何關(guān)培

（廣州優(yōu)比建筑咨詢有限公司，廣州 510640）

BIM 和BIM相關(guān)軟件

何關(guān)培

（廣州優(yōu)比建筑咨詢有限公司，廣州 510640）

與目前普及應(yīng)用的CAD技術(shù)比較，BIM的其中一個(gè)非常突出的特點(diǎn)就是：BIM不是一個(gè)軟件能完成的工作。本文介紹了常用的十幾類BIM軟件以及它們和BIM核心建模軟件之間的信息傳遞關(guān)系。

BIM；建筑信息模型；軟件；信息；信息交換

美國(guó)buildingSMART聯(lián)盟主席Dana K.Smitn先生在其去年出版的BIM專著“Building Information Modeling－A Strategic Implementation Guide for Architects，Engineers，Constructors and Real Estate Asset Managers”中下了這樣一個(gè)論斷：“依靠一個(gè)軟件解決所有問題的時(shí)代已經(jīng)一去不復(fù)返了”。

作者在《為什么BIM應(yīng)用不容易成功？》這篇文章里面，提到了BIM的其中一個(gè)特點(diǎn)——BIM不是一個(gè)軟件的事，其實(shí)BIM不止不是一個(gè)軟件的事，準(zhǔn)確一點(diǎn)應(yīng)該說BIM不是一類軟件的事，而且每一類軟件的選擇也不止是一個(gè)產(chǎn)品，這樣一來要充分發(fā)揮BIM價(jià)值為項(xiàng)目創(chuàng)造效益涉及到常用的BIM軟件數(shù)量就有十幾個(gè)到幾十個(gè)之多了。

談BIM、用BIM都離不開BIM軟件，本文試圖通過對(duì)目前在全球具有一定市場(chǎng)影響或占有率，并且在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)具有一定認(rèn)識(shí)和應(yīng)用的BIM軟件（包括能發(fā)揮BIM價(jià)值的軟件）進(jìn)行梳理和分類，希望能夠給想對(duì)BIM軟件有個(gè)總體了解的同行提供一個(gè)參考。

需要特別說明的是，這樣的分類并不是一個(gè)科學(xué)的、系統(tǒng)的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、完整的分類方法（目前也沒看到這樣的分類方法），只是作者對(duì)BIM軟件認(rèn)識(shí)和理解的一點(diǎn)心得，歡迎各位BIM專家批評(píng)指正。

先對(duì)BIM軟件的各個(gè)類型做一個(gè)羅列如圖1所示。

圖1 BIM軟件類型匯總

接下來我們分別對(duì)屬于這些類型軟件的主要產(chǎn)品情況做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。

1 BIM核心建模軟件

這類軟件英文通常叫“BIM Authoring Software”，是BIM之所以成為BIM的基礎(chǔ)。換句話說，正是因?yàn)橛辛诉@些軟件才有了BIM，也是從事BIM的同行第一類要碰到的BIM軟件。因此我們稱它們?yōu)椤癇IM核心建模軟件”，簡(jiǎn)稱“BIM建模軟件”。常用的BIM建模軟件如圖2所示。

圖2 BIM核心建模軟件

從圖中可以了解到，BIM核心建模軟件主要有以下四個(gè)門派：

（1）Autodesk公司的Revit建筑、結(jié)構(gòu)和機(jī)電系列，在民用建筑市場(chǎng)借助AutoCAD的天然優(yōu)勢(shì)，有相當(dāng)不錯(cuò)的市場(chǎng)表現(xiàn)。

（2）Bentley建筑、結(jié)構(gòu)和設(shè)備系列，Bentley產(chǎn)品在工廠設(shè)計(jì)（石油、化工、電力、醫(yī)藥等）和基礎(chǔ)設(shè)施（道路、橋梁、市政、水利等）領(lǐng)域有無可爭(zhēng)辯的優(yōu)勢(shì)。

