HGG張江波 | BIM的現狀與未來

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HGG張江波 | BIM的現狀與未來

（注：精簡版已經發表在期刊《創新科技》2016年第1期）

作者：張江波 漢寧天際工程咨詢有限公司（HGG）總經理 18918106320

摘要：通過對BIM技術的產生與發展的研究，對國內外的BIM技術研究與應用現狀進行了總結，對現階段國際、國內BIM技術在設計、施工、運維等不同階段的應用情況、BIM軟件的現狀、工程發包及交付模式的發展、BIM底層數據交換標準的研究、國內外BIM標準的進化等內容進行歸納整理，并進行了典型案例的介紹，提出了在未來的建筑工程領域BIM技術的發展趨勢和大膽設想。

框架

一、BIM的前生今世（BIM的源起）

1、BIM的概念（定義、作用、特性：三化三性、真假BIM）

定義：

引用美國國家BIM標準(NBIMS)對BIM的定義，定義由三部分組成：

1.BIM是一個設施(建設項目)物理和功能特性的數字表達；

2.BIM是一個共享的知識資源，是一個分享有關這個設施的信息，為該設施從建設到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據的過程；

3.在項目的不同階段，不同利益相關方通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責的協同作業。

作用：

三維渲染，宣傳展示

三維渲染動畫，給人以真實感和直接的視覺沖擊。建好的BIM模型可以作為二次渲染開發的模型基礎，大大提高了三維渲染效果的精度與效率，給業主更為直觀的宣傳介紹，提升中標幾率。

快速算量，精度提升

BIM數據庫的創建，通過建立5D關聯數據庫，可以準確快速計算工程量，提升施工預算的精度與效率。由于BIM數據 庫的數據粒度達到構件級，可以快速提供支撐項目各條線管理所需的數據信息，有效提升施工管理效率。BIM技術能自動計算工程實物量，這個屬于較傳統的算量 軟件的功能，在國內此項應用案例非常多。

精確計劃，減少浪費

施工企業精細化管理很難實現的根本原因在于海量的工程數據，無法快速準確獲取以支持資源計劃，致使經驗主義盛行。而 BIM的出現可以讓相關管理條線快速準確地獲得工程基礎數據，為施工企業制定精確人材計劃提供有效支撐，大大減少了資源、物流和倉儲環節的浪費，為實現限 額領料、消耗控制提供技術支撐。

多算對比，有效管控

管理的支撐是數據，項目管理的基礎就是工程基礎數據的管理，及時、準確地獲取相關工程數據就是項目管理的核心競爭 力。BIM數據庫可以實現任一時點上工程基礎信息的快速獲取，通過合同、計劃與實際施工的消耗量、分項單價、分項合價等數據的多算對比，可以有效了解項目 運營是盈是虧，消耗量有無超標，進貨分包單價有無失控等等問題，實現對項目成本風險的有效管控。

虛擬施工，有效協同

三維可視化功能再加上時間維度，可以進行虛擬施工。隨時隨地直觀快速地將施工計劃與實際進展進行對比，同時進行有效 協同，施工方、監理方、甚至非工程行業出身的業主領導都對工程項目的各種問題和情況了如指掌。這樣通過BIM技術結合施工方案、施工模擬和現場視頻監測， 大大減少建筑質量問題、安全問題，減少返工和整改。

碰撞檢查，減少返工

BIM最直觀的特點在于三維可視化，利用BIM的三維技術在前期可以進行碰撞檢查，優化工程設計，減少在建筑施工階 段可能存在的錯誤損失和返工的可能性，而且優化凈空，優化管線排布方案。最后施工人員可以利用碰撞優化后的三維管線方案，進行施工交底、施工模擬，提高施 工質量，同時也提高了與業主溝通的能力。

沖突調用，決策支持

BIM數據庫中的數據具有可計量(computable)的特點，大量工程相關的信息可以為工程提供數據后臺的巨大 支撐。BIM中的項目基礎數據可以在各管理部門進行協同和共享，工程量信息可以根據時空維度、構件類型等進行匯總、拆分、對比分析等，保證工程基礎數據及 時、準確地提供，為決策者制訂工程造價項目群管理、進度款管理等方面的決策提供依據。

特性：

真正的BIM符合以下五個特點：

1. 可視化

可視化即"所見所得"的形式，BIM的可視化是一種能夠同構件之間形成互動性和反饋性的可視，在BIM模型中，由于整個過程都是可視化的，所以可視化的結果不僅可以用來效果圖的展示及報表的生成，更重要的是，項目設計、建造、運營過程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態下進行。

2．協調性

BIM的協調性是指BIM模型可在建筑物建造前期對各專業的碰撞問題進行協調，生成協調數據，提供出來。當然BIM的協調作用也并不是只能解決各專業間的碰撞問題，它還可以解決同一個項目不同參建方之間的沖突問題。

