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建筑业信息技术应用新概念--BIM

2019-1-20 15:46| 查看: 217| 评论: 0

  数字地呈现建筑项日整个寿命周期内的所有信息,并可以为整个项日团队所用的一个共亭建筑模型,被公认为建筑也信息技术应用的"下一盛事”,BIM(建筑信息模型,一于2002年引人的一个崭新概念,应用于建筑业的设计、施工、管理全过程、已经开始让整个行业对信息技术在建筑业的应用以及行业自身的发展童新思考:它(B1M)的出现,除了为项目的设计、计划、造价提供高度可靠、集成、一致、连续实时的信息,进而提高效率、碱少错误、降低成本之外,对建筑师、施工方以及业主之间的传統关系意味着什么?在这个崭新的、大胆的无纸设计世界里,建筑师能否掌控整个建筑项目信息?本文结合对BIM概念的详细说明,引发国内对上述向题的思考。
  自从埃及金字塔时代起,甚至更부,设计者就开始蚀刻二维平面图:在沙滩上、羊皮纸上.绘图桌上,电脑屏幕上,然后建筑工人依据这些施工图来尽可能达到设计意图。很快到了技术时代,我们有能力把更多的信息传递给下游需要丁解设计意图的人。即使当设计师用电脑完成了他的基本工作,然而建筑工人通常还是把设计信息打印在二维图纸上,从而一下子又同到古埃及时代。难道除了古老的二维图纸与蚀刻,就没有更好的方法,来呈现一个设计项目从建造到运营的各个阶段?
  要是我们在一开始就创造一个三维建筑模型,然后利用其中表现设计意图的数字形式的数据,以及其他一些有用的信息,来应用于整个建设过程然后实际建成它。这又会是什么情况呢?比如说,我们可以把防火等级信息加入到设计中相关的门上,显然这是非常有用的。我们还可以输人各种约束条件使得后来的过程不产生冲突。比如,空调管道或者电线槽应该与其他一此特殊对象保持一定的距离。
  在此基础上,BIM概念应运而生,BM(Jeny Iaiserin创造的词)一一一个由 Autodesk公司于2002年引人的崭新概念,应用于建筑业的设计、施工、管理全过程,已经开始让整个行业重新思考信息技术在建筑业的应用。

.   1、 BIM概念
  建筑软件提供商已经承认并采纳了BIM(建筑信息模型)这一概念,来描述下一代的建筑信息产品,它不仅包含建筑物的几何信息描述,更结合了设计中的非几何信息。BIM概念的核心是用一个数据库作为存放建筑图形、非图形数据的惟一知识库。 使得建筑的设计、施工、管理各个阶段的相关人员都能从中获取他们所需的数据、并且是连续、实时、可靠、一致的数据。BIM解决方案有以下特征:1)它们创建和操作数字数据库,达到协作;2)它们管理数据库的变更,使数据库的任一部分变更都能反映在其他部分,来保持一致性;3) 它们维护的信息可以被行业其他领域的应用重用。
  BIM为项目的设计、计划、造价提供了连续的、实时的信息,并旦高度可靠 、集成、一致。其优点主要为:交付期缩短(节省时间);高度一致性(减少错误);降低成本(节省钱);效率提高;工作质量提高;带来新的收人和商机。
  由以上概念可知,BIM不仅是图纸文档电子化,漂亮的三维效果图和施工图的简单组合,还是信息的使用、重用以及交换,电子文档只是其中一个单一组件。当集成的三维或二维建模技术链接了信息之后,设计公司将会有个更快、更高质、更充分的设计过程,风险得以减小、 设计意图得以维持,质量控制得以改进、交流更加明确化,高级分析工具也得以更有效的被应用。

