基于BIM的全过程造价管理研究.docx

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基于BIM的全过程造价管理研究

目录

摘要1

Abstract2

第一章前言3

1.1BIM的定义3

1.2BIM的特征4

1.3BIM的技术体系5

第二章BIM在国内外研究现状6

2.1国外研究现状6

2.2国内研究现状8

第三章BIM在我国的发展10

3.1协同设计与BIM技术的融合10

3.2从二维设计到三维BIM设计11

3.3影响3DBIM普及的主要因素12

第四章对BIM在我国的发展的建议14

4.1发展的根本问题14

4.2提出的建议14

结束语19

参考文献20

谢辞21

摘要

进入21世纪以来，建筑行业面临着来自多方面的挑战，其中有来自国外设计公司的强大竞争，以及来自更发达城市的设计公司的竞争（如上海、北京的设计公司）。

同时快速发展的城市建设带来了越来越紧迫的设计任务和设计时间，层出不穷的新材料、新技术，以及新的设计思想，这些都要求设计人员要不断更新自我，进行再学习。

未来的设计行业将会蕴含更高的科技含量和更丰富的设计思想，并达到更高的工艺水平。

不懂建筑信息模型（BIM-BuildingInformationModeling）的建筑师，不久的将来将失去获得OFERR的机会。

所以本文通过研究BIMR的特征与技术体系等，结合BIM在国内外研究现状而反映出BIM在我国的发展,对BIM在我国的发展提出建议，以促进和实现BIM技术在我国快速发展和应用。

关键词：

建筑信息模型；建筑工程；全生命周期；BIM技术

Abstract

Sincethebeginningofthe21stcentury,theconstructionindustryisfacingchallengesfromawiderange,includingstrongcompetitionfromforeigndesigncompanies,aswellasthedesigncompetitionfromthemoredevelopedcities（suchasShanghai,Beijing,designcompany）.Atthesametime,therapiddevelopmentofurbanconstructionbroughtmoreandmoreurgenttaskofdesigninganddesigntime,theendlessstreamofnewmaterials,newtechnologies,andnewdesignideas,whicharedesignedtoconstantlyupdatedandre-learning.Thedesignindustryinthefuturewillcontainsahighertechnologycontentandricherdesignideas,andtoachieveahigherleveloftechnology.Ifwedonotunderstandbuildinginformationmodeling（BIM-BuildingInformationModeling）whicharchitectsinthenearfuture,wewillloseaccesstoOFERR.BystudyBIMthecharacteristicsandtechnologysystem,combinedwithBIMintheresearchstatusandreflectsthedevelopmentofBIMinourBIMinthedevelopmentofourcountry,topromoteandtorealizetherapiddevelopmentandapplicationofBIMtechnologyinChina.

Keywords:

BuildingInformationModeling;ConstructionEngineering;WholeLifeCycle;BIMTechnology

第一章前言

建筑业的现代化已成为现代社会经济发展的重要标志，但是高能耗、低效率等严重制约着我国建筑业现代化转型。

我国建筑业生产效率低下的主要原因是:

第一，建筑行业本身特点所决定。

建筑业属于“碎片化”的行业结构，项目参与方众多，缺乏纵向的集成的链式管理结构，严重阻碍信息共享与流通；第二，建筑业产业化水平低；第三，信息化应用水平落后；第四，市场化程度不高；第五，劳动力素质普遍较低。

1.1BIM的定义

BIM是BuildingInformationModeling或BuildingInformationModel的简称，即:

建筑信息模型。

BIM是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，BIM是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。

一个完善的信息模型，能够连接建筑项目生命期不同阶段的数据、过程和资源，是对工程对象的完整描述，可被建设项目各参与方普遍使用。

BIM具有单一工程数据源，可解决分布式、异构工程数据之间的一致性和全局共享问题，支持建设项目生命期中动态的工程信息创建、管理和共享。

建筑信息模型同时又是一种应用于设计、建造、管理的数字化方法，这种方法支持建筑工程的集成管理环境，可以使建筑工程在其整个进程中显著提高效率和大量减少风险。

对设计单位来说，BIM采用三维数字技术，实现了可视化设计。

因为实现了图纸和构件的模块化（图元），并且有功能强大的族和库的支持，设计人员可以方便地进行模型搭建。

该模型包含了项目的各种相关信息，如构件的坐标、尺寸、材质、构造、工期、造价等。

因此，BIM技术创建的工程项目模型实质是一个可视化的数据库，这是与AutoCAD、MicroStation等传统绘图软件显著不同的地方；另一个不同之处是，采用BIM技术以后，枯燥的制图变成了一个类似搭积木的工作，过程和结果都更加直观，更有趣味性。

