苑東亮，楊霄

(河南理工大學 土木工程學院，河南 焦作 454000)

0 引 言

BIM作為一種技術、方法、機制和機會，通過集成項目信息的收集、管理、交換、更新、存儲過程和項目業(yè)務流程，為建設項目全壽命期中的不同階段、不同參與方提供及時、準確、足夠的信息.BIM技術支持不同項目階段之間、不同項目參與方之間以及不同應用軟件之間的信息交流和共享，對實現(xiàn)項目規(guī)劃、設計、施工、運營、維護等效率和質量的提高，以及工程建設行業(yè)持續(xù)不斷的行業(yè)生產(chǎn)力水平的提升有很大的促進作用[1].目前建筑領域應用BIM技術已是大勢所趨，BIM技術在一些歐美國家、新加坡等地已成為強制性的應用，雖然我國BIM技術應用起步較晚，但發(fā)展迅速.

BIM技術的核心就是保證建筑工程項目各階段信息能被項目各參與方有效應用與轉換，從而實現(xiàn)建筑工程項目全壽命期信息的管理.然而，目前建筑行業(yè)BIM技術的應用雖然取得了顯著成效，但在BIM實際應用過程中，很多建筑相關企業(yè)由于缺乏集成性和整體性的規(guī)劃，各信息系統(tǒng)的建設仍然存在相互孤立和自成體系的情況.雖然在各個“信息孤島”內部，信息能夠共享、存儲和交換，但在“孤島”之間容易形成信息斷層，產(chǎn)生信息不對稱的現(xiàn)象[2].根據(jù)上述現(xiàn)象，筆者首先在“流程再造”思想下探究了信息的獲取方式，保證建筑工程項目每一階段的BIM模型數(shù)據(jù)庫都能被下游高效使用，提高信息共享效率.然后在通過上述“流程再造”方式獲取信息的基礎上，建立了建筑工程項目全壽命期BIM技術系統(tǒng)化應用的框架，來確保建筑工程項目全壽命期信息在BIM數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)系統(tǒng)化的流轉，并通過目標體系信息的實時反饋，最終實現(xiàn)建筑工程項目全壽命期的項目目標最優(yōu)化.

1 “流程再造”思想下建筑工程項目各階段信息的獲取

“流程再造”是由美國的Michael Hammer和Jame Champy提出，在20世紀90年代達到了全盛的一種管理思想.“流程再造”是指從根本上考慮和徹底地設計組織的流程，使其在成本、質量、服務和速度等關鍵指標上取得顯著提高.“流程再造”的核心是面向顧客滿意度的業(yè)務流程，而核心思想是要打破組織按職能設置部門的管理方式，代之以業(yè)務流程為中心，重新設計企業(yè)管理過程，從整體上確認組織的作業(yè)流程，追求全局最優(yōu)，而不是個別最優(yōu).

清華大學教授、博導、BIM課題組負責人顧明認為，中國BIM應用新階段下的關鍵點是流程再造，中國BIM要想深入下去并獲得收益，流程必須再造，否則可能會投入越多失望越大.為了追求BIM技術在建筑工程項目全壽命期應用的全局最優(yōu)，筆者基于流程再造思想，并根據(jù)顧明等業(yè)內人士的構想，從運維階段入手，將下游階段的需求前置，探討每一階段BIM模型建立所需信息的獲取方式，以保證建筑工程項目下游階段參與方在運用BIM模型時都能找到自己想要的信息，從而保證建筑工程項目每一階段BIM模型都能被下一階段有效利用.

1.1 運維階段BIM數(shù)據(jù)庫信息的獲取

運維階段是建筑工程項目全壽命期最后一階段也是業(yè)主最終獲利的階段，前面所有階段的模型和數(shù)據(jù)都是為了方便業(yè)主或物業(yè)更好地對項目進行運營管理和維護.若要提高運維效率和效益，必須保證運維階段BIM模型數(shù)據(jù)更新的及時性和完整性.根據(jù)“流程再造”的思想，運維階段BIM模型的數(shù)據(jù)來自上游階段以及運維階段自身產(chǎn)生的維修養(yǎng)護信息、應急管理信息和運行信息等.物業(yè)和業(yè)主在運維階段前期應根據(jù)以往類似項目物業(yè)管理的經(jīng)驗，確定運維階段需要哪些信息，并確定這些信息由哪些階段、哪些參與方提供，并提前安排一部分人員參與到相應階段與相應參與方溝通，使其能針對性地向BIM數(shù)據(jù)庫植入信息，確保BIM數(shù)據(jù)庫的信息能得到及時的錄入和更新，這樣就避免出現(xiàn)當用到上一階段BIM模型的時候，卻找不到自己需要的信息的現(xiàn)象.

