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综合分析BIM在运用与推广中的障碍问题

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虽然我国建筑业产值规模巨大,但产业集中度不高,信息化水平落后,建筑业生产效率低的不足依然明显,尽管我国建筑企业一直在提倡集约化、精细化,但缺乏信息化技术的支持,上述的情况很难改善。而BIM技术的出现让建筑企业的精细化管理提供了可能。


随着信息技术的发展,特别是互联网技术的发展和大容量、高性能计算机硬件的开发使用,使建设规模大、建设周期长、参与方多的建设项目的信息技术化成为可能。BIM的本质是通过建立一个数字模型来整合建筑全生命周期内的所有信息,包含设计、建造、运维管理等各个环节。


基于优化设计、碰撞检查、施工方案优化、4D施工模拟、施工质量与进度监控、协同作业管理、快速算量、可视化管理等明显优势,利用BIM技术可以增强设计与施工之间的沟通,实现从概念设计到施工过程的高效运作,方便甲方全方位地了解工程进度及质量状况,实现实时精细化管理。


尽管BIM技术在很多国家已经形成了较为成熟的标准或制度,发展如火如荼,然而国内BIM技术的应用却一直没有得到普遍应用,仅限于形体复杂的建筑,且只是局部使用并只充当辅助设计或指导施工的角色。现在我们综合分析并站在各参见方的角度来探讨一下BIM在运用和推广中存在哪些障碍。



国产软件体系不健全


尽管BIM技术不是指具体某个软件,但判断的一个重要标准是是否使用了以BIM技术为理念的专业软件。欧美建筑业已经普遍使用AutodeskRevit系列、BenetlyBuilding系列、ArchiCAD等数量达上千种专业软件,这些都属BIM技术的核心建模软件。BIM核心建模软件(英文叫BIM Authoring Software)是BIM赖以产生和发展的前提,其他衍生的二次开发软件均是在BIM核心建模软件的基础上进行的不同层度上的信息交换,为项目不同参与方利用BIM提高各自的工作质量和效率服务。


相比于国外齐全和成熟的BIM技术软件,我国这类专业软件开发目前尚处初级阶段,在上表列出的13类BIM相关软件中,目前在BIM核心建模软件这个领域,除了在算量软件方面如广联达具备一定基础优势外,在设计软件核心技术方面——BIM核心建模软件开发较为缺失。国内自主开发的仅有广联达等少量的几款软件,处于空白状态的软件达8种之多,在功能等方面不能满足相关各方面的需求。开发一款软件不是一朝一夕能够完成的事情,表中的格局在未来2-3年甚至更长时间不会有大的变化。国产软件的缺失,造成很多专业技术和应用操作的不方便,使BIM技术在国内的应用受到了一定的限制。


BIM标准缺失


中国BIM市场没有形成统一的规范标准,对于BIM的理解也各有不同。BIM涉及到的标准非常多,因此成为BIM技术应用首要面临的难题,从一开始的规划设计到最后的运营管理,每个环节都有不同的交付标准,需要统一各环节的交换和交付标准,是确保BIM广泛应用的关键。欧美等地区都有统一的BIM标准,所以相关企业能够跟着按着国家标准有序进行下去。与国外相比,我国现有的建筑行业体制不统一,缺乏较完善的BIM应用标准。


单纯地把国外BIM的软件做成中文界面很容易,但如果要实现与本土化建筑行业的无缝对接,那么制定自己的标准很有必要。目前,中国建筑科学研究院下属的建研科技股份有限公司以及中国建筑标准设计研究院正在共同推广BIM技术在中国的标准化应用,这一标准的征集与制定,涉及到众多的参与单位,各单位需要共同协调解决与制定,标准的出台也尚需一段时间。


高等院校推广教育不够


与国外高等院校积极将BIM技术引入课程体系、并进行一系列的课程改革和研究相比,目前国内绝大多数高校开设的建筑和工程类专业课程尚未将BIM技术理念纳入课程体系,在深入介绍BIM技术核心理念和相关技术方面还不够,只有建筑类专业对Revit-Architecture软件的使用较为普遍。


各阶段需重复建模


建筑信息模型,首先要有模型,在施工阶段的模型的建立方式有两种。一是从设计的三维模型直接导进施工阶段相关软件,实现设计阶段BIM模型的有效利用,勿需重新建模。但是由于设计阶段的BIM软件与施工阶段的BIM软件和对数据信息要求是不尽相同的,需要数据接口的对接才能实现,现阶段国内的软件还无法完全实现。二是在施工阶段利用设计院提供的二维图纸重新建模,重复建模劳动强度大,需要大量的人力、时间和成本投入,这也是目前施工阶段应用BIM的现实情况。运营维护阶段同样需要重复建模,设计及施工阶段的模型均不能很好的用于后期的运营维护。


