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bim在中国的应用与发展工程管理

本科毕业论文

题目：

BIM在中国的应用与发展

院（部）：

管理工程学院

专业：

工程管理

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

完成日期：

2015年6月15日

摘要

BIM是近年来在计算机辅助建筑设计领域出现的新技术，它是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础建立完整的、高度集成的建筑工程项目信息化模型，从而在建筑工程设计、施工及管理等整个生命周期内，提高建筑工程的信息化、集成化程度。

本文主要是讲述BIM技术在工程建设各阶段的应用，在我国的发展和应用推广情况，协同设计及中国BIM软件现状，并结合珠海歌剧院项目中的BIM应用来说明BIM的应用是为建设行业带来的革命性进步，在此基础上提出我国推广使用BIM技术过程中应注意的问题及建议，为BIM技术在我国继续推进和更深入的应用提供参考。

关键词：

建筑信息模型；信息化；协同设计；三维；BIM软件

ThedevelopmentandapplicationofBIMintheChina

ABSTRACT

BIMisanewtechnologyinthefieldofcomputeraidedarchitecturaldesigninrecentyears,itisaconstructionprojectrelatedinformationanddataasabasisformodelestablishmentofcomplete,highlyintegratedconstructionprojectinformationmodel,thusintheconstructionengineeringdesign,constructionandmanagementinthewholelifecycle,improvetheconstructionofinformationandthedegreeofintegration,. ThispaperismainlyaboutBIMTechnologyinconstructionapplicationofeachstage,inChina'sdevelopmentandpopularizationandapplicationsituation,collaborativedesignandtheBIMsoftwaresituationinChina,andtoillustratetheapplicationofBIMisfortheconstructionindustrytobringrevolutionaryprogresswithBIMapplicationintheprojectoftheZhuhaioperahouse,basedonproposedourcountrytopromotetheuseofBIMTechnologyintheprocessshouldpayattentiontotheproblemsandsuggestions,inordertoprovidereferencefortheapplicationofBIMTechnologyinChinatopromoteandfurther.

KeyWords:

BuildingInformationModeling；Promotionofinformationtechnology ；Collaborativedesign；three-dimensional ；BIMsoftware

1前言

1.1选题背景与意义

BIM是近年来在计算机辅助建筑设计领域出现的新技术，它是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础建立完整的、高度集成的建筑工程项目信息化模型，从而在建筑工程设计、施工及管理等整个生命周期内，提高建筑工程的信息化、集成化程度。

BIM技术在2002年由Autodesk公司率先提出，并逐渐得到世界建筑行业的普遍接受。

如今，BIM的发展潮流已势不可挡，美国已经制定了国家BIM标准——NBIMS。

欧洲一些国家已经开始普及BIM技术，特别是芬兰、挪威、德国等国，基于BIM技术应用软件的普及率已达60%～70%。

在国内，随着建筑业对信息化要求的不断提高、国家科研投入不断增多及大力推动和基于BIM技术的软件开发商不断宣传下，相关机构和各个部门已经开始着手研究和应用BIM技术。

但是目前对BIM技术的研究和应用也仅仅处于起步阶段，各研究机构对BIM技术的研究相对分散，并没有形成一套完整的技术体系；各企业单位也只是将BIM技术应用到某一个或某几个建设项目的部分建设过程中，还不能在建筑设计、施工管理及运营等整个生命周期连续应用BIM技术。

“十五”期间，科技攻关计划的研究课题“基于IFC国际标准的建筑工程应用软件研究”重点在对BIM数据标准IFC和应用软件的研究上，并开发了基于IFC的结构设计和施工管理软件。

“十一五”期间，科技部制定国家科技支撑计划重点项目《建筑业信息化关键技术研究与应用》，基于项目的总体目标，重点开展以下5个方面的研究与开发工作：

建筑业信息化标准体系及关键标准研究；基于BIM技术的下一代建筑工程应用软件研究；勘察设计企业信息化关键技术研究与应用；建筑工程设计与施工过程信息化关键技术研究与应用；建筑施工企业管理信息化关键技术研究与应用。

