施工企業(yè)BIM應(yīng)用策略研究

劉宏剛 張海華 甘一鳴 劉 佳

(中鐵大橋局集團(tuán)有限公司， 武漢 430050)

施工企業(yè)BIM應(yīng)用策略研究

劉宏剛 張海華 甘一鳴 劉 佳

(中鐵大橋局集團(tuán)有限公司， 武漢 430050)

BIM技術(shù)的出現(xiàn)為施工企業(yè)提高工程建設(shè)項(xiàng)目的信息化管理水平提供了重要機(jī)遇，但由于涉及面較廣、參與方較多、軟件平臺(tái)成熟度較低等因素，施工階段的BIM應(yīng)用是整個(gè)工程建設(shè)產(chǎn)業(yè)鏈中難度最大的環(huán)節(jié)。文章根據(jù)行業(yè)現(xiàn)狀、背景及BIM技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，分析了施工企業(yè)BIM應(yīng)用方向和目標(biāo)，提出了施工企業(yè)BIM應(yīng)用策略，內(nèi)容包括：研究發(fā)展規(guī)律，制定長(zhǎng)期戰(zhàn)略；堅(jiān)持循序漸進(jìn)，避免急于求成；立足業(yè)務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)突破；加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，合理配置資源；做好人才培養(yǎng)，打造專業(yè)平臺(tái)；拓展應(yīng)用空間，實(shí)現(xiàn)管理效益等。結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)有BIM軟件平臺(tái)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用中存在的問(wèn)題提出了具體措施和方法，可供相關(guān)企業(yè)或軟件研發(fā)人員參考。

BIM技術(shù)； 土木工程； 高速鐵路； 施工； 應(yīng)用

1 行業(yè)背景與BIM發(fā)展趨勢(shì)

1.1 行業(yè)背景

近年來(lái)，BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)技術(shù)的快速發(fā)展受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，作為未來(lái)工程建設(shè)領(lǐng)域信息化的重要發(fā)展方向已日趨明朗。BIM是實(shí)現(xiàn)綠色、節(jié)能建筑的重要技術(shù)手段[1]，在推動(dòng)土木工程產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)和提高信息化管理水平過(guò)程中將發(fā)揮關(guān)鍵作用，各國(guó)政府、企業(yè)、行業(yè)組織與研究機(jī)構(gòu)都把BIM技術(shù)作為核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要組成部分予以深入研究。在我國(guó)近幾年的高速鐵路建設(shè)中，已有渝(重慶)黔(貴州)鐵路、西(安)成(都)客運(yùn)專線、石(家莊)濟(jì)(南)客運(yùn)專線、滬(上海)通(南通)鐵路、連(云港)鎮(zhèn)(江)鐵路等工程項(xiàng)目開(kāi)展BIM試點(diǎn)應(yīng)用，對(duì)重、難點(diǎn)工程采用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。

然而與制造業(yè)相比，土木工程行業(yè)的信息化水平已經(jīng)嚴(yán)重落后。根據(jù)IDC(International Data Corporation，國(guó)際數(shù)據(jù)公司)的分析報(bào)告，在同樣的產(chǎn)值規(guī)模下，全球制造業(yè)在信息技術(shù)方面的投入是土木工程行業(yè)的5倍以上。斯坦福大學(xué)的一項(xiàng)研究表明，從上世紀(jì)60年代以來(lái)，美國(guó)工程建設(shè)行業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)效率呈下降趨勢(shì)，而在同一時(shí)期其他工業(yè)行業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率提高了一倍左右[2]。中科院國(guó)情分析研究小組的研究顯示，過(guò)去40年，中國(guó)工業(yè)與服務(wù)業(yè)的生產(chǎn)力指數(shù)提高了230%，而土木工程行業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率指數(shù)不僅沒(méi)有提高，還下降了19.2%。

1.2 BIM發(fā)展趨勢(shì)

2002年Autodesk公司首次提出“BIM”這一行業(yè)術(shù)語(yǔ)時(shí)，國(guó)內(nèi)外BIM應(yīng)用大多是研究性質(zhì)的，軟件廠商是這一技術(shù)的主要推動(dòng)者。例如Autodesk公司的Revit系統(tǒng)產(chǎn)品，在2012年之前基本上采取免費(fèi)贈(zèng)送的方式向CAD產(chǎn)品用戶推廣，并積極與國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)企業(yè)、科研院校、行業(yè)協(xié)會(huì)等加強(qiáng)合作，贊助試點(diǎn)項(xiàng)目BIM應(yīng)用和各種交流會(huì)議，在中國(guó)市場(chǎng)進(jìn)行深耕細(xì)作。2012年之后，隨著B(niǎo)IM軟件的不斷完善，在軟件廠商、行業(yè)組織、媒體的大力宣傳下，以及政府、業(yè)主的鼓勵(lì)和引領(lǐng)下，國(guó)內(nèi)對(duì)BIM技術(shù)的研究和應(yīng)用出現(xiàn)了井噴式增長(zhǎng)。

