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BIM的重要性

2017-12-29 14:38| 查看: 485| 评论: 0|来自: 国际BIM实施指南

           BIM近年来发展迅速,就在不久之前,已席卷全球的建筑环境行业。BIM促使人们开始重新思考如何设计、建造和运营建筑环境。10 从基础角度来说,BIM是一种受驱推动的概念,当与人、流程及各组织机构等因素结合时,就可能对产业发展产生重大影响。必须理解的是,BIM是帮助一个项目小组创建、储存和共享项目信息的机制,这种机制远远优于创建、共享和使用信息的现行方法。以下引述了Chuck Eastman(查克·伊士曼)一段话,这段话概括了应如何看待BIM:
           “BIM的过程极具革命性,它提供了一个机遇得以使以人工工艺为中心的实践转到更广泛、更现代化的机械工艺,这可能意味着涉及所有方面。” ----(《BIM是什么?》,C. Eastman, 2009。
           从理论角度来说,BIM可以改变产业中存在的所有“错误”,并且可以实现产业本身设置的所有远大目标。举例,BIM可以: 
           1、 促进设计和工程创新,确保建筑环境的设计、建设和运营之间实现紧密联系;
           2、提供分析能力,进而提高项目层面和组织层面的各种功能,比如风险管理、采购管理和资产管理等;
           3、服务于社会,减少浪费,优化资源利用,创造更环保、更具可持续性的建筑环境;
           4、通过加强合作、协调及沟通,进一步整合项目交付网络;
           5、使项目信息的覆盖面更广,实现“信息无处不在”的口号;
           6、使建筑环境产业在锁定产品方向时更多地以知识为决策依据,而不是倚重于技术。 
           7、 通过实现资产管理过程整合和自动化,提高建筑环境的运营效率;
           8、优化采购及合同范式;
           9、使过程和系统标准化,实现更高的利润率;
           10、成为建筑环境产业的推动者,积极采用数字化制造、云计算、大数据等新兴技术。
           11、使建筑环境产业有助于解决广泛的社会问题,譬如创建可持续的智能化城市。
           12、提高业内的知识及声誉资本价值; 
           13、为现有的以及新加入的参与者创造新的商业机会。 

           BIM是否是业内一直苦苦寻找的“灵丹妙药”呢?当然不是。前述所有革命性转变都是BIM在理论上可以实现的,能否真正实现?则依赖于项目团队是否有能力创造和利用包含大量信息的高保真模型。虽然BIM在本质上不容易出错,但如果模型中潜在任何低效因素,都会明显地使模型生成其他不太可行的效益。 
           持乐观态度的人士把BIM视为一种推动力,其促使业界以及业内的各组织机构尽早制定和实现远大目标。但悲观者认为这些目标都是妨碍业内采用BIM的阻力。从现实主义角度来看,该产业正处于一个十字路口,而BIM可作为促使沿正确方向前进的推动力。采用BIM的前景预计将会非常光明。而至关重要的是认真规划在产业范围内的落实,尤其是在中小型企业(SMEs)中的实施。 
           如果部署得当,BIM可以使建筑环境产业取得与其他产业同等的生产率。HOK公司的董事长兼首席执行官atrick MacLeamy利用图形说明了BIM成熟度的增长方式以及在重大方面的产业的影响。MacLeamy预测,如果以整体方式进行部署,效益将增长20倍到60倍。参见图1所示。

 图1: BIM的未来 ---成熟度水平随时间变化趋势(改编自建筑行业的未来: BIM-BAM-BOOM! Patrick MacLeamy演示) 
           利用BIM以及数字化制造和组装,在目前水平的基础上可增长20倍。当BIM及数字化制造和组装与BIM推动的资产管理世界观结合时,效益可增长60倍。 