3．模擬性

模擬性并不是只能模擬設計出的建筑物模型，BIM模擬性還可以模擬不能夠在真實世界中進行操作的事物。在設計階段，BIM可以進行模擬實驗，例如：節能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導模擬等；在招投標和施工階段可以進行4D模擬（三維模型加項目的發展時間），也就是根據施工的組織設計模擬實際施工，從而來確定合理的施工方 案來指導施工。同時還可以進行5D模擬（基于3D模型的造價控制），從而來實現成本控制；后期運營階段可以模擬日常緊急情況的處理方式的模擬，例如地震人員逃生模擬及消防人員疏散模擬等。

4．優化性

事實上整個設計、施工、運營的過程就是一個不斷優化的過程，當然優化和BIM也不存在實質性的必然聯系，但在BIM 的基礎上可以做更好的優化、更好地做優化。優化受信息、復雜程度和時間的影響。沒有準確的信息做不出合理的優化結果，BIM模型提供了建筑物的實際存在的信息，包括幾何信息、物理信息、規則信息，還提供了建筑物變化以后的實際存在。復雜程度高到一定程度，參與人員本身的能力無法掌握所有的信息， 必須借助一定的科學技術和設備的幫助。現代建筑物的復雜程度大多超過參與人員本身的能力極限，BIM及與其配套的各種優化工具提供了對復雜項目進行優化的可能。基于BIM的優化可以做下面的工作：

（1）項目方案優化：把項目設計和投資回報分析結合起來，設計變化對投資回報的影響可以實時計算出來；這樣業主對設計方案的選擇就不會主要停留在對形狀的評價上，而更多的可以使得業主知道哪種項目設計方案更有利于自身的需求。

（2）特殊項目的設計和施工優化：例如裙樓、幕墻、屋頂、大空間到處可以看到異型設計，這些內容看起來占整個建筑的比例不大，但是占投資和工作量的比例和前者相比卻往往要大得多，而且通常也是施工難度比較大和施工問題比較多的地方，對這些內容的設計施工方案進行優化，可以帶來顯著的工期和造價改進。

5．可出圖性

BIM并不是為了出大家日常多見的建筑設計院所出的建筑設計圖紙，及一些構件加工的圖紙。而是通過對建筑物進行了可視化展示、協調、模擬、優化以后，可以幫助業主出如下圖紙：

（l）綜合管線圖（經過碰撞檢查和設計修改，消除了相應錯誤以后）；

（2）綜合結構留洞圖（預埋套管圖）；

（3）碰撞檢查偵錯報告和建議改進方案。

美國斯坦福大學整合設施工程中心（CIFE）通過對32個項目的總結，將不同的單位進行量化處理，總結出使用建筑信息模型有如下優勢：

消除40%預算外更改

造價估算控制在3%精確度范圍內

造價估算耗費時間縮短80%

通過發現和解決沖突，將合同價格降低10%

項目時限縮短7%，及早時限投資回報

2、BIM的源起（歷史、發展；BIM之父：伊士曼、萊瑟琳）

1975 年，美國的查克·伊斯曼 Chuck Eastman ,提出了建筑物計算機模擬系統（Building Description System，BDS）；20世紀80年，芬蘭學者提出了"產品信息模型"（Product Information Model ，PIM）的概念；1986年，美國學者羅伯特·艾許(Robert Aish)提出了"建筑模型"（ Building Modeling，BM）的理論；2002年，全球最大的軟件供應商 Autodesk 公司率先推出了基于建筑信息模型（BIM）的Revit 和 Civil 3D 軟件。最初，這種軟件被認為是無法實踐應用的。但是，隨后的幾年里，全球其他幾家著名軟件開發商也提出了名稱各異的信息模型概念。匈牙利Graphisoft 公司提出虛擬建筑(Virtual Building ,VB)的概念，并應用于建筑設計軟件 ArchCAD 中；美國 Bentley 公司基于全信息建筑模型（Single Building Model,SBM）推出了 MicroStation Architecture。建筑信息模型的概念最開始在美國，隨后歐洲、日本、新加坡等國家得到了積極的推廣。

二、BIM的現狀

1、國內外應用現狀

（設計：BIM1.0到2.0轉變；施工：點式應用到精細化施工管理轉變；運維：越來越多的企業在關注運維）

美國是較早啟動建筑業信息化研究的國家，BIM研究與應用都走在世界前列。根據McGraw Hill 的調研。2012年工程建設行業采用BIM的比例從2007年的28%增長到2012年的71%。其中74%的承包商已經在實施BIM了，超過了建造師 （70%）及機電工程師（67%）。

迄今為止，英國建筑業BIM標準委員會發布的英國建筑業BIM標準、適用于Revit和適用于Bentley的英國建筑業BIM標準。目前，標準委員會還在制定適用于ArchiCAD、Vectorworks的類似BIM標準，以及已有標準的更新。