搭建的三维模型能够自动生成平面、立面和剖面等各种视图和详图，将设计人员从抽象繁琐的空间想像中解脱出来，提高了工作效率，减少了错误的发生。

另外，BIM与很多专业设计工具能够很好地对接，这使得各专业设计人员能够对BIM模型进行进一步的分析和设计；同时，BIM模型是项目各专业相关信息的集成，方便地实现了各专业的协同，避免冲突，降低成本。

对施工单位来说，因为包含了工期和造价等信息，BIM模型从三维拓展到五维，能够同步提供施工所需的信息，如进度成本、清单，施工方能够在此基础上对成本做出预测，并合理控制成本。

同时，BIM还便于施工方进行施工过程分析，构件的加工和安装。

基于BIM技术的四维施工模拟，不仅可以直观地体现施工的界面、顺序，从而使总承包与各专业施工之间的施工协调变得清晰明了，而且将四维施工模拟与施工组织方案相结合，使设备材料进场，劳动力配置，机械排版等等各项工作的安排变得最为有效经济地控制。

对项目管理公司来说，在项目管理中BIM的作用主要体现在以下几个方面：

冲突识别，如识别管线、设备、构件之间的碰撞，是否满足净高要求等；建立可视化的模拟环境，更可靠地判断现场条件，为编制进度计划，施工顺序，场地布置，物流人员安排等提供依据。

时下流行的项目管理软件P3单纯依靠图表和文字对项目进行描述，缺乏一个直观形象的载体。

BIM恰恰弥补了这个缺陷，不但为项目管理者提供了一个实体参考，输出的结果也更加直观具体；BIM模型能够自动生成材料和设备明细表，为工程量计算、造价、预算和决算提供了有利的依据。

以往工程量计算都是在图纸上量，或使用鲁班和广联达等软件重新建模计算，与原有的设计模型难免产生偏差，耗时费力，结果也不准确。

现在，借助BIM技术，造价人员直接使用原有的设计模型，提高了效率，准确性也大大提高了；最后，BIM提供三维效果图、动画和漫游等功能，使非技术人员看到可视化的最终产品。

由此不难看出BIM对建设工程项目的影响是全过程、全方位的。

BIM模型与项目管理所需的模型可能存在差别，但是项目工程师可以以这些模型为依据，借助P3等项目管理工具，对项目进行进度控制，质量控制和资源管理。

另外，项目工程师还可以在BIM模型的基础上开发适用于项目管理的模型，比如，使用Navisworks建立适用于施工的BIM模型，也可以较好地服务于项目管理。

可以这样说，基于BIM技术的建筑信息模型在全过程的工程项目管理中将处于核心和支配地位。

1.2BIM的特征

BIM一般具有以下特征：

（1）模型信息的完备性

除了对工程对象进行3D几何信息和拓扑关系的描述，还包括完整的工程信息描述，如对象名称、结构类型、建筑材料、工程性能等设计信息；施工工序、进度、成本、质量以及人力、机械、材料资源等施工信息；工程安全性能、材料耐久性能等维护信息；对象之间的工程逻辑关系等。

（2）模型信息的关联性

信息模型中的对象是可识别且相互关联的，系统能够对模型的信息进行统计和分析，并生成相应的图形和文档。

如果模型中的某个对象发生变化，与之关联的所有对象都会随之更新，以保持模型的完整性和健壮性。

（3）模型信息的一致性

在建筑生命期的不同阶段模型信息是一致的，同一信息无需重复输入，而且信息模型能够自动演化，模型对象在不同阶段可以简单地进行修改和扩展而无需重新创建，避免了信息不一致的错误。

