筑施工計劃管理及優(yōu)化方法，開(kāi)發(fā)了相應的集成系統。BIM技術(shù)在物業(yè)管理階段的應用研究也已起步，張建平等人開(kāi)發(fā)出一種基于IFC標準的建筑物業(yè)信息模型和IFC數據交換接口，建立智能物業(yè)管理系統，實(shí)現智能化的物業(yè)管理功能。同時(shí)，國內一些軟件開(kāi)發(fā)商如天正、廣聯(lián)達、魯班軟件、理正、鴻業(yè)、博超等也都參與了BIM軟件研究，并對BIM技術(shù)在我國的推廣作出了貢獻。
由此可見(jiàn)，BIM軟件在我國本土的研發(fā)和應用也已初見(jiàn)成效，在建筑設計、三維可視化、成本預測、節能設計、施工管理及優(yōu)化、性能測試與評估、信息資源利用等方面都取得了一定的成果。但是，正如美國buildingSMART聯(lián)盟主席Dana K. Smith先生所說(shuō)：“依靠一個(gè)軟件解決所有問(wèn)題的時(shí)代已經(jīng)一去不復返了。”BIM是一種成套的技術(shù)體系，BIM相關(guān)軟件也要集成建設項目的所有信息，對建設項目各個(gè)階段的實(shí)施進(jìn)行建模、分析、預測及指導，從而將應用BIM技術(shù)的效益最大化。 （建筑時(shí)報）
BIM是近年來(lái)在計算機輔助建筑設計領(lǐng)域出現的新技術(shù)，它是以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數據作為模型的基礎建立完整的、高度集成的建筑工程項目信息化模型，從而在建筑工程設計、施工及管理等整個(gè)生命周期內，提高建筑工程的信息化、集成化程度。BIM技術(shù)在2002年由Autodesk公司率先提出，并逐漸得到世界建筑行業(yè)的普遍接受。如今，BIM的發(fā)展潮流已勢不可擋，美國已經(jīng)制定了國家BIM標準——NBIMS。歐洲一些國家已經(jīng)開(kāi)始普及BIM技術(shù)，特別是芬蘭、挪威、德國等國，基于BIM技術(shù)應用軟件的普及率已達60%～70%。
在國內，隨著(zhù)建筑業(yè)對信息化要求的不斷提高、國家科研投入不斷增多及大力推動(dòng)和基于BIM技術(shù)的軟件開(kāi)發(fā)商宣傳下，相關(guān)機構和各個(gè)部門(mén)已經(jīng)開(kāi)始著(zhù)手研究和應用BIM技術(shù)。但是目前對BIM技術(shù)的研究和應用也僅僅處于起步階段，各研究機構對BIM技術(shù)的研究相對分散，并沒(méi)有形成一套完整的技術(shù)體系；各企業(yè)單位也只是將BIM技術(shù)應用到某一個(gè)或某幾個(gè)建設項目的部分建設過(guò)程中，還不能在建筑設計、施工管理及運營(yíng)等整個(gè)生命周期連續應用BIM技術(shù)。
針對目前情況，有必要總結我國科研機構對BIM技術(shù)的研究和建筑行業(yè)對BIM技術(shù)的應用現狀，在此基礎上提出我國推廣使用BIM技術(shù)過(guò)程中應注意的問(wèn)題及建議，為BIM技術(shù)在我國繼續推進(jìn)和更深入的應用提供參考。
BIM技術(shù)在我國的推廣應用
國家政府部門(mén)推動(dòng)BIM技術(shù)的發(fā)展應用——“十五”期間科技攻關(guān)計劃的研究課題“基于IFC國際標準的建筑工程應用軟件研究”重點(diǎn)在對BIM數據標準IFC和應用軟件的研究上，并開(kāi)發(fā)了基于IFC的結構設計和施工管理軟件。“十一五”期間，科技部制定國家科技支撐計劃重點(diǎn)項目《建筑業(yè)信息化關(guān)鍵技術(shù)研究與應用》；基于項目的總體目標，重點(diǎn)開(kāi)展以下5個(gè)方面的研究與開(kāi)發(fā)工作：建筑業(yè)信息化標準體系及關(guān)鍵標準研究；基于BIM技術(shù)的下一代建筑工程應用軟件研究；勘察設計企業(yè)信息化關(guān)鍵技術(shù)研究與應用；建筑工程設計與施工過(guò)程信息化關(guān)鍵技術(shù)研究與應用；建筑施工企業(yè)管理信息化關(guān)鍵技術(shù)研究與應用。
