BIM

　　建筑信息模型(Building Information Modeling)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。

　　定义

　　从BIM设计过程的资源、行为、交付三个基本维度，给出设计企业的实施标准的具体方法和实践内容。BIM(建筑信息模型)不是简单的将数字信息进行集成，而是一种数字信息的应用，并可以用于设计、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、大量减少风险。

　　住房和城乡建设部工程质量安全监管司处长对BIM作出了解释。

　　她表示：BIM技术是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具，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作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，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用!

　　BIM的英文全称是Building Information Modeling，国内较为一致的中文翻译为：建筑信息模型。

　　由于国内《建筑信息模型应用统一标准》还在编制阶段，这里暂时引用美国国家BIM标准(NBIMS)对BIM的定义，定义由三部分组成：

　　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。

　　拓展

　　建筑信息的数据在BIM中的存储，主要以各种数字技术为依托，从而以这个数字信息模型作为各个建筑项目的基础，去进行各个相关工作 。

　　在建筑工程整个生命周期中，建筑信息模型可以实现集成管理，因此这一模型既包括建筑物的信息模型，同时又包括建筑工程管理行为的模型。将建筑物的信息模型同建筑工程的管理行为模型进行完美的组合。因此在一定范围内，建筑信息模型可以模拟实际的建筑工程建设行为，例如：建筑物的日照、外部维护结构的传热状态等。

　　当前建筑业已步入计算机辅助技术的引入和普及， 例如CAD的引入，解决了计算机辅助绘图的问题。而且这种引入受到了建筑业业内人士大力欢迎，良好地适应建筑市场的需求，设计人员不再用手工绘图了，同时也解决了手工绘制和修改易出现错误的弊端。在 “对图”时也不再用落后的将各专业的硫酸图纸进行重叠式的对图了。这些CAD图形可以在各专业中进行相互的利用。给人们带来便捷的工作方式，减轻劳动强度，所以计算机辅助绘图一直在受到人们的热烈欢迎。其他方面的特点，在此就不再列举了。

　　BIM来源

　　1975 年，“BIM之父”——乔治亚理工大学的Chunk Eastman教授创建了BIM理念至今，BIM技术的研究经历了三大阶段：萌芽阶段、产生阶段和发展阶段。BIM理念的启蒙，受到了1973年全球石油危机的影响，美国全行业需要考虑提高行业效益的问题，1975年“BIM之父”Eastman教授在其研究的课题“Building Description System”中提出“a computer-based description of-a building”，以便于实现建筑工程的可视化和量化分析，提高工程建设效率 。

　　特点

　　真正的BIM符合以下五个特点：

　　1. 可视化

　　可视化即“所见所得”的形式，对于建筑行业来说，可视化的真正运用在建筑业的作用是非常大的，例如经常拿到的施工图纸，只是各个构件的信息在图纸上的采用线条绘制表达，但是其真正的构造形式就需要建筑业参与人员去自行想象了。对于一般简单的东西来说，这种想象也未尝不可，但是近几年建筑业的建筑形式各异，复杂造型在不断的推出，那么这种光靠人脑去想象的东西就未免有点不太现实了。所以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，并不是通过构件的信息自动生成的，缺少了同构件之间的互动性和反馈性，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

　　这个方面是建筑业中的重点内容，不管是施工单位还是业主及设计单位，无不在做着协调及相配合的工作。一旦项目的实施过程中遇到了问题，就要将各有关人士组织起来开协调会，找各施工问题发生的原因，及解决办法，然后出变更，做相应补救措施等进行问题的解决。那么这个问题的协调真的就只能出现问题后再进行协调吗?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。

　　由上述内容，我们可以大体了解BIM的相关内容。BIM在世界很多国家已经有比较成熟的BIM标准或者制度。BIM在中国建筑市场内要顺利发展，必须将BIM和国内的建筑市场特色相结合，才能够满足国内建筑市场的特色需求，同时BIM将会给国内建筑业带来一次巨大变革。

　　价值

　　建立以BIM应用为载体的项目管理信息化，提升项目生产效率、提高建筑质量、缩短工期、降低建造成本。具体体现在：

　　三维渲染，宣传展示

　　三维渲染动画，给人以真实感和直接的视觉冲击。建好的BIM模型可以作为二次渲染开发的模型基础，大大提高了三维渲染效果的精度与效率，给业主更为直观的宣传介绍，提升中标几率。

