第1章　BIM应用概述

1.1　BIM的概念

BIM是Building Information Modeling的缩写，代表建筑信息模型。BIM技术即关于建筑信息模型的技术，其以基于三维几何模型、包含其他信息和支持开放式标准的建筑信息为基础，提供更加强有力的软件，提高建筑工程规划、设计、施工管理、运行及维护的效率和水平；实现建筑全生命周期信息共享与交互（如图1-1所示），从而实现建筑全生命成本等关键方面的优化。

1.1.1　BIM技术的起源

BIM的概念原型于20世纪70年代被提出，当时称为“产品模型（Product Model）”，该模型既包含建筑三维几何信息，也包含建筑的其他信息，只是由于当时计算机技术还较为落后，BIM技术未能得到进一步的推广与应用。进入21世纪之后，随着计算机信息技术的迅速发展，特别是CAD技术的应用与推广，产品模型的概念得到推广和发展。2002年，美国的Autodesk公司收购了Revit，开启了BIM市场化之路，BIM技术逐渐地在建筑工程中得到重视并加以推广。经过10余年的发展，BIM技术应用方向不断开发与拓展，并已成为继CAD技术之后行业信息化最重要的新技术。

值得一提的是BIM技术在建筑工程上的应用将促进建筑业的科技进步和生产力提高。类似于BIM理念的应用技术在20世纪90年代制造业已付诸于实践，极大地提高了制造业的竞争力。

1.1.2　BIM技术的特征与数字解读

（1）BIM技术的特征

BIM技术具有4个关键性特征，即面向对象、基于三维几何模型、包含其他信息和支持开放式标准。

①面向对象。该特征面向对象的方式表示建筑，使建筑成为大量实体对象的集合。例如，一栋建筑物包含了大量的结构构件、门窗、填充墙、装饰装潢等。这就使得在其相应的软件中，用户针对这些实体进行操作，而不再是点、线、圆、多面体等几何元素。

②基于三维几何模型。该特征即用三维几何模型来如实表达对象，并反映对象之间的拓扑关系。三维几何模型相较于传统的用二维图形表达建筑信息的方式更直观，可利用计算机自动进行建筑信息加工和处理，不需要人工干预。例如，从基于三维几何模型的建筑信息可自动生成实际施工过程中所需要的二维建筑施工图；计算机可自动计算与统计建筑各组成部分的面积、体积等数量值。

③包含其他信息。该特征即在基于三维几何模型的建筑信息中赋予其他信息，使根据指定的信息对各类对象进行统计、分析成为可能。例如，可以选择某种型号的窗户对象类别，自动生成统计报告等；也可在三维几何模型中赋予成本和进度信息数据，则可以自动获得项目各时间对应的资金需求，便于管理者进行资源调配。

④支持开放式标准。该特征即支持开放式标准交换建筑信息，从而使建筑全生命周期各阶段产生的信息得到共享并能在后续阶段被调用，避免信息的重复录入和查找原始资料困难的情况发生。

（2）BIM的数字解读

BIM技术涉及的维度用简单的数字解读或许更能加深读者的理解，杨宝明博士曾在《BIM改变建筑业》一书中对BIM的解读从7个数字说起。

①1个模型。一个建筑信息模型，也是一个多维度（>3D）的结构化工程数据库。

②2个对象。BIM模型中的信息就是为了描述两个对象，工程实体、过程业务。

③3大核心能力。

a.形成多维度（>3D）结构化工程数据库；b.数据粒度能达到构件级，甚至更小，如一根钢筋、一块砖；c.工程大数据平台：承载海量工程和业务数据，其多维度结构化能力，使工程数据和信息的计算能力非凡，远非以往的工程管理技术手段所能比拟。

④4大价值。BIM技术为工程项目管理和企业级管理提供4大价值能力：a.强大计算能力；b.实时协同能力；c.实施虚拟建造能力；d.工程和业务信息集成能力。

⑤5大阶段。BIM的应用分为5大阶段：a.方案决策；b.规划设计；c.建造施工；d.运维管理；e.改建拆除。BIM在这五大阶段都能发挥重要的作用，每个阶段将有大量应用产生。

越来越多的工作将在基于BIM的平台上完成作业，以提高工作效率和质量，让工作成果可存储、可检索、可计算、可协同共享。最终，BIM将成为建筑业操作系统（OS，Operating System）。