2012年，住房和城乡建设部印发《2011～2015年建筑业信息发展纲要》提出，“十二五”期间，普及建筑企业信息系统的应用，加快建设信息化标准，加快推进BIM、基于网络的协同工作等新技术的研发，促进具有自主知识产权软件的研究并将其产业化，使我国建筑企业对信息技术的应用达到国际先进水平。

2012年3月28日，中国BIM发展联盟成立会议在北京召开。

中国BIM发展联盟旨在推进我国BIM技术、标准和软件协调配套发展，实现技术成果的标准化和产业化，提高企业核心竞争力，并努力为中国BIM的应用提供支撑平台。

2012年6月29日，由中国BIM（建筑信息模型）发展联盟、国家标准《建筑工程信息模型应用统一标准》编制组共同组织、中国建筑科学研究院主办的中国BIM标准研究项目发布暨签约会议在北京隆重召开。

中国BIM标准标准研究项目实施计划将为由住房城乡建设部批准立项的国家标准《建筑工程信息模型应用统一标准》（NBIMS-CHN）的最后制定和施行打下坚实的基础。

针对目前情况，有必要总结我国科研机构对BIM技术的研究和建筑行业对BIM技术的应用现状，在此基础上提出我国推广使用BIM技术过程中应注意的问题及建议，为BIM技术在我国继续推进和更深入的应用提供参考。

1.2BIM优化建设过程及参与方的受益

3pS中国BIM门户-ChinaBIM.com3pS中国BIM门户-ChinaBIM.comBIM协助整合项目的工作内容，能够优化整个建设过程。

作为设计工具，BIM整合了设计师的各项工作。

设计师绘图工作不再分图面进行，设计内容与编档内容关联映射，极大地提高设计生产率和设计质量。

作为数据载体，BIM整合了来自各方信息的管理工作。

因为减少了人们在不同软件系统上输入相同项目信息时而发生不必要的数据错误，并通过使用电脑对项目数据多次复用,所以设计信息不会在转交、传递或调整中遗漏丢失,减少重建信息劳动消耗作为交流平台，BIM整合了信息资源，支持同步共享。

作为智能工具，BIM整合了计算机科技与建筑技术的发展，实现了数字技术的高效益。

3pS中国BIM门户-ChinaBIM.com3pS中国BIM门户-ChinaBIM.com

在一个完整AECI项目周期中使用BIM技术,可以给所有的参与者带来巨大的效益。

对设计师来说,越到深层次的设计阶段,BIM设计软件使用起来便越感得心应手。

比如，初步设计所要求的图文档案进度,与设计工作的深度是同步的,无论是2D图纸还是经济指标文档，无论是HVAC的流量分析还是结构系统的强度报告，都是模型创建过程的副产品。

只要按照所需，编写简单的参数值，一切相关文档都可以被轻松地统计并编排出来。

对承建方来说，BIM对安全施工、降低无谓消耗等方面,能3pS中国BIM门户-ChinaBIM.co做出巨大贡献。

beau作BIM模型可以用于各系统构件的三维冲撞检测；用于联带进度图表的四维模拟建造，进行施工管理计划。

由此，BIM能够帮承建方和施工者们降低风险，减少变更，制定更完善的项目计划，提高程序的合理与交流的便利，还支持进度安排的方案具有可选性，使得整个项3pS中国BIM门户-ChinaBIM.c目施工过程能在最短的时间内得出最佳的成果。

更新的还有升级了工程造价的五维概念，将工程造价的过程也通过BIM模型完成，进而优化施工的过程。

资方能够在基于BIM的过程中，更容易更直观地理解自己的项目，有更多的机会参与到设计中来，并能更有力地掌控设计方案与资金开销满足自己的要求，减少变动调整以节省资金，花费同样的钱收获高质量的产品和高效率的交付。

1.3建筑信息模型对我们的意义

随着信息技术的发展，催生了建筑信息模型，这种模型技术与现实世界更为接近，通过对真实物体进行模拟，借助计算机将二维设计思想转换为三维计算机设计，从根据改变人脑的主观设计，采用电脑进行设计。