2002～2015年以BIM和建筑信息模型為主題的技術(shù)文獻(xiàn)數(shù)量逐年變化情況如圖1所示。但“BIM”同時(shí)也屬于生物學(xué)術(shù)語(yǔ)，意為“B淋巴細(xì)胞瘤-2基因中的凋亡調(diào)節(jié)蛋白”(Bcl-2 interacting mediator of cell death)，關(guān)于BIM的早期文獻(xiàn)通常屬于這一類。例如，2003年發(fā)表的涉及BIM的6篇文獻(xiàn)中，有5篇是屬于生物和醫(yī)學(xué)方面的，最近幾年以BIM為主題的文獻(xiàn)中，其含義則大多指向建筑信息模型。

圖1 國(guó)內(nèi)BIM技術(shù)文獻(xiàn)研究趨勢(shì)

根據(jù)蓋特納模型(Gartner Hype cycle)，新技術(shù)的發(fā)展可分為5個(gè)階段：技術(shù)萌芽期(Technology Trigger)，期望膨脹期(Peak of Inflated Expectations)，泡沫化谷底期(Trough of Disillusionment)，光明的爬升期(Slope of Enlightenment)，實(shí)質(zhì)生產(chǎn)高峰期(Plateau of productivity)，如圖2所示。由此我們可以對(duì)BIM技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。

圖2 BIM技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

得益于新媒體時(shí)代信息傳播的便利優(yōu)勢(shì)，以及對(duì)BIM所描繪的綠色建筑、智慧城市的向往，社會(huì)各界對(duì)BIM技術(shù)的關(guān)注空間高漲，“全專業(yè)協(xié)同、全產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)用、全生命周期管理”的理念已經(jīng)深入人心，BLM(Building Lifecycle Management，建筑全生命周期管理)[3]、IPD(Integrated Project Delivery，集成項(xiàng)目交付)，BIM云、BIM大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+等概念也噴薄而出。然而近幾年BIM技術(shù)在施工階段大量應(yīng)用之后，很多企業(yè)開(kāi)始認(rèn)識(shí)到BIM的理想與現(xiàn)實(shí)之間存在巨大反差。僅就BIM軟件來(lái)說(shuō)，目前還存在著功能不夠完善、產(chǎn)品不夠配套、數(shù)據(jù)無(wú)法互用等問(wèn)題。在標(biāo)準(zhǔn)方面，大部分BIM標(biāo)準(zhǔn)還尚未完成制定和頒布。

結(jié)合圖2可以判斷，目前國(guó)內(nèi)BIM技術(shù)的發(fā)展正處于期望膨脹期頂峰，并即將進(jìn)入下降期，國(guó)內(nèi)企業(yè)在開(kāi)展BIM應(yīng)用時(shí)有必要予以分析研究，理性看待BIM價(jià)值和實(shí)施效果，科學(xué)制定BIM發(fā)展規(guī)劃和應(yīng)用策略。

2 施工企業(yè)BIM應(yīng)用方向和目標(biāo)

與設(shè)計(jì)企業(yè)相比，施工企業(yè)的BIM應(yīng)用更復(fù)雜、更困難，所用BIM軟件不僅涵蓋設(shè)計(jì)階段用到的建模、算量、碰撞檢查等功能，還包括施工組織模擬，進(jìn)度、質(zhì)量管理，物料跟蹤、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控等功能[4]，軟件的集成與數(shù)據(jù)共享難度更大。設(shè)計(jì)企業(yè)的BIM協(xié)同平臺(tái)形成之后可以持續(xù)使用和完善，便于在業(yè)務(wù)流程、崗位分工、協(xié)同等方面實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化[5]，而施工企業(yè)的技術(shù)、管理團(tuán)隊(duì)及實(shí)施項(xiàng)目都是流動(dòng)的，不便于經(jīng)驗(yàn)的積累和傳遞。

國(guó)內(nèi)施工企業(yè)目前面臨著如下困境：

(1)項(xiàng)目復(fù)雜性不斷增加，高端建筑業(yè)和公共設(shè)施項(xiàng)目對(duì)工程質(zhì)量和綠色、智能的要求不斷提高。