2012年，住房和城鄉建設部印發(fā)《2011～2015年建筑業(yè)信息發(fā)展綱要》提出，“十二五”期間，普及建筑企業(yè)信息系統的應用，加快建設信息化標準，加快推進(jìn)BIM、基于網(wǎng)絡(luò )的協(xié)同工作等新技術(shù)的研發(fā)，促進(jìn)具有自主知識產(chǎn)權軟件的研究并將其產(chǎn)業(yè)化，使我國建筑企業(yè)對信息技術(shù)的應用達到國際先進(jìn)水平。
2012年3月28日，中國B(niǎo)IM發(fā)展聯(lián)盟成立會(huì )議在北京召開(kāi)。中國B(niǎo)IM發(fā)展聯(lián)盟旨在推進(jìn)我國B(niǎo)IM技術(shù)、標準和軟件協(xié)調配套發(fā)展，實(shí)現技術(shù)成果的標準化和產(chǎn)業(yè)化，提高企業(yè)核心競爭力，并努力為中國B(niǎo)IM的應用提供支撐平臺。
2012年6月29日，由中國B(niǎo)IM(建筑信息模型)發(fā)展聯(lián)盟、國家標準《建筑工程信息模型應用統一標準》編制組共同組織、中國建筑科學(xué)研究院主辦的中國B(niǎo)IM標準研究項目發(fā)布暨簽約會(huì )議在北京隆重召開(kāi)。中國B(niǎo)IM標準標準研究項目實(shí)施計劃將為由住房城鄉建設部批準立項的國家標準《建筑工程信息模型應用統一標準》(NBIMS-CHN)的最后制定和施行打下堅實(shí)的基礎。
科研機構、行業(yè)協(xié)會(huì )等推動(dòng)BIM技術(shù)的發(fā)展應用——2004年，中國首個(gè)建筑生命周期管理(BLM)實(shí)驗室在哈爾濱工業(yè)大學(xué)成立，并召開(kāi)BLM國際論壇會(huì )議。清華大學(xué)、同濟大學(xué)、華南理工大學(xué)在2004～2005年間先后成立BLM實(shí)驗室及BIM課題組，BLM正是BIM技術(shù)的一個(gè)應用領(lǐng)域。國內先進(jìn)的建筑設計團隊和房地產(chǎn)公司也紛紛成立BIM技術(shù)研究機構，如清華大學(xué)建筑設計研究院、中國建筑設計研究院、中國建筑科學(xué)研究院、中建國際建設有限公司、上海現代建筑設計集團等。2008年，中國B(niǎo)IM門(mén)戶(hù)(www.chinabim.com)成立，該網(wǎng)站以“推動(dòng)發(fā)展以BIM為核心的中國土木建筑工程信息化事業(yè)”為宗旨，是一個(gè)為BIM技術(shù)的研發(fā)者、應用者提供信息資訊、發(fā)展動(dòng)態(tài)、專(zhuān)業(yè)資料、技術(shù)軟件以及交流溝通的平臺。2010年1月，歐特克有限公司(“歐特克”或“Autodesk”)與中國勘察設計協(xié)會(huì )共同舉辦了首屆“創(chuàng )新杯”BIM設計大賽，推動(dòng)建筑行業(yè)更廣泛、深入地參與應用BIM技術(shù)。2011年，華中科技大學(xué)成立BIM工程中心，成為首個(gè)由高校牽頭成立的專(zhuān)門(mén)從事BIM研究和專(zhuān)業(yè)服務(wù)咨詢(xún)的機構。2012年5月，全國B(niǎo)IM技能等級考評工作指導委員會(huì )成立大會(huì )在北京友誼賓館舉辦，會(huì )議頒發(fā)了“全國B(niǎo)IM技能等級考評工作指導委員會(huì )”委員聘書(shū)。2012年10月，由REVIT中國用戶(hù)小組(Revit China User Group)主辦，全球二維和三維設計、工程及娛樂(lè )軟件的領(lǐng)導者歐特克有限公司支持，建筑業(yè)權威媒體筑龍網(wǎng)承辦的首屆“雕龍杯”Revit中國用戶(hù)BIM應用大賽圓滿(mǎn)落幕。該賽事以Revit用戶(hù)為基礎，針對廣大BIM愛(ài)好者、研究者以及工程專(zhuān)家在項目實(shí)施、軟件應用心得和經(jīng)驗等方面內容而舉辦。
