BIM工作流到底应该怎么做

当下建筑设计行业内，很多从业人员或者单位都能够意识到BIM正向设计对于建筑设计行业的意义，通过BIM可以实现建筑，结构和水暖电等各个专业间的协同工作，提升专业间的联动性。很多的设计单位也成立了相应的BIM中心或者数字化设计中心之类的部门，尝试将BIM融入建筑设计流程，实现BIM正向设计工作流。但是，就目前的行业现状来说，鲜有相应关于成功地利用BIM正向设计实现设计流程效率或者质量提升的。就在前段时间，有的设计院以极其高调的姿态宣布自己BIM正向设计的效率提升到了与传统的设计流程的设计效率持平的程度，认为这对他们而言具有里程碑式的意义。对此，笔者不以为意，既然要拼效率，BIM正向设计的效率勉强达到了和传统设计流程持平，那BIM正向设计还有什么价值，直接沿用传统的设计工作流就好了。为什么大家对BIM正向设计的价值都有共识，但是实际操作过程中的效果却差强人意？是不是从开始，我们对BIM正向设计的理解就存在着错位，导致整个行业在如何利用BIM的问题上出现了一定的偏差？

1.BIM模型到底有什么用

（1）BIM对设计工作流的革新

目前国内建筑设计行业内大部分BIM的应用主要是依靠自身BIM团队或者专门的外包BIM公司进行翻模，主要作用也仅仅是检查碰撞等设计错误。相关的翻模公司和翻模软件也不断涌现。但是，在很多同行看来，这是一个本末倒置的做法。它只是基于传统设计流程的设计结果，生成一个只能用来检查碰撞的建筑信息模型。它不仅没有帮助传统设计流程提高效率，反而给传统设计流程增加了时间和人力成本上的负担。为了检查碰撞而增加这么多的工作量，这样的工作流性价比实在太低。正是基于此，是不是可以有这样的设想，优化传统的工作方式，在设计阶段就由设计师创建相应的BIM模型，设计师的工作对象变成了BIM模型，而不是传统的平立剖面图。

在笔者刚刚参加工作的时候，老工程师们经常谆谆教导年轻工程师的一句话是：图纸是工程师的语言。在传统的设计工作流中，面对建筑这样一个三维空间中的实体，设计师需要不断地将三维空间中的各种建筑信息翻译成为二维平面图之上的信息，并将它们通过二维平面的方式表达出来。而在施工阶段，施工单位又会将这些二维平面上的信息转换成真实三维空间中的建筑实体。同样，建筑设计工作流本身，也要面对譬如建筑专业与结构专业语言相互转换的问题。这些图纸语言翻译的是否准确，受限于作为设计师的输出端的水平，也受限于施工单位读图的水平。而往往很多人为因素的存在，导致了图纸信息的失真是不可避免的。而从建筑设计到施工单位，都将传统的二维工作空间转换到三维，从三维空间的视角进行设计和施工，对设计和施工质量的保证是不言而喻的，BIM对设计的作用不能仅仅局限在检查碰撞的层次。将BIM引入设计流程也为新的设计手段的引入提供了可能。建筑设计空间从二维到三维空间的转换也使将VR/AR引入建筑设计流程成为现实。通过VR/AR，设计师可以对空间产生身临其境的感受，而这种感受可以帮助设计师更好地从空间上对设计进行调整。

在传统的工作流中，设计流程中的各个专业所处的维度是相互独立的，建筑设计作为整个设计工作流的龙头专业，一直处在建筑设计专业生成建筑设计内容，结构专业和设备专业根据建筑设计内容生成结构设计和设备设计的内容，建筑设计整合结构和设备专业的内容并进行更新建筑设计的内容，再将其反馈给结构和设备专业。依次往复循环。虽然各个专业的工作对象都是相同的建筑，但是，各自独立封闭的工作空间耗费了大量的劳动成本和沟通成本。特别对于建筑专业，需要将结构和设备专业的图纸进行整合。各自封闭的工作空间导致的后果是各专业间大量的重复工作。在各专业相互提资之后，各专业的设计师们还要花费大量的时间做一些图纸信息的搬运，翻译或者和其他专业一样完全重复的工作，这也造成了当前设计师工作负担的增加。而在BIM平台上，各专业间图纸信息的实时反馈，可以很大程度上提高各专业间图纸更新的效率和质量。