  2 、BIM面面观
  (1)软件业
  软件开发商想区分BIM和二维CAD,即使实际上对现在的大多数人来说区别意义并不大。BIM模型的确比三维CAD更丰富。BIM中新加入的特点主要处理非几何数据用来更全面地描述建筑模型:材料描述和规范、造价信息、施工阶段和顺序、设备措述和规范等等。这些信息清楚地扩展了建筑模型在整个建筑生命周期、各个阶段的功能和有用性。
  软件开发人员认为BIM 准确地形容了他门正在做的三维建模工作。BIM概念更加精确地描述了在过去几年,建筑软作开发的发展演变历程,而且也很好地预示了将来的动向。此外,Phil Bemuslen,FALA,Autodesk建筑分部剖总裁把BIM 看作建筑设计的末来,他还说,BIM是 Autodesk 公可对建筑业应用信息技术的一个策略
  (2)建筑业
  BIM通常有较好的方法来生成和管理模型的不同视图,因而我们可以很容易根据不同的文档作用,定义和提取需要的信息,BIM产品可以轻松生成二维施工需要的平面、剖面, 立面图,还能比直接的 CAD工具实现更多功能。非几何数据信息生成的报告和计划,可以更好的人机交互; 当模型变化时,还可以实时实现自动更新。低层级的任务比如绘图、视图对应、文档生成、图表计划创建,都可以白动化。当建筑模型修改时,表现不同试图的图纸文档会自动做出相应更改。最终,我们就可以充分利用电脑来进行真正的増值设计过程,而不只是用它来模拟绘图.AIA成员,BBG-BBGM总监Mark Sheeleigh说:“我们一直坚信,BIM既是建筑业未来的方向,又是我们实践的最佳选择。"
  [awrence Rocha of WATG,Jill Rothenberg of ADD Ine,以及Ken Sanders of Gensler(三个建筑设计公司)分享了他们转向BIM的经验和看法。三个公司都不同程度地采用 BIM,对BIM的总概念就是 “只管去用"。同时也提了一些建议。首先,要选择合适的使用项目以提高成功的机会;其次,先期培训也是必须的以保证必要的技术支持;最后,软件本身还有不完美的地方,我们要暂时接受。考虑到施工图设计阶段50%的时间花在一致性对应上,BIM的自动对应文档、图纸、图表、报表功能的确节省了大量的时间,给公司明确的竞争优势。 暂时,客户还没开始要求BIM,等到客户要求时,BIM会慢慢被采用,五到十年之后,BIM就成为建筑行业的正统,而不是例外。
  (3)学者
  BIM是个全新的革命性的概念,还是产生新兴趣点并增加产品销量的最新三字母缩写?答案介于二者之间。BIM建筑模型在某些方面确实是新奇并令人兴奋的,但就其他方面看,它只木过是一个让跨越整个建筑生命尚期的CAD模型向更有用、更完备方向发展的很合理的一步。用一个數字化的模型来描述建筑并不是一个新的概念。事实上,20世纪70年代中期,它就已经是建筑CAD研究的主题,甚至是至胜所在。当时已经开始尝试开发一个集成的设计系统支持一套应用来共同操作,而不是单个地操作。以一个建筑模型为中心,建立这样的集成系统,处理从设计、 施工到运营的各方面。建筑是一个非常复杂的实体: 有那么多不同的系统,子系统,还有一些杂乱相关的部件,因而为其定义一个数字模型,决不是一件容易的事,这就是这一研究至今仍在进行中的原因。
  AIA首席运古官 James Dinegar说,BIM明显地增加了建筑师的效率和商业机遇,而且它还使得由建筑师、工程师、承包商以及业主组成的建筑闭队能够更有效地协同工作。

  3、BIM技术分析
  总的虽然BIM不是一个技术,但它仍需要合适的技术来有效地实现。 其中的技术包括(重要性逐步提高):CAD;面向对象CAD:;参数化建筑模型。
  图1表达了这三种技术在不同的努力程度(横轴)上达到的总体有效性(纵轴),水平虚线表示 BIM 可以带来的最小效用值。