行業(yè)需求推動(dòng)BIM技術(shù)的發(fā)展應用——目前，我國正在進(jìn)行著(zhù)世界上最大規模的基礎設施建設，工程結構形式愈加復雜、超大型工程項目層出不窮，使項目各參與方都面臨著(zhù)巨大的投資風(fēng)險、技術(shù)風(fēng)險和管理風(fēng)險。為從根本上解決建筑生命期各階段和各專(zhuān)業(yè)系統間信息斷層問(wèn)題，應用BIM技術(shù)，從設計、施工到建筑全生命期管理全面提高信息化水平和應用效果，國家體育場(chǎng)、青島海灣大橋、廣州西塔等工程項目成功實(shí)現4D施工動(dòng)態(tài)集成管理，并獲2009年、2010年華夏建設科學(xué)技術(shù)一等獎。上海中心項目工程總承包招標，明確要求應用BIM技術(shù)。這些大型工程項目對BIM的應用與推廣，引起了業(yè)主、設計、施工等企業(yè)的高度關(guān)注，因此必將推動(dòng)BIM技術(shù)在我國建筑業(yè)的發(fā)展和應用。
關(guān)于IFC(建筑業(yè)國際工業(yè)標準)的研究
建筑對象的工業(yè)基礎類(lèi)(Industry Foundation Class——IFC)數據模型標準是由國際協(xié)同聯(lián)盟(International Alliance for Ineteroperability——IAI)在1995年提出的該標準，該標準是為了促成建筑業(yè)中不同專(zhuān)業(yè)，以及同一專(zhuān)業(yè)中的不同軟件可共享同一數據源，從而達到數據共享及交互。目前不同軟件的信息共享與調用主要由人工完成，解決信息共享與調用問(wèn)題的關(guān)鍵在于標準。有了統一的標準，也就有了系統之間交流的橋梁和紐帶，數據自然在不同系統之間流轉起來(lái)。作為BIM數據標準，IFC在國際上已日趨成熟。在此基礎上，美國提出了NBIMS標準。我國建筑標準設計研究院提出了適于建筑生命周期各個(gè)階段內的信息交換及共享的JG/T198-2007標準，該標準參照國際IFC標準，規定了建筑對象數字化定義的一般要求，資源層、核心層及交互層。2008年由中國建筑科學(xué)研究院、中國標準化研究院等單位共同起草了工業(yè)基礎類(lèi)平臺規范(國家指導性技術(shù)文件)。此標準相對于IFC在技術(shù)和內容上保持一致，并根據我國國家標準制定相關(guān)要求，旨在將其轉換成國家標準。
清華大學(xué)軟件學(xué)院在歐特克中國研究院(ACRD)的支持下開(kāi)展中國B(niǎo)IM標準的研究，BIM標準研究課題組于2009年3月正式啟動(dòng)，旨在完成中國建筑信息模型標準(即CBIMS，China Building Information Modeling Standard)的研究。同時(shí)，為進(jìn)一步開(kāi)展中國建筑信息模型標準的實(shí)證研究，清華大學(xué)軟件學(xué)院與CCDI集團簽署BIM研究戰略合作協(xié)議，CCDI集團成為“清華大學(xué)軟件學(xué)院BIM課題研究實(shí)證基地”。馬智亮教授等對比了IFC標準和現行的成本預算方法及標準，為IFC標準在我國成本預算中的應用提出了相應的解決方案。鄧雪原等研究了設計各專(zhuān)業(yè)之間信息的互用問(wèn)題，并以IFC標準為基礎，提出了可以將建筑模型與結構模型很好的結合的基本方法。張曉菲等在闡述IFC標準的基礎上，重點(diǎn)強調了IFC標準在基于BIM的不同軟件系統之間信息傳統中發(fā)揮了重要作用，指出IFC標準有效地實(shí)現了建筑業(yè)不同應用系統之間的數據交換和建筑物生命周期管理。2012年，住房城鄉建設部批準立項的國家標準《建筑工程信息模型應用統一標準》(NBIMS-CHN)，旨在推進(jìn)我國建筑工程領(lǐng)域重大技術(shù)進(jìn)步，為實(shí)現中國自主知識產(chǎn)權的BIM系統工程奠定堅實(shí)基礎。