基于BIM的设计工作流的运用也可以为建筑设计手段的更新提供更多的途径。在传统的工作流中，建筑师为了计算日照、消防等指标需要建立自己的计算模型，结构师为了计算结构内力也要建立相应的有限元模型。这些工作都是相互独立的，而且每个专业都要单独建立模型，也要单独寻找相应的软件或者编制相应的算法分析相关的指标。而通过引入BIM模型，只需要一个BIM模型，就可以同时满足建筑专业和结构专业对于计算不同建筑指标的需求。推而广之，基于同一BIM模型，只要有相应成熟的算法和数据，设计师可以对建筑方方面面的性能和指标进行预测分析，进而实现优化设计结果的目的。例如建筑专业的日照，消防，流线，噪声；结构专业的内力，成本；设备专业的水暖电等等各项性能，都可以以相应的BIM模型为基础进行模拟。BIM模型为算法在建筑设计领域内的推广提供了基础数据，而相应的算法也为BIM模型的更新提供了依据，也提高了BIM模型重新生成的效率。而各种算法对建筑各项指标的模拟，也为建筑性能的优化提供了依据。同时BIM模型数据的集成，也为诸如机器学习这样的技术在建筑行业内的展开提供基础。

（2）BIM模型与施工单位的对接

当下施工单位一直在倡导的数字建造或者智能建造中，用机械代替人力劳动是一个很重要的着力点。但是，如果基于传统的行业工作流而言，很难有机械设备能够读懂传统的二维的平面图。相较而言BIM模型提供了足够多的数据化的建筑信息，当这些信息足够多到机械设备能够将它转换为实际三维空间中的物体的时候，通过机械进行建筑物的建造就成为了可能。

如果施工单位的机械设备能够直接通过数字化的手段读取设计单位提供的BIM模型中的构件材料及尺寸等数据，直接生产相应的建筑构件，再通过BIM模型中的定位信息将构件自动化的组装到相应正确的位置中。这样的流程中，最大程度上地利用BIM的数据，通过机械代替人力的劳动，通过新的工作流程代替当下劳动密集型的建筑业组织方式，能够在很大程度上提升建筑的建造效率，同时降低整个行业的整体劳动成本和时间成本。这就是3D打印和机械臂建造技术在建筑行业领域内运用的价值，而运用这两项技术的前提，除了发展适当的材料外，利用数字化的手段对建筑进行描述，并将它们转换为机械能够读懂的语言也是重要的一个前提。

VR/AR技术也能为建筑施工手段的更新提供依据。当下已经有一些施工单位尝试通过VR/AR技术在建筑现场进行场地放样，同时也有施工单位尝试通过AR的手段将BIM模型与实际已经施工的建筑进行精细的比对，根据定位坐标实时更新当前AR界面中展示的建筑构件，将其与实际施工的建筑构件进行对比，查找施工过程中的错误。这样的生产方式已经摒弃了传统的二维平面图纸的生产模式，现场工程师只需要通过一台手机或者平板，就能掌控建筑施工中的每个细节。

