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设计院为什么要做全员BIM?这组数据可能对你有帮助

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BIM设计是近几年非常热门的一个话题,那么为什么要做BIM设计,BIM设计对设计院能带来哪些好处呢?设计院为什么要做全员BIN设计,通过以下各项数据来进行分析:


一、目前BIM发展分析


1、中国BIM发展现状数据调研


2017年中国BIM应用价值分析报告(图1)指出,华北、华南、华中、华东、西南这五个地区中,华北地区应用BIM设计是最高的。


图1


国内企业对BIM设计价值认知(图2)所提供的数据可以看出,减少施工图漏错在69%左右,优化设计方案在66%左右,提高客户参与度并增进了解在61%左右,减少施工图现场协调问题在55%左右,因此目前BIM还处于三维化应用,还没有进入到信息化应用。


图2


国内设计企业在应用BIM投资回报率(图3)中可以看到有40%盈利、45%盈利平衡,只有15%的设计企业属于亏损的。


图3


2、BIM技术发展现状(数据来自同济大学王广斌教授)


我国BIM技术发展现状已经开始得到越来越广泛的重视,但从全球范围来看,其整体扩散过程仍较为缓慢,目前建筑行业对BIM的整体采纳率仍处于较低水平。


BIM在我们过去十年中的扩散进程,尚未呈现出类似于2D CAD在20世纪90年代的快速发展局面(图4)。



图4


因为CAD发展和BIM发展是不一样的,CAD发展如同我们从走路前进变成的了骑自行车前进,速度加快了而规则是没有发生变化还在同一条道路上。而BIM发展如同从骑自行车变成了开汽车,与CAD发展不同的是运用工具规则发生了改变,需要重新学习新的运用规则,而学习新的运用规则是一个比较漫长的过程。


3、我们通过上海市BIM试点项目来分析——BIM的价值成本(数据来自同济大学王广斌教授)。


软硬件投入是普遍BIM费用支出项,65%的项目均有此部分开支,在没有软硬件支出的BIM项目中,多为委托第三方咨询机构进行BIM管理。


而建设单位对设计院BIM设计费用支持程度低(图5),仅有30%和41%的建设单位会为设计方提供费用支持。


从费用额来看(图6),BIM咨询费用平均占比最大达到41%,BIM培训费仅占2%,多数项目(63%)的BIM费用占投资比重不足0.5%。


BIM各项费用提及率(图5)


BIM各项费用额占比(图6)


造成的原因主要有:


(1)中小建设方对BIM设计普遍不重视,而大建设方由于资金充足已经开始进行大量的投入。


(2)政府项目在推动BIM设计的发展过程中,由于对BIM设计在制度中还没有完善,导致大家想进行BIM设计,却不知道BIM设计的钱从哪来。


4、我们对上海市试点项目BIM应用价值综合得分进行分析


上海市试点项目平均得分4.21分,因此BIM应用价值已被广大建设项目接受并认可。


项目的BIM应用价值(图7)主要集中在节约成本、加快进度和提升效率方面,而BIM应用对提高质量和提高安全性不明显。


BIM应用价值(图7)


其中,节约成本主要指:


(1)碰撞检查减少工程返工所避免的损失。说明在CAD设计时做不到碰撞检查这点,而通过BIM设计就能提前把施工中所遇到的问题分析出来。


(2)对“精确计算工程量便于合理分配资源,有效控制造价和投资”中,目前仍以传统的工程量计算为主,基于BIM的工程量计算只是作为参考。同时多数项目的BIM算量尚未达到多阶段、多次性、多样性工程量计算的效率与准确性,这在很大程度上拉低了BIM应用于工程量测算的价值。


提高安全性主要指:BIM的应用并没有在很大程度上改善项目的安全问题,员工伤亡率等,这是因为:影响工程安全性的因素涉及到人为因素、材料因素、施工机械因素以及不可抗因素等,BIM的安全管理可以在一定程度上提高安全检查的准确性并通过施工模拟有效识别工程危险源,但不能从根本上解决安全事故的发生。


提升效率主要指:


(1)工程项目BIM应用使得各专业数据供共享和信息传递更为流畅,同时大大提高了各参与方沟通效率提升和业主决策效率。


(2)BIM的应用并没有在很大程度上减少施工现场的协调问题,对劳动生产效率的提升也不显著。


加快进度主要指:


(1)BIM对加快工期进度的价值主要体现在避免工程返工有效缩短工期、减少工程冲突和设计变更有效缩短工期。


(2)在减少信息请求次数有效缩短工期方面相对偏低,目前BIM技术在我国工程实践中的应用还处在相对初级的阶段,能够有效减少信息请求次数的电子化审批所需解决的标准化的交付体系尚未成熟,工程询证函以及信息询证单仍以纸质为主。


提高质量主要指:


