BIM技术研究方向及存在问题探讨

发表时间:2020/9/9   来源:《基层建设》2020年第13期   作者:范跃峰 仇亮 吴杏丽
[导读] 摘要:论文首先对国内外研究现状进行阐述,然后结合当前建筑业的发展现状,有针对性地提出了BIM技术的研究方向,并阐述了目前进展情况和存在问题。
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        摘要:论文首先对国内外研究现状进行阐述,然后结合当前建筑业的发展现状,有针对性地提出了BIM技术的研究方向,并阐述了目前进展情况和存在问题。
        关键词:BIM;研究方向;存在问题
        1.国内外研究现状
        建筑信息模型(Building Information Modeling,简称BIM)是一种应用于工程设计、管理、建造的数据化工具。BIM的功能在于可以实现建筑信息的集成,随着信息技术的迅速发展,BIM技术在建筑工程中的应用也越来越普遍。BIM的基本特点是把建筑全寿命周期中的各种信息搜集到一个信息数据库中,其先进之处在于各个工程参与方包括设计单位、施工单位和业主等都可以基于BIM进行协同工作,其优点是节省了资源避免资源出现浪费,并且BIM技术大大提高了工作效率、降低成本,除此之外,它能够得到推广也是因为它符合当下建筑业可持续发展的主题。
        基于BIM的施工组织设计,能给参与人员展示模型,使施工人员、设计人员、业主、监理人员等领会施工组织设计意图,直接了解到设计中与施工中各关键节点的联系;另一方面,基于BIM的施工组织设计可提高企业员工的总承包管理能力、工期管理能力和沟通协调能力[1]。
        1.1国外研究现状
        国外有许多团队在研究如何更有效地使用BIM,如何更有效的发挥施工组织设计的作用。D.Spinellis团队通过调查和数据分析得出市场环境和顾客要求是最影响施工组织设计是否成功的因素[2]。Nenad Medvidovic等学者认为,为了建立有效的建筑控制系统,人们有必要去制定各种建筑信息模型的规范,同时,也有必要将建设过程的参与者的职能分配到建设过程的各个阶段,这样能将BIM的信息管理更好地运用到工程建设中[3]。
        1.2国内研究现状
        我国BIM技术研究已初步具备了规模,目前主要集中于技术性问题,具体表现在设计阶段和施工阶段的协同,涵盖4D施工模拟等,如通过徐伟、李媛媛的研究和数据分析可以看到国内BIM研究主要集中于装配式建筑、运维管理、中国古建筑相关的内容[4]。
        此外,还有不同学者再对BIM进行着自己的研究,比如,高晓刚在尝试对BIM技术应用建立评价机制[5],沈永军的BIM信息技术在建筑施工组织管理中的协调应用研究[6],彭博研究BIM建筑信息模型可视化漫游演示分析技术[7]。
        2.BIM技术研究方向
        BIM在未来的发展必定会结合发达的通信技术和信息技术来推动建筑行业的建设效率,目前的研究方向有以下几项:
        2.1 BIM5D装配式建筑综合信息管控技术研究
        BIM5D除去最基本的3D模型(有XYZ方向度的讯息)外,还包括了时间和成本这两个维度。此外,BIM5D提供了分析成本、评估方案和变化影响的方法[8]。BIM5D旨在提高运维阶段的设备维护管理水平、质量和能耗管理,比如在运用了BIM5D的装配式建筑发生火灾时,消防人员在BIM技术提供的建筑信息帮助下能准确定位火灾发生位置,使险情能得到快速控制。
        2.2 基于大数据和BIM还原古建筑
        中国古建筑不仅艺术价值极高,且它蕴含着中国古人千年建筑研究的精粹,不同地域建筑不仅符合当地的风土人情,也适应着当地自然环境。随着时代发展和环境的变化,很多古建筑已经遭到严重破坏,如何对古建筑进行无破坏的修护和还原,BIM技术为此提供了一种高效可行的途径。
        2.3 BIM在装配式建筑预制构件及施工运维管理的研究
        主要探究BIM技术在预制装配式建筑中设计、生产、施工、运维阶段的具体应用情况。包括如何使用BIM对预制构件的埋设进行碰撞检查,如何通过BIM实现装配式建筑预制构件的智能化生产。
        此外,BIM的研究方向还有钢结构设计、3D模型墙体设计、声学分析等。
        3.研究进展情况
        3.1 BIM5D的研究进展状况
        结合当前BIM5D技术在实际工程中的应用情况,很多学者围绕BIM5D的应用开展了研究,研究内容主要涉及设计、生产、施工等环节的预制装配式建筑BIM5D管控技术应用,实现装配式建筑施工全过程信息化管理,BIM5D模型的应用使得项目的资源投入、施工进度和流程安排更加直观。在现金流得到优化、资源被合理安排、施工方案明确的情况下,成本和进度计划得到了良好的动态管理,因而具有良好的推广应用前景。
        3.2 基于大数据和BIM还原古建筑的研究进展状况
        基于大数据和BIM还原古建筑的研究以永宁古建筑群中的古塔为案例,使用REVIT软件,将古塔的模型建立完毕,在此基础之上设置避雷针并引入现代化的消防技术保护古塔,绘制完毕后,将REVIT的古塔土建模型导入NAVISWORKS,接着进行碰撞检查与模型深度优化。基于GIS技术和BIM技术相融合在古建筑还原中的应用研究,通过GIS实地采集数据和BIM三维建模的过程,对古建筑的修复及还原有一定的借鉴意义。
        3.3 BIM在装配式建筑预制构件及施工运维管理的研究进展状况
        BIM在PC构件生产阶段实现全自动生产,用Revit建立PC构件的三维信息模型。基于BIM模型的PC构件的生产管理系统可以做到BIM信息直接导入预制厂的控制系统,与加工设备完成直接对接,并识别构件的设计信息,机械化完成画线、制模、混凝土浇筑等多种工序,实现PC构件的自动化生产。对PC构件进行深化设计,运用BIM技术进行碰撞检查,将安装过程中可能出现的问题在设计阶段就解决。