綜上所述，目前我國引進(jìn)了IFC標準的平臺部分，并結合我國規范進(jìn)行了一定程度的本土化，對于IFC標準探討和研究已經(jīng)取得初步成果，但結合我國建筑工程實(shí)際對標準進(jìn)行拓展的工作相對缺乏。因此下一步研究工作要重點(diǎn)針對我國建設領(lǐng)域的具體實(shí)際情況，開(kāi)展有關(guān)BIM數據標準更深入的研究。
關(guān)于BIM軟件的研究
與目前普及應用的CAD技術(shù)比較，BIM中一個(gè)非常突出的特點(diǎn)就是：BIM不是一個(gè)軟件能完成的工作。目前，國外主流BIM設計軟件有Autodesk Revit系列、Benetly Building系列，以及Graphsoft的ArchiCAD等，以這些軟件為核心的BIM平臺均為開(kāi)放的，有很強大的二次開(kāi)發(fā)端口，讓很多專(zhuān)業(yè)人員能夠根據實(shí)際需求進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。雖然國外的這些軟件已進(jìn)入我國市場(chǎng)，但是目前還不能很好地滿(mǎn)足我國規范要求，而這些軟件是BIM技術(shù)推廣的基礎，另外，我國要自主研發(fā)BIM應用軟件。其實(shí)在目前來(lái)講，我國建設工程各階段具有很好的應用軟件基礎，一批專(zhuān)業(yè)應用軟件已具有較高的市場(chǎng)覆蓋率，可以基于這些軟件的系統架構、專(zhuān)業(yè)功能、標準和規范集成功能、操作習慣及市場(chǎng)格局等，提升它們的BIM能力和專(zhuān)業(yè)功能，并解決各軟件間信息交互性問(wèn)題，即可成為我國自主知識產(chǎn)權的專(zhuān)業(yè)BIM軟件。
因此，在國家“十一五”的科技支撐計劃中開(kāi)展了對于BIM技術(shù)的進(jìn)一步研究，清華大學(xué)、中國建筑科學(xué)研究院、北京航空航天大學(xué)共同承接的“基于BIM技術(shù)的下一代建筑工程應用軟件研究”項目目標是將BIM技術(shù)和IFC標準應用于建筑設計、成本預測、建筑節能、施工優(yōu)化、安全分析、耐久性評估、信息資源利用等7個(gè)方面。季俊等在闡述BIM技術(shù)優(yōu)勢的基礎上，研究了鋼結構BIM三維可視化信息、制造業(yè)信息及分析信息的集成技術(shù)，并在A(yíng)utodesk平臺上，選用ObjectARX技術(shù)開(kāi)發(fā)了基于上述信息的輕鋼廠(chǎng)房鋼構、重鋼廠(chǎng)房結構及多高層鋼框架結構BIM軟件，實(shí)現了BIM與輕、重鋼廠(chǎng)房和高層鋼結構工程的各個(gè)階段的數據接口。劉照球等構建了一種主要涵蓋建筑和結構設計階段的信息模型集成框架體系，該體系可初步實(shí)現建筑、結構模型信息的集成，為研發(fā)基于BIM技術(shù)的下一代建筑工程軟件系統奠定了技術(shù)基礎。馬智亮深入分析了國內外現行建筑工程預算軟件的現狀，并基于BIM技術(shù)提出了我國下一代建筑工程預算軟件框架。馬智亮等還建立了基于IFC標準和IDF格式的建筑節能設計信息模型，然后基于該模型，建立并實(shí)現了由節能設計IFC數據生成IDF數據的轉換機制。該轉換機制為開(kāi)發(fā)基于BIM的我國建筑節能設計軟件奠定了基礎。馬智亮研究組建立了下一代建筑節能設計軟件的總體框架模型并進(jìn)行系統開(kāi)發(fā)。陸寧建立了施工企業(yè)信息資源利用概念框架，建立了基于IFC標準的信息資源模型并成功將IFC數據映射形成信息資源，最后設計開(kāi)發(fā)了施工企業(yè)信息資源利用系統InfoReuse。魏振華、馬智亮在C++語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境下，研制了一種可以靈活運用BIM軟件開(kāi)發(fā)的三維圖形交互模塊3DGI，并進(jìn)行了實(shí)際應用。曾旭東教授研究了BIM技術(shù)在建筑節能設計領(lǐng)域的應用，提出將BIM技術(shù)與建筑能耗分析軟件結合進(jìn)行設計的新方法。