(2)項(xiàng)目業(yè)主對(duì)工期和造價(jià)的嚴(yán)格控制，設(shè)計(jì)文件中大量的錯(cuò)漏碰缺和施工過(guò)程中頻繁的設(shè)計(jì)變更，增大了施工企業(yè)項(xiàng)目管理難度。

(3)施工技術(shù)和管理方法在過(guò)去幾十年未出現(xiàn)重大革新，對(duì)新的挑戰(zhàn)缺乏有效的應(yīng)對(duì)手段。有研究指出，我國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中的作用約為25%～30%，而發(fā)達(dá)國(guó)家達(dá)到70%～80%。

(4)人工成本上升，勞務(wù)用工緊張； 工作環(huán)境艱苦，中青年技術(shù)人才流失嚴(yán)重；高素質(zhì)、綜合型、專業(yè)型人才匱乏。

(5)全球化時(shí)代的開(kāi)放格局使市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇。

現(xiàn)代化、工業(yè)化和信息化是工程建設(shè)領(lǐng)域的三大發(fā)展目標(biāo)。信息化包括技術(shù)信息化和管理信息化，對(duì)于施工企業(yè)的BIM應(yīng)用來(lái)說(shuō)，可分為技術(shù)分析和項(xiàng)目管理兩個(gè)應(yīng)用方向，其具體應(yīng)用點(diǎn)有不同細(xì)度或深度的劃分，國(guó)內(nèi)土建企業(yè)在施工階段開(kāi)展的BIM應(yīng)用如表1所示。

實(shí)施信息化是提高企業(yè)管理水平的重要途徑，也是推動(dòng)集約化、標(biāo)準(zhǔn)化、實(shí)現(xiàn)精益施工(Lean Construction)的必要條件。與ERP相比，BIM更適合土木工程行業(yè)的信息化需求，施工企業(yè)應(yīng)抓住機(jī)遇，以提高技術(shù)和管理水平為目標(biāo)開(kāi)展BIM應(yīng)用。

表1 施工階段常見(jiàn)的BIM應(yīng)用點(diǎn)

3 工程案例

渝黔鐵路白沙沱長(zhǎng)江大橋是國(guó)內(nèi)高速鐵路建設(shè)中首批采用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)和施工的試點(diǎn)項(xiàng)目之一，是目前世界上跨度最大、荷載最重的六線鐵路斜拉橋，也是第一座采用雙層鐵路布置形式的斜拉橋，上層橋面通行四線客線，下層橋面通行兩線貨線，如圖3所示。

圖3 渝黔鐵路白沙沱長(zhǎng)江大橋主橋立面(m)

該橋重慶側(cè)邊跨主梁須跨越3條鐵路線，為保證鋼梁施工和列車(chē)運(yùn)行安全，提出了在支架上拼裝鋼梁，采用同步頂推技術(shù)完成跨線段鋼梁施工的方案，以減少跨既有線施工時(shí)間，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。鋼梁拼裝及跨線頂推方案如圖4所示。

由于頂推工序復(fù)雜、架梁吊機(jī)的作業(yè)空間受到主塔的限制等因素，技術(shù)人員采用BIM技術(shù)對(duì)鋼梁構(gòu)件的存放、運(yùn)輸、吊裝，以及吊機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡、鋼梁的頂推過(guò)程等進(jìn)行了全面模擬(如圖5所示)，以檢驗(yàn)方案的可行性，根據(jù)模擬中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化處理，制定出詳細(xì)的作業(yè)流程和施工步驟，保證了施工方案的順利實(shí)施。

除采用BIM技術(shù)進(jìn)行施工方案模擬、可視化交底、設(shè)計(jì)校核、3D協(xié)調(diào)等應(yīng)用外，還應(yīng)用BIM平臺(tái)對(duì)施工進(jìn)度、成本、安全、質(zhì)量進(jìn)行管理。利用二維碼等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行物料追蹤管理，并開(kāi)發(fā)了移動(dòng)端應(yīng)用，手機(jī)掃描二維碼可對(duì)物料狀進(jìn)行查詢和編輯。雖然這些應(yīng)用還有很多需要完善的地方，但仍屬于有益的嘗試。

