淺析建設(shè)工程項(xiàng)目BIM技術(shù)應(yīng)用框架

楊 寧 劉延志 伍岳青

江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院（341000）

0 前言

為適應(yīng)建筑產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展，滿(mǎn)足人力資源和社會(huì)保障部最新頒布的建筑信息模型技術(shù)員的從業(yè)要求，我國(guó)設(shè)立了1+X建筑信息模型（BIM）職業(yè)技能等級(jí)證書(shū)[1]。BIM即建筑信息模型，其技術(shù)核心是一個(gè)由計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的，包含真實(shí)世界中物體的真實(shí)信息和變更行為的數(shù)據(jù)庫(kù)[2]。建筑信息模型完善了建設(shè)工程項(xiàng)目各個(gè)參與方的信息溝通問(wèn)題，讓信息傳遞更加準(zhǔn)確、快捷、高效，實(shí)現(xiàn)了工程項(xiàng)目全生命周期的信息化集成管理[3]。但是目前的建筑信息模型僅僅用在了施工翻模、碰撞檢查等部分工作中，在運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中，也只是少量運(yùn)用在智能建筑中，并未發(fā)揮出長(zhǎng)效、穩(wěn)定的效益。

1 BIM技術(shù)及其特點(diǎn)分析

建筑信息模型技術(shù)是建筑信息集成的實(shí)現(xiàn)，將建設(shè)工程項(xiàng)目管理中的各種信息整合至一個(gè)三維模型信息數(shù)據(jù)庫(kù)中，使得各方參與人員可以基于平臺(tái)進(jìn)行協(xié)同工作，有效提高工作效率和信息的準(zhǔn)確性、降低工程成本，優(yōu)化施工進(jìn)度控制方案，提高工程建設(shè)的質(zhì)量，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[4]。

1.1 可視化

對(duì)于傳統(tǒng)的圖紙來(lái)說(shuō)，建筑構(gòu)件的真實(shí)信息需要建筑行業(yè)從業(yè)人員通過(guò)自身的識(shí)別能力來(lái)判斷，而建筑信息模型技術(shù)的可視化特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了建筑構(gòu)件三維模型與其所包含真實(shí)信息的可視化展示。

1.2 協(xié)調(diào)性

對(duì)于傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)工作方式來(lái)說(shuō)，信息傳遞容易失真或延遲，建筑信息模型技術(shù)的協(xié)調(diào)性特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了各專(zhuān)業(yè)的碰撞檢查功能，可通過(guò)中心服務(wù)器推送的方式，使得建筑從業(yè)人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)各專(zhuān)業(yè)的碰撞問(wèn)題。

1.3 模擬性

對(duì)于傳統(tǒng)的建設(shè)工程，人們經(jīng)常使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)建筑的節(jié)能、日光、防火防災(zāi)、熱傳導(dǎo)等性能進(jìn)行測(cè)算，準(zhǔn)確度較低。建筑信息模型技術(shù)的模擬性可對(duì)其進(jìn)行仿真模擬，以肉眼可見(jiàn)的方式，直接“看見(jiàn)”建筑物施工和運(yùn)營(yíng)的狀態(tài)。

1.4 優(yōu)化性

通常情況下，建設(shè)工程項(xiàng)目管理的進(jìn)度、成本、質(zhì)量等目標(biāo)之間是對(duì)立統(tǒng)一的，難以?xún)?yōu)化。而建筑信息模型技術(shù)的優(yōu)化，可以通過(guò)平臺(tái)的人工智能優(yōu)化算法，使工程項(xiàng)目管理的多目標(biāo)得到均衡優(yōu)化。

1.5 可出圖性

傳統(tǒng)的圖紙不能反映出建筑構(gòu)件完整的真實(shí)信息，工程表達(dá)不夠具體，需要建筑從業(yè)人員反復(fù)揣摩或者查找圖集。而建筑信息模型技術(shù)的可出圖性，可以對(duì)圖紙進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，使工程表達(dá)更加詳細(xì)。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀分析