（3）2007年Nemetschek收購(gòu)Graphisoft以后，ArchiCAD／AllPLAN／VectorWorks三個(gè)產(chǎn)品就被歸到同一個(gè)門派里面了，其中國(guó)內(nèi)同行最熟悉的是ArchiCAD，屬于一個(gè)面向全球市場(chǎng)的產(chǎn)品，應(yīng)該可以說是最早的一個(gè)具有市場(chǎng)影響力的BIM核心建模軟件，但是在中國(guó)由于其專業(yè)配套的功能（僅限于建筑專業(yè)）與多專業(yè)一體的設(shè)計(jì)院體制不匹配，很難實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)突破。Nemetschek的另外兩個(gè)產(chǎn)品，AllPLAN主要市場(chǎng)在德語區(qū)，VectorWorks則是其在美國(guó)市場(chǎng)使用的產(chǎn)品名稱。

（4）Dassault公司的CATIA是全球最高端的機(jī)械設(shè)計(jì)制造軟件，在航空、航天、汽車等領(lǐng)域具有接近壟斷的市場(chǎng)地位，應(yīng)用到工程建設(shè)行業(yè)無論是對(duì)復(fù)雜形體還是超大規(guī)模建筑其建模能力、表現(xiàn)能力和信息管理能力都比傳統(tǒng)的建筑類軟件有明顯優(yōu)勢(shì)，而與工程建設(shè)行業(yè)的項(xiàng)目特點(diǎn)和人員特點(diǎn)的對(duì)接問題則是其不足之處。Digital Project是Gery Technology公司在CATIA基礎(chǔ)上開發(fā)的一個(gè)面向工程建設(shè)行業(yè)的應(yīng)用軟件（二次開發(fā)軟件），其本質(zhì)還是CATIA，就跟天正的本質(zhì)是AutoCAD一樣。

因此，對(duì)于一個(gè)項(xiàng)目或企業(yè)BIM核心建模軟件技術(shù)路線的確定，可以考慮如下基本原則：

①民用建筑用Autodesk Revit

②工廠設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)設(shè)施用Bentley

③單專業(yè)建筑事務(wù)所選擇ArchiCAD、Revit、Bentley都有可能成功

④項(xiàng)目完全異形、預(yù)算比較充裕的可以選擇Digital Project或CATIA

當(dāng)然，除了上面介紹的情況以外，業(yè)主和其他項(xiàng)目成員的要求也是在確定BIM技術(shù)路線時(shí)需要考慮的重要因素。

2 BIM方案設(shè)計(jì)軟件

BIM方案設(shè)計(jì)軟件用在設(shè)計(jì)初期，其主要功能是把業(yè)主設(shè)計(jì)任務(wù)書里面基于數(shù)字的項(xiàng)目要求轉(zhuǎn)化成基于幾何形體的建筑方案，此方案用于業(yè)主和設(shè)計(jì)師之間的溝通和方案研究論證。BIM方案設(shè)計(jì)軟件可以幫助設(shè)計(jì)師驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案和業(yè)主設(shè)計(jì)任務(wù)書中的項(xiàng)目要求相匹配。BIM方案設(shè)計(jì)軟件的成果可以轉(zhuǎn)換到BIM核心建模軟件里面進(jìn)行設(shè)計(jì)深化，并繼續(xù)驗(yàn)證滿足業(yè)主要求的情況。

目前主要的BIM方案軟件有Onuma Planning System和Affinity等，其與BIM核心建模軟件的關(guān)系如圖3。

圖3 BIM方案設(shè)計(jì)軟件

圖中的箭頭方向表示信息的傳遞方向。

3 和BIM接口的幾何造型軟件

設(shè)計(jì)初期階段的形體、體量研究或者遇到復(fù)雜建筑造型的情況，使用幾何造型軟件會(huì)比直接使用BIM核心建模軟件更方便、效率更高，甚至可以實(shí)現(xiàn)BIM核心建模軟件無法實(shí)現(xiàn)的功能。幾何造型軟件的成果可以作為BIM核心建模軟件的輸入。