建筑信息模型对于二维、三维之间的界限，也越来越模糊。

但建筑信息模型解决了实体模型设计的缺陷，通过三维数字技术，统一了空间序列与外观模型。

设计者利用相机，即可对各个人视点空间进行推敲，可进行动画的快捷制作，借助各种制图软件机械牛虚拟仿真，甚至可对实际的建造过程进行模拟。

而建造信息模型，提供的是真实的建筑三维搭建。

二维设计为建筑行业的发展，付出了巨大的贡献，这点是无可磨灭，即使现在的三维设计也是二维设计的基础上进行的。

但二维信息无法同施工过程进行整合，而建筑信息模型却可直接模拟施工，建筑师可将设计直接带入到施工的过程中，这相当于是古人三维构造的回源，属于三维的虚拟现场设计。

从立面设计至空间设计的设计方法改变我们将表皮化的设计方法分为两类：

其一，进行平面布局的二维设计，在CAD软件中绘制立面图，接着在效果图进行三维模型的制作；其二，利用三维造型软件，直接设计成三维形体，待确定形体后，再通过CAD软件绘制平面图。

但这两种方法均存在缺陷，设计者剥离了建筑空间，主要关注平面形象与功能。

而建筑空间不只是平面与表皮的副产品，主要是作为建筑控制的设计方法。

BIM建筑信息模型的发展，不仅仅是现有技术的进步和更新换代，它也将间接表现在生产组织模式和管理方式的转型。

BIM这场信息革命，将不受个人好恶和思维习惯的束缚而向前推进，它对于工程建设从设计、建造、加工、施工、销售、物业管理等各个环节，对于整个建筑行业，都必将产生深远的影响。

2BIM概述

2.1BIM概述

BIM（BuildingInformationModeling），全称建筑信息模型，是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、开发商乃至物业维护等各环节人员提供“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。

其最终目的是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建立资源计划、控制资金风险、节省能源、节约成本、降低污染和提高效率，从真正意义上实现工程项目的全生命周期管理，BIM技术的引入可以提供了工程项目施工中所需的各种基础数据，辅助施工项目管理层决策的反应速度和精度。

2.1.1BIM概念理解

美国国家BIM标准对BIM的定义:

“BIM是建设项目兼具物理特性与功能特性的数字化模型，且是从建设项目的最初概念设计开始的整个生命周期里做出任何决策的可靠共享信息资源”。

实现BIM的前提是:

在建设项目生命周期的各个阶段不同的项目参与方通过在BIM建模过程中插入、提取、更新及修改信息以支持和反应出各参与方的职责。

BIM是基于公共标准化协同作业的共享数字化模型。

BIM的概念分解为两个方面，BIM既是模型结果（Product）更是过程（Process）。

（1）BIM作为模型结果（product）

BIM作为模型结果，与传统的3D建筑模型有着本质的区别，其兼具了物理特性与功能特性。

其中，物理特性（PhysicalCharacteristic），可以理解为几何特性（GeometricCharacteristic）;而功能特性（FunctionalCharacteristic），是指此模型具备了所有一切与该建设项目有关的信息。

（2）BIM作为过程（Process）

BIM是一种过程，其功能在于通过开发、使用和传递建设项目的数字化信息模型以提高项目或组合设施的设计、施工和运营管理。

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。

2.1.2BIM的信息载体

BIM的信息载体是多维参数模型（nDParametricmodels）。

用简单的等式来体现BIM参数模型的维度:

2D=Length&Width

3D=2D+Height

4D=3D+Time

5D=4D+Cost

6D=5D+…

nD=BIM

传统的2D模型是用点、线、多边形、圆等平面元素模拟几何构件，只有长和宽的二维尺度，故等于Length&Width，目前国内各类设计图和施工图的主流形式仍旧是2D模型;传统的3D模型是在2D模型的基础上加了一个维度Height，有利于建设项目的可视化功用，但并不具备信息整合与协调的功能。

随着软件的发展，尽管各种几何实体可以被整合在一起代表所需的设计构件，但是最终的整体几何模型依旧难以编辑和修改，且各系统单独的施工图很难与整体模型真正地联系起来，同步化就更能难实现。