　　快速算量，精度提升

　　BIM数据库的创建，通过建立5D关联数据库，可以准确快速计算工程量，提升施工预算的精度与效率。由于BIM数据库的数据粒度达到构件级，可以快速提供支撑项目各条线管理所需的数据信息，有效提升施工管理效率。BIM技术能自动计算工程实物量，这个属于较传统的算量软件的功能，在国内此项应用案例非常多。

　　精确计划，减少浪费

　　施工企业精细化管理很难实现的根本原因在于海量的工程数据，无法快速准确获取以支持资源计划，致使经验主义盛行。而 BIM的出现可以让相关管理条线快速准确地获得工程基础数据，为施工企业制定精确人材计划提供有效支撑，大大减少了资源、物流和仓储环节的浪费，为实现限额领料、消耗控制提供技术支撑。

　　多算对比，有效管控

　　管理的支撑是数据，项目管理的基础就是工程基础数据的管理，及时、准确地获取相关工程数据就是项目管理的核心竞争力。BIM数据库可以实现任一时点上工程基础信息的快速获取，通过合同、计划与实际施工的消耗量、分项单价、分项合价等数据的多算对比，可以有效了解项目运营是盈是亏，消耗量有无超标，进货分包单价有无失控等等问题，实现对项目成本风险的有效管控。

　　虚拟施工，有效协同

　　三维可视化功能再加上时间维度，可以进行虚拟施工。随时随地直观快速地将施工计划与实际进展进行对比，同时进行有效协同，施工方、监理方、甚至非工程行业出身的业主领导都对工程项目的各种问题和情况了如指掌。这样通过BIM技术结合施工方案、施工模拟和现场视频监测，大大减少建筑质量问题、安全问题，减少返工和整改。

　　碰撞检查，减少返工

　　BIM最直观的特点在于三维可视化，利用BIM的三维技术在前期可以进行碰撞检查，优化工程设计，减少在建筑施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性，而且优化净空，优化管线排布方案。最后施工人员可以利用碰撞优化后的三维管线方案，进行施工交底、施工模拟，提高施工质量，同时也提高了与业主沟通的能力。

　　冲突调用，决策支持

　　BIM数据库中的数据具有可计量(computable)的特点，大量工程相关的信息可以为工程提供数据后台的巨大支撑。BIM中的项目基础数据可以在各管理部门进行协同和共享，工程量信息可以根据时空维度、构件类型等进行汇总、拆分、对比分析等，保证工程基础数据及时、准确地提供，为决策者制订工程造价项目群管理、进度款管理等方面的决策提供依据。

　　成本核算

　　成本核算困难的原因：

　　一是数据量大。每一个施工阶段都牵涉大量材料、机械、工种、消耗和各种财务费用，每一种人、材、机和资金消耗都统计清楚，数据量十分巨大。工作量如此巨大，实行短周期(月、季)成本在当前管理手段下，就变成了一种奢侈。随着进度进展，应付进度工作自顾不暇，过程成本分析、优化管理就只能搁在一边[5] 。

　　二是牵涉部门和岗位众多。实际成本核算，当前情况下需要预算、材料、仓库、施工、财务多部门多岗位协同分析汇总提供数据，才能汇总出完整的某时点实际成本，往往某个或某几个部门不能实行，整个工程成本汇总就难以做出。

　　三是对应分解困难。一种材料、人工、机械甚至一笔款项往往用于多个成本项目，拆分分解对应好专业要求相当高，难度非常高。

　　四是消耗量和资金支付情况复杂。材料方面，有的进了库未付款，有的先预付款未进货，用了未出库，出了库未用掉的;人工方面，有的先干未付，预付未干，干了未确定工价;机械周转材料租赁也有类似情况;专业分包，有的项目甚至未签约先干，事后再谈判确定费用。情况如此复杂，成本项目和数据归集在没有一个强大的平台支撑情况下，不漏项做好三个维度的(时间、空间、工序)的对应很困难。

　　BIM技术在处理实际成本核算中有着巨大的优势。基于BIM建立的工程5D(3D实体、时间、WBS)关系数据库，可以建立与成本相关数据的时间、空间、工序维度关系，数据粒度处理能力达到了构件级，使实际成本数据高效处理分析有了可能。