2011年，新加坡BCA與一些政府部門合作確立了示范項目。BCA將強制要求提交建筑BIM模型（2013年起）、結構與機電BIM模型（2014年起），并且最終在2015年前實現所有建筑面積大于5000m2的項目都必須提交BIM模型目標。 為了鼓勵早起的BIM應用者，BCA于2010年成立了一個600萬新幣的BIM基金項目，任何企業都可以申請。 在建立BIM能力與產量方面，BCA鼓勵新加坡的大學開設BIM課程、為畢業學生組織密集的BIM培訓課程、為行業專業人士建立了BIM專業學位。

韓國公共采購服務中心（Public Procurement Service，PPS)是韓國所有政府采購服務的執行部門。2010年4月，PPS發布了BIM路線圖，內容包括：2010年，在1-2個大型工程項目應用BIM；2011年，在3-4個大型工程項目應用BIM;2012-2015年，超過5-億韓元大型工程項目都采用4D ?BIM技術（3D+成本管理）；2016年前，全部公共工程應用BIM技術。2010年12月，PPS發布了《設施管理BIM應用指南》，針對初步設計、施工圖設計、施工等階段中的BIM應用進行指導，并于2012年4月對其進行了更新。2010年1月，韓國國土交通海洋部發布了《建筑領域BIM應用指南》，土木領域的BIM應用指南也以立項。

香港房屋署自2006年起，已率先試用建筑信息模型。為了成功地推行BIM，香港房屋署自行訂立BIM標準、用戶指南、組建資料庫等設計指南和參考。這些資料有效地為模型建立、管理檔案，已經用戶之間的溝通創造了良好的環境。2009年11月，香港房屋署發布了BIM應用標準。香港房屋署署長提出，在2014-2015年該項技術將覆蓋香港房屋署的所有項目。

早在2007年，臺灣大學與Autodesk簽訂了產學研合作協議，重點研究建筑信息模型（BIM)及動態工程模型設計。2009年，臺灣大學土木工程系成立了"工程信息仿真與管理研究中心"，并與淡江大學工程法律研究發展中心合作出版了《工程項目應用建筑信息模型之契約模板》高雄應用科技大學土木系也于2011年成立了工程資訊整合與模擬（BIM)研究中心。

2011年5月，住建部發布了《2011-2015建筑業信息化發展綱要》，2012年1月，住建部"關于印發2012年工程建設標準規范制定修訂計劃的通知"宣告了中國BIM標準制定工作的正式啟動。其中包含五項BIM相關標準：《建筑工程信息模型應用統一標準》、《建筑工程信息模型存儲標準》、《建筑工業工程設計信息模型應用標準》、《建筑工程設計信息模型應用統一標準》的編制采用了"千人千標準"的模式，聯合國內研究單位、院校、企業、軟件開發商共同承擔BIM標準的研究。至此，工程建設行業的BIM熱度日益高漲。前期一些大學和科研院所在BIM的科研方面也做了很多探索，如清華大學通過研究，參考NBIMS，結合調研提出了中國建筑信息模型標準框架（Chinese Building Information Modeling Standard,簡稱CBIMS),上海交通大學的BIM研究中心側重于BIM在協同方面的研究，隨著企業各界對BIM的重視，對大學的BIM人才培養需求漸起。部分院校成立了BIM方向的工程碩士的培養。

2、研究現狀

研究階段：單一階段研究轉向全生命周期

作為一種先進的工具和工作方式，BIM技術不僅改變了建筑設計的手段和方法，而且在建筑行業領域做出了革命性的創舉，通過建立BIM信息平臺，建筑行業 的協作方式被徹底改變。對于BIM在建筑的全生命周期有哪些應用的問題，美國bSa(building SMART alliance)聯盟對BIM在建筑的全生命周期的應用現狀做了比較詳盡的歸納。

BIM在工程項目全建筑生命周期各階段的主要應用為：規劃階段主要用于現狀建模、成本預算、階段規劃、場地分析、空間規劃等;設計階段主要用于對規劃階段設計方案進行論證，包括方案設計、工程分析、可持續性評估、規范驗證等;施工階段則主要起到與設計階段三維協調的作用，包括場地使用規劃、雇工系統設計、數字化加工、材料場地跟蹤、三維控制和計劃等;在運營階段主要用于對施工階段進行記錄建模，具體包括制定維護計劃、進行建筑系統分析、資產管理、空間管理/跟蹤、災害計劃等。

軟件現狀：ABDG到分析軟件（Ecotect）到協同工具（PW、Vault、4DBIM…）

BIM軟件按功能分為三大類：1、建模軟件；2、分析軟件；3、協同平臺。

當下的BIM應用主要是以建模軟件的使用為主，建模軟件主要有四大廠商：

1）Autodesk公司的Revit建筑、結構和機電系列，在民用建筑市場借助AutoCAD的天然優勢，有相當不錯的市場表現；

2）Bentley建筑、結構和設備系列，Bentley產品在工廠設計（石油、化工、電力、醫藥等）和基礎設施（道路、橋梁、市政、水利等）領域有無可爭辯的優勢；

3）Graphisoft公司的ArchiCAD在2004年進入中國，相繼推出了ArchiCAD9-18中文版。越來越多的建筑師、教師、學生開始了解和使用Archicad進行三維建筑設計。

