BIM概论全套教学课件.pptx
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1.1建筑建筑业业信息化背景信息化背景BIM概概论论1第第.1一一建建章章筑筑业业信息化背景信息化背景建筑建筑业业信息化背景信息化背景1.1BIM的概念和的概念和发发展展1.2BIM的的应应用价用价值值1.3BIM的特征和意的特征和意义义1.4BIM基基础础知知识识本章要点本章要点
（1）建筑业信息化发展背景介绍。
（2）BIM的定义及其发展历程。
（3）BIM的价值、特征和意义。
学学习习目目标标
（1）了解建筑业信息化的发展背景及其与BIM间的关系。
（2）了解BIM的定义和其在国内外发展历程。
（3）掌握BIM的价值、特征和意义。
1.1建筑建筑业业信息化背景信息化背景近三十年来，随着人工智能技术、多媒体技术、可视化技术和网络技术等新型信息技术的飞速发展及其在工程领域中的广泛应用，信息技术已成为建筑业在21世纪持续发展的命脉。
在工程设计行业，CAD技术的普遍运用，已经彻底把工程设计人员从传统的设计计算和绘图中解放出来，他们可以把更多的精力放在方案优化，改进和复核上，大大提高了设计效率和设计质量，缩短了设计周期。
施工企业运用现代信息技术、自动控制技术以及信息，网络设备和通信手段，在企业经营、管理和工程施工的各个环节上都实现了信息化，包括信息收集与存储的自动化、信息交换的网络化、信息利用的科学化和信息管理的系统化，提高了施工企业的管理效率、技术水平和竞争力。
城市规划、建设中利用人工智能和地理信息系统（GeographicInformationSystem，GIS）技术，提供城市、区域乃至工程项目建设规划的方案制订和决策支持，计算机辅助工程（ComputerAddedEngineering，CAE）技术也得到了不同程度的发展和应用。
建筑建筑业业信息技信息技术术的的发发展展1.1.11.1建筑建筑业业信息化背景信息化背景多年来，一些发达国家正在加速研究建筑信息技术以提升本国建筑业的可持续发展。
例如，美国十分重视信息技术在行业中的应用，美国斯坦福大学早在1989年就成立了跨土木工程学科和计算机学科的研究中心（CenterforIntegratedFacilityEngineeriting，CIFE），该研究中心得到了充足的科学基金和企业赞助，在建筑业信息化方面做了大量前瞻性的工作，对美国乃至世界在此方面的研究起到了带头作用。
又如，欧盟投巨资组织了ESPRIT（欧洲信息技术研究与开发战略规划），完成了COMMIT，COMBINE和ATLAS等多项著名的研究项目，发表了富有成效的研究成果，为建筑业向信息化方面发展打下了牢固的基础。
日本是世界上第一个在建设领域系统地推进信息化的国家，早在1996年，日本建设省就做出了关于针对公共建设项目推进信息化的决定。
按照该决定，公共建设项目的信息化分两步走：
第一步，于2004年前首先在建设省直属的国家重点项目中实现信息化；第二步，于2010年前在全部公共建设项目中实现信息化。
这些目标已经基本实现。
1.1建筑建筑业业信息化背景信息化背景信息化信息化发发展存在的展存在的问题问题1.1.21工程生命期不同阶段的信息断层应用软件中的信息孤岛32建设过程中信息分布离散4交流过程中的信息损失交流过程中的信息损失5缺少统一的信息交换标准，信息集成平台落后1.1建筑建筑业业信息化背景信息化背景BIM与信息化与信息化1.1.3在过去的三十多年中，计算机辅助设计CAD技术的普及和推广使得建筑师、结构工程师们摆脱手工绘图，走向电子绘图，但是CAD毕竟只是一种二维的图形格式，并没有从根本上脱离手工绘图的思路。
另外，基于二维图形信息格式容易导致交换过程中产生大量非图形信息的丢失，这给提高建筑业的生产效率、减少资源浪费和开展协同工作等方面带来很大的障碍。
基于二维图形格式交换的缺陷1.1建筑建筑业业信息化背景信息化背景buildingSMART的目标1995年9月，北美建立了国际互协作组织（InternationalAlliancefoInteroperability，IAI），其最初目的是研讨实现行业中不同专业应用软件协的可能性。