BIM本身的技术缺陷


由于BIM对硬件要求之高,因此硬件设施成本作为项目一项重要的成本不得不被反复核算加以考虑,因此高设备要求导致的高成本的投入也成为阻碍BIM快速普及的因素之一。


来自业主的不利因素


业主的需求是推动BIM在建设行业发展的主要动力之一。像上海中心、中国尊这样的体量庞大、结构复杂的项目,高端业主才会有意识的去采用BIM技术来减少项目管理中的成本,但对于很多企业来说,他们对BIM技术缺乏认识,对BIM在工程中应用的优势认识不够,管理层也是偏向于管理而非侧重于技术,对于采用新技术有着本能的抗拒,不愿意投入成本去做自己不了解的事,也不知道应该如何推进。对于业主来说需要一段过程来让他们来了解BIM在施工管理中的优点。


来自设计方的不利因素


目前国内有大型设计院正在使用或尝试使用BIM技术进行协同设计,但大多数中小设计院使用BIM仍然相对较少,且目前还是多应用在一些大型公建、重点项目上,因为这些项目常常在形体、结构、材料等方面不同于常规,利用常规手段难以解决,必须运用BIM技术方可实现。设计院运用BIM进行设计,面临以下多重困境:


分工协调问题。BIM应用不仅带来技术风险,还需要建立设计工作新流程。根据目前国内设计院普遍的分专业各自设计的现状,设计单位对于同一工种之间的协作设计基本都可以实现,但在不同工种之间进行协调存在一定难度,设计师应用BIM软件不可避免地会在一段时间内影响到个人及部门利益,并且一般情况下设计师无法获得相关的利益补偿。因此,在没有切实的技术保障和配套管理机制的情况下,强制在单位或部门推广BIM是不太现实的。


设计周期问题。应用BIM技术,要在电脑里将全生命周期进行集成,将后续施工、管理等环节的问题都提前暴露和解决,因而要考虑的因素远超传统设计过程,设计时间及工作量都将成倍增长,但是目前我国普遍存在着项目设计周期短、工期紧张的情况,且BIM软件在初期应用过程中,不可避免地会存在技术障碍,这有可能导致无法按期完成设计任务。


资金投入问题。设计单位使用BIM技术需加大设施费投入来购买应用BIM系统的硬件和相应软件,一个普通项目,软件购买需近15万元,加之类似软件对电脑硬件要求非常高,项目大的工程文件如果不使用服务器级别的高性能计算机根本无法正常运行,此外对办公的储存空间、网络等都需进行调整。


人才培养问题。需要培养具有BIM理念和技术的设计人员,尽管主流BIM软件一再强调其易学易用性,实际上相对2D设计而言,BIM软件培训难度还是比较大的,对于一部分设计人员来说熟练掌握BIM技术有一定难度。另外,复杂模型的创建甚至要求建筑师具备良好的数学功底及一定的编程能力,或有相关CAD程序工程师的配合,这无形中也提高了应用难度。


建筑师和工程师设计理念的转变不容易从2D设计到3D设计,从相对独立的设计到协同设计, 实现BIM技术要求设计师们完成两个转变。设计人员的思维定势在短时间里改变确非易事。且一个项目至少需要配备各专业人员共12人的团队,需要花费大量的时间和金钱去进行前期团队的培训。


BIM技术支持不到位。BIM软件供应商不可能对客户提供长期而充分的技术支持。通常情况下,最有效的技术支持是在良好的成规模的应用环境中客户之间的相互学习,在愈来愈强调分工协作的今天,BIM技术中心将成为必不可少的保障部门。但是目前除了一些大的设计院建立有自己的BIM技术中心,很多小设计院根本无此条件,也就无法确保本单位及BIM技术人员获得有效的技术支持。


软件兼容问题。现有目前国内常用的结构计算软件与国外的BIM软件之间尚存在局部兼容问题,难以顺利对接;另外由于涉及到建筑、结构、水、电、暖等众多专业,设计时是采用不同的软件进行建模,但是在进行碰撞检测时,如何将各专业的不同软件建立的庞大模型整合到一起,电脑硬件配置也无法满足要求,目前常用的方法是两两专业间按相同楼层进行选择性的导入合并模型,再进行碰撞检测,工作量非常巨大,而且从目前管理体制、组织方式来看,壁垒重重,协调难度大。


来自施工单位的困难


企业领导的认知问题。由于在施工企业进行BIM相关的工作,同样需要投入大量的人力和物力,包括科技研发投入(硬件+软件),资金投入,企业还需设立专门的BIM应用机构、对人员进行培训,这些都必须首先获得企业主要领导支持。要通过各种渠道让领导知道引用BIM技术能够降低企业成本,提高企业利润,提高公司领导的认知度以获得企业主要领导支持,但是目前由于BIM在施工中的实际应用效果不理想,BIM带来的利益可预见性模糊,仅停留在机电安装专业的管线碰撞检测上面,确实是降低了后期返工的成本,但是这些效果仅仅使部分大型的施工企业的领导看到了BIM的优点,这其中还不乏有些领导不能真正理解BIM的含义和优势,仅仅是因为盲目跟风和“赔本赚吆喝”的对外宣传。企业最高管理不能因为BIM而BIM,而是要出于企业自身的精细化管理、提升效益的需要而实施BIM。