圖4 邊跨鋼梁拼裝與跨線施工方案總布置圖

圖5 邊跨鋼梁拼裝與跨線施工模擬

4 施工企業(yè)BIM應(yīng)用策略

4.1 研究發(fā)展規(guī)律，制定長(zhǎng)期戰(zhàn)略

BIM對(duì)建筑業(yè)的重要性毋容置疑，然而由于媒體的過(guò)度宣傳，使人們對(duì)BIM的憧憬產(chǎn)生了幻覺(jué)，把未來(lái)的美好前景當(dāng)成了今天的現(xiàn)實(shí)。事實(shí)上在施工領(lǐng)域的BIM應(yīng)用，現(xiàn)階段即使愿意投入資源也難以達(dá)到預(yù)期的效果，但如果因此認(rèn)為BIM華而不實(shí)對(duì)其全盤(pán)否定，則有可能錯(cuò)失BIM發(fā)展良機(jī)。

自1975年Chuck Eastman首次提出“Building Description System”設(shè)想以來(lái)，BIM已走過(guò)40年發(fā)展歷程，結(jié)合BIM的最終理想，我們可以將BIM的發(fā)展過(guò)程分為四個(gè)階段，其關(guān)鍵詞分別為：概念、技術(shù)、應(yīng)用、價(jià)值，與蓋特納模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖6所示。毫無(wú)疑問(wèn)，BIM技術(shù)的開(kāi)發(fā)工作還遠(yuǎn)未完成，目前僅在建筑行業(yè)的設(shè)計(jì)階段得到了有效應(yīng)用，而施工階段的應(yīng)用還缺乏必要的技術(shù)條件，主要原因是平臺(tái)類軟件的成熟度遠(yuǎn)低于工具類軟件，而項(xiàng)目管理是施工階段的BIM應(yīng)用重點(diǎn)。從行業(yè)來(lái)看，面向土木行業(yè)的BIM軟件尚未開(kāi)發(fā)成功，目前主要借用房屋建筑行業(yè)的BIM軟件，雖然已有很多企業(yè)通過(guò)二次開(kāi)發(fā)或定制研發(fā)進(jìn)行了試點(diǎn)應(yīng)用，但這種應(yīng)用在短期內(nèi)還無(wú)法取得經(jīng)濟(jì)效益，甚至有部分企業(yè)認(rèn)為BIM的最大亮點(diǎn)是在投標(biāo)過(guò)程中向業(yè)主展示技術(shù)實(shí)力和企業(yè)形象，使BIM應(yīng)用流于形式，停留在宣傳層面，是不可能持久的。

圖6 BIM技術(shù)發(fā)展階段預(yù)測(cè)

根據(jù)對(duì)BIM發(fā)展階段的分析，我們可以預(yù)測(cè)BIM技術(shù)研發(fā)工作有望在下一個(gè)10年取得重大進(jìn)展，初步具備支持BIM技術(shù)全產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)用和建筑實(shí)體全生命周期管理的潛力，而在20年之后，將能夠在整個(gè)工程建設(shè)行業(yè)真正實(shí)現(xiàn)BIM應(yīng)用價(jià)值。施工企業(yè)可以根據(jù)BIM發(fā)展進(jìn)程及所處行業(yè)特點(diǎn)，結(jié)合自身實(shí)際需求有針對(duì)性地制定BIM應(yīng)用發(fā)展規(guī)劃、分階段目標(biāo)和實(shí)施方案，改進(jìn)傳統(tǒng)管理方法，建立適合BIM應(yīng)用的工程管理模式。

4.2 堅(jiān)持循序漸進(jìn)，避免急于求成

從BIM技術(shù)的發(fā)展起源來(lái)看，北歐、日本等國(guó)的BIM應(yīng)用先于美國(guó)。北歐國(guó)家冬天漫長(zhǎng)多雪，這使得建筑構(gòu)件的預(yù)制化非常重要，因此促進(jìn)了包含豐富數(shù)據(jù)、基于模型的BIM技術(shù)的發(fā)展，并導(dǎo)致這些國(guó)家及早地進(jìn)行了BIM的部署，成為全球最先采用基于BIM模型進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的國(guó)家之一[6]。而日本的制造業(yè)較為發(fā)達(dá)，設(shè)備廠家將虛擬裝配技術(shù)延伸到現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)節(jié)，促進(jìn)了BIM技術(shù)在機(jī)電專業(yè)的應(yīng)用，得益于其相對(duì)封閉的企業(yè)文化和高度融合的內(nèi)部市場(chǎng)，在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的專業(yè)協(xié)同與數(shù)據(jù)交換方面擁有了成熟的接口，實(shí)施BIM能夠帶來(lái)工作效率和經(jīng)濟(jì)效益的顯著提升，因而成為企業(yè)從自身需要出發(fā)做出的選擇。

