BIM技术在建筑施工项目管理中的必然应用

（一）BIM的市场驱动力

恩格斯曾经说过这样一句被后人广为引用的话，“社会一旦有技术上的需要，则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进”，作为正在快速发展和普及应用的BIM也不例外。

全球发达国家或高速发展中国家都把GDP的相当大比例投资到基本建设上，包括规划、设计、施工、运营、维护、更新、拆除等，这是一个巨大的投入，根据统计资料，2008年全球建筑业的规模为4.8万亿美元；中国建筑业协会的资料表明，2009年中国建筑业产值约为7万亿人民币。

根据美国商务部劳动统计局（US Department of Commerce，Bureau of Labor Statistics）的资料，1966年到2003年期间，美国建筑业的生产效率按照单位劳动完成新施工活动的合同额统计，平均每年有0.59%的下降，而相同时期美国非农业所有工业的生产效率平均每年有1.77%的上升。

在过去的几十年当中，航空、航天、汽车、电子产品等其他行业的生产效率通过使用新的生产流程和技术有了巨大提高，市场对全球工程建设行业改进工作效率和质量的压力日益加大。20世纪90年代以来，美国和欧洲进行了一系列旨在发现问题、解决问题、提高工作效率和质量的研究。

如果工程建设行业通过技术升级和流程优化能够达到目前制造业的水平，按照美国2008年12800亿美元的建筑业规模计算，每年可以节约将近4000亿美元。美国BIM标准为以BIM技术为核心的信息化技术定义的目标，是到2020年为建筑业每年节约2000亿美元。

我国近年来的固定资产的投资规模维持在10万亿人民币左右，其中60%依靠基本建设完成，生产效率与发达国家比较也还存在不小差距，如果按照美国建筑科学研究院的资料来进行测算，通过技术和管理水平提升，可以节约的建设投资将是十分惊人的。

导致工程建设行业效率不高的原因是多方面的，但是如果研究已经取得生产效率大幅提高的零售、汽车、电子产品和航空等领域，我们发现行业整体水平的提高和产业的升级只能来自于先进生产流程和技术的应用。

BIM正是这样一种技术、方法、机制和机会，通过集成项目信息的收集、管理、交换、更新、存储过程和项目业务流程，为建设项目生命周期中的不同阶段、不同参与方提供及时、准确、足够的信息，支持不同项目阶段之间、不同项目参与方之间以及不同应用软件之间的信息交流和共享，以实现项目设计、施工、运营、维护效率和质量的提高，以及工程建设行业持续不断的行业生产力水平提升。

（二）BIM在工程建设行业的位置

现代化、工业化、信息化是我国建筑业发展的三个方向，建筑业信息化可以划分为技术信息化和管理信息化两大部分，技术信息化的核心内容是建设项目的生命周期管理（BIM-Building Lifecycle Management），企业管理信息化的核心内容则是企业资源计划（ERP-Enterprise Resource Planning）。

不管是技术信息化还是管理信息化，建筑业的工作主体是建设项目本身，因此，没有项目信息的有效集成，管理信息化的效益也很难实现。BIM通过其承载的工程项目信息把其他技术信息化方法（如CAD/CAE等）集成了起来，从而成为技术信息化的核心、技术信息化横向打通的桥梁，以及技术信息化和管理信息化横向打通的桥梁。

据麦格劳希尔最新一项调查结果显示，目前北美的建筑行业有一半的机构在使用BIM，或与BIM相关的工具——这一使用率在过去两年里增加了75%。近期，清华大学软件学院BIM标准研究课题组在欧特克中国研究院（ACRD）的支持下积极推进中国BIM发展及标准研究，并邀请行业专家再次召开研讨会，就BIM在美国应用的现状、中美BIM标准研究的比较以及BIM在绿色建筑中的应用等内容进行分享与讨论，从而为推动构建中国建筑信息模型标准（即CBIMS，China Building Information Modeling Standard）带来借鉴与启迪，加速实现中国工程建设行业的高效、协作和可持续发展。清华大学软件学院副院长顾明、欧特克中国研究院院长高级顾问梁进、欧特克公司工程建设行业经理ErinRaeHoffer、CCDI集团营销副总经理弋洪涛、国家住宅与居住环境工程技术研究中心研发部主任何剑清等一线行业专家参加了此次研讨会。