1.2 施工階段BIM數(shù)據(jù)庫信息的獲取

施工階段信息的獲取同運維階段一樣，若要保證決策階段的信息和勘察設計階段的模型能被施工階段很好的利用，同樣也需要將施工階段的一部分人力投入到?jīng)Q策階段和勘察設計階段，隨著決策階段建設項目信息的產(chǎn)生以及勘察設計階段BIM模型被創(chuàng)建，施工階段的相關人員要考慮到哪些信息是決策者明確提出的，哪些信息是施工階段BIM模型所需要而勘察、設計等人又沒有植入的信息.當施工階段人員在決策階段準確獲取了決策者的設計意圖和建設項目目標等信息時，施工總承包在具體施工過程中就可保證建設項目最大限度地接近決策者的建設意愿和建設目標.當勘察設計階段的BIM模型被植入了施工階段所需的信息時，勘察設計階段建立的BIM模型也就可以被施工階段很好地運用，實現(xiàn)了項目信息傳遞效率的最大化.

1.3 設計階段BIM數(shù)據(jù)庫信息的獲取

設計階段是BIM模型建立的初始化階段，設計人員根據(jù)決策階段的可行性研究報告、報批文件、勘察信息等進行方案設計、技術設計和施工圖設計，并轉換成BIM數(shù)據(jù)庫信息，經(jīng)后期加工和完善最終形成BIM模型.設計階段形成的BIM模型主要用于施工階段和運維階段，模型信息要滿足施工和運維的要求.因此設計階段BIM信息的獲取除了設計方起主導作用外，施工方和運維方也要參與其中，確保設計階段建立的BIM數(shù)據(jù)模型能為施工和運維工作提供信息上的便利.

1.4 決策階段BIM數(shù)據(jù)庫信息的獲取

工程項目決策階段的主要任務是通過一系列的調查研究，確定項目的投資行為，并對此行為作出合理的評價和預測，是決定項目投資規(guī)模最重要的階段.本階段的BIM技術應用，主要是通過BIM技術，實現(xiàn)對項目選址地形地貌的詳盡分析，掌握全面的地質信息，通過可視化模型，方便業(yè)主制定最合理的建設目標，確定建筑物的相關信息；同時配合相應功能分析模塊，對擬建項目的日照、風向等環(huán)境因素做出初步評價，為業(yè)主的決策提供參考[5].由于決策階段是工程項目全壽命期的初始階段，所以本階段的信息主要來源于業(yè)主對投資行為的調查研究和預測分析等內容，這些內容的正確、全面與否，決定了BIM技術對于項目決策分析的正確性和可參考性.因此，在初期的調查研究階段一定要保證所得數(shù)據(jù)的全面性和正確性，從而使BIM技術能科學合理地為業(yè)主的投資決策提供參考.

2 一體兩翼式BIM信息系統(tǒng)化流轉路徑

BIM技術應用的主要目的是從根本上解決項目規(guī)劃、設計、施工以及運營維護等各階段應用系統(tǒng)之間的信息斷層問題，實現(xiàn)全過程的工程項目信息管理及建筑工程項目全壽命期的管理[6].為了保證建筑工程項目全壽命期信息流轉的真實、有效、快捷，實現(xiàn)BIM技術在建筑工程項目全壽命周期的系統(tǒng)化應用，筆者在上述“流程再造”思想獲取BIM信息的基礎上提出了基于BIM平臺下的“一體兩翼”式信息傳遞路徑.“一體”即為基于三大信息處理標準的BIM規(guī)范化應用數(shù)據(jù)平臺，“兩翼”即分別為建設工程項目業(yè)務流程以及工程項目各階段目標組成的目標體系.見圖1

圖1 基于BIM數(shù)據(jù)平臺的一體兩翼式信息傳遞路徑圖

2.1 基于三大信息處理標準的BIM規(guī)范化數(shù)據(jù)平臺

2.1.1 BIM的體系支撐—IFC/IDM/IFD

BIM價值的最大化依賴于項目各參與方及應用軟件之間的信息能夠自由流動，從而使得項目各參與方在需要某些信息的時候能夠從其上游獲取其有用信息，同時也可為其下游參與方提供有價值的信息.BIM數(shù)據(jù)庫信息能被各種應用軟件相互識別，主要依賴于各種信息處理標準.作為BIM標準的技術框架，IFC、IDM、IFD是主要的支撐力量[7].

