BIM在国内外的应用现状对比研究(4).docx

山东大学继续教育学院毕业论文(设计) 题 目 BIM在国内外的应用现状对比研究 姓 名 罗伟捷 学 号 16208410129017 年 级 2016秋 专 业 工程管理 学习中心 山东大学深圳研究院 指导教师 刘梅 填表日期 2019年2月20日 山东大学继续教育学院 继续教育学院毕业论文（设计）目录摘要1一、绪论21.BIM概述22. BIM 的特点2二、BIM应用现状41. 国内应用现状42. 国外应用现状5三、BIM技术应用分析及发展方向71.BIM技术应用分析72. BIM 技术发展方向8小结10参考文献11谢 辞12摘要BIM（建筑信息模型）是当今建筑和结构行业广泛关注的新概念，BIM技术的发展与应用已成为当代社会势不可挡的潮流。本文通过查阅国内外工程实际情况，对国内外的BIM技术研究与应用现状进行了总结，对现阶段国际、国内BIM技术在设计、施工、运维等不同阶段的应用情况、国内外BIM标准的进化等内容进行归纳整理。通过分析国内外发展差异分析我国BIM技术应用过程中的问题并给出建议。通过对BIM使用大环境的分析，对今后对进行BIM技术研究的方向做出了归纳 。关键词：BIM（建筑信息模型）；BIM技术；应用现状；发展差异分析1一、绪论1.BIM概述自从1975年，美国的ChuckEastman提出了建筑物计算机模拟系统（Building Description System，BDS）的概念以来，建筑信息模型既BIM技术的理念有着迅速的发展建筑信息模型（BIM）的概念最开始在美国得以推广应用，随后欧洲、日本、新加坡等国家也得到了积极的推广1。引用美国国家BIM标准(NBIMS)对BIM的定义，BIM有三个层次的含义：（1）BIM是一个设施(建设项目)物理和功能特性的数字表达；（2）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，为该设施从建设到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；（3）在项目的不同阶段，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。2. BIM 的特点（1）可视化BIM提供了可视化的思路，让人们将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们的面前；建筑业也有设计方面出效果图的事情，但是这种效果图是分包给专业的效果图制作团队进行识读设计制作出的线条式信息制作出来的，然而BIM提到的可视化是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视，在BIM建筑信息模型中，由于整个过程都是可视化的，所以可视化的结果不仅可以用来效果图的展示及报表的生成，更重要的是，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。（2）协调性在设计时，往往由于各专业设计师之间的沟通不到位，而出现各种专业之间的碰撞问题，例如暖通等专业中的管道在进行布置时，由于施工图纸是各自绘制在各自的施工图纸上的，真正施工过程中，可能在布置管线时正好在此处有结构设计的梁等构件在此妨碍着管线的布置，这种就是施工中常遇到的碰撞问题，像这样的碰撞问题的协调解决就只能在问题出现之后再进行解决吗？BIM的协调性服务就可以帮助处理这种问题，也就是说BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，提供出来。当然BIM的协调作用也并不是只能解决各专业间的碰撞问题，它还可以解决例如：电梯井布置与其他设计布置及净空要求之协调，防火分区与其他设计布置之协调，地下排水布置与其他设计布置之协调等。（3）模拟性模拟性并不是只能模拟设计出的建筑物模型，BIM模拟性还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。在设计阶段，BIM可以对设计上需要进行模拟的一些东西进行模拟实验，例如：节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟等；在招投标和施工阶段可以进行4D模拟（三维模型加项目的发展时间），也就是根据施工的组织设计模拟实际施工，从而来确定合理的施工方案来指导施工。同时还可以进行5D模拟（基于3D模型的造价控制），从而来实现成本控制；后期运营阶段可以模拟日常紧急情况的处理方式的模拟，例如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。