1.3BIM的技术体系

BIM是一种比较新的系统技术和管理方法，在其产生、普及应用过程中，建筑行业已经使用了多种数字化、电算化的方法，包括CAD、CAE、VDC、BLM与可视化等。

现试举其中部分专业技术与BIM的关系。

BIM与各个专业软件相辅相成构成了建筑行业信息化的基本结构。

在范围上，现有的这些专业软件属于BIM技术应用的一部分，由于信息共享和分类标准问题，这些软件在数据传输和部分功能上并未完全融入BIM体系。

理想的BIM体系（如图1）应是诸如CAD绘图、工程模拟、决策优化、可视化、无线射频识别等相关专业软件终端成果数据都可在BIM中进行存储、交流、使用。

在应用上，通过BIM后台数据服务器，方便各专业软件终端数据的统一存储、检索、调用，扩大并链接这些分散的软件具有的功能。

BIM像一条纽带将这些分散的专业技术整合到一起，提高了这些专业技术的系统性。

图1BIM与专业技术的关系

因此，整个建筑行业从设计、造价、建造到运营维护的信息决策与集成化程度大大提高。

例如对于设计完成的图纸，可以使用CAE技术从BIM模型中抽取项目相关的各种数据进行计算、分析和模拟，对于不合造价等要求的设计方案可通过CAD修改，修改完成的数据又可通过BIM的可视化功能进行形象演示。

RFID（无线射频识别）应用于建筑工程，主要负责信息采集，通过网络传输给BIM的信息中心处理，在BIM模型中对所有部件与RFID信息设定一致的唯一编号，那么这些部件的现场状态就可以用RFID技术采集，然后在BIM模型中通过可视化的功能形象实时地表现出来，给管理者提供快速、准确的现场信息，提高决策效率。

第二章BIM在国内外研究现状

投资大、工期长、技术复杂、参与方众多、施工难度大等特点，导致建筑工程风险无处不在，各参与方在享受项目成功带来的利益同时，也必须共同承担项目失败所可能带来的风险。

据有关统计显示，项目失败或者没有达到预期目标，不仅仅是因为技术层面上欠缺，更多的是因为管理层面上的失误，即各参与方的信息没有及时的沟通或者共享等。

2005年，美国国家标准研究院（NationalInstituteofStandardsandTechnology，NIST）发布一份研究报告指出，仅仅由于项目成员之间数据互通性的要求所产生的成本费用就占项目总费用的6%左右。

现代IT技术在建筑业领域的最新发展方向，是从避免信息流失和减少交流障碍两个方面解决工程实际问题：

（1）建筑信息模型BIM（BuildingInformationModeling）的应用，即推行建设工程设计、施工以及管理工作的工程信息模型化和参数化；

（2）建筑工程全生命周期管理BLM（BuildingLifecycleManagement）的推广，提高建设工程信息在各个参与方之间的共享程度，减少信息在这些界面之间的交流障碍。

2.1国外研究现状

2002年，行业分析家JerryLaiserin和WangXin第一次完整的提出BIM（BuildingInformationModeling）概念，从此，BIM作为一个专有名词开始在工程建设行业被广泛使用。

其实早在20世纪70年代，类似的技术研究就没有中断过。

1975年，ChuckEastman教授提出“BuildingDescriptionSystem”概念；1982年，Graphisoft公司提出VBM（VirtualBuildingModel，虚拟建筑模型）理念；1984年，推出ArchiCAD软件；1986年，RobertAish提出了“BuildingModeling”的概念。

2009年，Succar在论述BIM技术发展框架中就目前国际上较著名的BIM相关研究做了统计和总结，结果显示:

发达国家的BIM技术研究主要集中在数字化、标准化建设，并与GIS（GeographicInformationSystem，地理信息系统）技术结合用于“数字城市”、“智慧地球”等相关研究。

2006年，Bazjanacz在研究BIM技术时，将BIM模型所包含的几何属性、空间关系、地理信息、工程量数据、成本信息、建筑元素信息、材料详细清单信息以及项目进度信息等运用到项目全过程管理中，在全过程达到信息共享与协同工作。

近年来，信息共享和协同工作方面成为国外学者研究的重点。

VineetR.Kamat、XiangyuWang等研究了三维模型转换和显示，将实体模型转换为VRML格式，再通过VRML控件进行模型显示，以求实现协同、共享。

Sheryl、Alan和Ngoc在利用MicrosoftOfficeAccess关联式数据库管理系统作为中转，将自己研发的项目进度管理程序Repcon与BIM模型双向关联，实现了项目管理的进度模拟。

如今BIM技术的发展与应用，已被公认为继CAD技术之后建筑业的二次科技革命，不再停留在个人或者个别公司研究的层面，各个国家已经将其提升到国家发展战略高度之上。

（1）美国

2003年，美国总务管理局（GeneralServicesAdministration，GSA）推出国家3D-4D-BIM计划，并在其管辖的建设项目中进行BIM技术试点，探索BIM应用的模式、规则、流程等一整套全生命周期的解决方案。