目前國(guó)外的BIM應(yīng)用主要集中在規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段，屬于典型的效益驅(qū)動(dòng)模式。而由于國(guó)情的不同，中國(guó)建筑市場(chǎng)的BIM應(yīng)用更多是由政府和業(yè)主推動(dòng)，要求在施工階段開(kāi)展BIM應(yīng)用。2015年7月，住建部發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見(jiàn)》，明確要求：“到2020年末，建筑行業(yè)甲級(jí)勘察、設(shè)計(jì)單位以及特級(jí)、一級(jí)房屋建筑工程施工企業(yè)應(yīng)掌握并實(shí)現(xiàn)BIM與企業(yè)管理系統(tǒng)和其他信息技術(shù)的一體化集成應(yīng)用。到2020年末，以下新立項(xiàng)項(xiàng)目勘察設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)中，集成應(yīng)用BIM的項(xiàng)目比率達(dá)到90%：以國(guó)有資金投資為主的大中型建筑；申報(bào)綠色建筑的公共建筑和綠色生態(tài)示范小區(qū)”。相對(duì)于國(guó)內(nèi)土木工程行業(yè)的BIM應(yīng)用基礎(chǔ)來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)極為宏偉的目標(biāo)，相關(guān)企業(yè)在具體實(shí)施中如不采取適當(dāng)?shù)牟呗院苋菀自斐少Y金浪費(fèi)和效益損失。

美國(guó)USACE(United States Army Corps of Engineers，美國(guó)陸軍工程兵)是最積極推動(dòng)BIM應(yīng)用的聯(lián)邦機(jī)構(gòu)之一，在其為期15年的BIM應(yīng)用路線圖中設(shè)計(jì)了一個(gè)“新項(xiàng)目BIM應(yīng)用決策模型”，規(guī)定必須同時(shí)滿足“項(xiàng)目包含復(fù)雜構(gòu)件或部件、大型項(xiàng)目、BIM重復(fù)利用程度高”才考慮全面綜合的BIM應(yīng)用，如果前述三個(gè)條件不能同時(shí)滿足的話，需要具備“項(xiàng)目需要高強(qiáng)度運(yùn)維管理、項(xiàng)目重要性程度高、其他因素支持、主辦方BIM能力支持”等條件方可考慮全面綜合BIM應(yīng)用，否則只考慮在特定專業(yè)或功能上應(yīng)用BIM甚至?xí)簳r(shí)不用BIM，而所有這些決策的基本前提是經(jīng)濟(jì)上可行。這種務(wù)實(shí)理性的科學(xué)態(tài)度值得借鑒。

4.3 立足業(yè)務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)突破

在針對(duì)某一具體工程項(xiàng)目進(jìn)行BIM策劃時(shí)，首先要分析需求、明確目標(biāo)，在解決“如何應(yīng)用BIM”之前，先要回答“為何應(yīng)用BIM”的問(wèn)題，這對(duì)于制訂詳細(xì)計(jì)劃和評(píng)價(jià)實(shí)施效果非常重要。其次要注意BIM應(yīng)用點(diǎn)與價(jià)值點(diǎn)的區(qū)別，很多企業(yè)能夠輕易選擇應(yīng)用點(diǎn)，但卻找不到價(jià)值點(diǎn)。能夠帶來(lái)效益的應(yīng)用就是最好的應(yīng)用，不必貪大求全。

建筑行業(yè)普遍認(rèn)同BIM在機(jī)電安裝中的應(yīng)用價(jià)值，不僅因?yàn)槟軌蛲ㄟ^(guò)虛擬裝配檢查和優(yōu)化安裝方案的可行性，事先確定安裝空間和預(yù)留孔洞的設(shè)置、確保安裝順利，而且能夠?qū)IM信息延伸應(yīng)用到運(yùn)維管理，這種針對(duì)具體需求開(kāi)展的BIM應(yīng)用比較能夠取得成功。施工階段在技術(shù)分析中所用到的BIM軟件大多屬工具類軟件，成熟度高且選擇余地較大，實(shí)施起來(lái)也相對(duì)容易。

有的企業(yè)首次接觸BIM就忙著制定標(biāo)準(zhǔn)、流程、管理制度，這不是個(gè)好主意。標(biāo)準(zhǔn)是在有了成熟應(yīng)用之后進(jìn)行的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，流程也需要在實(shí)踐摸索中才能逐步完善，國(guó)內(nèi)關(guān)于BIM技術(shù)和應(yīng)用方面的絕大部分標(biāo)準(zhǔn)都還沒(méi)有出臺(tái)，但這并不妨礙開(kāi)展BIM應(yīng)用。