4）Dassault公司的CATIA是 全球最高端的機械設計制造軟件，在航空、航天、汽車等領域具有接近壟斷的市場地位，應用到工程建設行業無論是對復雜形體還是超大規模建筑其建模能力、表現 能力和信息管理能力都比傳統的建筑類軟件有明顯優勢，而與工程建設行業的項目特點和人員特點的對接問題則是其不足之處。Digital Project是Gery Technology公司在CATIA基礎上開發的一個面向工程建設行業的應用軟件（二次開發軟件）。

隨著BIM技術的深入應用，在BIM模型基礎上的分析以及基于BIM模型的設計和施工協同得到了越來越多的應用。目前主流的BIM分析軟件主要有：

性能化分析軟件：ecotect

協同平臺：Bentley公司的Project Wise

Autodesk公司的Vault

Dassault公司的Enovia

國產的BIM協同平臺：清華大學4D-BIM

工程交付模式：DBB轉向IPD、EPC、BOT、PPP

工程交付模式逐漸由傳統的DBB（設計-招標-施工）向強調"整合交付"的IPD、EPC、BT、BOT、PPP等新型的發包、交付模式轉型。

IPD：IPD是一種集成的產品開發或項目實施模式、理念與方法。強調跨部門團隊、結構化流程、一流的子流程、IPD工具、績效考評。

EPC：EPC是指受業主委托按照合同約定對工程建設項目的設計、采購、施工、試運行等實行全過程或若干階段的承包。通常在總價合同條件下對所承包工程的質量、安全、費用和進度負責。

BOT：BOT是英文Build－Operate－Transfer的縮寫，通常直譯為"建設－經營－轉讓"。BOT 實質上是基礎設施投資、建設和經營的一種方式，以政府和私人機構之間達成協議為前提，由政府向私人機構頒布特許，允許其在一定時期內籌集資金建設某一基礎設施并管理和經營該設施及其相應的產品與服務。

PPP：PPP即Public—Private—Partnership的字母縮寫，是指政府與私人組織之間，為了合作建設城市基礎設施項目，或是為了提供某種公共物品和服務，以特許權協議為基礎，彼此之間形成一種伙伴式的合作關系，并通過簽署合同來明確雙方的權利和義務，以確保合作的順利完成，最終使合作各方達到比預期單獨行動更為有利的結果。公私合營模式（PPP），以其政府參與全過程經營的特點受到國內外廣泛關注。PPP模式將部分政府責任以特許經營權方式轉移給社會主體（企業），政府與社會主體建立起"利益共享、風險共擔、全程合作"的共同體關系，政府的財政負擔減輕，社會主體的投資風險減小。

數據交換標準：IFC的研究

IFC（Industry Foundation Classes）是IAI組織（the International Alliance for Interoperability）——國際協同聯盟建立的標準名稱。通過IFC，在建筑項目的整個生命周期中提升溝通、生產力、時間、成本和質量，為全 球的建筑專業與設備專業中的流程提升于信息共享建立一個普遍意義的基準。如今已經有越來越多的建筑行業相關產品提供了IFC標準的數據交換接口，使得多專 業的設計、管理的一體化整合成為現實。

國際協同聯盟早在95 年就提出了直接面向建筑對象的工業基礎類數據模型標準，該標準的目的是促成建筑業中不同專業以及同一專業中的不同軟件可以共享同一的數據源，從而達到數據 的共享及交互。IFC數據模型覆蓋了AEC/FM中大部分領域，并且隨著新需求的提出還在不斷的擴充，比如，由于新加坡施工圖審批的要求，IFC加入的有 關施工圖審批的相關內容。IFC標準（IFC 2x platform. 版本）已經被ISO 組織接納為ISO 標準（ISO/PAS 16739，可出版應用版本），成為AEC/FM（建筑、工程、施工、設備管理）領域中的數據統一標準。

作為應用于AEC/FM各個領域的數據模 型標準，IFC模型不僅僅包括了那些看得見、摸得著的建筑元素（比如梁、柱、板、吊頂、家具等等），也包括了那些抽象的概念（比如計劃、空間、組織、造價 等等）。最新的IFC標準包含了以下9 個建筑領域：①建筑領域；②結構分析領域；③結構構件領域；④電氣領域；⑤施工管理領域；⑥物業管理領域；⑦HVAC領域；⑧建筑控制領域；⑨管道以及消 防領域。除此之外，IFC下一代標準正擴充到施工圖審批系統，GIS系統，等等。