另外工程结算量差是施工企业获得额外收入的来源之一,很多施工企业都在想,如果用BIM把所有事情都搞清楚以后,企业还能否通过结算的工程量量差挣钱,企业的领导是否还会考虑使用BIM进行工程量结算。


软件本身的应用问题。对于BIM在施工单位的应用,作为土建的最基本的钢筋翻样下料功能,BIM软件能否简单、快速、准确的实现钢筋建模并用于真实的现场下料和绑扎,目前市场最常用的算量软件仅能用于钢筋预算,尚不能完美的解决现场施工难题,还是得通过人工费时费力的进行钢筋抽样。


另外BIM建模需要大量的构建族库,目前软件提供的族库尚不全面,某些设备和构件需要在过程中不断摸索,作为施工单位来讲,处于摸索实施BIM阶段,前期需要花费大量的时间来建立自己的模型,并在过程中持续补充完善族库。


实施BIM一般以项目部为依托,对硬件要求和软件有很高的要求,项目部也需要配置高性能计算机并购买专业正版软件,对于小型项目来说,需要一定的成本投入。


人才培养问题。实施BIM需要组建企业自己的BIM 团队,能够服务用于企业的项目,为项目带来效益和利润。但是由于企业都是刚开始实施,企业面临的人才大量短缺的现象,需要挑选一定项目经验的工程师,并对BIM有较强的学习能力和学习欲望,来进行较长时间的专业系统培训,并在以后实际的岗位工作中继续经摸索经验,由于有一定项目经验的工程师往往都已是项目的领导层,如果企业没有合理的激励机制和人才晋升机制,这些人员就算参加了相关培训也往往不会从事这个岗位,导致培训的人员流失及BIM团队无法有效、持续、稳定的运转。


是否有合适的项目问题。企业要想实施BIM,没有业主的支持也是无法完成的,这就需要选择业主也同样认可的项目作为试点来推动BIM实施。实施与否,主要看业主,施工企业并没有选择使用或不使用BIM的自由,只有选择主动使用还是被动使用BIM的自由。


缺少统筹管理和协同问题


BIM理念贯穿项目全寿命周期,对项目的建筑及后期运营管理综合集成有重大意义,但实际的设计阶段、施工阶段、运维管理各阶段缺乏有效管理集成,信息不流畅,未实现建筑业信息化的横向打通。通过对目前国际和行业影响力并应用于国内市场的多款不同功能软件的分析,发现BIM软件之间有一定的交互性,但是在实际应用中两者并未相互沟通,在项目运营阶段BIM技术并未得到充分应用,使得运营阶段在建设项目的全生命周期出于孤岛状态,BIM技术的实现问题并非仅仅是技术问题,而更多的是统筹管理问题。


BIM应用过程中缺少协同设计、尤其在国内项目运作中,项目不同阶段、不同专业及参与方信息缺少统筹管理,BIM相关软件涉及不同专业,而项目协同设计与否,对能够充分实现BIM的价值至关重要。


破解上述障碍的思路


BIM对于工程建设业有着革命性的作用,但作为新生事物,产业环境还不尽成熟,在目前还是有着不少的困境需解决。要想在国内大力推行BIM技术,首先必须制定符合国情的BIM应用标准,由政府主导逐渐努力创造使用BIM应用的良好大环境,大力宣传使用BIM技术带来的优势,站在各方的角度来解决问题,打消他们的顾虑,明确各参与方的所有权利与责任。


按照谁使用BIM、谁从BIM获益最多、谁应该为BIM买单的原则,整个社会达成共识,使用BIM以后,业主获益最大,因此业主应该出钱请设计和施工企业使用BIM;而设计和施工企业使用BIM需要多付出劳动,除了本身企业由于使用了BIM技术受益外,业主还应该给予相应的补偿。


在高校的教学计划中加入BIM课程,同时大力鼓励社会办理BIM培训机构,进行BIM技术人员的培训,只有BIM使用人数增加了,BIM整体使用水平才有可能得到提高。


国内BIM应用起步相对较晚,涉及不同应用方,不同专业、不同阶段的应用,绝非一个或一类软件可以解决的,BIM的发展离不开软件的支持,我国在BIM专业多个专业领域均没有自己的软件,必须加速研发自己的BIM软件。同时在使用过程中做好各阶段信息的沟通和传递,杜绝出现信息孤岛现象,使BIM能够贯穿于整个项目全生命周期,理应以营运为导向实现建设项目价值最大化,最大限度符合全寿命周期管理理念,提升我国建设行业生成力水平。


我国建筑市场庞大,参与主体和参与潜量巨大,相信在各方的积极努力下,BIM技术必将为我国建筑业的科技进步;发挥重大作用。


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