⑥6大应用（建造阶段）。在建造阶段，BIM技术将实现数百项应用，其中6大应用将对项目管理影响较大：a.工程量计算、成本分析、资源计划；b.碰撞检查、深化设计；c.可视化、虚拟建造；d.协同管理；e.工程档案与信息集成；f.企业级项目基础数据库。

⑦7个维度。BIM有3个维度（空间、时间、工序）和7个子维度（3D实体、1D时间、3D工序——招标工序BBS、企业定额工序EBS、项目进度工序WBS）。

1.1.3　BIM技术应用的核心要素

BIM技术在建筑工程中的应用主要取决于4个要素，即BIM人才、BIM应用软件、BIM相关标准以及BIM技术应用模式。

（1）BIM人才

BIM人才即需要掌握后3个要素的技术人员及管理人员。毫无疑问BIM人才在BIM技术应用中最为重要，因为没有人才就无法实施BIM技术应用。

（2）BIM应用软件

人们只能通过BIM应用软件的方式来进行BIM技术应用，因此BIM应用软件十分重要。从理论上讲，BIM技术可以应用到建筑全生命周期。但是迄今为止，BIM应用软件还不能有效覆盖建筑全生命周期的所有工作。尽管为了能够有效覆盖建筑全生命周期的所有重要工作，BIM应用软件的升级和开发从没有间断过，而且对建筑全生命周期的所有重要工作的覆盖面涉及的越来越广，但在实际过程中却远未达到在多数工作中均能应用BIM应用软件的程度。这其中最大的问题就是BIM应用软件对本地规范的支持，以我国为例，目前在国内使用的BIM应用软件主要是与规范关系不大的建筑设计软件、4D进度管理软件、5D进度控制软件与成本控制软件等。

（3）BIM相关标准

BIM相关标准是在BIM应用软件之间共享建筑信息的关键，没有BIM相关标准，就难以实现BIM应用软件之间的信息共享。

BIM主流数据标准为IFC（Industry Foundation Classes，工业基础类）。它是由国际组织IAI（International Alliance for Interoperability，国际协作联盟，目前改名为buildingSMART）发布并发展为BIM数据标准，最近已成为国际标准化组织（ISO）标准。目前，国际上的主要软件开发商已开始支持IFC标准，从而为BIM数据跨企业、跨阶段的共享奠定了基础。但是，IFC仍然在发展的过程中，它对建筑全生命周期、多专业、各种应用的支持程度正在逐步提高。

（4）BIM技术应用模式

BIM技术作为一种新技术，只有选择适合应用情形的应用模式，BIM技术的应用才可以收到好的效果。BIM技术应用模式也在不断发展中，迄今为止，BIM技术应用模式可分为两大类：一类是在现有管理框架内应用BIM技术；另一类是基于BIM技术重新构建项目管理框架。

①现有管理框架内应用BIM技术。此类主要体现为在设计、施工、运行和维护等阶段的局部过程中使用BIM技术。例如：在设计阶段，使用三维设计软件取代传统二维设计软件；在施工阶段，使用BIM应用软件进行成本预测、虚拟建造、碰撞检查等；在运行和维护阶段，使用基本BIM技术的设施管理系统取代传统的管理信息系统。其主要特点是，在一个参与方的内部使用BIM技术，在使用BIM技术的过程中，不涉及与其他参与方的协调。

②基于BIM技术重新构建项目管理框架。此类体现为基于BIM技术来打破现有的管理框架，通过发挥BIM技术的应用，实现应用效果的最大化。这一类应用模式最典型的例子是，建筑项目的业主要求项目各参与方，包括设计方、施工方等，在设计、施工以及运行和维护等建筑信息全生命周期的各个阶段，使用BIM应用软件开展工作，提交的成果均满足BIM相关标准，以便实现各参与方之间的信息共享。在BIM应用软件及BIM相关标准尚不成熟的条件下，这样做是十分困难的，但是在我国的个别项目中，已经开始了这样的尝试。另一个典型的例子就是IPD模式。在该模式下，业主、设计、总包、分包等参与方通过签署协议，在设计阶段就参与到项目中，通过应用BIM技术进行虚拟建造，共同对设计进行改进，并共同分享收益或承担风险。随着BIM技术的广泛应用，必将出现更多成功的BIM技术应用模式。