由于IAI的名称令人难以理解，2005年，挪威举行的IAI执行委员会上，IAI被正式更名为buildingSMART，致力于在全球范围内推广和应用BIM技术及其相关标准。
目前buildingSMART已经从最初局限于北美和欧洲的区域性组织发展到如今遍布全球26个国家和地区的开放性国际组织。
buildingSMART组织的目标是提供一种稳定发展的、贯穿工程生命期的数据信息交换和互协作模型，图中箭头方向为从规划阶段到运维等阶段的各种数据信息的发展。
1.1建筑建筑业业信息化背景信息化背景BIM与信息化与信息化1.1.3其最终宗旨是在建筑全生命期范围内改善信息交流、提高生产力、缩短交付时间，降低成本以及提高产品质量，如图所示。
buildingSMART数据共享环形图1.2BIM的概念和的概念和发发展展1.2.1BIM的定的定义义在前文中，多次出现BIM一词，那么BIM的含义究竟是什么呢？
我们首先对BIM的三种解释加以区别，见表1-1。
1.2BIM的概念和的概念和发发展展世界各地的学者对BIM有多种定义，美国国家BIM标准将其描述为“一种对项目自然属性及功能特征的参数化表达”。
因为具有如下特性，BIM被认为是应对传统AEC产业（architecture，建筑；engineering，工程；construction，建造）所面临挑战的较有潜力的解决方案。
首先，BIM可以存储实体所附加的全部信息，这是BIM工具得以进一步对建筑模型开展分析运算（如结构分析、进度计划分析）的基础；其次，BIM可以在项目全生命周期内实现不同BIM应用软件间的数据交互，方便使用者在不同阶段完成BIM信息的插人、提取、更新和修改，这极大增强了不同项目参与者间的交流合作，并大大提高了项目参与者的工作效率。
因此，近年来BIM在工程建设领域的应用越来越引人注意。
1.2BIM的概念和的概念和发发展展BIM（BuildingInformationModeling）是以三维数字技术为基础，集成了各种相关信息的工程数据模型，可以为设计、施工和运营提供相协调且内部保持一致的项目全生命周期信息化过程管理。
麦克格劳希尔建筑信息公司（McGrawHill，2015年已更名为DodgeData&Analytics）对建筑信息模型的进一步说明为：
创建并利用数字模型对项目进行设计、建造及运营管理的过程，即利用计算机三维软件工具，创建建筑工程项目的完整数字模型，并在该模型中包含详细工程信息能够将这些模型和信息应用于建筑工程的设计过程、施工管理、物业和运营管理等全建筑生命周期管理（BuildingLifecycleManagement，BLM）过程中。
1.2BIM的概念和的概念和发发展展1.2.BIM的相关的相关术语术语按照在建筑全生命周期中应用阶段的不同，BIM可分为如下五种类型：
（1）BIM3D：
这是BIM最基本的形式。
它仅用于制作与构件材料相关联的建筑信息文件。
BIM3D不同于CAD3D，在BIM中建筑必须被分解为有特定实体的功能构件。
（2）BIM4D：
作为对基础BIM3D的补充，加入其中的第四个维度是时间维度。
模型中的每一个构件都含有与自身被建造及拆除日期有关的信息。
（3）BIM5D：
每一个施工任务的成本信息组成了BIM模型的第五个维度。
（4）BIM6D：
有关建筑的质量分析构成了BIM模型的第六个维度。
（5）BIM7D：
最后一个维度是关于建筑维修使用情况的模型，目前还没有软件可以实现这一功能。
1.2BIM的概念和的概念和发发展展1.2.BIM发发展的展的“三三阶阶段段”在计算机和CAD技术普及之前，工程设计行业在设计时均采用图板和丁字尺的方式手工完成各专业图纸的绘图工作，这项工作被形象地称为“趴图板”。
如图所示为手工绘图时代的“趴图板”工作场景。
手工绘图时代绘图工作量大，图纸修改和变更困难、图纸可重复利用率低。
随着个人计算机的普及以及CAD软件的普及，手工绘图的工作方式已逐渐被CAD绘图方式所取代。