圖4 和BIM接口的幾何造型軟件

目前常用幾何造型軟件有Sketchup、Rhino和FormZ等，其與BIM核心建模軟件的關(guān)系如圖4所示。

4 BIM可持續(xù)（綠色）分析軟件

可持續(xù)或者綠色分析軟件可以使用BIM模型的信息對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行日照、風(fēng)環(huán)境、熱工、景觀可視度、噪音等方面的分析，主要軟件有國(guó)外的Echotect、IES、Green Building Studio以及國(guó)內(nèi)的PKPM等，如圖5。

圖5 BIM可持續(xù)分析軟件

5 BIM機(jī)電分析軟件

水暖電等設(shè)備和電氣分析軟件國(guó)內(nèi)產(chǎn)品有鴻業(yè)、博超等，國(guó)外產(chǎn)品有Designmaster、IES Virtual Environment、Trane Trace等，如圖6。

圖6 BIM機(jī)電分析軟件

6 BIM結(jié)構(gòu)分析軟件

結(jié)構(gòu)分析軟件是目前和BIM核心建模軟件集成度比較高的產(chǎn)品，基本上兩者之間可以實(shí)現(xiàn)雙向信息交換，即結(jié)構(gòu)分析軟件可以使用BIM核心建模軟件的信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，分析結(jié)果對(duì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整又可以反饋回到BIM核心建模軟件中去，自動(dòng)更新BIM模型。

ETABS、STAAD、Robot等國(guó)外軟件以及PKPM等國(guó)內(nèi)軟件都可以跟BIM核心建模軟件配合使用，如圖7。

圖7 BIM結(jié)構(gòu)分析軟件

7 BIM可視化軟件

有了BIM模型以后，對(duì)可視化軟件的使用至少有如下好處：

圖8 BIM可視化軟件

（1）可視化建模的工作量減少了

（2）模型的精度和與設(shè)計(jì)（實(shí)物）的吻合度提高了

（3）可以在項(xiàng)目的不同階段以及各種變化情況下快速產(chǎn)生可視化效果

常用的可視化軟件包括3DSMax、Artlantis、AccuRender和Lightscape等，如圖8。

8 BIM模型檢查軟件

BIM模型檢查軟件既可以用來檢查模型本身的質(zhì)量和完整性，例如空間之間有沒有重疊？空間有沒有被適當(dāng)?shù)臉?gòu)件圍閉？構(gòu)件之間有沒有沖突等；也可以用來檢查設(shè)計(jì)是不是符合業(yè)主的要求，是否符合規(guī)范的要求等。

目前具有市場(chǎng)影響的BIM模型檢查軟件是Solibri Model Checker，圖9是該軟件的基本資料。

9 BIM深化設(shè)計(jì)軟件

Tekla Structure（Xsteel）是目前最有影響的基于BIM技術(shù)的鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)軟件，該軟件可以使用BIM核心建模軟件的數(shù)據(jù)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行面向加工、安裝的詳細(xì)設(shè)計(jì)，生成鋼結(jié)構(gòu)施工圖（加工圖、深化圖、詳圖）、材料表、數(shù)控機(jī)床加工代碼等。圖10是Xsteel設(shè)計(jì)的一個(gè)例子（由寶鋼鋼構(gòu)提供）。

10 BIM模型綜合碰撞檢查軟件

有兩個(gè)根本原因直接導(dǎo)致了模型綜合碰撞檢查軟件的出現(xiàn)：

（1）不同專業(yè)人員使用各自的BIM核心建模軟件建立自己專業(yè)相關(guān)的BIM模型，這些模型需要在一個(gè)環(huán)境里面集成起來才能完成整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、分析、模擬，而這些不同的BIM核心建模軟件無法實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

圖9 BIM模型檢查軟件

圖10 BIM鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)軟件的成果案例

（2）對(duì)于大型項(xiàng)目來說，硬件條件的限制使得BIM核心建模軟件無法在一個(gè)文件里面操作整個(gè)項(xiàng)目模型，但是又必須把這些分開創(chuàng)建的局部模型整合在一起研究整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工及其運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。