（4）优化性事实上整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程，当然优化和BIM也不存在实质性的必然联系，但在BIM的基础上可以做更好的优化、更好地做优化。优化受三样东西的制约：信息、复杂程度和时间。没有准确的信息做不出合理的优化结果，BIM模型提供了建筑物的实际存在的信息，包括几何信息、物理信息、规则信息，还提供了建筑物变化以后的实际存在。复杂程度高到一定程度，参与人员本身的能力无法掌握所有的信息，必须借助一定的科学技术和设备的帮助。现代建筑物的复杂程度大多超过参与人员本身的能力极限，BIM及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。基于BIM的优化可以做下面的工作：1）项目方案优化：把项目设计和投资回报分析结合起来，设计变化对投资回报的影响可以实时计算出来；这样业主对设计方案的选择就不会主要停留在对形状的评价上，而更多的可以使得业主知道哪种项目设计方案更有利于自身的需求。2）特殊项目的设计优化：例如裙楼、幕墙、屋顶、大空间到处可以看到异型设计，这些内容看起来占整个建筑的比例不大，但是占投资和工作量的比例和前者相比却往往要大得多，而且通常也是施工难度比较大和施工问题比较多的地方，对这些内容的设计施工方案进行优化，可以带来显著的工期和造价改进。（5）可出图性BIM并不是为了出大家日常多见的建筑设计院所出的建筑设计图纸，及一些构件加工的图纸。而是通过对建筑物进行了可视化展示、协调、模拟、优化以后，可以帮助业主出如下图纸：l）综合管线图（经过碰撞检查和设计修改，消除了相应错误以后）；2）综合结构留洞图（预埋套管图）；3）碰撞检查侦错报告和建议改进方案。二、BIM应用现状1. 国内应用现状前期主要是设计院、施工单位、咨询单位等对BIM 进行一些尝试，最近几年，业主对BIM 的认知度在不断提升。BIM首次引入中国是在2002年2,3，由欧特克公司引进。目前在中国，BIM正在为越来越多的人了解，建筑行业正在经历着一场BIM的洗礼。软件公司、设计单位、房地产开发商、施工单位、高校科研机构等都已经开始设立BIM研究机构。值得一提的是，国内已经有不少建设项目在项目建设的各个阶段不同程度地运用了BIM技术，其中上海中心大厦是全生命周期应用BIM的典型案例。上海中心大厦目前是中国第二高楼，整个项目实施过程由业主主导，运用BIM对设计、施工、运营进行全方位规划。BIM在该项目中的全程应用尚属首次，为以后BIM更广泛的应用奠定了基础，进一步推动了BIM在中国的发展势头。目前，中国大陆项目参建各方BIM使用情况如图2.1。图1 项目参与方使用BIM比例由图2.14可知，项目建设过程中，设计单位和施工单位对BIM的使用比例明显高于其余参建方，这就意味着，BIM在建设领域的应用局限性很大，我国目前未能很好地将BIM贯穿于项目的全生命周期。2. 国外应用现状（1） 施工实施阶段 通过BIM施工工具将设计模型细分为各个施工步骤，制度施工的方案措施和模拟各项施工资源；通过进度管理工具将工程细分结构与模型中的项目要素联系起来，建立四维BIM数字模型，还可产生有动画效果的视觉化程序；通过成本工具将工程细分结构与模型中的项目要素联系起来，建立五维BIM数字模型，以便制定施工成本预算，在施工过程中实际发生陈本与之对比分析，以便更精细化检查和控制成本；在施工过程中，还将施工用水、电、机具、设备、临建等资源引入BIM中，以利于更加有效地组织调用资源，避免浪费。（2）移交阶段 通过将调试方案引入BIM，对调试进行模拟预演，修订完善调试方案，完工调试实体工作时，将调试参数引入BIM进行对比，提高了调试的效率。通过资料工具，BIM模型更能方便生成工程所需的各种存档资料，将资料和BIM数字模型已记载了从方案设计到设计及施工的所有过程及数据信息，便于完整存档及以后的维护运营。（3）运营阶段 通过将运行维保的流程引入到BIM模型中，方便查询实体，各部位和设备信息与状态，更能保证制度更合理的维护方案，及科学使用方法，提高运营质量，节省营运成本。且更有于将奥运会相关的开幕式、比赛等活动与BIM模型关联，为奥运会提供信息支撑，增加了更有效的保障。通过将拆除方案引入BIM模型2,5，更快更好地进行拆除改造，降低改造成本。改造后的运营模型也与BIM原有模型关联，便于之后的运营和维护，利于该项目可持续发展。美国是较早启动建筑业信息化研究的国家，发展至今，BIM 研究与应用都走在世界前列。目前，美国大多建筑项目已经开始应用BIM ，BIM 的应用点种类繁多，而且存在各种BIM 协会，也出台了各种BIM 标准。图2美国工程建设行业采用BIM 的比例美国总务署（GSA）要求，从2007年起，所有大型项目（招标级别）都需要应用BIM ，最低要求是空间规划验证和最终概念展示都需要提交BIM 模型2011年7 月英国发布BIM 实施计划2012年4 月，为政府项目设计一套强制性的BIM标准。