BIM参数模型的优势就是在于其突破了传统2D及3D模型难以修改和同步的瓶颈，以实时、动态的多维模型（nD）大大方便了工程人员。

（1）BIM的3D模型为交流和修改提供了便利。

以建筑师为例，其可以运用3D平台直接设计，无需将3D模型翻译成2D平面图以与业主进行沟通交流，业主也无需费时费力去理解繁琐的2D图纸。

（2）BIM参数模型的参数信息内容不仅局限于建筑构件的物理属性，而是包含了从建筑概念设计开始到运营维护的整个项目生命周期内的所有该建筑构件的实时、动态信息。

（3）BIM参数模型将各个系统紧密地联系到了一起，整体模型真正起到了协调综合的作用，且其同步化的功能更是锦上添花。

BIM整体参数模型综合了包括建筑、结构、机械、暖通、电气等各BIM系统模型，其中各系统间的矛盾冲突可以在实际施工开始前的设计阶段得以解决，同时与上述4D，5D模型所涉及的进度及造价控制信息、相关联，整体协调管理项目实施。

（4）对于BIM模型的设计变更，BIM的参数规则（Parametricrules）会在全局自动更新信息。

故对于设计变更的反应，相比基于图纸费时且易出错的繁琐处理BIM系统表现的更加智能化与灵敏化。

（5）BIM参数模型的多维特性（nD）将项目的经济性、舒适性及可持续性发展提高到一个新的层次。

例如，运用4D技术可以研究项目的可施工性、项目进度安排、项目进度优化、精益化施工等方面，给项目带来经济性与时效性;5D造价控制手段使预算在整个项目生命周期内实现实时行与可操控性;6D及nD应用将更大化地满足项目对于业主对于社会的需求，如舒适度模拟及分析、耗能模拟、绿色建筑模拟及可持续化分析等方面。

2.1.3BIM的应用价值

其实，它是引领建筑业信息技术走向更高层次的一种新技术，它的全面应用，将为建筑业界的科技进步产生无可估量的影响，大大提高建筑工程的集成化程度。

同时，也为建筑业的发展带来巨大的效益，使设计乃至整个工程的质量和效率显著提高，成本降低。

具体而言，BIM的应用具有以下价值。

（1）解决当前建筑领域信息化的瓶颈问题

建立单一工程数据源。

工程项目各参与方使用的是单一信息源，确保信息的准确性和一致性。

实现项目各参与方之间的信息交流和共享。

从根本上解决项目各参与方基于纸介质方式进行信息交流形成的“信息断层”和应用系统之间“信息孤岛”问题。

推动现代CAD技术的应用。

全面支持数字化的、采用不同设计方法的工程设计，尽可能采用自动化设计技术，实现设计的集成化、网络化和智能化。

促进建筑生命期管理，实现建筑生命期各阶段的工程性能、质量、安全、进度和成本的集成化管理，对建设项目生命期总成本、能源消耗、环境影响等进行分析、预测和控制。

（2）基于BIM的工程设计

实现三维设计。

能够根据3D模型自动生成各种图形和文档，而且始终与模型逻辑相关，当模型发生变化时，与之关联的图形和文档将自动更新；设计过程中所创建的对象存在着内建的逻辑关联关系，当某个对象发生变化时，与之关联的对象随之变化。