(1)对节能环保性能的提升以及施工质量的提高比较显著,在设计阶段通过BIM对建筑物日照、采光、通风、能耗、碳排放等模拟分析,大大提高了其节能环保性能;在施工阶段,BIM应用于场地规划和施工模拟,提高施工质量。


(2)对BIM在提升质量方面而言,利用BIM的可视化提升设计美观不太显著,主要原因可能在于所调查的项目样本主要集中在基础设施类项目,其对工程设计的美观性要求较低。


因此通过研究发现,BIM应用投入整体不足主要因为:


(1)多数项目的BIM费用占项目总投资比重不足0.15%。


(2)BIM培训成本投入仅占2%,导致设计技术人员BIM应用技能不足。


(3)建设单位对设计方的费用支持率低,分别仅有30%和41%的建设单位会为设计方提供费用支持。


BIM应用深度不够主要因为:


(1)《上海市BIM应用指南》所涉及的38个BIM应用点中,78%的项目BIM应用点的数量在20以下,不足BIM应用点数量的50%。


(2)BIM在运维阶段的应用率较低,仅有约22%的项目会把BIM应用在运维阶段进行设施管理、空间及资产管理。


5、各行业BIM状态


(1)以万达为代表的地产商,这几年对BIM全过程应用,带来行业变化。通过自建BIM标准形成从设计到施工到运维的全过程管理体系;要求设计院必须实行BIM正向设计达到图模一致和数模一体;对设计的交付标准趋向施工深度,模型体现算量、质检、进度等信息。


(2)施工企业在BIM上的应用发展快速,主要体现在深化设计减少碰漏缺失,避免返工停工和精确算量。施工企业凭借资金优势和规模优势向项目全过程总包方向发展。


(3)对咨询单位而言,BIM咨询业务发展迅速,现阶段主要是设计优化、碰漏缺失。后面会向虚拟建造模拟分析,装配式建筑及装配式机电咨询服务发展。


(4)而设计院目前BIM发展比较缓慢,处于犹豫徘徊阶段正向设计成本高效率低,翻模意义不大,深化设计又不懂施工,迷茫。


因此,在各行业BIM发展分析下,目前设计院在推进BIM设计中所面临的困境主要有:


(1)设计院普遍对BIM缺乏深刻认识理解,还停留在CAD阶段。


(2)设计创造价值没有很好的体现出来。


(3)树立BIM思维是未来竞争的关键点。


如果设计院在不进行BIM设计或者不把上述所面临的困境问题解决,将会面临前期设计阶段利润被建设方拿走,后期设计利润被咨询企业、施工企业拿走,而剩下的中间部分利润将不足以支撑设计院的正常运转或者惨淡经营,将变成一个只负责出流水线式的施工图加工厂及替各方担责任的背锅侠。


因此,设计院需不断地加的对BIM设计,并且需要各专业全部进行全员BIM设计,方能解决目前的困境。


二、BIM正向设计


1、什么是BIM正向设计


(1)BIM设计不只是代替现在传统的CAD设计。


(2)是基于项目全过程的设计应用。


(3)BIM正向设计对设计院业务拓展。


2、BIM正向设计价值


图8


Kelly(1982)的研究发现一个项目80%的造价在方案设计阶段就已经确定,所以后续的控制只能影响到其余的20%投资(图8)。


Wootoon(1982)认为项目总造价中能受现场直接控制的部分在6%-20%之间(图8)。


因此通过BIM把运维模拟、施工模拟、能耗分析、日照采光、风环境等前置到方案阶段,创造新的价值。


3、BIM设计在设施全生命周期中的应用


美国在设计阶段的常见BIM应用主要有:设计方案论证、设计创作、节能分析、结构分析、采光分析、机构分析、其他工程分析、绿色建筑评估、规范验证、三维协调。


中国在设计阶段的常见BIM应用主要有:方案论证、可视化设计、协同设计、性能分析、工程量统计、管线综合。


4、BIM正向设计涵盖的阶段


PD:设计前期  SD:方案设计  DD:扩初设计  CD:施工图  PR:采购  CA:施工管理  OP:运营


麦克利米曲线(MacLeamy Curve)(图9)


通过表格(图9)可以看出设计未来的发展路线为第四条蓝线的发展过程。因此未来BIM正向设计阶段应该覆盖四个阶段:方案决策、施工图深化设计、预建造分析、智能运维设计。


方案决策主要为:方案分析,运用BIM进行方案创作,多种展示手段,设计师推敲更细致,开发商体验更直接,通过对BIM模型的量化分析,对单体设计进行优化。性能分析,通过室外CFD模拟、日照分析,优化了建筑布局及各建筑朝向、开窗位置等,保证整个园区在冬夏季主导风向下人行高度有合理的风速、风压场,各建筑有良好的自然通风效果及日照时数,提升室内空气品质,减少建筑供暖、空调、通风能耗。