2012年夏季，BIM 中的设计施工信息与运营阶段的资产管理信息实现结合；分阶段为政府所有项目推行BIM 计划；在多个部门确立试点项目，运用 3D -BIM 技术来协同交付项目 。2016年，政府要求全面协同的3D- BIM ，并将全部的文件以信息化管理。在日本，有“2009年是日本的BIM 元年”之说大量的日本设计公司施工企业开始应用BIM，而日本国土交通部也在2010年3月表示，已选择一项政府建设项目作为试点，探索BIM在设计可视化信息整合方面的价值及实施流程。 日本软件业较为发达，在建筑信息技术方面也拥有较多的国产软件，日本 BIM 相关软件厂商在IAI 日本分会的支持下，以福井计算机株式会社为主导，成立了日本国国产解决方案软件联盟。 此外，日本建筑学会于2012年7 月发布了日本BIM指南，从 BIM 团队建设、BIM 数据处理、BIM 设计流程、应用BIM 进行预算模拟等方面为日本的设计院和施工企业应用BIM 提供了指导。三、BIM技术应用分析及发展方向1.BIM技术应用分析（1）国内BIM技术发展问题分析1）建筑业企业信息化组织体系很不完善。一方面，BIM 的专项应用多，集成应用少，而 BIM 的集成化、协同化应用，特别是与项目管理系统结合的应用较少。2）信息孤岛和信息断层依然存在。一个完善的信息模型能够连接建设项目生命周期不同阶段的数据、过程和资源，为建设项目参与各方提供了一个集成管理与协同工作的环境，但目前由于参建各方出于各自利益的考虑，不愿提供 BIM 模型，不愿协同，不愿精确和透明，无形之中为 BIM 的深入应用和推广制造了障碍3,6。3）信息化人才严重缺乏。BIM 从业人员不仅应掌握 BIM 工具和理念，还必须具有相应的工程专业或实践背景，不仅要掌握一两款 BIM 软件，更重要的是能够结合企业的实际需求制订 BIM应用规划和方案，但这种复合型 BIM 人才在我国施工企业中相当匮乏。4）信息化规范、标准缺乏。随着BIM技术的推广应用，数据孤岛和数据交换难的现象普遍存在。作为国际标准的IFC（建筑对象的工业基础类）数据标准在我国的应用和推广不理想，而我国对国外标准的研究也比较薄弱，结合我国建筑工程实际对标准进行拓展的工作更加缺乏。在实际应用过程中，不仅需要像IFC一样的技术标准，还需要更细致的专业领域应用标准。5）应用软件不健全和高端应用软件仍依赖国外。目前，市场上的BIM软件很多，但大多用于设计和招投标阶段，施工阶段的应用软件相对匮乏。大多数BIM软件以满足单项应用为主，集成性高的BIM应用系统较少，与项目管理系统的集成应用更是匮乏。此外，软件商之间存在的市场竞争和技术壁垒，使得软件之间的数据集成和数据交互困难，制约了BIM的应用与发展7,8。此外，目前应用于大中型项目的软件所有权大多属于国外企业，严重缺乏符合工程建设需求的本土化BIM应用软件。（2）国内BIM技术发展建议根据我国建筑业信息化存在的问题，结合今后的发展目标及重点，建筑行业应从制定促进行业信息化发展的扶持政策、强化信息化领导和组织机构建设、加强人才引进和培养、加大信息化资金投入、建立行业信息化评估和认证体系、发挥行业协会作用促进交流与共享、强化信息化标准建设等方面作出调整。1）加强信息系统基础设施和信息系统安全体系的建设。单一BIM模型包含建筑、结构、机电等所有信息，可分开或协作建模。这种建模方式的优点是档案管理以及模型修改比较容易、设计变更反应快、无格式兼容性问题。重点强化数据中心和服务体系的建设，打造安全可靠、资源共享的信息基础设施，支撑信息系统的高效高质量运行。2）建立和完善信息标准体系。重点建设IT基础设施和信息安全体系、信息系统标准编码体系、信息资源类（如数据模型、模板等）和主要信息系统应用等标准，支撑信息系统高效率和高质量的开发和应用。3）确定信息化建设的人才机制及投资力度。 我们国家的基本情况是: BIM基础理论研究基本没人做，政府科研经费支持的大学和科研机构主要从事美欧BIM基础理论研究的本地化，以及在此基础上的通用产品雏形研发和小范围工程试验，研究成果大多停留在论文、非商品化软件、示范案例上，既缺乏机制形成商品化软件，其研究成果也无法为行业共享:另一方面，由于缺乏基础理论研究的支持和资金实力，国内大型商业软件公司只能从事专用软件开发，依靠中国市场和行业的独特性生存发展;至于小型商业公司就只好在客户化定制开发上寻找机会，而这种经营模式严重受制于平台软件的市场和技术策略，使得小型商业公司的生存和发展变得极不稳定。要改变这一困境，主要靠国家科研经费支持的大学和科研机构回到基础理论研究上来，用这些研究成果吸引和支持大型商业公司投资研发通用软件产品，以此类推，从而形成良性互动和发展。