BIM的全球应用状况

           BIM不是新技术。关键变化可追溯到15年前,当时的研究人员和从业者意识到,单靠技术无法获得成功,人与流程之间的相互关系也必须随着科技发展才能获得一个可行的实施方案。
近些年来,BIM使技术、人员和流程相结合,这种趋势已经深深地根植在研究和实践中。 
           虽然BIM的技术性理念已存在十余年,但直到最近才借助讨论和流程问题在业内以及在研究者之间流行起来。此转型仅有不足十年的历史,许多研究学者和从业者报告称“BIM年代”始于2005年至2008年之间。最显著的事件是,在美国和英国的业界和学术界掀起了BIM热潮。
           BIM现已遍布全球各地,许多国家报告称BIM不同程度地对各产业产生影响。发达国家的建筑行业急切地 迎接BIM的到来,将BIM作为提高运营效率的催化剂,BIM采用率在过去三至五年间增长迅猛。即将执行的年度调查用于记录事件发展状态以及各国为制定BIM标准和指南而出台的各项举措。 
           以BIM为重心的研究活动也增加了。载于研究文献和行业出版物中的大部分信息也主要集中少数几个选定的国家,其中发达国家占了大多数。
           发展中国家在实施BIM的舞台上姗姗来迟。这似乎不合常理,因为发展中国家的建筑工程量日趋增长,并且利用BIM可能取得巨大效益。
           在世界其他地区,尤其是在新兴市场中,有关BIM研究、培训和实践的状态大多仍未见诸于记录资料。随着建筑业产值可能大幅转向新兴市场,因此,从这些市场的角度研究BIM是比较谨慎的做法。 
           McGraw Hill 最近发表了一份标题为“全球主要建筑市场中BIM的商业价值”的报告,此报告以一种广泛的、最新的视角剖析了BIM在全球重要市场中的状态(参见图2)。

图2: BIM的全球应用状况 
           报告还总结了加拿大、法国、德国、英国及美国在过去三至五年期间的BIM采用情况,这些市场被视为成熟市场。诸如澳大利亚、巴西、日本、新西兰和韩国等新兴市场地区也囊括在报告中。报告还给出了有关中国和印度采用BIM的初步资料。此报告总体上认为BIM在全世界的采用情况非常稳健,而美国和斯堪的纳维亚国家成为应用BIM的典范。英国虽然起步较晚,但也取得了长足进步。此报告强调了业内发生的积极变化,尤其以全球各地承包商牵头产生的变化最显著。 此研究取得的重大成果包括: 
           1、建筑公司报告其投资已经取得积极的回报,并且预计未来还会节省更多开支。
           2、截至2016年,利用BIM的建筑公司将增长百分之五十。 证明从BIM获得效益,在业内名列前三名的承包商 (McGraw Hill 建筑公司提供,《BIM对全球主要市场中的建筑业表现出来的商业价值》。纽约州纽约市,2014年)
           3、经验、技术水平和承诺是成功实施BIM的关键;
           4、预计可提高向BIM的投资。 
           在项目层面,利用BIM可取得诸多好处。项目小组成员报告,BIM有助于改善可视化,改进协调(包括冲突检测和制定解决方案),并且降低返工率。研究汇集了全世界各公司通过采用BIM所获得的最大益处,参见图3所示。