        4.存在问题
        4.1 整体大环境还不成熟
        BIM虽然成为一种浪潮还是席卷整个建筑行业,但应用大环境尚不成熟。何清华、钱丽丽等认为相较于部分发达国家,我国现有的建筑行业体制不统一,缺乏较完善的BIM应用标准,加之业界对于BIM的法律责任界限不明,导致建筑行业推广BIM应用大环境不够成熟[9]。很多国内外专家认为现有建筑行业体制、国内标准、规范的差异是推广BIM应用亟需突破的障碍[10]。
        4.2 集成化程度不高
        现在市场上BIM软件针对施工阶段的软件相对稀缺,绝大多数BIM软件还是应用于设计阶段和招投标阶段。且大多数BIM软件都只是针对其中一阶段来开发的,很少有BIM系统能集成设计、招标、施工、管理等多阶段信息来整体运作。此外,为了市场竞争,很多软件商在发行软件时会对自身软件建立壁垒,这就导致了不同BIM软件很难相互之间进行交互,这在一定程度上制约了BIM的发展和应用。另外,在国内项目运作中,项目不同阶段、不同专业及参与方信息缺少统筹管理[11]。
        4.3 应用模式有欠缺
        BIM大规模推行到建筑行业,需推行BIM综合应用模式。现国内BIM应用模式集中为设计方驱动模式,但实际上建设单位驱动模式更能发挥BIM的主要功能。许俊青,陆惠民等对基于BIM的建筑供应链信息流模型进行了研究,指出建筑供应链的参与方缺乏主动应用BIM理念,阻碍了BIM大规模应用到建筑业[12]。如果要实现BIM在建筑业中的大规模应用,就需要推行BIM综合应用模式。
        4.4 对设计师的压力
        由于BIM的推行迫使设计师的设计思维发生一定转型,设计方法出现了变更,在现有工作压力繁重的情况下,很难快速完成转型,并且很多高龄设计人员受知识结构、能力结构的限制不能快速适应这新技术带来的变革,导致BIM推行时遭受阻碍[13]。
        4.5 业主对BIM的理解不正确
        业主在考虑投资时担心工期不能满足自身要求而拒绝使用BIM,比如觉得使用BIM会延长工期,增加成本等。业主对存在BIM认识的误区,导致了有时候BIM的推广遭受到阻碍。在BIM的推广过程中,让业主先了解到BIM的优点,才能更有利于去推动BIM的发展,项目建设服务的核心是业主方。
        5.结论
        总的来说,BIM作为一种新兴的技术推动了建筑行业的发展,为设计、施工、管理、统筹运营等多方面工作带来了便利。BIM技术的集成信息,可以使建筑的全生命周期各阶段相互协调,实现建筑的动态管理[14]。BIM技术的发展也真正解决了很多细节上难题,比如PC构件的生产与安装。在建筑行业推广BIM也是在响应者国家节能环保的政策,避免了大量的铺张浪费和建造过程中出现设计错误需要大量返工的现象。
        参考文献:
        [1]林伟,路佳欣,程雷梓,等. BIM在小南海水电站施工组织设计中的应用[J]. 水电与新能源,2013,(06):32-35+37.
        [2]D.Spinellis,K.Raptis. Investigation and Modeling of Critical Success Factors in Construction Organizations[J]. Construction Research Congress,2009,(5):350-359.
        [3]Nenad Medvidovic,Richard Taylor. Information Management in the Application of BIM in Construction Stages of Construction[J]. Elsevier journal,2016,153(1):40-48.
        [4]徐伟,李媛媛. 基于知识图谱的BIM技术国内研究热点与前沿分析[J]. 工程建设,2019,51(08):75-79.
        [5]高晓刚. BIM技术在工程项目管理中的应用研究[J]. 现代商贸工业,2018,(34):181-182.
        [6]沈咏军. 论BIM信息技术在建筑施工组织管理中的协调应用[J]. 吕梁教育学院学报,2018,35(1):71-72.
        [7]彭博. 浅析BIM建筑信息模型可视化漫游演示分析技术[J]. 价值工程,2018,(34):249-250.
        [8]吕锋. BIM5D装配式建筑综合信息管控技术研究与应用[J]. 通讯世界,2018,(11):312-313.
        [9]马元斌. BIM技术在土木工程施工领域中的应用[J/OL]. 河南建材,2020,(01):13+16[2019-12-27]. https://doi.org/10.16053/j.cnki.hnjc.2020.01.009.
        [10]Wilson WS. L u. Building Information Modeling and Changing Construction Practices[J] . Automation in Construction,2011,(20):99-100.
        [11]何清华,钱丽丽,段运峰,等. BIM在国内外应用的现状及障碍研究[J]. 工程管理学报,2012,26(01):12-16.
        [12]张建新. 建筑信息模型在我国工程设计行业中应用障碍研究[J]. 工程管理学报,2010,8(4):387-392.
        [13]许俊青,陆惠民. 基于 BIM 的建筑供应链信息流模型的应用研究,工程管理学报,2011,25(2):138-142.
        [14]陈振. 南风雅居工程项目施工组织设计及保障措施研究[D]. 长春:吉林大学,2015.
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