2.1 可視化

構(gòu)件表達(dá)的真實(shí)信息不夠完整。

部分構(gòu)件建模的精度不高。

大部分節(jié)點(diǎn)詳圖仍然依靠注釋?zhuān)瑹o(wú)工程實(shí)體模型。

資源庫(kù)不夠，專(zhuān)業(yè)拓展度不高。

2.2 協(xié)調(diào)性

管理工作依舊復(fù)雜，需要工作人員具有一定的施工經(jīng)驗(yàn)。

碰撞檢查涉及的對(duì)象眾多，且包含重復(fù)性數(shù)據(jù)，工作人員提取碰撞信息難度較大。

碰撞檢查無(wú)內(nèi)置規(guī)范，需要依靠工作人員進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。

未形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)審核與傳遞平臺(tái)，缺乏工程變更等其他問(wèn)題的協(xié)調(diào)系統(tǒng)。

2.3 模擬性

模擬系統(tǒng)功能單一，缺乏整體性。

模擬主要采用動(dòng)畫(huà)形式，缺乏用戶(hù)交互。

模擬主要展示靜態(tài)數(shù)據(jù)，無(wú)法動(dòng)態(tài)反映模型的實(shí)施變化。

模擬需要工作人員掌握一定視頻制作能力與施工技術(shù)，難度較大。

2.4 優(yōu)化性

平臺(tái)管理的工程信息有限，無(wú)法覆蓋工程項(xiàng)目全生命周期。

平臺(tái)主要針對(duì)施工方的項(xiàng)目管理工作，無(wú)法覆蓋其他項(xiàng)目參與方。

平臺(tái)依然還需要算法，對(duì)工程項(xiàng)目管理的多目標(biāo)問(wèn)題進(jìn)行均衡優(yōu)化。

平臺(tái)剛性較大，對(duì)需要個(gè)性化管理的工程或特殊的項(xiàng)目，缺乏適應(yīng)能力。

2.5 可出圖性

需要同時(shí)具備設(shè)計(jì)能力和建模能力的工作人員完成深化設(shè)計(jì)工作，要求較高。

需要工作人員手動(dòng)檢查圖紙中未標(biāo)注的信息。

各專(zhuān)業(yè)之間缺乏溝通和協(xié)調(diào)，沒(méi)有針對(duì)性的平臺(tái)來(lái)管理溝通協(xié)調(diào)的信息。

需要工作人員具有較高的參數(shù)化建模能力，來(lái)解決圖紙中復(fù)雜的模型圖元與注釋圖元。

3 建設(shè)工程項(xiàng)目BIM技術(shù)應(yīng)用框架分析

建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用的建模軟件，應(yīng)當(dāng)能創(chuàng)建參數(shù)化的模型，才能反映出模型具有的所有真實(shí)信息，并且能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)變更。只要模型已經(jīng)創(chuàng)建，則各個(gè)視圖都?jí)蚍从吵瞿Ｐ偷恼鎸?shí)形態(tài)，無(wú)須重復(fù)繪制[5]。為優(yōu)化建筑信息模型技術(shù)，拓展其應(yīng)用范圍，應(yīng)開(kāi)發(fā)符合我國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的建筑信息模型管理平臺(tái)。

3.1 云端

3.1.1 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)

云端應(yīng)當(dāng)存儲(chǔ)滿(mǎn)足建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)的各種數(shù)據(jù)，如模型數(shù)據(jù)、合同文本、進(jìn)度計(jì)劃、質(zhì)量管理、工程量清單、物料資源等。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)盡可能包含建設(shè)工程項(xiàng)目管理全生命周期的信息。同時(shí)，納入人工智能優(yōu)化算法和資源庫(kù)，增設(shè)建設(shè)工程項(xiàng)目管理多目標(biāo)均衡優(yōu)化功能，并且為用戶(hù)提供各類(lèi)資源。云端還應(yīng)當(dāng)留有接口，用來(lái)保存用戶(hù)自定義的數(shù)據(jù)，增加彈性。

3.1.2 數(shù)據(jù)的校對(duì)核準(zhǔn)

云端應(yīng)當(dāng)對(duì)用戶(hù)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行校對(duì)核準(zhǔn)。用戶(hù)上傳的算法等各類(lèi)文件，應(yīng)當(dāng)符合云端本身的規(guī)定。云端還需要檢測(cè)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，查看其是否符合工程建設(shè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)與施工規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)圖集規(guī)范、工程量清單規(guī)范等國(guó)家或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.3 數(shù)據(jù)的展示