三种技术在不同努力程度上达到的总体有效性
注:图来源:www.autodesk.com/
  由图可知,CAD技术最早得到应用,但其后期效益问题已成为障碍;面向对象CAD技术介于中间;而参数化建模技术则一直保持高效益。但参数化建模技术要求完全采用BIM概念,因而就无法在传统的非BIM模式下得到应用。采用这一技术可以带来巨大的商业利益,但也同时意味着与传统工作方式的决裂。从CAD技术转向面向对象CAD技术可能是一种增量变化或者演变,而转移到参数化建模技术则可以称得上是革命。
  当前基于文件的CAD以及面向对象CAD工具可能在某种程度上用来支持建筑信息模型,但却需要大量的支撑技术以及对各种各样的、相立独立的不同应用的信息进行集成。现实中,CAD技术很少用于达到BIM水平。

  4 、BIM与信息标准
  BIM是建筑业期待的未来CAD,然而我们知道必须先有信息标准,BIM才能更充分地实现其效果。所幸的是,今天我们已经有了这个标准和支持并实现它们的软件公司。
  BIM过程能带来这么多利益,为什么一些公司在从电子绘图到模型化流程的转变中,仍然犹豫不决呢?当然,一个公司使用的软件限定了他可选的过程。一些公司可能回忆起他们从图纸过渡到 CAD 的艰难过程:既没有信息标准,又没右CAD公司的支持。而今,我们并没有重演历史并遭受谴责,一些软件提供商已经在他们的软作中加人了对业已承认的图形和信息标准的支持。这一标准就是IAI(Intemational Alliance for Interoperability) 的IFC(Industry Foundation Classes),目前这一标准已经成为正式的国际标准,中国建筑科学研究院已经开始了对它的研究。

.  5、 BIM对行业的深层次影响
  2003年10月,美国建筑师学会“建筑技术实践”组在旧金山举行了题为“Connecting the Dots--Understanding the Emerging Digital Building Process"的会议。这次会议涉及以下议题:在项目信息经理这一重要角色存在的前提下,作为建筑企业的核心,建筑师如何为自己定位。会上,来自建筑业各方面人员一一业主、承包商、设计师、生产商、物业、学者纷纷发表了自己对BIM的看法。通过案例研究、全会讨论已经并行的分会讲演,与会者对技术和策略进行探讨,讨论建筑业如何利用好这一新机会。具体会议主题包括:1)新数字建筑过程如何改变建筑行业内部关系?它对业主、施工方以及建筑师意味着什么?2)新技术产生了新角色并模糊了原来角色之间的区别,文化的、法律的约束会阻止我们前进吗?3)谁负责“共享建筑模型"?谁为它付账,它怎么改变传统的零碎的“没计一施工一运营” 机制?4)我们需要什么培训来满足这一新挑战?建筑学院如何为将来的建筑师做准备?

  6 、BIM未来
  设计与施工已经成为信息高密度的活动,每一个项目产生大量的数据,并呈现多种混乱格式:报告、图纸、模型、信件、表格、产品手册等等。对项目信息流的管理一一从立项和可研报告,到概念设计、方案设计;从项目获批、投人建设,到建筑的运营与维护一一是一个逐步复杂的过程。与此同时,客户已经开始要求更短的交付时间;设计、施工及管理之间更好的协作。而BIM的出现,正好为我们重新思考、改善建筑业提供了机会。
  开发BIM应用以及全面应用BIM都是巨大并复杂的,前遄的道路上,都还要经历数年的工作。但是,结果还是让人看到希望的:一个完全的、综合的三维数据信息模型和不同应用之间透明的信息交换这一至胜所在,正在逐步成为事实。未来几年的建筑技术竞技场,将会是非常令人振奋和激动的;同时,整个建筑行业在BIM支持下,也会呈现新的面貌,焕发新的活力。


来源:第十二届全国工程建设计算机应用学术会议论文集 
作者:葛松培、孙红三------清华大学建筑学院
参考文献:
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7. Michael Dakan.AEC Trends--BlM and beyond,2003 
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14. A Cyon Resarch White Paper BIM:A LoOk AT GRaphiSoft"S Virtual BUIlding Concept 
15. Autodesk White Paper Building information Modeling in Practice,2003/11/19 
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