手工绘图时代的“趴图板”工作场景1.2BIM的概念和的概念和发发展展“甩图板”是我国工程建设行业20世纪90年代最重要的一次信息化过程。
通过“甩图板”实现了工程建设行业由绘图板、丁字尺和针管笔等手工绘图方式提升为现代化的、高精度的CAD制图方式。
以AutoCAD为代表的CAD类工具的普及应用，以及以PK-PM、ANSYS和ABAQUS等为代表的CAE工具的普及，极大地提高了工程行业制图、修改和管理效率，提升了工程建设行业的发展水平。
图为在AutoCAD软件中完成的建筑设计的一部分。
1.2BIM的概念和的概念和发发展展CAD软件制图1.2BIM的概念和的概念和发发展展现代工程建设项目的规模、形态和功能越来越复杂。
高度复杂化的工程建设项目再次向以AutoCAD为主体，以工程图纸为核心的设计和工程管理模式提出了挑战。
随着计算机软件和硬件水平的发展，以工程数字模型为核心的全新的设计和管理模式逐步进入人们的视野，于是以BIM为核心的软件和方法开始逐渐走进工程领域。
1.2BIM的概念和的概念和发发展展2002年，时任Autodesk公司副总裁的菲利普伯恩斯坦首次将BIM概念商业化随AutodeskRevit产品一并推广。
图为在AutodeskRevit软件中进行建筑设计的场景。
与CAD技术相比，基于BIM技术的软件已将设计提升至所见即所得的模式。
在AutodeskRevit软件中进行建筑设计1.2BIM的概念和的概念和发发展展利用AutodeskRevit软件进行设计，可由三维建筑模型自动产生所需要的平面纸、立面图纸等所有设计信息，且所有的信息均通过AutodeskRevit自动进行关联，大大增强了设计修改和变更的效率，因此人们认为BIM技术是继建筑CAD之后下一代的建筑设计技术。
在CAD时代，设计师需要分别绘制出不同的视图，当其中一个元素改变时，其他与之相关的元素都要逐个修改。
比如，当我们需要改变其中一扇门的类型时，C需要逐个修改平面、立面和剖面等相关图纸。
而BIM中的不同视图是从同一个模型中得到的，改变其中一扇门的类型时只需要在BIM模型中修改相应的构件就行了，BIM实现的就是高度统一与自动化每个单项的调整，不再需要设计师逐个修改，只需修改唯一的模型。
用图形来表示CAD与BIM的关系，如下图所示。
1.2BIM的概念和的概念和发发展展CAD与BIM的关系1.2BIM的概念和的概念和发发展展CAD做CAD的事情，BIM做BM的事情中间过渡部分就是BIM建立在CAD平台上的专业软件应用。
如图表示理想的BIM环境，这个时候CAD能做的事情就是BIM能做的事情的一个子集。
理想的BIM环境1.2BIM的概念和的概念和发发展展BIM国内国内应应用用现现状状1.2.香港和台湾最早接触了BIM技术，自2006年起，香港房屋署率先试用建筑信息模型，并且为了推行BIM，于2009年自行订立BIM标准和用户指南等。
同年，还成立了香港BIM学会。
2007年台湾大学也开始加入了研究建筑信息模型（BIM）的行列。
还与Autodesk签订了产学合作协议；2008年起，BIM”这个词引起了台湾建筑营建业的高度关注。
在台湾，一些实力雄厚的大型企业已经在企业内部推广使用BIM，并有大量的成功案例，台湾几所知名大学，如台湾大学和台湾交通大学等也对BIM进行了广泛、深入的研究，推动了对于BIM的认知和应用。
1.2BIM的概念和的概念和发发展展20062012年，国内有部分规模较大的设计或者咨询公司有应用BIM的项目经比如CCDI、上海现代设计集团和中国建筑设计研究院等，上海中心（如图）、水立方、鸟巢和上海世博馆等国家级重大工程成为应用BIM技术的经典之作。
上海中心1.2BIM的概念和的概念和发发展展20132020年，BIM技术如雨后春笋般遍布在国内各个工程项目上，被人们熟知的中国尊，港珠澳大桥，天津117大厦、广州东塔及首都新机场等工程均应用BM技术。
除了体量巨大、结构复杂的标志性工程广泛应用BIM技术外，越来越多的房屋建筑和基础设施工程都在普遍应用BIM技术，BIM技术逐渐从项目的稀缺品变为必需品。