实现不同专业设计之间的信息共享。

各专业CAD系统可从信息模型中获取所需的设计参数和相关信息，不需要重复录入数据，避免数据冗余、歧义和错误。

实现各专业之间的协同设计。

某个专业设计的对象被修改，其他专业设计中的该对象会随之更新。

实现虚拟设计和智能设计。

实现设计碰撞检测、能耗分析、成本预测等。

（3）基于BIM的施工及管理

实现集成项目交付IPD（IntegratedProjectDelivery）管理。

把项目主要参与方在设计阶段就集合在一起，着眼于项目的全生命期，利用BIM技术进行虚拟设计、建造、维护及管理。

实现动态、集成和可视化的4D施工管理。

将建筑物及施工现场3D模型与施工进度相链接，并与施工资源和场地布置信息集成一体，建立4D施工信息模型。

实现建设项目施工阶段工程进度、人力、材料、设备、成本和场地布置的动态集成管理及施工过程的可视化模拟。

实现项目各参与方协同工作。

项目各参与方信息共享，基于网络实现文档、图档和视档的提交、审核、审批及利用。

项目各参与方通过网络协同工作，进行工程洽商、协调，实现施工质量、安全、成本和进度的管理和监控。

实现虚拟施工。

在计算机上执行建造过程，虚拟模型可在实际建造之前对工程项目的功能及可建造性等潜在问题进行预测，包括施工方法实验、施工过程模拟及施工方案优化等。

其实，它是引领建筑业信息技术走向更高层次的一种新技术，它的全面应用，将为建筑业界的科技进步产生无可估量的影响，大大提高建筑工程的集成化程度。

同时，也为建筑业的发展带来巨大的效益，使设计乃至整个工程的质量和效率显著提高，成本降低。

对于业主最关心的工程造价、工期、项目性能是否符合预期等指标，BIM所带来的价值优势是巨大的。

1）缩短项目工期

利用BIM技术，可以通过加强团队合作、改善传统的项目管理模式、实现场外预制、缩短订货至交货之间的空白时间（Leadtimes）等方式大大缩短工期;

2）更加可靠与准确的项目预算

基于BIM模型的工料计算（Quantitytake-off）相比基于2D图纸的预算更加准确、且节省了大量时间;

3）提高生产效率、节约成本

由于利用BIM技术可大大加强各参与方的协作与信息交流的有效性，使决策的做出可以在短时间完成、减少了复工与返工的次数、且便于新型生产方式的兴起如场外预制、BIM参数模型作为施工文件等等，显著地提高了生产效率、节约了成本;

4）高性能的项目结果

BIM技术所输出的可视化效果可以为业主校核是否满足要求提供平台，且利用BIM技术可实现耗能与可持续发展设计与分析，为提高建筑物、构筑物等的性能提供了技术手段；

5）有助于项目的创新性与先进性

BIM技术可以实现对传统项目管理模式的优化，如一体化项目管理模式IPD（IntegratedProjectDeliveryMode）下各参与方早期参与设计群策群力的模式有利于吸取先进技术与经验、实现项目创新性与先进性；

6）方便设备管理与维护

利用BIM竣工模型（As-builtmodel）作为设备管理与维护的数据库。

2.2BIM在工程建设各阶段的应用

2.2.1可行性研究阶段

BIM对于可行性研究阶段建设项目在技术和经济上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、功能等要求下是否具有技术与经济可行性。

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、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。

2.2.2设计工作阶段

对于传统CAD时代存在于建设项目设计阶段的2D图纸冗繁、错误率高、变更频繁、协作沟通困难等缺点，BIM所带来的价值优势是巨大的。

（1）保证概念设计阶段决策正确

在概念设计阶段，设计人员需对拟建项目的选址、方位、外形、结构形式、耗能与可持续发展问题、施工与运营概算等问题做出决策，BIM技术可以对各种不同的方案进行模拟与分析、且为集合更多的参与方投入该阶段提供了平台，使做出的分析决策早期得到反馈，保证了决策的正确性与可操作性。

（2）更加快捷与准确地绘制3D模型

不同于CAD技术下3D模型需要由多个2D平面图共同创建，BIM软件可以直接在3D平台上绘制3D模型，并且所需的任何平面视图都可以由该3D模型生成，准确性更高且直观快捷，为业主、施工方、预制方、设备供应方等项目参与人的沟通协调提供了平台。

（3）多个系统的设计协作进行、提高设计质量

对于传统建设项目设计模式，各专业包括建筑、结构、暖通、机械、电气、通信、消防等设计之间的矛盾冲突极易出现且难以解决。

而BIM整体参数模型可以对建设项目的各系统进行空间协调、消除碰撞冲突，大大缩短了设计时间且减少了设计错误与漏洞。

同时，结合运用与BIM建模工具具有相关性的分析软件，可以就拟建项目的结构合理性、空气流通性、光照、温度控制、隔音隔热、供水、废水处理等多个方面进行分析，并基于分析结果不断完善BIM模型。

（4）对于设计变更可以灵活应对

BIM整体参数模型自动更新的法则可以让项目参与方灵活应对设计变更，减少例如施工人员与设计人员所持图纸不一致的情况。

对于施工平面图的一个细节变动，Revit软件将自动在立面图、截面图、3D界面、图纸信息列表、工期、预算等所有相关联的地方做出更新修改。

（5）提高可施工性

设计图纸的实际可施工性（constructability）是国内建设项目经常遇到的问题。

由于专业化程度的提高及国内绝大多数建设工程所采用的设计与施工分别承发包模式的局限性，设计与施工人员之间的交流甚少