應(yīng)用點(diǎn)的選擇應(yīng)先易后難，從單項(xiàng)應(yīng)用到綜合應(yīng)用，從獨(dú)立應(yīng)用到集成應(yīng)用，從試點(diǎn)應(yīng)用到全面應(yīng)用。先在個(gè)別應(yīng)用點(diǎn)實(shí)現(xiàn)單項(xiàng)突破，再通過(guò)建立BIM試點(diǎn)項(xiàng)目的方式，逐步擴(kuò)展到多階段、多專業(yè)的集成應(yīng)用，不斷積累和總結(jié)實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，最終建立起適合企業(yè)自身需要的BIM技術(shù)解決方案。

4.4 加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，合理配置資源

BIM技術(shù)的應(yīng)用高度依賴IT資源，特別是各種BIM軟件，是開(kāi)展BIM應(yīng)用的重要工具，同時(shí)也是最主要的成本支出。不同BIM軟件對(duì)硬件的需求是不同的，而不同企業(yè)對(duì)BIM軟件的需求也是不同的，在確定BIM軟件硬件配置方案時(shí)，必須先了解其業(yè)務(wù)需求及發(fā)展方向、BIM應(yīng)用重點(diǎn)、團(tuán)隊(duì)規(guī)模、工作方式等，并對(duì)BIM環(huán)境下的IT技術(shù)、工程技術(shù)、管理模式等問(wèn)題加強(qiáng)基礎(chǔ)性研究。

全面的BIM應(yīng)用需要多種軟件工具，在確定軟件組合方案時(shí)要充分考慮數(shù)據(jù)異構(gòu)問(wèn)題。BIM核心建模軟件及大部分工具類軟件由少數(shù)國(guó)際軟件巨頭所壟斷，為鞏固競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，這些軟件企業(yè)正在加快產(chǎn)品布局及企業(yè)之間的兼并聯(lián)合。以美國(guó)Trimble公司為例，近年來(lái)陸續(xù)收購(gòu)了加拿大Applanix公司、德國(guó)NPHO公司、法國(guó)Ashtech公司、芬蘭Tekla公司，軟件產(chǎn)品涵蓋Accubid、MeridianSystems、Plancal、QuickPen、SketchUp、Tekla、VicoSoftware和WinEst等品牌軟件和外業(yè)解決方案。由于軟件購(gòu)置和人員培訓(xùn)成本較高，企業(yè)用戶一旦選定軟件組合，BIM應(yīng)用的成敗就會(huì)與特定軟件廠商的命運(yùn)結(jié)合在一起，因此應(yīng)充分調(diào)研論證。

BIM軟件對(duì)運(yùn)行環(huán)境的要求較高，但由于IT硬件的更新速度較快，配置時(shí)不宜過(guò)度超前，同時(shí)，需充分了解所選BIM軟硬件之間的適應(yīng)性問(wèn)題。很多用戶曾反映BIM軟件在服務(wù)器上的運(yùn)行效果不如圖形工作站，采用虛擬化方式大多以失敗告終，其主要原因是現(xiàn)有的大部分BIM軟件不支持多線程運(yùn)算，而多核處理器并行運(yùn)算是服務(wù)器的主流配置方式，同時(shí)為了避免長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)運(yùn)行時(shí)芯片過(guò)熱，所配置的CPU單核運(yùn)算速率通常較低，在運(yùn)行BIM軟件時(shí)并無(wú)速度優(yōu)勢(shì)，面向圖形設(shè)計(jì)的虛擬化軟件還不夠完善，而在模型創(chuàng)建階段采取虛擬化方式進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)時(shí)，需萬(wàn)兆以上局域網(wǎng)支持才能獲得較高的響應(yīng)速度。

在一些特別大型或復(fù)雜的項(xiàng)目中，當(dāng)BIM數(shù)據(jù)呈幾何級(jí)增長(zhǎng)時(shí)，計(jì)算機(jī)的反應(yīng)速度會(huì)迅速下降，可以采取以下措施予以緩解：

