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綜合分析BIM在運用與推廣中的障礙問題
發布時間:2016-01-25     瀏覽次數:5011

雖然我國建筑業產值規模巨大,但產業集中度不高,信息化水平落后,建筑業生產效率低的不足依然明顯,盡管我國建筑企業一直在提倡集約化、精細化,但缺乏信息化技術的支持,上述的情況很難改善。而BIM技術的出現讓建筑企業的精細化管理提供了可能。

雖然我國建筑業產值規模巨大,但產業集中度不高,信息化水平落后,建筑業生產效率低的不足依然明顯,盡管我國建筑企業一直在提倡集約化、精細化,但缺乏信息化技術的支持,上述的情況很難改善。而BIM技術的出現讓建筑企業的精細化管理提供了可能。

隨著信息技術的發展,特別是互聯網技術的發展和大容量、高性能計算機硬件的開發使用,使建設規模大、建設周期長、參與方多的建設項目的信息技術化成為可能。BIM的本質是通過建立一個數字模型來整合建筑全生命周期內的所有信息,包含設計、建造、運維管理等各個環節。

基于優化設計、碰撞檢查、施工方案優化、4D施工模擬、施工質量與進度監控、協同作業管理、快速算量、可視化管理等明顯優勢,利用BIM技術可以增強設計與施工之間的溝通,實現從概念設計到施工過程的高效運作,方便甲方全方位地了解工程進度及質量狀況,實現實時精細化管理。

盡管BIM技術在很多國家已經形成了較為成熟的標準或制度,發展如火如荼,然而國內BIM技術的應用卻一直沒有得到普遍應用,僅限于形體復雜的建筑,且只是局部使用并只充當輔助設計或指導施工的角色。現在我們綜合分析并站在各參見方的角度來探討一下BIM在運用和推廣中存在哪些障礙。

國產軟件體系不健全

盡管BIM技術不是指具體某個軟件,但判斷的一個重要標準是是否使用了以BIM技術為理念的專業軟件。歐美建筑業已經普遍使用AutodeskRevit系列、BenetlyBuilding系列、ArchiCAD等數量達上千種專業軟件,這些都屬BIM技術的核心建模軟件。BIM核心建模軟件(英文叫BIM Authoring Software)是BIM賴以產生和發展的前提,其他衍生的二次開發軟件均是在BIM核心建模軟件的基礎上進行的不同層度上的信息交換,為項目不同參與方利用BIM提高各自的工作質量和效率服務。

相比于國外齊全和成熟的BIM技術軟件,我國這類專業軟件開發目前尚處初級階段,在上表列出的13類BIM相關軟件中,目前在BIM核心建模軟件這個領域,除了在算量軟件方面如廣聯達具備一定基礎優勢外,在設計軟件核心技術方面——BIM核心建模軟件開發較為缺失。國內自主開發的僅有廣聯達等少量的幾款軟件,處于空白狀態的軟件達8種之多,在功能等方面不能滿足相關各方面的需求。開發一款軟件不是一朝一夕能夠完成的事情,表中的格局在未來2-3年甚至更長時間不會有大的變化。國產軟件的缺失,造成很多專業技術和應用操作的不方便,使BIM技術在國內的應用受到了一定的限制。

BIM標準缺失

中國BIM市場沒有形成統一的規范標準,對于BIM的理解也各有不同。BIM涉及到的標準非常多,因此成為BIM技術應用首要面臨的難題,從一開始的規劃設計到最后的運營管理,每個環節都有不同的交付標準,需要統一各環節的交換和交付標準,是確保BIM廣泛應用的關鍵。歐美等地區都有統一的BIM標準,所以相關企業能夠跟著按著國家標準有序進行下去。與國外相比,我國現有的建筑行業體制不統一,缺乏較完善的BIM應用標準。