2. BIM 技术发展方向BIM 未来的目标非常清晰：未来发展进一步细化设计分工和设计角色分工，在三维环境下实现协同设计系统、项目管理系统、通信联系三个系统嵌入式地结合。将信息资源信息与空间模型完全结合，形成完整的建筑信息模型。完整的建筑信息模型向前延伸， 进一步提高虚拟现实技术水平； 完整的建筑信息模型向后延伸， 推动施工水平及物业管理水平提高， 以统一的模型贯穿于建筑使用年限, 实现全生命周期管理。 BIM 技术的应用途径和方式也将发生变化，具体有以下几方面：（1）以移动技术来获取数据随着互联网和移动智能终端的普及，人们现在可以在任何地点和任何时间来获取信息。而在建筑设计领域，将会看到很多承包商，为自己的工作人员都配备这些移动设备，在工作现场就可以进行设计。（2）数据的暴露现在可以把监控器和传感器放置在建筑物的任何一个地方，针对建筑内的温度、空气质量、湿度进行监测。然后，再加上供热信息、通风信息、供水信息和其他的控制信息。这些信息汇总之后，设计师就可以对建筑的现状有一个全面充分的了解。（3）云端技术：无限计算不管是能耗，还是结构分析，针对一些信息的处理和分析都需要利用云计算强大的计算能力。甚至，我们渲染和分析过程可以达到实时的计算，帮助设计师尽快地在不同的设计和解决方案之间进行比较。（4）数字化现实捕捉这种技术，通过一种激光的扫描，可以对于桥梁、道路、铁路等等进行扫描，以获得早期的数据。我们也看到，现在不断有新的算法，把激光所产生的点集中成平面或者表面，然后放在一个建模的环境当中。3D电影阿凡达就是在一台电脑上创造一个3D立体BIM模型的环境。因此，我们可以利用这样的技术为客户建立可视化的效果。值得期待的是，未来设计师可以在一个3D空间中使用这种进入式的方式来进行工作，直观地展示产品开发的未来9。（5）协作式项目交付BIM是一个工作流程，而且是基于改变设计方式的一种技术，而且改变了整个项目执行施工的方法，它是一种设计师、承包商和业主之间合作的过程， 每个人都有自己非常有价值的观点和想法。所以，如果能够通过分享BIM让这些人都参与其中，在这个项目的全生命周期都参与其中，那么，BIM将能够实现它最大的价值。BIM系统为项目的生产与管理提供了大量可供深加工和再利用的数据信息，有效管理利用这些海量信息和大数据，需要数据管理系统的支撑。同时，BIM各系统处理复杂业务所产生的大模型、大数据，对计算能力和低成本的海量数据存储能力提出了较高要求。项目分散、人员工作移动性强、现场环境复杂是制约施工行业信息化推广应用的主要原因，而随着信息技术和通信技术的发展，BIM技术最终将进入移动应用时代。小结BIM是对工程项目信息的数字化表达，是数字技术在建筑业中的直接应用，它代表了信息技术在建筑业中应用的新方向。BIM涉及整个建筑工程全寿命周期各环节的完整实践过程，但它不局限于整个实践过程贯穿后才能实现其价值，而是可以由工程设计先行并实现阶段性的价值。基于此，我国建筑工程行业应努力健全建设环境和提升技术水平，克服非本土化的诸多应用障碍，随着我国建筑行业的快速发展、BIM技术不断完善以及对工程项目建设要求的日益提高，BIM必将更得到的应用。11参考文献1何关培BIM 总论M北京： 中 国建筑工业出版社，2 0 1 1：1 81 92何清华，钱丽丽，段运峰，等. BIM在国内外应用的现状及障碍研究J. 工程管理学报. 2012(01): 12-16.3施沈杰，闫宇翔. BIM 技术在建设项目中的应用及存在问题分析J河南建材，2017（03）:09-104刘润红，曾媛，申贵珍等BIM 在国内的研究现状及应用阻J建筑工程技术与设计，2015（10）：1847-18485李菲秘，田浩.BIM带来的建筑产业革命Z，20136杜泓翰，杨光，计增龙. 探究BIM在建筑施工中的应用A，中国建筑一局（团）有限公司东北区域公司7刘泽群，刘铭劼. 建筑工程技术与设计J，工业建筑，20158朱佳佳.BIM技术在国内的应用现状探究J.科技论坛，2013：979 张江波.BIM的应用现状与发展趋势J.创新科技，2016（01）13谢 辞本文是在导师悉心指导下完成的，在选题、研究方法以及论文撰写方面，导师给予了我极大的指导和帮助。在学习过程中，导师严谨的治学态度、宽厚待人的胸襟、渊博的知识和勇于创新的精神让作者获益匪浅、终生难忘，谨在此向导师表示最诚挚的感谢！感谢所有教育过我的老师！你们所教授的专业知识是我不断成长的基石，是完成本论文的基础。同时还要感谢室友和认识的朋友，与你们的友谊是我人生中的财富，在此也衷心祝愿这个团结的团队明天更加辉煌！感谢一直支持和鼓励我的家人，在求学生涯中，家人的支持是促使我不断前进的动力！衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家、教授！