中国尊港珠澳大桥1.2BIM的概念和的概念和发发展展在我国，BIM技术在建筑业的高效性也引起国家相关部门的高度重视。
2011年5月，住房和城乡建设部发布的20112015建筑业信息化发展纲要明确指出：
在施工阶段开展BIM技术的研究与应用，推进BIM技术从设计阶段向施工阶段的应用延伸，降低信息传递过程中的衰减；研究基于BIM技术的4D项目管理信息系统在大型复杂工程施工过程中的应用，实现对建筑工程有效的可视化管理等。
2012年1月，住房和城乡建设部下发的关于工程建设标准规范制订修订计划的通知，宣告了中国BIM标准制定工作的正式启动。
1.2BIM的概念和的概念和发发展展2015年6月，住房和城乡建设部下发的关于推进建筑信息模型应用指导意见明确指出：
到2020年末，建筑行业甲级勘察、设计单位以及特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用。
到2020年末，以下新立项项目勘察设计、施工及运营维护中，集成应用BIM的项目比率达到90%：
以国有资金投资为主的大中型建筑、申报绿色建筑的公共建筑和绿色生态示范小区。
1.2BIM的概念和的概念和发发展展2016年8月，住房和城乡建设部发布的20162020建筑业信息化发展纲要再一次明确指出：
“勘察设计类企业加快BIM普及应用，实现勘察设计技术升级。
普及应用BIM设计方案的性能和功能模拟分析、优化、绘图、审查，以及成果交付和可视化沟通，提高设计质量。
”推广基于BIM的协同设计，开展多专业间的数据共享和协同，优化设计流程，提高设计质量和效率，研究开发基于BIM的集成设计系统及协同工作系统实现建筑、结构和水暖电等专业的信息集成与共享。
施工类企业应研究BIM应用条件下的施工管理模式和协同工作机制，建立基于BIM的项目管理信息系统。
1.2BIM的概念和的概念和发发展展2017年4月，住房和城乡建设部发布的建筑业发展“十三五”规划中明确指出：
加快推进建筑信息模型（BIM）技术在规划、工程勘察设计、施工和运营维护全过程的集成应用，支持基于具有自主知识产权三维图形平台的国产BIM软件的研发和推广使用。
2020年7月，住房和城乡建设部、国家发展改革委、科学技术部等13个部门联合印发了关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见（以下简称指导意见），指出要以大力发展建筑工业化为载体以数字化、智能化升级为动力，创新突破相关核心技术，加大智能建造在工程建设各环节的应用，形成涵盖科研、设计、生产加工、施工装配、运营等全产业链融合一体的智能建造产业体系。
1.2BIM的概念和的概念和发发展展指导意见明确指出，到2025年，我国智能建造与建筑工业化协同发展的政策体系和产业体系基本建立，建筑工业化、数字化、智能化水平显著提高，建筑产业互联网平台初步建立，产业基础，技术装备、科技创新能力以及建筑质量安全水平全面提升，劳动生产率明显提高能源资源消耗及污染排放量大幅下降，环境保护效应显著。
推动形成一批智能建造龙头企业，引领并带动广大中小企业向智能建造转型升级，打造“中国建造”升级版。
到2035年，我国智能建造与建筑工业化协同发展取得显著进展，企业创新能力大幅提升，产业整体优势明显增强，“中国建造”核心竞争力世界领先，建筑工业化全面实现，迈入智能建造世界强国行列。
1.2BIM的概念和的概念和发发展展2020年9月，住房和城乡建设部、教育部、科学技术部、工业和信息化部、自然资源部、生态环境部、中国人民银行，国家市场监督管理总局、中国银行保险监督管理委员会九部门发布关于加快新型建筑工业化发展的若干意见（以下简称意见）。
意见提出加强系统化集成设计，优化构件和部品部件生产、推广精益化施工、加快信息技术融合发展、创新组织管理模式，强化科技支撑、加快专业人才培育、开展新型建筑工业化项目评价、加大政策扶持力度等9方面共37条意见。