　　解决方案：

　　1)创建基于BIM的实际成本数据库。

　　建立成本的5D(3D实体、时间、工序)关系数据库，让实际成本数据及时进入5D关系数据库，成本汇总、统计、拆分对应瞬间可得。

　　以各WBS单位工程量人材机单价为主要数据进入实际成本BIM中。

　　未有合同确定单价的项目，按预算价先进入。有实际成本数据后，及时按实际数据替换掉。

　　2)实际成本数据及时进入数据库

　　一开始实际成本BIM中成本数据以采取合同价和企业定额消耗量为依据。随着进度进展，实际消耗量与定额消耗量会有差异，要及时调整。每月对实际消耗进行盘点，调整实际成本数据。化整为零，动态维护实际成本BIM，大幅减少一次性工作量，并有利于保证数据准确性。

　　材料实际成本。要以实际消耗为最终调整数据，而不能以财务付款为标准，材料费的财务支付有多种情况：未订合同进场的、进场未付款的、付款未进场的按财务付款为成本统计方法将无法反映实际情况，会出现严重误差。

　　仓库应每月盘点一次，将入库材料的消耗情况详细列出清单向成本经济师提交，成本经济师按时调整每个WBS材料实际消耗。

　　人工费实际成本。同材料实际成本。按合同实际完成项目和签证工作量调整实际成本数据，一个劳务队可能对应多个WBS，要按合同和用工情况进行分解落实到各个WBS。

　　机械周转材料实际成本。要注意各WBS分摊，有的可按措施费单独立项。

　　管理费实际成本。由财务部门每月盘点，提供给成本经济师，调整预算成本为实际成本，实际成本不确定的项目仍按预算成本进入实际成本。

　　按本文方案，过程工作量大为减少，做好基础数据工作后，各种成本分析报表瞬间可得。

　　3)快速实行多维度(时间、空间、WBS)成本分析

　　建立实际成本BIM模型，周期性(月、季)按时调整维护好该模型，统计分析工作就很轻松，软件强大的统计分析能力可轻松满足我们各种成本分析需求。

　　基于BIM的实际成本核算方法，较传统方法具有极大优势：

　　快速。由于建立基于BIM的5D实际成本数据库，汇总分析能力大大加强，速度快，短周期成本分析不再困难，工作量小、效率高。

　　准确。比传统方法准确性大为提高。因成本数据动态维护，准确性大为提高。消耗量方面仍会有误差存在，但已能满足分析需求。通过总量统计的方法，消除累积误差，成本数据随进度进展准确度越来越高。另外通过实际成本BIM模型，很容易检查出哪些项目还没有实际成本数据，监督各成本条线实时盘点，提供实际数据。

　　分析能力强。可以多维度(时间、空间、WBS)汇总分析更多种类、更多统计分析条件的成本报表。

　　总部成本控制能力大为提升。将实际成本BIM模型通过互联网集中在企业总部服务器。总部成本部门、财务部门就可共享每个工程项目的实际成本数据，数据粒度也可掌握到构件级。实行了总部与项目部的信息对称，总部成本管控能力大能加强。

　　未来展望

　　“城市发展与工程管理——转型·变革·创新”国际学术研讨会暨中国建筑学会工程管理研究分会2012年年会(ASC-CMRS2012，以下简称中国建筑学会工程管理研究分会2012年会)于2012年9月15日至16日在山东建筑大学举行，东北大学校长、中国建筑学会工程管理研究分会理事长丁烈云出席会议并在会上做报告。丁烈云校长的报告就BIM应用展开，他表示，中国BIM应用还有空间待挖掘[1] 。

　　2012年9月15日，中国建筑学会工程管理研究分会开幕式结束后，丁烈云校长第一个上台做报告，报告题为《BIM 应用：从3D到nD》。最近几年，BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)在建筑行业的应用越来越广泛，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，进行建筑模型的建立。

　　谈到BIM应用，丁烈云校长分别从3D应用和4D应用两方面展开论述。近几年基于3D-BIM的工程管理，主要用于规划、设计阶段的方案评审、火灾模拟、应急疏散能耗分析以及运营阶段的设施管理。

　　与传统模式相比，3D-BIM的优势明显，因为建筑模型的数据在建筑信息模型中的存在是以多种数字技术为依托，从而以这个数字信息模型作为各个建筑项目的基础，可以进行各个相关工作。建筑工程与之相关的工作都可以从这个建筑信息模型中拿出各自需要的信息，既可指导相应工作又能将相应工作的信息反馈到模型中。