模型綜合碰撞檢查軟件的基本功能包括集成各種三維軟件（包括BIM軟件、三維工廠設(shè)計(jì)軟件、三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件等）創(chuàng)建的模型，進(jìn)行3D協(xié)調(diào)、4D計(jì)劃、可視化、動(dòng)態(tài)模擬等，屬于項(xiàng)目評(píng)估、審核軟件的一種。常見的模型綜合碰撞檢查軟件有Autodesk Navisworks、Bentley Projectwise Navigator和Solibri Model Checker等，如圖11所示。

11 BIM造價(jià)管理軟件

造價(jià)管理軟件利用BIM模型提供的信息進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)和造價(jià)分析，由于BIM模型結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的支持，基于BIM技術(shù)的造價(jià)管理軟件可以根據(jù)工程施工計(jì)劃動(dòng)態(tài)提供造價(jià)管理需要的數(shù)據(jù)，這就是所謂BIM技術(shù)的5D應(yīng)用。

國(guó)外的BIM造價(jià)管理有Innovaya和Solibri，魯班是國(guó)內(nèi)BIM造價(jià)管理軟件的代表之一，如圖12。

魯班對(duì)以項(xiàng)目或業(yè)主為中心的基于BIM的造價(jià)管理解決方案應(yīng)用給出了如圖13所示的整體框架，無疑會(huì)對(duì)BIM信息在造價(jià)管理上的應(yīng)用水平提升起到積極作用，同時(shí)也是全面實(shí)現(xiàn)和提升BIM對(duì)工程建設(shè)行業(yè)整體價(jià)值的有效實(shí)踐，因?yàn)槲覀冎?，能夠使用BIM模型信息的參與方和工作類型越多，BIM對(duì)項(xiàng)目能夠發(fā)揮的價(jià)值就越大。

12 BIM運(yùn)營(yíng)管理軟件

我們把BIM形象地比喻為建設(shè)項(xiàng)目的DNA，根據(jù)美國(guó)國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)的資料，一個(gè)建筑物生命周期75%的成本發(fā)生在運(yùn)營(yíng)階段（使用階段），而建設(shè)階段（設(shè)計(jì)、施工）的成本只占項(xiàng)目生命周期成本的25%。

BIM模型為建筑物的運(yùn)營(yíng)管理階段服務(wù)是BIM應(yīng)用重要的推動(dòng)力和工作目標(biāo)，在這方面美國(guó)運(yùn)營(yíng)管理軟件ArchiBUS是最有市場(chǎng)影響的軟件之一。

圖11 BIM模型綜合碰撞檢查軟件

圖12 BIM造價(jià)管理軟件

圖13 魯班軟件BIM造價(jià)管理解決方案框架

圖14 FacilityOne BIM運(yùn)營(yíng)管理解決方案總體框架

FacilityONE提供的下列基于BIM的運(yùn)營(yíng)管理整體框架對(duì)同行認(rèn)識(shí)和了解BIM技術(shù)的運(yùn)營(yíng)管理應(yīng)用應(yīng)該有幫助，在這里分享給大家，如圖14所示。

13 二維繪圖軟件

從BIM技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)來看，二維施工圖應(yīng)該是BIM模型的其中一個(gè)表現(xiàn)形式和一個(gè)輸出功能而已，不再需要有專門的二維繪圖軟件與之配合，但是目前情況下，施工圖仍然是工程建設(shè)行業(yè)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)所依據(jù)的法律文件，BIM軟件的直接輸出還不能滿足市場(chǎng)對(duì)施工圖的要求，因此二維繪圖軟件仍然是不可或缺的施工圖生產(chǎn)工具。

最有影響的二維繪圖軟件大家都很熟悉，就是Autodesk的AutoCAD和Bentley的Microstation，如圖15。

14 BIM發(fā)布審核軟件

最常用的BIM成果發(fā)布審核軟件包括Autodesk Design Review、Adobe PDF和Adobe 3D PDF，正如這類軟件本身的名稱所描述的那樣，發(fā)布審核軟件把BIM的成果發(fā)布成靜態(tài)的、輕型的、包含大部分智能信息的、不能編輯修改但可以標(biāo)注審核意見的、更多人可以訪問的格式如DWF／PDF／3D PDF等，供項(xiàng)目其他參與方進(jìn)行審核或者利用，如圖16所示。