清华大学软件学院BIM标准研究课题组在欧特克中国研究院（ACRD）的支持下于2009年3月正式启动，将历时两年时间完成中国建筑信息模型标准（CBIMS）的研究，国家住宅工程中心、CCDI集团等专业设计单位和业内专家积极参与其中。目前第一阶段理论研究已经完成。

所谓BIM，即指基于最先进的三维数字设计和工程软件所构建的“可视化”的数字建筑模型，为设计师、建筑师、水电暖铺设工程师、开发商乃至最终用户等各环节人员提供“模拟和分析”的科学协作平台，帮助他们利用三维数字模型对项目进行设计、建造及运营管理，最终使整个工程项目在设计、施工和使用等各个阶段都能够有效地实现节省能源、节约成本、降低污染和提高效率。

BIM是在项目的全生命周期中都可以进行应用的，从项目的概念设计、施工、运营，甚至后期的翻修或拆除，所有环节都可以提供相关的服务。BIM不但可以进行单栋建筑设计，还包括一些大型的基础设施项目，包括交通运输项目、土地规划、环境规划、水利资源规划等项目。在美国，BIM的普及率与应用程度较高，政府或业主会主动要求项目运用统一的BIM标准，甚至有的州已经立法，强制要求州内的所有大型公共建筑项目必须使用BIM。目前，美国所使用的BIM标准包括NBIMS（美国BIM标准，United States National Building Information Modeling Standard）、COBIE（Construction Operations Building Information Exchange）标准、IFC（Industry Foundation Class）标准等，不同的州政府或项目业主会选用不同的标准，但是他们的使用前提都是要求通过统一标准为相关利益方带来最大的价值。“欧特克公司创建了一个指导BIM实施的工具——“BIM Deployment Plan”，以帮助业主、建筑师、工程师和承包商实施BIM。这个工具可以为各个公司提供管理沟通的模型标准，对BIM使用环境中各方担任的角色和责任提出建议，并提供最佳的业务和技术惯例，目前英文版已经供下载使用，中文版也将在不久后推出。

BIM方法与理念可以帮助包括设计师、施工方等各相关利益方更好地理解可持续性以及它的四个重要的因素：即能源、水资源、建筑材料和土地。Erin向大家介绍了欧特克工程建设行业总部大楼的案例。该项目就是运用BIM理念进行设计、施工的，获得了绿色建筑的白金认证。大楼建筑面积超过5000平方米，从概念设计到入驻仅用了8个月时间，成本节省明显，节省37%的能源成本，并真正实现零事故零索赔。欧特克作为业主成为最大的受益方，通过运用BIM实现可持续发展的模式，节约了大量可能被耗费的资源和成本。

随着行业的发展以及需求的突显，中国企业已经形成共识：BIM将成为中国工程建设行业未来的发展趋势。相对于欧美、日本等发达国家，中国的BIM应用与发展比较滞后，BIM标准的研究还处于起步阶段。因此，在中国已有规范与标准保持一致的基础上，构建BIM的中国标准成为紧迫与重要的工作。同时，中国的BIM标准如何与国际的使用标准（如美国的NBIMS）有效对接、政府与企业如何推动中国BIM标准的应用都将成为今后工作的挑战。我们需要积极推动BIM标准的建立，为行业可持续发展奠定基础。

毋庸置疑，BIM是引领工程建设行业未来发展的利器，我们需要积极推广BIM在中国的应用，以帮助设计师、建筑师、开发商以及业主运用三维模型进行设计、建造和管理，不断推动中国工程建设行业的可持续发展（图1-2）。

图1-2　BIM行业地位

（三）行业赋予BIM的使命

一个工程项目的建设、运营涉及业主、用户、规划、政府主管部门、建筑师、工程师、承建商、项目管理、产品供货商、测量师、消防、卫生、环保、金融、保险、法务、租售、运营、维护等几十类、成百上千家参与方和利益相关方。一个工程项目的典型生命周期包括规划和设计策划、设计、施工、项目交付和试运行、运营维护、拆除等阶段，时间跨度为几十年到一百年，甚至更长。把这些不同项目参与方和项目阶段联系起来的是基于建筑业法律法规和合同体系建立起来的业务流程，支持完成业务流程或业务活动的是各类专业应用软件，而连接不同业务流程之间和一个业务流程内不同任务或活动之间的纽带则是信息。(www.xing528.com)