施工图深化设计,以碧桂园凤凰公馆(房建)为例。该项目BIM服务面积6.8万平方米,BIM服务阶段设计为施工阶段,BIM技术应用主要体现为全专业BIM模型搭建及深化;BIM的管线综合深化设计;核查预留预埋洞口,提供准确的预留洞口图;可视化工程;现场三维BIM施工交底。


因此,在此阶段配合中所发现为以下几类问题(图10):


注:问题分为A、B、C三类(图10)


A类:影响工程施工或建成后会影响使用功能的问题。


B类:专业间有冲突,但现场有空间或余地调整的问题。


C类:图纸类问题,比如图纸不完整,前后矛盾等问题。


所以在施工图阶段,深化过程的可视化使得项目设计意图更加直观,方便各方沟通协调。较于传统的二维设计,项目可视化更加容易发现潜在的隐藏的设计问题,提升了深化设计的质量。


预建造分析主要为:工艺工序(施工方案、技术交底、工艺工序);进度(工期安排、资金安排、交叉作业);质量(确保每个施工节点的建造质量);


安全(危险品管理、施工防护、危险加工、场地管理);成本(项目造价、合理的管控、人材机有序安排)这五个过程。


智能运维设计主要为智慧运维设计是安全和物联网相关联,生命周期任何变化都是动态体现,比如支吊架的变形、人流异动、智慧消防早期处置等,每个构件、材料都有追踪。


5、政策支持——2017年全过程工程咨询相关政策文件


2017年2月国务院《关于促进建筑业持续健康发展的意见》提出:完善工程建设组织模式,培育全过程工程咨询。鼓励投资咨询、勘察、设计、监理招标代理、造价等企业采取联合经营、并购重组等方式发展全过程工程咨询,培育一批具有国际水平的全过程工程咨询企业。


2017年4月住建部《建筑业发展“十三五”规划》要求:提升工程咨询服务业发展质量,改革工程咨询服务委托方式,引导有能力的企业开展项目投资咨询、工程勘察设计、施工招标咨询、施工指导监督、工程竣工验收、项目运营管理等覆盖工程全生命周期的一体化项目管理咨询服务。


2017年5月住建部《工程勘察设计行业发展“十三五”规划》提出:培育全过程工程咨询。积级利用工程勘察设计的先导优势,拓展覆盖可行性研究、项目策划、项目管理等工程建设全生命周期的技术支持与服务,提高工程项目建设水平。


2017年5月底住建部《关于开展全过程工程咨询试点工作的通知》提出:要引导大型勘察、设计、监理等企业积极发展全过程工程咨询服务,拓展业务范围,在民用建筑项目中充分发挥建筑师的主导作用,鼓励提供全过程工程咨询服务。


2017年7月住建部《关于促进工程监理行业转型升级创新发展的意见》,提高监理多元化服务水平,创新服务模式,优化行业组织结构,提升行业核心竞争力,形成以市场化为基基础、国际化为方向、信息化为支撑的工程监理服务市场体系。培育一批智力密集型、技术复合型、管理集约型大型工程建设咨询服务企业。


因此,BIM未来发展主要应用在建设方(业主)主导在建设过程形成BIM闭环;设计院应用VDC走向项目全过程咨询,在虚拟设计及建造形成BIM闭环。BIM正向设计体现在创造价值,体现在降本增效。


三、设计院全员BIM设计


设计院在进行全员BIM设计时,都会面临上手难(有经验的设计师难于快速应用BIM软件进行设计);效率低(在传统CAD设计中,设计师本应做而未做的工作,需要在BIM设计中体现);质量忧(多数BIM设计人员设计经验少,模型存在需要合规性校核的问题);出图难(图纸标注工作量大,标注实体常丢失,快速成图效率低)等问题。


设计院在进行CAD设计时,在二维设计中,设计没有联动性,如平面、立面、详图中门窗由于分开设计,会导致图纸不一致。设计碰撞多,二维中无法立体、协同看设计,如结构与建筑墙体位置不重合,结构墙与二次砌筑墙不扣减等。设计图纸差,在设计过程中无法进行自动化的合规性设计校核,同时由于工期紧、任务重、项目复杂,难以保证优良的设计质量。设计信息少,二维设计数据信息量少,难于有效的进行性能分析和校验。


因此,设计院在通过全员BIM设计,就能够把在CAD设计中所为解决的问题,都能快速的解决掉,并且能够保证图纸模型一致、减少重复工作量、各专业质量提高、设计沟通成本降低、反馈图纸信息多、问题暴露及时反馈。


综上所述,如果跟不上时代的潮流,设计院利益将会被各行业进行蚕食及瓜分,因此,设计院全员BIM设计是一个设计发展趋势,势在必行。并且在顺应时代趋势的前提下,通过自身的底蕴反超各行业,引领时代潮流。


责任编辑:何雯丽




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