單純地把國外BIM的軟件做成中文界面很容易,但如果要實現與本土化建筑行業的無縫對接,那么制定自己的標準很有必要。目前,中國建筑科學研究院下屬的建研科技股份有限公司以及中國建筑標準設計研究院正在共同推廣BIM技術在中國的標準化應用,這一標準的征集與制定,涉及到眾多的參與單位,各單位需要共同協調解決與制定,標準的出臺也尚需一段時間。

高等院校推廣教育不夠

與國外高等院校積極將BIM技術引入課程體系、并進行一系列的課程改革和研究相比,目前國內絕大多數高校開設的建筑和工程類專業課程尚未將BIM技術理念納入課程體系,在深入介紹BIM技術核心理念和相關技術方面還不夠,只有建筑類專業對Revit-Architecture軟件的使用較為普遍。

各階段需重復建模

建筑信息模型,首先要有模型,在施工階段的模型的建立方式有兩種。一是從設計的三維模型直接導進施工階段相關軟件,實現設計階段BIM模型的有效利用,勿需重新建模。但是由于設計階段的BIM軟件與施工階段的BIM軟件和對數據信息要求是不盡相同的,需要數據接口的對接才能實現,現階段國內的軟件還無法完全實現。二是在施工階段利用設計院提供的二維圖紙重新建模,重復建模勞動強度大,需要大量的人力、時間和成本投入,這也是目前施工階段應用BIM的現實情況。運營維護階段同樣需要重復建模,設計及施工階段的模型均不能很好的用于后期的運營維護。

BIM本身的技術缺陷

由于BIM對硬件要求之高,因此硬件設施成本作為項目一項重要的成本不得不被反復核算加以考慮,因此高設備要求導致的高成本的投入也成為阻礙BIM快速普及的因素之一。

來自業主的不利因素

業主的需求是推動BIM在建設行業發展的主要動力之一。像上海中心、中國尊這樣的體量龐大、結構復雜的項目,高端業主才會有意識的去采用BIM技術來減少項目管理中的成本,但對于很多企業來說,他們對BIM技術缺乏認識,對BIM在工程中應用的優勢認識不夠,管理層也是偏向于管理而非側重于技術,對于采用新技術有著本能的抗拒,不愿意投入成本去做自己不了解的事,也不知道應該如何推進。對于業主來說需要一段過程來讓他們來了解BIM在施工管理中的優點。

來自設計方的不利因素

目前國內有大型設計院正在使用或嘗試使用BIM技術進行協同設計,但大多數中小設計院使用BIM仍然相對較少,且目前還是多應用在一些大型公建、重點項目上,因為這些項目常常在形體、結構、材料等方面不同于常規,利用常規手段難以解決,必須運用BIM技術方可實現。設計院運用BIM進行設計,面臨以下多重困境:

分工協調問題。BIM應用不僅帶來技術風險,還需要建立設計工作新流程。根據目前國內設計院普遍的分專業各自設計的現狀,設計單位對于同一工種之間的協作設計基本都可以實現,但在不同工種之間進行協調存在一定難度,設計師應用BIM軟件不可避免地會在一段時間內影響到個人及部門利益,并且一般情況下設計師無法獲得相關的利益補償。因此,在沒有切實的技術保障和配套管理機制的情況下,強制在單位或部門推廣BIM是不太現實的。

設計周期問題。應用BIM技術,要在電腦里將全生命周期進行集成,將后續施工、管理等環節的問題都提前暴露和解決,因而要考慮的因素遠超傳統設計過程,設計時間及工作量都將成倍增長,但是目前我國普遍存在著項目設計周期短、工期緊張的情況,且BIM軟件在初期應用過程中,不可避免地會存在技術障礙,這有可能導致無法按期完成設計任務。

資金投入問題。設計單位使用BIM技術需加大設施費投入來購買應用BIM系統的硬件和相應軟件,一個普通項目,軟件購買需近15萬元,加之類似軟件對電腦硬件要求非常高,項目大的工程文件如果不使用服務器級別的高性能計算機根本無法正常運行,此外對辦公的儲存空間、網絡等都需進行調整。