IFC(Industry Foundation Classes)即為信息存儲標準，其中包含了建筑項目全壽命期內所有項目參與方及其應用軟件需要的信息，IFC使建筑領域的相關軟件能協(xié)同工作，支持IFC的應用軟件將使項目組的成員共享電子格式的工程數(shù)據(jù)，從而保證了數(shù)據(jù)的一致性和規(guī)范性[8]；IDM(Information Delivery Manual)作為信息交付手冊，是用來傳遞建筑工程項目全壽命期的各種信息的標準；IFD(International Framework for Dictionaries)為保證來自不同國家和地區(qū)以及不同文化背景的信息提供者和需求者對同一概念有著同樣的理解，對信息系統(tǒng)中的每個概念和術語賦予了全球唯一標識碼GUID，從而保證了每個人獲得的信息與想要的信息是一致的.IFC、IDM、IFD三大標準保證了BIM信息的有效存儲和利用，并為實現(xiàn)BIM價值的最大化提供了可能.

2.1.2 BIM平臺規(guī)范化數(shù)據(jù)庫的基本架構

BIM數(shù)據(jù)平臺的規(guī)范化主要體現(xiàn)在建筑工程項目信息經(jīng)過IFC、IDM、IFD標準處理后在BIM平臺能被工程項目各階段各參與方共享與轉換，實現(xiàn)信息的無障礙溝通.BIM數(shù)據(jù)平臺的規(guī)范化建立是BIM技術在建筑工程項目全壽命期系統(tǒng)化應用的基礎和核心部分，因此BIM規(guī)范化數(shù)據(jù)平臺的構建顯得尤為重要.首先，建筑工程項目各階段各參與方的信息經(jīng)過IFC、IDM、IFD標準的處理，形成可以相互識別和轉換的數(shù)據(jù)，然后各參與方在建筑協(xié)同平臺以經(jīng)過處理過的建筑信息模型數(shù)據(jù)庫為基礎，進行建筑設計、結構計算、圖形編輯等操作，從而真正實現(xiàn)基于BIM技術的協(xié)同工作[10].本文構建的BIM平臺信息規(guī)范化處理架構如圖2.

圖2 BIM平臺信息規(guī)范化處理構架

2.2 基于BIM技術的工程項目業(yè)務流程

建筑工程項目全壽命期由決策、設計、施工、運維4階段組成，每一階段所要完成的相關工作的順序是不可顛倒的.基于“流程再造”思想下的建筑工程項目每一階段BIM模型的數(shù)據(jù)包括由上一階段傳遞下來的信息和本階段產(chǎn)生的信息，同時每一階段產(chǎn)生的信息又會嚴重影響到下游工作的順利開展.隨著一個工程項目的逐漸展開，其建立在BIM平臺的信息也在不斷積累和完善，BIM模型也會逐漸趨于完整化，為運維階段項目的運營和設備的管理提供便利，如圖3所示.在“流程再造”思想以及BIM規(guī)范化數(shù)據(jù)平臺三大信息處理標準的基礎上所建立的每一階段的BIM數(shù)據(jù)模型均可被下一階段使用，這樣也避免了業(yè)務流程中出現(xiàn)信息斷層以及信息的流失和短缺等現(xiàn)象.

圖3 建筑工程項目業(yè)務流程圖

2.3 基于BIM技術的工程項目目標體系

BIM技術應用價值的實現(xiàn)離不開建設項目目標的實現(xiàn)，建設項目總目標(投資效益最大化)的實現(xiàn)源于建設工程項目每一階段目標的完成，即基于BIM技術的工程項目目標體系的實現(xiàn)，見圖4.建筑工程項目各階段產(chǎn)生的信息傳遞到BIM數(shù)據(jù)平臺，他的下游階段參與方在這些數(shù)據(jù)的基礎上進行本階段的工作，而每一階段工作完成達到的目標又將反饋到BIM平臺.項目各參與方根據(jù)目標反饋結果進行實際目標與計劃目標的對比分析，并將分析結果落實到實際工程中，現(xiàn)場工作人員根據(jù)對比分析結果對不足之處予以彌補，然后BIM軟件操作人員根據(jù)實際工程中完善的結果再把糾正修改過的數(shù)據(jù)輸入到BIM平臺，依次循環(huán)反復，最終達到工程項目整體目標的最優(yōu)化.如上所述，具有系統(tǒng)性的BIM技術應用體系被建立起來之后，可在最大程度上實現(xiàn)建筑項目的集成管理和建筑項目信息的全壽命期管理.