圖15 二維繪圖軟件

圖16 BIM發(fā)布審核軟件

15 小結(jié)

到此為止我們介紹了目前工程建設(shè)行業(yè)正在應(yīng)用的14種BIM和BIM相關(guān)軟件，除了上述介紹的軟件以外，相信一定還會(huì)有其他軟件，或者由于作者水平所限沒有了解到，也可能隨著BIM應(yīng)用的普及和深入會(huì)有新的軟件種類產(chǎn)生或加入，寄希望于同行不斷補(bǔ)充完善。

值得一提的是，制造業(yè)已經(jīng)普遍應(yīng)用的PDM（Product Data Management－產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）軟件或者類似功能的其他軟件，作為BIM深入普及應(yīng)用所必須的BIM數(shù)據(jù)管理解決方案，其地位和作用將被逐漸認(rèn)識(shí)和實(shí)現(xiàn)。

我們用不同類型軟件和BIM核心建模軟件之間的信息流動(dòng)關(guān)系對(duì)目前常用的BIM以及BIM相關(guān)軟件進(jìn)行了介紹，如果把這種類型劃分方法進(jìn)行簡(jiǎn)化，我們發(fā)現(xiàn)這些軟件基本上可以劃分為兩個(gè)大類：

● 第一大類：創(chuàng)建BIM模型的軟件，包括BIM核心建模軟件、BIM方案設(shè)計(jì)軟件以及和BIM接口的幾何造型軟件；

● 第二大類：利用BIM模型的軟件，除第一大類

以外的其他軟件。

這么多不同類型的軟件是如何有機(jī)地結(jié)合在一起為項(xiàng)目建設(shè)運(yùn)營(yíng)服務(wù)的呢？我們來看看圖17。

圖17實(shí)線表示信息直接互用，虛線代表信息間接互用，箭頭表示信息互用的方向。從圖中我們看到不同類型的BIM軟件可以根據(jù)專業(yè)和項(xiàng)目階段作如下區(qū)分：

（1）建筑：包括BIM建筑模型創(chuàng)建、幾何造型、可視化、BIM方案設(shè)計(jì)等

（2）結(jié)構(gòu)：包括BIM結(jié)構(gòu)建模、結(jié)構(gòu)分析、深化設(shè)計(jì)等

（3）機(jī)電：包括BIM機(jī)電建模、機(jī)電分析等

（4）施工：包括碰撞檢查、4D模擬、施工進(jìn)度和質(zhì)量控制等

圖17 項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)服務(wù)中的軟件與信息互用

（5）其他：包括綠色設(shè)計(jì)、模型檢查、造價(jià)管理等（6）運(yùn)營(yíng)管理FM（Facility Management）

（7）數(shù)據(jù)管理PDM

［1］www.ChinaBIM.com

［2］www.autodesk.com

［3］www.bentley.com

［4］www.onuma.com

［5］www.tekla.com

［6］www.adobe.com

［7］www.archibus.com

［8］www.solibri.com

BIM and BIM Software

He Guanpei
（Ubiquitous Technology Limited，Guangzhou 510640，China）

Comparing with current popular CAD technology，one of the most differences is that BIM is not a ONE software issue.Dozen of BIM software and their information exchange relationship with BIM core authoring software are briefed in this paper.

BIM；Software；Information；Information Exchange

TU17；TP39

E

1674－7461（2010）04－0110－08

何關(guān)培（1963－），男，高工，優(yōu)比咨詢CEO。長(zhǎng)期從事工程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，目前致力于BIM技術(shù)等行業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用前沿領(lǐng)域的戰(zhàn)略發(fā)展研究。E-mail：heguanpei＠hotmail.com