当然这样的工作流也存在着很多问题，传统例如汽车制造等行业的生产对象在三维空间的尺度较小，因此可以通过流水线的方式对整个成产过程进行组织。而面对一个建筑这样的庞然大物，在建筑场地上构建这样的流水线的代价就显得有点过分的高。而将建筑物进行拆分，将建筑物的每个构件分别置于工厂化的场景下就行流水线化的生产，再在现场进行装配。这样的工作流似乎是一种各方面成本都比较低而且资源配置也能得到优化的方案。这也就解释了为什么国家会同时地大力地推广装配式建筑和BIM技术。因为数字化建造和智能建造的流程中，传统的现浇混凝土的工作模式与工业化生产的理念是背道而驰的，必须采用装配式的生产方式，而BIM模型是整个生产过程数字化的基础。

（3）BIM模型在运维阶段的应用

目前有很多关于BIM在建筑运维阶段的尝试，大多是基于BIM建立一套虚拟的建筑运维系统。建筑实时运行的各项参数能够通过诸如传感器的各类设备实时的反馈给到BIM模型中， 再通过BIM模型中的一系列算法的运算评估，得到建筑物某项或者多项指标运行效率最大化的判断，并将其反馈给建筑集成的控制系统或者传输给人，通过这些手段来实现建筑实际运维阶段的优化配置。同时，如果建筑本身出现某些系统故障，也可以通过BIM模型，方便地找到问题的所在，方便的定位错误，排除建筑运行过程中的故障。

扩展开来，将BIM模型接入城市整体运行的CIM模型中，将每个建筑模型单独定义成为一个CIM模型的个体，在单体建筑与整个城市运维交互过程中的各项参数进行数字化的表达，也可以为CIM模型的优化和丰富提供基础的数据。

2.BIM模型该如何表达和描述

针对BIM能干什么问题，如果扩展开来讲，其实还有无限多种可能，只要我们发挥想象力，它的应用场景是无处不在，贯穿于整个建筑业产业链的各个环节的。很多人都对BIM的意义有着深入的理解，但是当下客观的现实是：BIM技术的推广似乎遇到了很多的障碍，它在行业内似乎并未形成广泛的共识。那么，这个问题到底在哪儿？

依照笔者的理解，BIM在整个产业链中价值充分发挥的前提是标准化和开放的数据。BIM发挥作用的核心是对数据的利用，但是当下的行业现状只是为了得到一个BIM模型而去建立一个BIM模型，而并非通过BIM模型解决建筑工程产业链当中具体遇到的问题。这当中有各种各样的客观条件的限制。

（1）专业间，产业链间各个环节的数据互通交互的数据存在标准化的问题。

在建筑设计阶段，各个专业间对建筑物的描述的准则是不同的。例如建筑专业是从建筑的外轮廓线，建筑标高，隔断墙体的维度去描述整个建筑的，但是对于结构专业来说，是通过梁板墙柱支撑等这样的维度去描述建筑的。虽然这之前有些内容是重合的，但专业间描述体系的不同，造成了专业间数据交互的障碍。要使建筑结构设备专业都在一套BIM模型下工作，那么各个专业间对建筑描述的准则必须统一，做到无缝的匹配。这与传统的设计思维中对建筑的定义必然会产生冲突，但是只有在一个框架下分别进行各个专业的工作，才能做到事半功倍。

在设计阶段完成相关的设计之后，设计与施工的数据交互也就成为了一个至关重要的问题。试想如果要实现工业化的建筑构件的生产，那么工厂内部的机械设备获取的数据是至关重要的。对于同一款机械设备，它只可能识别其中的一种或者某几种数据的格式。那么，BIM模型提供给工厂的数据一定是要符合相关设备运行的要求的。正如在当下的设计流程中，设计师通过图集规定的平法来表达施工图，施工单位再通过平法来建造相应的建筑。那么在数字化的流程中，BIM模型到加工设备之间也需要相应的“图集”，只是这个“图集”是集成在可互通的BIM标准当中的。