圖4 基于BIM數(shù)據(jù)平臺的目標體系圖

3 BIM技術系統(tǒng)化應用的具體實施規(guī)劃

3.1 BIM技術具體實施模式的探討

就目前來看，BIM技術的實施模式有三種：1)業(yè)主自行開發(fā)BIM相關軟件或通過直購方式購買BIM軟件開發(fā)商的軟件；2)建筑工程項目每一階段參與方各自為政，只建立本階段的BIM模型，滿足自己的當時的需要；3)由專門的BIM咨詢公司建立BIM模型，然后將BIM模型移交給業(yè)主.對于第一種BIM技術實施模式，無論是業(yè)主自行開發(fā)，還是直接購買BIM軟件，都要投入巨額資金，而且會由于人才的缺乏以及技術和經(jīng)驗的不足，不能很好地操作BIM軟件，最終會導致投資入不敷出；第二種BIM技術實施模式只能滿足每一階段短暫而特定的需求和應用，信息不能在建筑工程項目全壽命期內被有效傳遞，而且會造成信息的斷層和流失；第三種是業(yè)主先委托BIM咨詢公司建模，然后將BIM模型移交給業(yè)主，最后由業(yè)主對整個項目的BIM模型進行操控和運用，這樣就節(jié)省了業(yè)主在BIM購買相關軟件和建模方面的巨大的資金投入，這種由BIM咨詢公司建模的方式將成為BIM市場發(fā)展的導向.

3.2 實現(xiàn)BIM技術系統(tǒng)化應用的前提條件

建筑工程項目BIM技術系統(tǒng)化應用的內涵是，以現(xiàn)代化信息技術(BIM技術)為基礎，以工程項目信息資源開發(fā)利用為核心，以信息的收集、傳遞和處理的規(guī)范性為保證，由工程項目各參與方共同努力，覆蓋項目全過程、全方位的系統(tǒng)化工程，其最終目標是提高項目管理的效率和效益，使項目增值.然而實現(xiàn)這一切的前提條件主要表現(xiàn)在以下幾方面：

(1)合作共贏的項目文化；(2)融洽的大項目組織氛圍；(3)國家層面政策的引導；(4)企業(yè)高管的共同推進；(5)先進理念下的科學管理；(6)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺.

3.3 BIM技術系統(tǒng)化應用的具體實施規(guī)劃

根據(jù)上文BIM技術具體實施模式的探討，我們可以確定實現(xiàn)BIM技術系統(tǒng)化應用的主要實施模式是由第三方BIM咨詢公司建模，然后將BIM模型轉交給業(yè)主.確立了BIM的實施模式之后，BIM技術系統(tǒng)化應用的實現(xiàn)受到各種因素的影響，主要體現(xiàn)在BIM人才的培養(yǎng)、BIM軟件的本土化開發(fā)以及BIM標準的完善.下面就這三方面來展開討論：

3.3.1 BIM人才的培養(yǎng)

隨著第三方BIM咨詢公司的產(chǎn)生，將有一大批的BIM人才涌入此類BIM咨詢公司，從事著基于BIM數(shù)據(jù)平臺的算量、造價、建模等相關工作.BIM人才應該具有廣泛的相關建筑專業(yè)知識、專業(yè)背景，對BIM技術具有一定的理解和運用，并能利用以上條件協(xié)調多個專業(yè)工程師之間工作的能力[10].

BIM咨詢公司可以和高校結合，高校根據(jù)BIM咨詢公司的需求，有目的性地培養(yǎng)學生，而學生也可以利用BIM咨詢公司的軟件進行實習，為以后進入工作崗位做充分的準備，如此一來，BIM咨詢公司就可直接招聘到自己所需要的BIM人才.由于BIM咨詢公司最后要把BIM模型移交給業(yè)主，業(yè)主又是建筑工程項目BIM技術全壽命期應用過程中的主要參與方，因此，業(yè)主要想能很好地運用BIM技術，讓BIM為項目增值，也要配備一個BIM團隊來負責BIM軟件的操作與管理.同理，業(yè)主也可以與高校結合，招聘到能夠負責BIM軟件操作的人才，為建筑工程項目全生命周期的實施和運營服務.