 图3: BIM的益处 

各国的BIM举措

           应用BIM的一个重要驱动力是政府干预和支持(这是有争议的观点,因为有些专家并不希望看到过多的政府干预)。在文献中已经报告的大量努力表明,为取得BIM收益所做的努力主要集中在国家层面。美国、英国和斯堪的纳维亚国家率先实施这些国家举措。 
           美国建筑科学研究所(NIBS)于1998年开始通过其设施信息委员寻求实施BIM。在2007年,美国国家BIM标准(NBIMS)- 美国项目委员会(建筑科学研究所的buildingSMART联盟下属的一个项目委员会)编制了美国国家BIM标准,这或许是第一例已知的国家努力,此标准的第2版已经发布。与开发全国计算机辅助设计(CAD)标准相似,这些努力也是主要由政府在全国层面发起实施的。几乎与此同时,美国总务管理局(GSA)也于2003年推出了全国3D -4D-BIM项目。 
           在英国,BIM的进展一直相当缓慢,直到英国政府的BIM工作组在2011年5月发布了BIM政策之后才迅速发展起来,因此,这一时期被称为英国建筑产业的BIM“点亮时刻”。现在,英国被视为正在引领着BIM的发展方向,同时影响着全球的BIM举措。
           促成英国实施BIM的一个重要因素是 BIM成熟度模型(称为Bew-Richards BIM成熟度模型;参见图4)。此斜坡模型表明业内的BIM成熟度发生系统转变。在0级水平,项目/资产的交付与运营依赖于以书面资料为主的二维(2D)信息,导致效率低下。 

           图4: Bew-Richards BIM成熟度模型

           1级水平是一个过渡阶段,以书面资料为主的环境向二维和三维环境过渡,转型焦点集中在协作与信息共享。在2级水平,信息生成、交换、公布及存档使用的是常见方法。随着2级斜坡,模型中开始包括增加的情报和元数据开始。
           然而,这是以专业为中心的专有模型,这个等级有时被称为“pBIM”。在常见数据环境(CDE)的基础上开始采用模型整合。3级水平实现了完全整合的“iBIM”,其标志是所有的小组成员都可以利用单一的模型。
           实现3级水平被视为一个无限度的成熟度水平,为进一步改善BIM和信息技术留出了空间。 
           除了成熟度模型,英国 政府还推出了政府软着陆概念(GSL),并将于2016年比照BIM第2级授权实施。政府通过GSL概念,加速实现设计施工与运营及资产管理更趋于一致。GSL将保证在设计、施工、交付、运营的整个期间始终将资产作为关注的目标,并确保终端用户能够尽早参与。
           当资产运营完成后,设计和施工团队向终端用户提供相关帮助,并执行入驻后评价与反馈。 
           在全球其他地区也报告了类似的活动。下面是汇总了全世界各重要地区执行的这些举措。

           各国BIM举措精选汇编:
澳大利亚: 
           BIM在澳大利亚的采用率持续增长。支持者正在推动政府与行业之间加强合作,提高采用率以及利用BIM产生的效益。悉尼歌剧院经常被当作BIM项目的典范,此项目由于在现有建筑物的管理采用BIM而受益匪浅。 
           根据《国家建筑信息模型倡议》( BuildingSMART澳洲,2012年),在未来三年内,澳大利亚政府计划: 
           1、截至2014年7月1日: 
           a) 编制国家BIM合同。
           b) 鼓励第三产业教育机构纳入BIM培训(包括专业和职业培训)。
           c) 制定信息交换协议,使各部门之间有可靠的信息交流。 
           d) 通过协调相关部门之间的活动,方便获取整合后的土地、地理空间及建筑信息。
           2、截至2015年7月1日: 
           a) 开发本国的技术准则及标准文件,并使之与国际同类准则及标准接轨。
           b) 开发一个基于模型的建筑合规性流程演示工具。
           3、截至2016年7月1日: 
           a) 澳大利亚政府将要求其建筑环境项目实施BIM。 
           b) 还将鼓励各州/领地政府和私营部门要求所有建筑环境项目实施BIM。