(1)明確BIM應(yīng)用目標(biāo)，設(shè)置合理的期望值，“三維”并不意味著項(xiàng)目中的每個(gè)零件都需要建模。

(2)針對(duì)不同需求，創(chuàng)建不同細(xì)度等級(jí)的BIM模型。

(3)針對(duì)不同BIM軟件選擇適當(dāng)?shù)挠布?/p>

(4)合理劃分BIM文件的結(jié)構(gòu)，建立多文件協(xié)同方式。

(5)建立良好的操作習(xí)慣，減少人為因素的影響。

(6)了解硬件知識(shí)，學(xué)會(huì)對(duì)不同硬件(比如固態(tài)硬盤(pán)與機(jī)械硬盤(pán))的正確使用與保養(yǎng)。

4.5 做好人才培養(yǎng)，打造專業(yè)平臺(tái)

目前土木工程行業(yè)開(kāi)展BIM應(yīng)用的最大技術(shù)障礙仍然是軟件問(wèn)題，國(guó)內(nèi)BIM應(yīng)用較好的企業(yè)有一個(gè)共同特點(diǎn)，那就是二次開(kāi)發(fā)能力比較強(qiáng)，成立了由專業(yè)IT人員組成的研發(fā)隊(duì)伍針對(duì)本企業(yè)的應(yīng)用需求對(duì)現(xiàn)有BIM軟件功能進(jìn)行改進(jìn)或集成，這正是現(xiàn)階段BIM軟件不完善造成的。

從狹義上講，BIM是對(duì)建筑工程物理特征和功能特性信息的數(shù)字化承載和可視化表達(dá)，美國(guó)建筑師學(xué)會(huì)將其定義為一種“結(jié)合工程專案信息數(shù)據(jù)庫(kù)的模型技術(shù)”，而Graphisoft公司認(rèn)為BIM是一個(gè)“包含了圖形及非圖形文件的單一知識(shí)庫(kù)”。因此，數(shù)據(jù)庫(kù)與可視化是BIM的兩大核心技術(shù)，而國(guó)產(chǎn)軟件在這兩方面的技術(shù)基礎(chǔ)都比較薄弱，優(yōu)勢(shì)技術(shù)主要體現(xiàn)在本土化定制以及對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口的研究。

基礎(chǔ)薄弱、人才匱乏使國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)展BIM應(yīng)用困難重重，國(guó)外BIM軟件在中國(guó)市場(chǎng)的本土化進(jìn)程尚未完成，而具有本土化優(yōu)勢(shì)的國(guó)產(chǎn)平臺(tái)類軟件則存在著集成度低、可靠性差等缺陷，有些技術(shù)成果尚未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，主要以科研課題的形式為企業(yè)用戶進(jìn)行定制研發(fā)，成本畸高且通用性較差，一次研發(fā)活動(dòng)僅能用于一個(gè)特定項(xiàng)目，造成企業(yè)成本負(fù)擔(dān)較重，同時(shí)也導(dǎo)致軟件系統(tǒng)在日常應(yīng)用中高度依賴研發(fā)團(tuán)隊(duì)的實(shí)時(shí)維護(hù)。另外，在BIM應(yīng)用中為了便于宣傳和展示，通常還要結(jié)合GIS、點(diǎn)云掃描、場(chǎng)景建模、視頻剪輯等技術(shù)對(duì)BIM模型進(jìn)行后期處理，這些情況都需要企業(yè)加強(qiáng)內(nèi)部BIM人才的培養(yǎng)。

項(xiàng)目管理是施工企業(yè)信息化建設(shè)的優(yōu)先方向，也是BIM應(yīng)用的重點(diǎn)，但軟件功能的集成是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)，不可能一蹴而就。發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)表明，BIM應(yīng)用能否取得預(yù)期效果與其BIM軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平及實(shí)施BIM的企業(yè)所處行業(yè)內(nèi)部的融合程度有直接關(guān)系。BIM軟件及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展和完善注定是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，只有通過(guò)科學(xué)合理的規(guī)劃，充分利用內(nèi)部外部?jī)煞N資源，打造出專業(yè)的項(xiàng)目管理平臺(tái)并由專業(yè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行應(yīng)用和維護(hù)，才能最終取得成功。

4.6 拓展應(yīng)用空間，實(shí)現(xiàn)管理效益

BIM為實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)品的精益施工、精細(xì)化管理、全生命周期管理等先進(jìn)理念提供了可能性。同時(shí)，越來(lái)越多的技術(shù)被融合到BIM概念中來(lái)，比如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)端應(yīng)用、視頻監(jiān)控等，這些技術(shù)的加入拓展了BIM的應(yīng)用空間，但也增大了系統(tǒng)集成的難度，可以在實(shí)踐中根據(jù)需要逐步拓展項(xiàng)目管理的覆蓋面。