一个工程项目的信息数量巨大、信息种类繁多，但是基本上可以分为以下两种形式：

（1）结构化形式：机器能够自动理解的，例如EXCEL、BIM文件。

（2）非结构化形式：机器不能自动理解的，需要人工进行解释和翻译，例如Word、CAIX目前工程建设行业的做法是，各个参与方在项目不同阶段用自己的应用软件去完成相应的任务，输入应用软件需要的信息，把合同规定的工作成果交付给接收方，如果关系好，也可以把该软件的输出信息交给接收方做参考。下游（信息接收方）将重复上面描述的这个做法。

由于当前合同规定的交付成果以纸质成果为主，在这个过程中项目信息被不断地重复输入、处理、输出成合同规定的纸质成果，下一个参与方再接着输入他的软件需要的信息。据美国建筑科学研究院的研究报告统计，每个数据在项目生命周期中被平均输入七次。

事实上，在一个建设项目的生命周期内，我们不仅不缺信息，甚至也不缺数字形式的信息，请问在项目的众多的参与方当中，今天哪一家不是在用计算机处理他们的信息的？我们真正缺少的是对信息的结构化组织管理（机器可以自动处理）和信息交换（不用重复输入）。由于技术、经济和法律的诸多原因，这些信息在被不同的参与方以数字形式输入处理以后又被降级成纸质文件交付给下一个参与方了，或者即使上游参与方愿意将数字化成果交付给下游参与方，也因为不同的软件之间信息不能互用而束手无策。

这就是行业赋予BIM的使命：解决项目不同阶段、不同参与方、不同应用软件之间的信息结构化组织管理和信息交换共享，使得合适的人在合适的时候得到合适的信息，这个信息要求准确、及时、够用。

BIM的定义或解释有多种版本，McGraw.Hill（麦克格劳·希尔）在2009年名为“The business Value of BIM”（BIM的商业价值）的市场调研报告中对BIM的定义比较简练，认为“BIM是利用数字模型对项目进行设计、施工和运营的过程”。

相比较，美国国家BIM标准对BIM的定义比较完整：“BIM是一个设施（建设项目）物理和功能特性的数字表达；BIM是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个设施的信息，为该设施从概念到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；在项目不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。”

美国国家BIM标准由此提出BIM和BIM交互的需求都应该基于：

（1）一个共享的数字表达。

（2）包含的信息具有协调性、一致性和可计算性，是可以由计算机自动处理的结构化信息。

（3）基于开放标准的信息互用。

（4）能以合同语言定义信息互用的需求。

在实际应用的层面，从不同的角度，对BIM会有不同的解读：

（1）应用到一个项目中，BIM代表着信息的管理，信息被项目所有参与方提供和共享，确保正确的人在正确的时间得到正确的信息。

（2）对于项目参与方，BIM代表着一种项目交付的协同过程，定义各个团队如何工作，多少团队需要一块工作，如何共同去设计、建造和运营项目。

（3）对于设计方，BIM代表着集成化设计，鼓励创新，优化技术方案，提供更多的反馈，提高团队水平。

美国building SMART联盟主席DanaK.Smith先生在其BIM专著中提出了一种对BIM的通俗解释，他将“数据（Data）—信息（Information）—知识（Knowl-edge）—智慧（Wisdom）”放在一个链条上，认为BIM本质上就是这样一个机制：把数据转化成信息，从而获得知识，让我们智慧地行动。理解这个链条是理解BIM价值以及有效使用建筑信息的基础。

在BIM的动态发展链条上，业务需求（不管是主动的需求还是被动的需求）引发BIM应用，BIM应用需要BIM工具和BIM标准，业务人员（专业人员）使用BIM工具和标准生产BIM模型及信息，BIM模型和信息支持业务需求的高效优质实现。BIM的世界就此而得以诞生和发展（图1-3）。

图1-3　全生命周期BIM