总的来说，如果要BIM模型的数据流在整个产业链中顺畅地流动起来，那么就需要产业链的各个环节都能够获取和识别BIM模型的数据，并加以利用。当先，国际标准化组织发布了ISO系列的BIM模型数据标准，中国建筑标准设计研究院也主编了《建筑信息模型设计交付标准》GB/T51301-2018、《建筑工程设计信息模型制图标准》JGJ/T448-2018和《建筑信息模型分类和编码标准》GB/T51269-2017等规范。说明行业内数据标准化的动力其实还是很强的，但是这些标准和规范是不是适合整个行业的情况，还是需要通过实践检验的。

（2）轻量化的BIM模型定义系统以及开放数据的问题

目前BIM领域内运用范围最广泛的软件是revit，在最开始的几年甚至有人将它与BIM画上等号。但是笔者认为，revit并不是一个很好的BIM平台，主要原因就是它过于笨重。BIM模型定义系统的核心就是在一系列的三维构件上附加上专门的建筑相关信息。revit很好的做到了这一点，但是它的代价就是高要求的系统硬件资源，耗费巨大精力建立的族库。基于revit平台建立的BIM模型所需要耗费的时间和人力成本无疑是巨大的，以至于行业内很多同行都将单位内部的族库视为极其宝贵的知识产权，天然的建立起了封闭的藩篱。甚至这样的BIM平台对BIM的推广甚至是种阻碍。

另外，当前revit虽然提供了sdk，使高级用户有各种api的空间，但是笔者仍然认为revit是一款相对比较封闭的软件。纵使revit开放了二次开发的接口，但是这只针对于小部分有编程能力的设计师。在掌握软件基本操作的门槛已经很高的情况下，又有多少设计师会去真正尝试用它来进行二次开发呢？因此，对于revit来说，想要真正发挥它所建立BIM模型所囊括的数据的价值，门槛还是很高的。如前所述，BIM模型的价值体现就是如何运用其所包含的数据，BIM模型中的数据是否能够方便地获取是衡量BIM平台是否优秀的一个很重要的指标。在这个方面上，revit无疑设置了一个很高的门槛。

因此，优秀的BIM平台应该是轻量，并且开放的。所谓轻量，就是用户能有以相对较小的代价，包括时间成本上的代价和硬件成本上的代价，就能很便捷的定义出一个符合当前专业以及下游专业需求的BIM模型。同时，设计师也能够很方便地从这个BIM模型中获取相关的数据，进行相应的加工，分析和交互。

3.BIM思维的更新

BIM带来的远远不仅是设计施工资料数据形式的变化，更是一种贯穿于整个产业链的生产方式的变化。而这种生产方式的变化需要整个产业链的各个环节思维的更新。

举个很简单的例子，现在有的设计院正在开发基于BIM模型的结构平法施工图插件。通过BIM模型生成平面二维的图纸。这从某种程度上是一种倒退。三维的模型都有了，为什么我还要用二维的呢？没办法，审图需要二维图纸的存档，施工单位并未有BIM相关的技术储备等等，这些客观存在的现状，迫使我们只能依照传统的设计施工的思维运作整个产业链内的各个环节，这对BIM效能的发挥，无疑是个拖累。虽然有BIM模型，但是本质的生产方式还是传统的，这就相当于跑在高速公路上的自行车，高速公路能提升自行车的速度，但是自行车速度的上限的决定因素还是人力。

要BIM真正发挥效能，前提必须是产业链的局部，乃至整个产业链的各个环节，摒弃传统的二维的思维，用BIM的方法来解决设计施工当中实际遇到的各种各样的问题。以设计单位为龙头，建立基础的BIM模型，再将这个模型依次传递给施工单位和运维单位，从整体上节省产业链各方的时间成本。当然这个过程不是一蹴而就的，观念的改变需要时间，需要很多的配套。但是，现在相关的契机正在慢慢出现，比如当下推广的epc模式，就为设计和施工流程中的BIM数据的传递提供了土壤，参数化设计的发展也为BIM模型数据的应用提供了更多的可能。相信在不远的将来，BIM的运用一定会如当下的cad一样普遍。

（编辑：奚雅青）

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