3、企業的研究與應用

我國的BIM應用雖然剛剛起步，但發展速度很 快，許多企業有了非常強烈的BIM意識，出現了一批BIM應用的標桿項目，特別是在一些大型復雜的超高層項目中得到了成功應用。同時，BIM的發展也逐漸 得到了政府的大力推動。然而，在實踐過程中也遇到了一些問題和困難，主要體現在4個方面：

一是在BIM應用軟件方面。目前，市場上的 BIM軟件很多，但大多用于設計和招投標階段，施工階段的應用軟件相對匱乏。大多數BIM軟件以滿足單項應用為主，集成性高的BIM應用系統較少，與項目 管理系統的集成應用更是匱乏。此外，軟件商之間存在的市場競爭和技術壁壘，使得軟件之間的數據集成和數據交互困難，制約了BIM的應用與發展。

二是在BIM數據標準方面。隨著BIM技術的 推廣應用，數據孤島和數據交換難的現象普遍存在。作為國際標準的IFC（建筑對象的工業基礎類）數據標準在我國的應用和推廣不理想，而我國對國外標準的研 究也比較薄弱，結合我國建筑工程實際對標準進行拓展的工作更加缺乏。在實際應用過程中，不僅需要像IFC一樣的技術標準，還需要更細致的專業領域應用標 準。

三是在BIM應用模式方面。一方面，BIM的 專項應用多，集成應用少，而BIM的集成化、協同化應用，特別是與項目管理系統結合的應用較少；另一方面，一個完善的信息模型能夠連接建設項目生命周期不 同階段的數據、過程和資源，為建設項目參與各方提供了一個集成管理與協同工作的環境，但目前由于參建各方出于各自利益的考慮，不愿提供BIM模型，不愿協 同，不愿精確和透明，無形之中為BIM的深入應用和推廣制造了障礙。

四是在BIM人才方面。BIM從業人員不僅應掌握BIM工具和理念，還必須具有相應的工程專業或實踐背景，不僅要掌握一兩款BIM軟件，更重要的是能夠結合企業的實際需求制訂BIM應用規劃和方案，但這種復合型BIM人才在我國施工企業中相當匱乏。

設計企業

設計院需要BIM做到的事：

1、方案設計：使用BIM技術能進行造型、體量和空間分析外，還可以同時進行能耗分析和建造成本分析等，使得初期方案決策更具有科學性;

2、擴初設計：建筑、結構、機電各專業建立BIM模型，利用模型信息進行能耗、結構、聲學、熱工、日照等分析，進行各種干涉檢查和規范檢查，以及進行工程量統計;

3、施工圖：各種平面、里面、剖面圖紙和統計報表都從BIM模型中得到;

4、設計協同：設計有上十個甚至幾十個專業需要協調，包括設計計劃，互提資料、校對審核、版本控制等。

5、設計工作重心前移：目前設計師50%以上的工作量用在施工圖階段，以至于設計師得到了一個無奈的但又名副其實的稱號——"畫圖匠"，BIM可以幫助設計師把主要工作放到方案和擴初階段，恢復設計師的本來面目。

目前設計院應用BIM主要采用BIM建模軟件對設計過的2D圖紙進行"翻模"，然后利用模型進行碰撞檢查和性能分析。這種模式被稱為"BIM1.0"

近年出現了"BIM2.0模式"對設計全過程直接利用BIM軟件運用3D思維進行設計，最后利用三維軟件直接獲取二維施工圖完成設計、報審與交付。

設計院對BIM技術應用比較好的典型代表有：上海現代設計集團（含華東院）、中國建筑設計研究院、中鐵二院、悉地國際（CCDI）、中機六院等單位。

施工企業

施工單位應用BIM做到的事：

1、碰撞檢查，減少返工BIM最直觀的特點在于三維可視化，降低識圖誤差，利用BIM的三維技術在前期進行碰撞檢查，直觀解決空間關系沖 突，優化工程設計，減少在建筑施工階段可能存在的錯誤和返工，而且優化凈空，優化管線排布方案。最后施工人員可以利用碰撞優化后的方案，進行施工交底、施 工模擬，提高施工質量，同時也提高了與業主溝通的能力。

2、模擬施工，有效協同三維可視化功能再加上時間維度，可以進行進度模 擬施工。隨時隨地直觀快速地將施工計劃與實際進展進行對比，同時進行有效協同，施工方、監理方、甚至非工程行業出身的業主、領導都能對工程項目的各種問題 和情況了如指掌。這樣通過BIM技術結合施工方案、施工模擬和現場視頻監測，減少建筑質量問題、安全問題，減少返工和整改。利用BIM技術進行協同，可更 加高效信息交互，加快反饋和決策后傳達地周轉效率。利用模塊化的方式，在一個項目的BIM信息建立后，下一個項目可類同的引用，達到知識積累，同樣工作只 做一次的"標準化