　　同时BIM可以四维模拟实际施工，以便于在早期设计阶段就发现后期真正施工阶段所会出现的各种问题，来提前处理，为后期活动打下坚固的基础。在后期施工时能作为施工的实际指导，也能作为可行性指导，以提供合理的施工方案及人员，材料使用的合理配置，从而来最大范围内实现资源合理运用。在谈到4D-BIM应用时，丁烈云校长表示，基于4D-BIM的工程管理，主要用于施工阶段的进度、成本、质量安全以及碳排放测算。

　　在介绍完3D-BIM和4D-BIM应用后，丁烈云校长总结道，BIM应用就是3D到nD的过程，nD可以分为基于3D的应用和基于4D的应用，而nD的关键则在于构建相应的管理模型。同时，丁烈云校长还强调，中国的BIM应用还有很大的空间待挖掘。

　　据了解，在中国，BIM最初只是应用于一些大规模标志性的项目当中，除了堪称BIM经典之作的上海中心大厦项目外，上海世博会的一些场馆也应用了BIM。仅仅经过两三年，BIM已经应用到一些中小规模的项目当中。以福建省建筑设计研究院为例，全院70%～80%的项目都是使用BIM完成的。据介绍，就BIM的应用而言，2009年，美国就领先中国7年;3年后的今天，中国已将这一差距缩小到了3年。需要强调的是，这一差距针对的是BIM的用户数量，而在应用程度上，中国企业与世界领先公司基本上处于同等水平。

　　而住建部编制的建筑业“十二五”规划明确提出要推进BIM协同工作等技术应用，普及可视化、参数化、三维模型设计，以提高设计水平，降低工程投资，实现从设计、采购、建造、投产到运行的全过程集成运用。

　　在报告最后，丁烈云校长还提出问题：“nD应用中的下一个n又是什么?”相信，随着BIM的发展完善以及中国BIM应用在深度广度方面的挖掘，下一个n终会出现。

　　BIM的发展正在继续，正所谓是BIM乘风破浪正当时[6] ，建筑业的前景，堪称更加广阔。

　　效益

　　由于查询建筑模型资讯能提供各类适切的信息，协助决策者做出准确的判断，同时相比于传统绘图方式，在设计初期能大量地减少设计团队成员所产生的各类错误，以至于后续承造厂商所犯的错误。计算机系统能用碰撞检测的功能，用图形表达的方式知会查询的人员关于各类的构件在空间中彼此碰撞或干涉情形的详细信息。由于计算机和软件具有更强大的建筑信息处理能力，相比现有的设计和施工建造的流程，这样的方法在一些已知的应用中，已经给工程项目带来正面的影响和帮助。

　　对工程的各个参与方来说，减少错误对降低成本都有很重要的影响。而因此减少建造所需要的时间，同时也有助于降低工程的成本。应用欧特克建筑资讯模型著名成功案例有德国慕尼黑的宝马世界(BMW Welt)、梅赛德斯-奔驰博物馆(Mercedes-Benz Museum)，以及位于斯图加特的保时捷博物馆等许多世界知名案例，均为使用该项技术来完成整个设计项目。

　　绿色技术

　　BIM 建筑信息模型的建立，是建筑领域的一次革命。将成为项目管理强有力的工具。BIM建筑信息模型适用于项目建设的各阶段。它应用于项目全寿命周期的不同领域。掌握BIM技术，才能在建筑行业更好地发展。建造绿色建筑是每一个从业者的使命。建造绿色建筑是建筑行业的责任。

　　麦格劳-希尔将BIM定义为“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”。BIM基于最先进的三维数字设计解决方案所构建的“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、开发商乃至最终用户等各环节人员提供“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。

　　报告还展示了BIM在实现绿色设计、可持续设计方面的优势：BIM方法可用于分析包括影响绿色条件的采光、能源效率和可持续性材料等建筑性能的方方面面;可分析、实现最低的能耗，并借助通风、采光、气流组织以及视觉对人心理感受的控制等，实现节能环保;采用BIM理念，还可在项目方案完成的同时计算日照、模拟风环境，为建筑设计的“绿色探索”注入高科技力量。