王琳等通過(guò)結合BIM技術(shù)和成熟的面向對象建筑設計軟件ABD，研究了構建基于BIM技術(shù)為特征的下一代建筑工程應用軟件等技術(shù)。張雷等利用三維數據信息可視化技術(shù)實(shí)現了以《綠色建筑評價(jià)標準》為基礎的綠色評價(jià)功能。張昆從建筑軟件開(kāi)發(fā)的角度對BIM軟件的集成方案進(jìn)行初步研究，從接口集成和系統集成兩大方面總結了BIM軟件集成所要面臨的問(wèn)題。高永剛等研究了基于BIM的可視化技術(shù)，并應用于實(shí)際工程中。葉英華、刁波將BIM技術(shù)應用于混凝土截面時(shí)效非線(xiàn)性分析中，開(kāi)發(fā)了基于BIM技術(shù)的混凝土截面時(shí)效非線(xiàn)性分析軟件系統(Non-Linear Analysis System，NLAS)。
清華大學(xué)土木工程系教授張建平領(lǐng)導的課題組目前正專(zhuān)注于4D研究，該課題組從1991年開(kāi)始就致力于建筑施工進(jìn)度與場(chǎng)地布置三維可視化模擬和動(dòng)態(tài)管理方面的研究；1995年，該課題組研發(fā)成功了用于多層建筑施工進(jìn)度與場(chǎng)地利用的體現4D的概念的GCPSU系統；2000年該課題組王倩基于GCPSU系統提出了可以將施工對象、場(chǎng)地三維模型、Project進(jìn)度管理鏈接起來(lái)的4D施工管理模型4DSMM；2002年，該課題組王洪鈞提出了一個(gè)擴展的4D施工管理模型4DSMM++(4D Site Management Model++)。2002年之后，經(jīng)過(guò)研究的不斷深入和完善，4D施工管理系統不但應用到了實(shí)際中，且達到了國際先進(jìn)水平。2003年12月，基于4DSM++開(kāi)發(fā)的建筑施工4D項目管理系統4D-GCPSU應用于北京奧運會(huì )國家體育場(chǎng)工程投入使用。2005年開(kāi)發(fā)出了“建筑工程4D施工管理系統”，實(shí)現了統一、有效的施工管理數據的集成化管理。2009年張建平等通過(guò)引入4D信息模型以提供統一的信息平臺環(huán)境并解決相應的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，提出了針對當前狀態(tài)的靜態(tài)預警機制和基于趨勢預測的動(dòng)態(tài)預警機制。張建平等人還對面向建筑全生命周期的集成BIM建模技術(shù)進(jìn)行了研究。開(kāi)發(fā)了BIM數據集成與服務(wù)平臺(BIM Date Integration and Server Platform，BIMDISP)，提出了集成4D技術(shù)和過(guò)程模擬的建筑施工計劃管理及優(yōu)化方法，開(kāi)發(fā)了相應的集成系統。BIM技術(shù)在物業(yè)管理階段的應用研究也已起步，張建平等人開(kāi)發(fā)出一種基于IFC標準的建筑物業(yè)信息模型和IFC數據交換接口，建立智能物業(yè)管理系統，實(shí)現智能化的物業(yè)管理功能。同時(shí)，國內一些軟件開(kāi)發(fā)商如天正、廣聯(lián)達、魯班軟件、理正、鴻業(yè)、博超等也都參與了BIM軟件研究，并對BIM技術(shù)在我國的推廣作出了貢獻。
由此可見(jiàn)，BIM軟件在我國本土的研發(fā)和應用也已初見(jiàn)成效，在建筑設計、三維可視化、成本預測、節能設計、施工管理及優(yōu)化、性能測試與評估、信息資源利用等方面都取得了一定的成果。但是，正如美國buildingSMART聯(lián)盟主席Dana K. Smith先生所說(shuō)：“依靠一個(gè)軟件解決所有問(wèn)題的時(shí)代已經(jīng)一去不復返了。”BIM是一種成套的技術(shù)體系，BIM相關(guān)軟件也要集成建設項目的所有信息，對建設項目各個(gè)階段的實(shí)施進(jìn)行建模、分析、預測及指導，從而將應用BIM技術(shù)的效益最大化。 （建筑時(shí)報）