云端應(yīng)當(dāng)能夠展示三維模型、虛擬仿真動(dòng)畫(huà)、交互式虛擬仿真視頻、合同信息、施工進(jìn)度信息、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)信息、工程撥付款等管理類(lèi)信息，使得參與建設(shè)項(xiàng)目的各方能夠通過(guò)可視化的方式，進(jìn)行溝通、討論、決策等工作。

3.2 參數(shù)化建?？蛻?hù)端

橋梁隧道工程參數(shù)化建模工具：拓展專(zhuān)業(yè)應(yīng)用范圍。

拓展節(jié)點(diǎn):適應(yīng)復(fù)雜多變的參數(shù)化構(gòu)件建模。標(biāo)準(zhǔn)模型:自動(dòng)化完成重復(fù)的、具有特殊標(biāo)準(zhǔn)的建模工作。

復(fù)雜體量系統(tǒng)建模工具:適應(yīng)復(fù)雜的幕墻系統(tǒng)與鋼結(jié)構(gòu)工程開(kāi)發(fā)。

族建模工具：增加參數(shù)化圖形創(chuàng)建方法，適應(yīng)復(fù)雜的族建模工作。

云端接口工具:獲取云端標(biāo)準(zhǔn)化管理數(shù)據(jù)等資源。

3.3 數(shù)據(jù)管理客戶(hù)端

云端工具:可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模型、數(shù)據(jù)、自定義算法的上傳與下載，同時(shí)接收云端下達(dá)的指令和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。

數(shù)據(jù)提取工具:按照云端數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，提取模型及數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)算法工具:提供對(duì)數(shù)據(jù)加工與處理的功能。數(shù)據(jù)展示工具:按照云端數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)、展示模型及數(shù)據(jù)，或者將數(shù)據(jù)導(dǎo)出成數(shù)據(jù)報(bào)表或網(wǎng)頁(yè)。

項(xiàng)目管理工具:提供建設(shè)工程項(xiàng)目管理的全生命周期管理信息系統(tǒng)，根據(jù)云端下達(dá)的指令和任務(wù)，完成項(xiàng)目管理工作，內(nèi)置人工智能優(yōu)化算法，解決工程項(xiàng)目多目標(biāo)管理問(wèn)題。

智能建模與檢測(cè)工具:提供智能建模方法，能夠?qū)D紙換為模型，同時(shí)根據(jù)云端的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)模型進(jìn)行校對(duì)核準(zhǔn)。

3.4 虛擬仿真客戶(hù)端

云端工具:可以實(shí)現(xiàn)對(duì)交互式應(yīng)用程序或者模型資源的上傳與下載，同時(shí)接收云端下達(dá)的指令和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。

移動(dòng)視覺(jué)工具:可以提供基于物理系統(tǒng)的第一人稱(chēng)或第三人漫游操作。

仿真模擬工具:可以提供施工場(chǎng)地布置模擬、施工節(jié)點(diǎn)動(dòng)畫(huà)模擬、運(yùn)營(yíng)效果模擬、日照模擬、緊急疏散模擬等包含用戶(hù)交互的基本工具。

數(shù)據(jù)展示面板:可以提供對(duì)建筑構(gòu)件信息查看的面板。

AR、VR轉(zhuǎn)換工具:可以將仿真模擬程序轉(zhuǎn)換為AR、VR程序，并且在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備上運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

建筑信息模型技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用符合國(guó)家“加快推動(dòng)新一代信息技術(shù)與建筑工業(yè)化技術(shù)協(xié)同發(fā)展，在建造全過(guò)程加大建筑信息模型、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)通信、人工智能、區(qū)塊鏈等新技術(shù)的集成與創(chuàng)新應(yīng)用”的要求，文章通過(guò)淺析建設(shè)工程項(xiàng)目BIM技術(shù)應(yīng)用框架，希望能夠?yàn)榻窈蟮慕ㄖ畔⒛Ｐ图夹g(shù)研發(fā)與落地工作提供指引。