新加坡 :
           截至2014年: 
           所有面积超过20,000m2的新建筑项目必须提供工程BIM电子提交件。 
           截至2015年: 
           所有面积超过5,000m2的新建筑项目必须提供工程BIM电子提交件。
           一个总体目标就是在新加坡建筑行业内广泛应用BIM。 
           新加坡政府正在强制实施BIM,向较早的采用者提供奖励;其目标是增加行业采用率,并且希望在2015年最终全面落实BIM。 
           截至2020年:
           使建筑行业高度整合,并且拥有先进技术,使相关企业走在行业前列,并建成一支技术精湛、熟练的职工队伍。
中国:
           中国正在见证通过采用BIM而获得的稳健收益,在建筑环境产业的大多数机构似乎迅速地找准了采用BIM的定位。受强劲的整体经济增长的推动,基础设施行业获得巨额投资,这为采用BIM提供一个良好的平台。政府为增加BIM采用率提供强有力的支持。BIM被纳入国家第12个五年计划(2011–2015)。一个BIM框架正在酝酿中。

香港:
           香港房屋委员会已制定了截至2014年在所有新项目中应用BIM的目标,并计划在2014年第一季度建成一所BIM学院,为全国各地的BIM专业人士提供培训、评估和认证。
芬兰: 
           芬兰为从事建筑环境产业的公司提供了强有力的创新文化环境。在芬兰最令人瞩目的是在BIM领域的研究与发展。 BIM的成熟度远远超过世界其他任何地方。 芬兰的建筑行业非常灵活,并且拥有历史悠久的信任和开放标准,从而更方便采用BIM。 虽然政府部门从未正式规定采用BIM,但由于建筑、工程和施工企业需要比CAD更先进的技术,因此BIM正在得到广泛应用。
 
BIM对行业人士的重要性 

           BIM是行业人士需要关注的一个重要问题。比较明显是,全世界建筑环境行业中最专业的团体正在帮助其成员加深对BIM的了解,以及在各领域内加强和完善与其成员的联系(最著名的是英国皇家建筑师学会((RIBA,其修订和印发2013年英国皇家建筑师学会工作规划,并附带一份BIM附加信息),土木工程师学会(ICE)及RICS)。 
           已经释放一条非常清晰、有力的消息: 
           BIM就在这里 – 它并非需要满足一定条件才会出现,而是早晚都会出现。BIM使建筑环境专家更有效地履行本职工作,以及取得更丰硕的合作成果。RICS计划通过指导和培训增强这些专业人士的力量,从而能够抓住BIM提供的机会。此指引文件构成这类倡议计划的一部分。 

BIM以及与业内其他模式的相关性 

           建筑环境产业努力成为高效的,以质量为中心的,有社会责任感的,有前景的行业,以能够成功地满足当代和未来几代人的需求。BIM在实现这种转变过程具有战略性的作用,但如果认为单靠BIM (如果有的话)能完成这样巨大的变化,这种想法不现实。但是,BIM以及其他互补性模式,如精益原则、异地建设、综合项目交付和可持续性39显然能够提供必要的动力。
           如图5所示,BIM是一种核心活动,它的作用就像一台齿轮,带动其他模式运转起来。例如,英国就业和技能委员的2013年报告称: 
           “预制是一种机会,它使相关组织能够更严格地控制成本;对建筑信息模型(BIM )政府目标作出响应;在建筑过程中提高效率以及改进质量(包括现场健康和安全)。”. (《建筑行业的技术和技能:证据报告》,Vokes et al, 2013)

图5: BIM与其他辅助范式 
           模式之间的相互联系是显而易见的。但许多专业人士和公司寻找这些模式的方法没有连贯性,即,利用的是“孤立地拾取各种范式”的策略。从全局考虑是确保不获取次优级解决方案的重要因素。本文对这些相互联系进行了解释,目的是帮助那些努力寻求改进的专业人员及各类组织从更全面的角度看待BIM。 