GSA于2007年陆续发布BIM技术应用指南，以规范和引导BIM技术的发展与应用。

2006年，美国联邦机构美国陆军工程兵团（theU.S.ArmyCorpsofEngineers，USAGE）制定并发布一份十五年（2006~2020）的BIM路线图，并与美国国家BIM标志（UnitedStatesNationalBuildingInformationModelingStandard,UBIMS）保持最大限度的一致性。

2007年，美国建筑科学研究院（NationalInstituteofBuildingSciences,NIBS）制定并发布了美国国家BIM标准（NIMS），负责主要研究工作是其下属机构buildingSMART联盟，该联盟还编制了《IFC标准》以及《BIM杂志一JournalofBuildingInformationModeling》。

2007年7月，威斯康辛州要求州内新建大型公共建筑项目必须用BIM技术；2009年8月，德克萨斯州对政府投资项目提出应用BIM技术的要求；2010年9月，俄亥俄州颁发BIM协议。

（2）英国

2011年5月，英国政府建设顾问主任PaulMorrell表示，五年内英国所有的政府工程都将使用BIM模型。

同年6月，英国政府正式宣布，所有政府项目在五年内都必须采用3D-BIM协同。

（3）日本

]995年，日本政府着手策划电子信息化战略，提出"E-Japan（ElectronicJapan）电子日本"，督促日本建筑行业规范化、信息化；2005年，提出以网络基础设施建设为中心的“U-Japan（Ubiquitous-Japan）”战略；2010年3月，日本的国土交通省的官厅缮部门要求在其管辖的建筑工程项目实施BIM技术。

如今，BIM技术的推广与应用已经上升到日本政府层面上。

（4）韩国

20世纪90年代，韩国开始将IT引入建筑业:

到2000年，韩国建筑业开始步入自动化阶段；2008年以后，建筑与IT融合才迈进深入阶段，打造一个融合、综合、智能的u-aty。

2008年4月，buildingSMART韩国分会正式成立，并以韩国建设领域BIM和尖端建设IT研究、普及和应用为目标。

随后，韩国公共采购服务中心（PublicProcurementService）制定并颁发了BIM实施指南和路线图；韩国国土海洋部在土木、建筑领域指定BIM应用指南，《建筑领域BIM应用指南》于2010年1月发布。

2.2国内研究现状

21世纪初，香港建筑师协会（HKIA，TheHongKongInstiuteofArchitects）开始推广应用BIM技术；2009年初，香港建筑信息模型协会（HKIBIM,TheHongKongInstiuteofBuildingInformationModeling）正式成立；2005年以来，Autodesk公司在香港已经成功举办了六届BIM年会，并建立了“Autodesk香港BIM奖”。

从我国建筑业信息共享技术发展历程来看，从计算机辅助设计到ISO-10303，再到IFC标准的引入，已经从单纯的计算机工具引入逐渐向建筑业信息化道路迈进。

可以预见未来十年（2011-2020），我国建筑业将集中解决BIM/BLM技术。

2011年5月10日，住房与城乡建设部正式发布《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》，明确提出“加强建筑企业信息化建设，不断提高信息技术应用水平，促进建筑业技术进步和管理水平提升，加快建筑信息模型（BIM）、基于网络的协同工作等新技术在工程中的应用”。

在BIM技术的研究应用方面，国内学者也展开了各个方面的探讨：

张建平等建立了基于IFC标准的BIM体系架构，并且开发了4D-GCPSU（4D-GraphicsofConstructionPlanningandSite-Utilization）系统、BIM数据库以及基础数据集成管理平台，完成了我国BIM标准的编制工作。

何关培等在BIM技术研究与应用方面也有自己独到的见解，其主持编写的BIM技术应用系列丛书，从三个不同纬度（不同项目阶段、不同项目参与方、不同应用层次）为中国BIM技术发展道路指明了方向，探讨了BIM技术在建筑设计、节能设计、施工优化、成本控制、工程安全分析等方面的应用。

郑明渊等在研究智慧绿色建筑（MEGAHouse）的全生命周期管理中应用BIM技术，并与RFID（RadioFrequencyIdentificationDevices，无线射频识别）结合，在设计阶段进行虚拟施工、进度模拟、碰撞检测，施工阶段进行进度跟踪、实时成本控制。