3、三維渲染，宣傳展示三維渲染動畫，可通過虛擬現實讓客戶有代入感，給人以真實感和直接的視覺沖擊，配合投標演示及施工階段調整實施方案。建好的BIM模型可以作為二次渲染開發的模型基礎，大大提高了三維渲染效果的精度與效率，給業主更為直觀的宣傳介紹，提升中標幾率。

4、知識管理，保存信息模擬過程可以獲取施工中不易被積累的知識和技能，使之變為施工單位長期積累的知識庫內容。

5、精細化管理，對人、機、料、法、環（環境）五大要素進行量化，有效提升管理效率。

施工單位應用BIM比較好的典型代表有：中建三局、中建八局、中交二航局、上海建工、上海城建等單位

運維企業：

運維階段的BIM應用主要有：

空間管理

   空間管理主要應用在照 明、消防等各系統和設備空間定位。獲取各系統和設備空間位置信息，把原來編號或者文字表示變成三維圖形位置，直觀形象且方便查找。

設施管理

   在設施管理方面，主要包括設施的裝修、空間規劃和維護操作。美國國家標準與技術協會（NIST）于2004年進行了一次研究，業主和運營商在持續設施運營和維護方面耗費的成本幾乎占總成本的三分之二。這次統計反映了設施管理人員的日常工作繁瑣費時,如手動更新住房報告；通過計算天花板瓦片的數量，計算收費空間 的面積；通過查找大量建筑文檔，找到關于熱水器的維護手冊。而BIM技術的特點是，能夠提供關于建筑項目的協調一致的、可計算的信息，因此該信息非常值得 共享和重復使用，且業主和運營商便可降低由于缺乏互操作性而導致的成本損失。此外還可對重要設備進行遠程控制。

隱蔽工程管理

    在建筑設計階段會有一些隱蔽的管線信息是施工單位不關注的，或者說這些資料信息可能在某個角落里，只有少數人知道。特別是隨著建筑物使用年限的增加，人員更 換頻繁，這些安全隱患日益顯得突出，有時直接導致悲劇釀成。如2010年南京市某廢舊塑料廠在進行拆遷時，因隱蔽管線信息了解不全，工人不小心挖斷地下埋 藏的管道，引發了劇烈的爆炸，此次事件引起了社會的強烈反響。基于BIM技術的運維可以管理復雜的地下管網，如污水管、排水管、網線、電線以及相關管井， 并且可以在圖上直接獲得相對位置關系。當改建或二次裝修的時候可以避開現有管網位置，便于管網維修、更換設備和定位。內部相關人員可以共享這些電子信息， 有變化可隨時調整，保證信息的完整性和準確性。

應急管理

    基于BIM技術的管理不會有任何盲區。公共建筑、大型建筑和高層建筑等作為人流聚集區域，突發事件的響應能力非常重要。傳統的突發事件處理僅僅關注響應和救 援，而通過BIM技術的運維管理對突發事件管理包括：預防、警報和處理。以消防事件為例，該管理系統可以通過噴淋感應器感應信息；如果發生著火事故，在商 業廣場的BIM信息模型界面中，就會自動觸發火警警報；著火區域的三維位置和房間立即進行定位顯示；控制中心可以及時查詢相應的周圍環境和設備情況，為及 時疏散人群和處理災情提供重要信息。通過BIM系統我們可以迅速定位設施設備的位置，避免了在浩如煙海的圖紙中尋找信息，如果處理不及時，將釀成災難性事故。

節能減排管理

    通過BIM結合物聯網技術的應用，使得日常能源管理監控變得更加方便。通過安裝具有傳感功能的電表、水表、煤氣表后，可以實現建筑能耗數據的實時采集、傳 輸、初步分析、定時定點上傳等基本功能，并具有較強的擴展性。系統還可以實現室內溫濕度的遠程監測，分析房間內的實時溫濕度變化，配合節能運行管理。在管 理系統中可以及時收集所有能源信息，并且通過開發的能源管理功能模塊，對能源消耗情況進行自動統計分析，比如各區域，各戶主的每日用電量，每周用電量等， 并對異常能源使用情況進行警告或者標識。

4、標準

國際標準NBIMS、PBIM、CBIMS、英國、新加坡、芬蘭等等

BIM技術源自美國，美國的一些地方政府也制定了很多的應用指南，對正確的應用BIM起到了很好的作用。與此同時，英國也在美國的標準上做了具體的應用指 南，像歐洲的挪威、芬蘭、澳大利亞等國家都制訂了相關的標準和應用指南。這些發達國家政府非常重視BIM的應用，從政府的技術到學術組織的角度出發來制定 BIM標準和指南。