BIM 与精益原则

           “精益思想”源于丰田生产方式(TPS ),其轴心是“不断改善(日语称为kaizen)和以人为本的基本原则”。一个组织,甚至整个行业如果怀着“挑战一切”和“接纳”的心态,就能够在其核心业流程中系统地采用精益原则。精益原则更加深入人心,可以浅显地解释为消除浪费以及消除浪费的工具。建筑行业在了解这些原则的重要性之后,将其改称为“精益建设”引入本行业。精益建设可以恰当地描述为:
           “寻求 同时、连续地改进设计、采购、施工、运营和维护的过程,为所有利益方创造收益”。 (建造业研究与教育中心 (CIREC), 密歇根州立大学,2006年)
           精益建设的支持者把BIM视为一种精益工具,并认为精益原则与BIMA之间存在四项重大联系:
           1 、利用BIM可以减少浪费,从而直接实现了精益原则的目标。
           2 、可以开发和利用以BIM为基础的方法和工具来实现精益原则;
           3 、BIM可以支持和/促进精益原则及方法的贯彻落实;
           4 、精益原则促进了BIM的采用实施。

           将精益原则和BIM结合起来,不仅需要采用一定的策略方法,而且需要进行实践。 

 BIM与建筑工业化

           随着对建筑行业的需求不断增加,其中新兴经济体尤为明显,对异地建设技术的依赖性将越来越强。异地或者工业化建设体现出种种优势,比如:建设速度更快,质量更好,成本更低,工程现场所需的劳动力更少。这些技术被证明能够有效地解决可持续性的三个层面:环境、经济和社会。尽管异地建设的主流接受程度仍然有待商榷,但支持者坚称异地建设有助于提高运营效率和减少浪费:
           “通过电脑辅助设计和生产,以及完全或半自动化生产线,能够使现场施工以及整个设计和生产过程得到优化”。 (《可持续钢构造》,Burgan和Sansom,2006年)。
           有迹象表明,BIM在主流异地建设中将发挥至关重要的作用,这将使该技术带来诸多好处。如果允许在设计过程检验异地技术,BIM可促进异地技术的实施。在BIM与异地建设之间存在重大的重叠部分,这是各组织机构和专业人士需要注意的。

综合项目交付 

           美国建筑师学会(AIA)把综合项目交付(IPD)定义为:
           “这是一种项目交付方式,它将人员、系统、业务结构和实践综合到一个过程中,在此过程中,通过协作充分利用所有参与者的才智和洞察力来取得最佳项目成果,使所有者获得更高价值并且减少浪费,以及通过设计、制造和施工的各个阶段最大限度地提高效率”。(《综合项目交付:指导:第1版》,AIA,2007)。
           BIM是支持IPD最强有力的工具/过程之一。IPD过程与BIM携手共进,充分利用其能力。一般认为,通过项目内部协调、协作和交流的优化,BIM会促进IPD的发展。 

 可持续性 

           BIM使项目团队更容易获得利用模型执行的分析,但如果没有BIM,分析过程将相当繁琐,有时甚至无法执行。 
           通过这类分析,建筑环境的设计、建设、调试及运营现在有可能降低对环境的影响。利用BIM可实现提高能效,减少碳排放以及提高材料使用效率。
           在BIM环境中可以选择更加更稳健的设计方案。设计和工程团队可以在项目生命周期的早期阶段执行分析型的设计决策。在以模型为中心的环境中共享数据信息有助于项目团队寻找可持续的设计方案。在信息丰富型环境中可快速访问各类数据,比如隐含能耗、早期成本估算以及其他可量化的参数。

 智慧城市 

           BIM不限于单一的资产,也可用于在区、界区或市级层面开发一种信息丰富型模型。这些模型可能成为智慧城市的基础或者数字“DNA”。智慧城市拥有空间、物理、数字、商业及社会层面。 
           建筑环境专业人员可以通过信息丰富型3D建模为最终实现智慧城市概念贡献力量。 
           一个智慧城市框架的BIM要求采用数据化标准,比如CityGML、LandXML和工业基础类(IFC)。虽然BIM为智慧城市概念提供一组关键信息,但如果仅有BIM,则不能提供任何信息。城市模型需要链接到其他各类数据资源,比如地理空间数据、传感器数据、公民事务数据和统计数据。 

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