2008年，陶敬华和远方将BIM技术和BLM理念引入海洋工程结构设计中，利用MicrosoftVisualStudio2005的VB.NET语言对Revit软件进行二次开发，解决了海洋设计平台结构设计软件SACS与IFC国际标准的兼容性问题，实现了从CAD到CAE（结构计算）的自动化，并通过实例验证了方案的可行性。

2009年，王广斌提出基于BIM技术的工程项目成本核算理论及实现方法，但此方法具有一定的局限性，只针对建设期的成本投入，无法应用于建设项目全生命周期成本控制；2010年，王广斌在DSS（DevelopmentStrategySimulator）CAD模型的基础上，提出基于BIM的前期策划方法，有效地提高决策质量。

2011年，黄华提出基于BIM的建设项目全生命周期成本解决方案，开发各个专业联合数据库，以ODBC数据库驱动程序将基础数据与BIM模型集成，同时通过API接口将各种专业软件与BIM动态链接，极大的提高了信息交流与共享水平。

上海鲁班软件（集团）公司董事长杨宝明博士带领其团队，对建设工程全过程管理的BIM应用进行详细的研究与探讨，并相继推出鲁班BIM浏览器、鲁班造价、LubanPDS系统等一系列软件，实现工程基础信息网络化共享与协同工作。

关于BIM技术的研究与应用，国外起步比较早，理论与技术发展也较为成熟，将BIM引入BLM中，并在工程实践中取得很好的效果。

然而，国内则更多地侧重于BIM理论的研究，将BIM技术局限于每个割裂的项目阶段，很难发挥BIM的全部价值。

并且，我国BIM技术普及率还很低，只有少数大中型设计院开始研究BIM的应用。

可喜的是，近些年来随着BIM在一些重点项目中应用，如上海世博会中国馆、上海中心大厦、广州地铁等，BIM技术将在我国建筑业信息化道路上发挥举足轻重的作用。

第三章BIM在我国的发展

当前，有关建筑设计信息化的各种概念及术语已日趋普及，同时各地不断涌现出一些造型独特的地标性建筑，这一切似乎预示着建筑设计行业即将迎来一场技术变革。

建筑设计信息化的具体内容是什么，主流技术正朝着什么方向发展？

新技术是否意味着更多的“奇形怪状”的建筑作品，国内设计院所应何去何从？

要回答这一系列的问题，我们不妨先从协同设计及BIM技术两方面谈起。

3.1协同设计与BIM技术的融合

目前我们所说的协同设计，很大程度上是指基于网络的一种设计沟通交流手段，以及设计流程的组织管理形式。

包括：

通过CAD文件之间的外部参照，使得工种之间的数据得到可视化共享；通过网络消息、视频会议等手段，使设计团队成员之间可以跨越部门、地域甚至国界进行成果交流、开展方案评审或讨论设计变更；通过建立网络资源库，使设计者能够获得统一的设计标准；通过网络管理软件的辅助，使项目组成员以特定角色登录，可以保证成果的实时性及唯一性，并实现正确的设计流程管理；针对设计行业的特殊性，甚至开发出了基于CAD平台的协同工作软件等等。

而BIM（建筑信息化模型）的出现，则从另一角度带来了设计方法的革命，其变化主要体现在以下几个方面：

从二维（以下简称2D）设计转向三维（以下简称3D）设计；从线条绘图转向构件布置：

从单纯几何表现转向全信息模型集成；从各工种单独完成项目转向各工种协同完成项目；从离散的分步设计转向基于同一模型的全过程整体设计；从单一设计交付转向建筑全生命周期支持。

BIM带来的是激动人心的技术冲击，而更加值得注意的是，BIM技术与协同设计技术将成为互相依赖、密不可分的整体。

协同是BIM的核心概念，同一构件元素，只需输入一次，各工种共享元素数据并于不同的专业角度操作该构件元素。

从这个意义上说，协同已经不再是简单的文件参照。

可以说BIM技术将为未来协同设计提供底层支撑，大幅提升协同设计的技术含量。

BIM带来的不仅是技术，也将是新的工作流及新的行业惯例。

因此，未来的协同设计，将不再是单纯意义上的设计交流、组织及管理手段，它将与BIM融合，成为设计手段本身的一部分。

借助于BIM的技术优势，协同的范畴也将从单纯的设计阶段扩