BIM技术应用于项目设计方案决策

简单地讲，CAE是国内同行常说的工程分析、计算、模拟、优化等软件，这些软件是项目设计团队决策信息的主要提供者。CAE的历史比CAD早，更比BIM早，电脑的最早期应用事实上是从CAE开始的，包括历史上第一台用于计算炮弹弹道的ENIAC计算机，做的工作就是CAE。

CAE涵盖的领域包括以下几个方面：

（1）使用有限元法，进行应力分析，如结构分析等；

（2）使用计算流体动力学进行热和流体的流动分析，如风-结构相互作用等；

（3）运动学，如建筑物爆破倾倒历时分析等；

（4）过程模拟分析，如日照、人员疏散等；

（5）产品或过程优化，如施工计划优化等；

（6）机械事件仿真。

一个CAE系统通常由前处理、求解器和后处理三个部分组成（见图1-3），三者具有不同的功能。(www.xing528.com)

前处理：根据设计方案定义用于某种分析、模拟、优化的项目模型和外部环境因素，统称为作用，如荷载、温度等；求解器：计算项目对于上述作用的反应，如变形、应力等；后处理：以可视化技术、数据CAE集成等方式把计算结果呈现给项目团队，作为调整、优化设计方案的依据。

图1-3　设计过程

目前，大多数情况下，CAD作为主要设计工具，CAD图形本身没有或极少包含各类CAE系统所需要的项目模型非几何信息（如材料的物理、力学性能）和外部作用信息，在能够进行计算以前，项目团队必须参照CAD图形使用CAE系统的前处理功能重新建立CAE需要的计算模型和外部作用；在计算完成以后，需要人工根据计算结果用CAD调整设计，然后进行下一次计算。

由于上述过程工作量大、成本过高且，容易出错，因此大部分CAE系统只被用来对已经确定设计方案的一种事后计算，然后根据计算结果配备相应的建筑、结构和机电系统，至于这个设计方案的各项指标是否达到了最优效果，反而较少有人关心，也就是说，CAE作为决策依据的根本作用并没有得到很好的发挥。

CAE在CAD以及前CAD时代的状况，可以用一句话来描述：有心杀贼，无力回天。

因为BIM包含一个项目完整的几何、物理、性能等信息，所以CAE可以在项目发展的任何阶段从BIM模型中自动抽取各种分析、模拟、优化所需要的数据进行计算。这样，项目团队根据计算结果对项目设计方案调整以后，可以立即对新方案进行计算，直到满意的设计方案产生为止。

可以说，正是BIM的应用给CAE带来了第二个春天（电脑的发明是CAE的第一个春天），让CAE回归了真正作为项目设计方案决策依据的角色。