美國的地方組織也制定了相關的BIM標準。例如，2006美國總承包商協會發布《承包商BIM使用指南》；2008年美國建筑 師學會頒布了BIM合同條款 E202-2008"BuildingInformationModeling(BIM)ProtocolExhibit"；2009年美國洛杉磯大學制 定了面向DBB工程模式的BIM實施標準《LACCDBuildingInformationModelingStandardsForDesign- BidBuildProjects》。

此外，英國在2009年發布了"AEC(UK)BIMStandard"；2010年進一步發布了基于 Revit平臺的BIM實施標準—"AEC(UK)BIMStandardforAutodeskRevit"；2011年又發布了基于Bentley平 臺的BIM實施標準—"AEC(UK)BIMStandardforBentleyBuilding"。挪威也于2009年發布了 BIMManual1.1，并于2011年發布了BIMManual1.2。

一些亞洲國家，例如新加坡在2012年發布了 《SingaporeBIMGuide》。韓國方面，韓國國土海洋部在2010年1月頒布了《建筑領域BIM應用指南》；2010年3月，韓國虛擬建造研 究院制定了《BIM應用設計指南—三維建筑設計指南》；2010年12月，韓國調達廳頒布了《韓國設施產業BI應用基本指南書—建筑BIM指南》。

為了把BIM技術應用的更好，很多國外政府制訂了具體的技術政策，美國早在2003年就開始規定了具體的政策。為了提高建筑領域的生產效率，支持建筑行業 信息化水平的提升，GSA（美國總務管理局）推出了國家3D-4D-BIM計劃，鼓勵所有GSA的項目采用3D-4D-BIM技術，并給與不同程度的資金 資助。2009年7月，美國威斯康辛州成為第一個要求州內新建大型公共建筑項目使用BIM的州政府，威斯康辛州國家設施部門發布實施規則要求從2009年 7月開始，州內預算在500萬美元以上的公共建筑項目都必須從設計開始就應用BIM技術。

此外，韓國公共采購服務中心下屬的建設事業局于2010 年制定了BIM實施指南和路線圖，規定先在小范圍內試點應用，然后逐步擴大應用規模，力求在2012-2015年500億韓元以上建筑項目全部采用 3D+Cost的設計管理系統，到2016年計劃實現全部公共設施項目使用BIM技術。

澳大利亞也制定了國家BIM行動方案，2012年6月，澳 大利亞buildingSMART組織受澳大利亞工業、教育等部門委托發布了一份《國家BIM行動方案》。制訂了按優先級排序的"國家BIM藍圖"，首先 規定需要通過支持協同、基于模型采購的新采購合同形式。第二規定了BIM應用指南。第三將BIM技術列為教育之一。第四規定產品數據和BIM庫。第五規范 流程和數據交換。第六執行法律法規審查。第七推行示范工程，鼓勵示范工程用于論證和檢驗上述六項計劃的成果用于全行業推廣普及的準備就緒程度。

國家標準

我們國家在BIM研究方面起步比較早，1998年國內專業人員開始接觸和研究IFC標準，2000年IAI開始與我國政府有關部門、科研組織（建研院）進 行接觸，使我們全面了解了IAI的目標、組織規程、IFC標準應用等問題。IFC標準借鑒了國際產品數據標準STEP標準的技術，具有技術的先進性和開放 性。

2001年至2000年，國家863計劃項目提出"數字社區信息表達與交換標準"，實際上就是基于IFC標準制定了一個計算機可識別的社區數 據表達與交換的標準，提供社區信息的表達以及可使社區信息進行交換的必要機制和定義。探索了IFC標準實際工程應用問題，以及根據我國建筑行業的實際情況 進行必要擴充的問題。主要有三件事情：第一是深入研究IFC標準，第二是基于這個標準開發了一個CAD系統，第三是基于IFC建筑工程4D施工管理系統。

施工要有一個數據化系統框架，通過IFC標準建立一套系統來存儲信息，同時，綠色建筑設計支撐軟件系統。2009-2010年，清華大學、Autodesk 公司聯合開展了《中國BIM標準框架研究》，同時也參與了歐盟的合作項目，它在建筑領域有一個歐洲的標準統一研究項目，實際上就是研究IFC標準在整個建 筑產業鏈當中的適用性，組成了一個龐大的課題組。第一計劃是統一標準建筑工程信息模型統一應用標準；第二是制定基礎標準，編制信息模型存儲和編碼標準；第 三是編制執行標準，制定建筑工程設計標準和制造工業工程設計信息模型應用標準。

行業標準

上海申通地鐵集團2014年9月發布了《城市軌道交通BIM應用系列標準》，包含：軌道交通工程建筑信息模型建模指導意見、交付標準、應用技術標準、族創建標準、設施設備分類與編碼標準等5個分冊。

地方標準

深圳工務署2015年5月4日發布了全國首例政府公共工程的BIM標準：《政府公共工程BIM應用實施綱要、BIM實施管理標準》，包括BIM應用的形勢與需求、政府工程項目實施BIM的必要性、BIM應用的指導思想、BIM應用需求分析、BIM應用目標、BIM應用實施內容、BIM應用保障措施和BIM技術應用的成效預測等8章內容。