美國(guó)精益施工學(xué)會(huì)的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)計(jì)劃完成度達(dá)到75%～90%時(shí)，生產(chǎn)效率和利潤(rùn)都會(huì)有明顯增長(zhǎng)，在沒(méi)有采用精益施工前，只有1/3的任務(wù)能夠按承諾的計(jì)劃完成，而信息不夠清晰和明確是首要原因。能否保證每個(gè)任務(wù)按要求完成的關(guān)鍵在于具體執(zhí)行任務(wù)最基層的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，也就是精益施工里所說(shuō)的末位計(jì)劃員，BIM技術(shù)中的可視化交底非常有利于他們準(zhǔn)確理解方案、計(jì)劃的意圖和技術(shù)要點(diǎn)，顯著提高工作效率，并減少執(zhí)行錯(cuò)誤。

在建設(shè)項(xiàng)目管理機(jī)構(gòu)的組織形式上，基于 BIM的信息化技術(shù)有利于減少管理層次、擴(kuò)大管理幅度，實(shí)現(xiàn)扁平化組織結(jié)構(gòu)，使建設(shè)各方的信息溝通更直接、更準(zhǔn)確。BIM技術(shù)為扁平化組織結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)可視化的決策平臺(tái)，各參與方的信息管理人員組成信息管理團(tuán)隊(duì)，在此平臺(tái)上對(duì)各自負(fù)責(zé)的工程信息進(jìn)行處理，形成多位一體的信息管理格局[7]，各方根據(jù)管理權(quán)限便捷地獲得所需的工程項(xiàng)目信息，簡(jiǎn)化了信息溝通流程，避免了工程信息的重復(fù)輸入，同時(shí)也提高了BIM的使用效率和應(yīng)用價(jià)值，如圖7所示。

圖7 建設(shè)項(xiàng)目信息傳遞方式的轉(zhuǎn)變

5 結(jié)束語(yǔ)

BIM的價(jià)值取決于BIM信息被使用的價(jià)值[8]，但由于技術(shù)、人才、標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境等方面的制約，BIM在項(xiàng)目管理中的應(yīng)用潛力還遠(yuǎn)未發(fā)揮出來(lái)，各種功能尚未有效集成，BIM信息在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)及項(xiàng)目管理的各個(gè)環(huán)節(jié)還未實(shí)現(xiàn)自由流通，信息利用率和交換效率較低，信息的準(zhǔn)確性、一致性、完備性還有待提高，施工企業(yè)在開(kāi)展BIM應(yīng)用時(shí)難以達(dá)到預(yù)期的效果，使BIM技術(shù)的進(jìn)一步推廣受到制約。

國(guó)產(chǎn)BIM軟件企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)可針對(duì)這些問(wèn)題開(kāi)展研究，充分發(fā)揮BIM的信息集成優(yōu)勢(shì)和跨平臺(tái)管理能力，通過(guò)提高軟件性能和改善用戶體驗(yàn)，支持BIM模型在設(shè)計(jì)、制造、安裝施工及運(yùn)維管理等全產(chǎn)業(yè)鏈的流轉(zhuǎn)和共享，利用自身的本土化優(yōu)勢(shì)，通過(guò)合作共贏實(shí)現(xiàn)BIM在國(guó)內(nèi)建筑和土木工程施工領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。

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Research on BIM Application Strategy of Construction Enterprises

LIU Honggang ZHANG Haihua GAN Yiming LIU Jia

(China ZhongTie Major Bridge Engineering Group Co.,Ltd., Wuhan 430050， China)

The appearance of BIM technology provides an important opportunity for construction enterprises to improve the informationization management. Due to such factors as covering?a wide?range of aspects, more participants and lower maturity of the software platform, application of BIM during construction phase is the most difficult part in the whole engineering construction. According to the industry status, background and BIM technology development trends, the direction and goals of the construction industry BIM application is analyzed and BIM application strategies are put forward, including: insisting on step by step to avoid anxious; based on business needs to achieve breakthrough in key areas; strengthening the basic research and allocating the resources reasonable;to do a good personnel training and create a professional platform; expanding the application space to achieve the efficient management. Combined with engineering practice, specific measures and methods for the problems existed in BIM software platform development and application are put forward, which can be referenced by relevant researchers.

BIM technology；civil engineering；high speed railway; construction；application

2015-03-15

劉宏剛(1975-)，男，高級(jí)工程師。

1674—8247(2016)04—0001—07

TU17

A