3.3.2 BIM軟件的本土化開發(fā)

在中國建筑業(yè)市場中，除了幾款BIM技術的應用軟件以外還沒有國產(chǎn)的BIM技術產(chǎn)品，BIM項目中使用的BIM技術產(chǎn)品幾乎都是由國外軟件開發(fā)公司研發(fā).國外BIM技術產(chǎn)品不但在使用上不便利，而且更不符合國內建筑業(yè)的使用標準，所以在BIM技術本土化過程中，開發(fā)國產(chǎn)的符合中國人使用習慣和應用標準的BIM技術產(chǎn)品是必要的[11].

首先，BIM研究人員應對BIM軟件開發(fā)的經(jīng)濟效益進行研究和探討，讓軟件開發(fā)商看到BIM軟件開發(fā)后的吸引力；其次就是軟件開發(fā)商在對BIM軟件開發(fā)或對國外BIM軟件進行二次開發(fā)前，要詳細了解并調查清楚BIM應用過程中面臨的信息處理和傳遞的問題，然后遵循我國已經(jīng)制定出的BIM相關標準開發(fā)BIM軟件；最后BIM軟件開發(fā)商要對購買BIM軟件的企業(yè)或相關人員進行免費培訓，使之真正掌握BIM軟件的操作，避免后續(xù)應用過程中因為處理不當導致建筑項目信息的遺漏和短缺.

3.3.3 BIM標準的規(guī)范化制定

建筑工程項目全壽命期BIM技術的系統(tǒng)化應用離不開統(tǒng)一的目標系統(tǒng)、統(tǒng)一領導下的組織系統(tǒng)、共同的管理語言、共同的管理規(guī)則和共同的信息處理系統(tǒng)，而實現(xiàn)這些的前提是BIM標準的建立和完善.

BIM技術應用的標準包括國家標準和行業(yè)BIM標準.正如何關培所說，BIM標準的制定首先要確定目標，即實現(xiàn)什么樣的目標，制定出來的標準要幫助我們解決什么樣的問題.只有目標明確，才有可能正確判斷過程中每件事情做得對還是不對、好還是不好，才有可能使成百上千乃至成千上萬的BIM標準貢獻者朝著同一個方向發(fā)力，也才有可能判斷最終的結果在什么程度上實現(xiàn)了目標[12].筆者認為在BIM標準制定之前要做一個全面的調查和分析，比如通過網(wǎng)絡平臺、走訪調查、調查問卷等，向廣大BIM參與者了解BIM技術應用過程中面臨的問題，以及大家內心所希望的BIM標準.只有真正了解BIM用戶需求，才能制定出切實可行，又能被廣大BIM用戶樂意接受的BIM標準，才能真正實現(xiàn)BIM技術操作過程中有法可依，有法必依，以及實現(xiàn)建筑工程項目全壽命期過程的標準化以及信息數(shù)據(jù)的標準化.

4 結 語

建筑工程項目全壽命期BIM技術的系統(tǒng)化應用是BIM技術充分發(fā)揮其價值以及項目增值的重要途徑.只有實現(xiàn)BIM技術在建筑工程項目全壽命期的系統(tǒng)化應用，才能保證建筑信息的充分有效利用，才能使工程項目各階段各參與方隨時隨地都能獲取所需要的各種信息.BIM技術的系統(tǒng)化運用有利于BIM模型更好地輔助于工程項目的決策、設計、施工和運維全過程，同時更有利于消除各參與方距離感，實現(xiàn)項目團隊成員無障礙溝通，真正實現(xiàn)BIM價值的最大化.

此文論述的是BIM技術在未來建筑行業(yè)發(fā)展的一種趨勢以及BIM技術應用的理想化狀態(tài)，不足之處在于，不能找到合適的例子來具體說明BIM技術在建筑工程項目全壽命期的系統(tǒng)化應用.2002年我國才開始接觸BIM，在“十一五”中，BIM才成為國家科技支撐計劃重點項目，截至目前，運用BIM技術的項目大多也只是試點項目，更不用說在建筑工程全壽命期運用BIM技術了.但是，隨著BIM技術的不斷發(fā)展以及國家和各地方政府的有力推動，相信BIM技術在建筑工程項目全壽命期的系統(tǒng)化應用將指日可待.

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