意见指出，新型建筑工业化是通过新一代信息技术驱动，以工程全生命期系统化集成设计，精益化生产施工为主要手段，整合工程全产业链、价值链和创新链，实现工程建设高效益高质量、低消耗、低排放的建筑工业化。
在加快信息技术融合发展方面，意见要求，大力推广建筑信息模型（BIM）技术。
加快推进BIM技术在新型建筑工业化全生命期的一体化集成应用。
1.2BIM的概念和的概念和发发展展近几年来，随着国外建筑市场的冲击以及国家政策的推动，国内产业界的许多大型企业为了提高国际竞争力，都在积极探索使用BIM，某些建设项目招标时将对BIM的要求写入招标合同，BIM逐渐成为企业参与项目的一道门槛。
目前，一些大中型设计企业已经组建了自己的BIM团队，并不断积累实践经验。
施工企业虽然起步较晚，但也一直在摸索中前进，并取得了一定的成果。
1.3BIM的的应应用价用价值值可行性研究与可行性研究与规规划划1.3.1BIM对于可行性研究阶段建设项目在技术和经济上的可行性论证提供了帮助，提高了论证结果的准确性和可靠性。
在可行性研究阶段，业主需要确定出建设项目方案在满足类型、质量和功能等要求下是否具有技术和经济可行性。
但是，如果想得到可靠性高的论证结果，需要花费大量的时间、金钱与精力。
BIM可以为业主提供概要模型（MacroorSchematicModel）对建设项目方案进行分析和模拟，从而为整个项目的建设降低成本、缩短工期并提高质量。
1.3BIM的的应应用价用价值值建建设项设项目目规规划划阶阶段的主要内容包括：
段的主要内容包括：
0102根据所在地区发展的长远规划，提出项目建议书，选定建设地点；在试验、调查研究和技术经济论证的基础上编制可行性研究报告；03根据咨询评估情况，对建设项目进行决策。
1.3BIM的的应应用价用价值值协协同同设计设计1.3.2BIM所带来的优势明显保证概念设计阶段决策正确更加快捷与准确地绘制3D模型多个系统的设计协作进行，提高设计质量对于设计变更可以灵活应对提高可施工性为精确化预算提供便利有利于低能耗与可持续发展1.3BIM的的应应用价用价值值施工施工1.3.31.施工前改正设计错误与漏洞2.4D施工模拟、优化施工方案3.BIM模型是预制加工工业化的基石4.使精益化施工成为可能1.3BIM的的应应用价用价值值运运维维管理管理1.3.4BIM参数模型可以为业主提供建设项目中所有系统的信息，在施工阶段做出的修改将全部同步更新到BIM参数模型中形成最终的BIM竣工模型。
该竣工模型作为各种设备管理的数据库为系统的运营维护提供依据。
此外，BIM可同步提供有关建筑使用情况或性能、入住人员与容量、建筑已用时间以及建筑财务方面的信息。
同时，BIM可提供数字更新记录，并改善搬迁规划与管理。
1.4BIM的特征和意的特征和意义义BIM的特征的特征1.4.1从狭义的理解来看，BIM是类似于Revit这样的对于CAD系统应用的替代。
从广义的理解角度出发，BIM是建筑全生命周期的管理方法，具有数据集成、建筑信息管理的作用。
无论从哪个角度来理解，BIM具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特征，如图所示。
BIM的五大特征1.4BIM的特征和意的特征和意义义
（1）模型操作的可视化（3）模型信息的关联性（5）模型信息的动态性
（2）模型信息的完备性（4）模型信息的一致性（6）模型信息的可扩展性1.4BIM的特征和意的特征和意义义BIM的意的意义义1.4.2工程项目从立项开始，历经规划设计、施工、竣工验收到交付使用，是一个漫长的过程。
在这个过程中，不确定的因素有很多。
在项目建造初期，设计与施工等领域的从业人员面临的主要问题有两个：
一是信息共享，二是协同工作。
工程设计、施工与运行维护中信息交换不及时、不准确的问题导致大量人力和物力的浪费。
1.4BIM的特征和意的特征和意义义BIM的主要作用是使工程项目数据信息在规划、设计、施工和运营维护全过程中充分共享和无损传递，为各参与方的协同工作提供坚实的基础，并为建筑物从概念到拆除的全生命周期中各参与方的决策提供可靠依据，如图所示。