項目標準

廣州地鐵2014年通過上海建科工程咨詢有限公司與之合作的企業級BIM咨詢項目，打造了廣州地鐵的企業級BIM標準，此標準還將升級成廣東省BIM標準，目前正在申報過程中。

5、典型案例

國內近幾年應用BIM的典型案例：

超高層：上海中心、廣州東塔、天津117、深圳平安中心、中國尊（超高層）

軌道交通：上海申通地鐵、廣州地鐵（大型、復雜工程）

園區：上海迪斯尼（國際工程、園區）、國家會展中心、蘇州體育中心

三、BIM的未來（也是建筑業的未來）建筑業大數據、互聯網+

BIM未來將有以下幾種發展趨勢：

第一，以移動技術來獲取數據。隨著互聯網和移動智能終端的普及，人們現在可以在任何地點和任何時間來獲取信息。而在建筑設計領域，將會看到很多承包商，為自己的工作人員都配備這些移動設備，在工作現場就可以進行設計 。

第二，數據的暴露。現在可以把監控器和傳感器放置在建筑物的任何一個地方，針對建筑內的溫度、空氣質量、濕度進行監測。然后，再加上供熱信息、通風。信息、供水信息和其他的控制信息。這些信息匯總之后，設計師就可以對建筑的現狀有一個全面充分的了解。

第三，未來還有一個最為重要的概念--云端技術，即無限計算。不管是能耗，還是結構分析，針對一些信息的處理和分析都需要利用云計算強大的計算能力。甚至，我們渲染和分析過程可以達到實時的計算，幫助設計師盡快地在不同的設計和解決方案之間進行比較。

第四，數字化現實捕捉。這種技術，通過一種激光的掃描，可以對于橋梁、道路、鐵路等等進行掃描，以獲得早期的數據。我們也看到，現在不斷有新的算法，把激光 所產生的點集中成平面或者表面，然后放在一個建模的環境當中。3D電影《阿凡達》就是在一臺電腦上創造一個3D立體BIM模型的環境。因此，我們可以利用 這樣的技術為客戶建立可視化的效果。值得期待的是，未來設計師可以在一個3D空間中使用這種進入式的方式來進行工作，直觀地展示產品開發的未來。

第五，協作式項目交付。BIM是一個工作流程，而且是基于改變設計方式的一種技術，而且改變了整個項目執行施工的方法，它是一種設計師、承包商和業主 之間合作的過程， 每個人都有自己非常有價值的觀點和想法。

所以，如果能夠通過分享BIM讓這些人都參與其中，在這個項目的全生命周期都參與其 中，那么，BIM將能夠實現它最大的價值。 國內BIM應用處于起步階段，綠色和環保等詞語幾乎成為各個行業的通用要求。特別是建筑設計行業，設計師早已不再滿足于完成設計任務，而更加關注整個項目 從設計到后期的執行過程是否滿足高效、節能等要求，期待從更加全面的領域創造價值。

BIM應用應始終圍繞以提升工程項目管理為核心，實現管理效益的提升，因此BIM技術與項目管理系統（PM）集成應用是BIM應用的趨勢之一。BIM系統為項目的生產與管理提供了大量可供深加工和再 利用的數據信息，有效管理利用這些海量信息和大數據，需要數據管理系統（DM）的支撐。同時，BIM各系統處理復雜業務所產生的大模型、大數據，對計算能 力和低成本的海量數據存儲能力提出了較高要求，而基于云計算技術的"云"服務平臺恰好可以為企業提供云端低成本、高性能、易管理的計算能力和存儲能力。云 算量、云碰撞檢查等基于云計算的BIM技術的應用，將成為BIM技術發展的又一個重要趨勢。項目分散、人員工作移動性強、現場環境復雜是 制約施工行業信息化推廣應用的主要原因，而隨著信息技術和通信技術的發展，BIM技術最終將進入移動應用時代。未來，通過平板電腦、手機等移動設備，可隨 時隨地打開BIM模型進行質量檢查、變更洽商等項目管理業務，以滿足項目現場"走動式管理"的特性。綜上所述，以4MC（PM、BIM、DM、Mobile、Cloud）為核心的綜合性應用，必將是BIM應用發展的大趨勢。

BIM 未來的目標非常清晰。

第一, 進一步細化設計分工和設計角色分工。

第二, 在三維環境下實現協同設計系統、項目管理系統、通信聯系三個系統嵌入式地結合。

第三, 將信息資源信息與空間模型完全結合,形成完整的建筑信息模型。

第四, 完整的建筑信息模型向前延伸, 進一步提高虛擬現實技術水平; 完整的建筑信息模型向后延伸, 推動施工水平及物業管理水平提高, 以統一的模型貫穿于建筑使用年限, 實現全生命周期管理。

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