BIM的目标4.BIM的特征和意的特征和意义义BIM对一项工程的实施所带来的价值优势是巨大的。
表现为以下几点：
（1）缩短项目工期。
（2）更加可靠与准确的项目预算。
（3）提高生产效率、节约成本。
（4）高性能的项目结果。
（5）有助于项目的创新性与先进性。
（6）方便设备管理与维护。
1.4BIM的特征和意的特征和意义义BIM在中国建筑业要顺利发展，必须将BIM和国内的行业特色相结合。
同时，引人BIM也会给国内建筑业带来一次巨大的变革，积极推动行业的可持续发展，社会效益巨大，其主要作用有：
（1）有助于改变传统的设计生产方式。
（2）促进建筑业管理模式的改变。
（3）实现可持续发展目标。
（4）促进全行业竞争力的提升。
本章小本章小结结本章主要介绍了BIM的基础知识，包括：
建筑业信息化发展背景、存在问题和BIM与信息化间的关系；BIM的定义、BIM的相关术语、BIM发展的“三阶段”和BIM在国内外的发展现状；BIM在可行性、协同、施工和运维等方面的价值；BIM的特征和意义。
思考与思考与练习题练习题1如何从广义上理解什么是BIM?
2BIM的特征有哪些?
3简述手工绘图、CAD绘图和BIM建模的异同。
4简述BIM的应用价值。
1.1建筑建筑业业信息化背景信息化背景BIM概概论论1第第.1二二建建章章筑筑业业信息化背景信息化背景建筑建筑业业信息化背景信息化背景2.1BIM的概念和的概念和发发展展2.2BIM的的应应用价用价值值2.3BIM的特征和意的特征和意义义2.4BIM工程工程师职业师职业素养与素养与发发展展1.1建筑建筑业业信息化背景信息化背景本章要点本章要点
（1）BIM工程师职业定义。
（2）BIM工程师岗位分类和职业素养。
（3）BIM工程师市场需求和职业发展方向。
学学习习目目标标
（1）了解BIM工程师职业定义。
（2）了解BIM工程师岗位分类和职业素养。
（3）了解BIM工程师市场需求和职业发展方向。
1.1建筑建筑业业信息化背景信息化背景BIM工程工程师师的的职业职业定定义义2.1.11职业名称定义2职业目标定义BIM工程师通过参数模型整合各种项目的相关信息，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息做出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，使BIM技术在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。
建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM），是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具。
建筑信息模型（BIM）系列专业技能岗位是指工程建模、BIM管理咨询和战略分析方面的相关岗位。
从事BIM相关工程技术及其管理的人员，称为BIM工程师。
1.1建筑建筑业业信息化背景信息化背景BIM工程工程师师的的职业职业定定义义2.1.21.根据根据应应用用领领域分域分类类根据应用领域不同可将BIM工程师主要分为BIM标准管理类工程师、BIM工I具研发类工程师、BIM工程应用类工程师及BIM教育类工程师等，如图所示。
BIM工程师分类图1.1建筑建筑业业信息化背景信息化背景主要负责BIM标准研究管理的相关工作人员，
（1）BIM标准管理类工程师：
可分为BIM基础理论研究人员及BIM标准研究人员等。
主要负责BIM工具的设计开发工作人员，可分为BIM产品设计人员及BIM软件开发人员等。
（2）BIM工具研发类工程师：
1.1建筑建筑业业信息化背景信息化背景应用BIM支持和完成工程项目生命周期过程中各种专业任务的专业人员，包括业主和开发商里面的设计、施工、成本、采购和营销管理人员；设计机构里面的建筑、结构、给水排水、暖通空调、电气、消防和技术经济等设计人员；施工企业里面的项目管
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