人才培養問題。需要培養具有BIM理念和技術的設計人員,盡管主流BIM軟件一再強調其易學易用性,實際上相對2D設計而言,BIM軟件培訓難度還是比較大的,對于一部分設計人員來說熟練掌握BIM技術有一定難度。另外,復雜模型的創建甚至要求建筑師具備良好的數學功底及一定的編程能力,或有相關CAD程序工程師的配合,這無形中也提高了應用難度。

建筑師和工程師設計理念的轉變不容易從2D設計到3D設計,從相對獨立的設計到協同設計, 實現BIM技術要求設計師們完成兩個轉變。設計人員的思維定勢在短時間里改變確非易事。且一個項目至少需要配備各專業人員共12人的團隊,需要花費大量的時間和金錢去進行前期團隊的培訓。

BIM技術支持不到位。BIM軟件供應商不可能對客戶提供長期而充分的技術支持。通常情況下,最有效的技術支持是在良好的成規模的應用環境中客戶之間的相互學習,在愈來愈強調分工協作的今天,BIM技術中心將成為必不可少的保障部門。但是目前除了一些大的設計院建立有自己的BIM技術中心,很多小設計院根本無此條件,也就無法確保本單位及BIM技術人員獲得有效的技術支持。

軟件兼容問題。現有目前國內常用的結構計算軟件與國外的BIM軟件之間尚存在局部兼容問題,難以順利對接;另外由于涉及到建筑、結構、水、電、暖等眾多專業,設計時是采用不同的軟件進行建模,但是在進行碰撞檢測時,如何將各專業的不同軟件建立的龐大模型整合到一起,電腦硬件配置也無法滿足要求,目前常用的方法是兩兩專業間按相同樓層進行選擇性的導入合并模型,再進行碰撞檢測,工作量非常巨大,而且從目前管理體制、組織方式來看,壁壘重重,協調難度大。

來自施工單位的困難

企業領導的認知問題。由于在施工企業進行BIM相關的工作,同樣需要投入大量的人力和物力,包括科技研發投入(硬件+軟件),資金投入,企業還需設立專門的BIM應用機構、對人員進行培訓,這些都必須首先獲得企業主要領導支持。要通過各種渠道讓領導知道引用BIM技術能夠降低企業成本,提高企業利潤,提高公司領導的認知度以獲得企業主要領導支持,但是目前由于BIM在施工中的實際應用效果不理想,BIM帶來的利益可預見性模糊,僅停留在機電安裝專業的管線碰撞檢測上面,確實是降低了后期返工的成本,但是這些效果僅僅使部分大型的施工企業的領導看到了BIM的優點,這其中還不乏有些領導不能真正理解BIM的含義和優勢,僅僅是因為盲目跟風和“賠本賺吆喝”的對外宣傳。企業最高管理不能因為BIM而BIM,而是要出于企業自身的精細化管理、提升效益的需要而實施BIM。

另外工程結算量差是施工企業獲得額外收入的來源之一,很多施工企業都在想,如果用BIM把所有事情都搞清楚以后,企業還能否通過結算的工程量量差掙錢,企業的領導是否還會考慮使用BIM進行工程量結算。

軟件本身的應用問題。對于BIM在施工單位的應用,作為土建的最基本的鋼筋翻樣下料功能,BIM軟件能否簡單、快速、準確的實現鋼筋建模并用于真實的現場下料和綁扎,目前市場最常用的算量軟件僅能用于鋼筋預算,尚不能完美的解決現場施工難題,還是得通過人工費時費力的進行鋼筋抽樣。

另外BIM建模需要大量的構建族庫,目前軟件提供的族庫尚不全面,某些設備和構件需要在過程中不斷摸索,作為施工單位來講,處于摸索實施BIM階段,前期需要花費大量的時間來建立自己的模型,并在過程中持續補充完善族庫。

實施BIM一般以項目部為依托,對硬件要求和軟件有很高的要求,項目部也需要配置高性能計算機并購買專業正版軟件,對于小型項目來說,需要一定的成本投入。

人才培養問題。實施BIM需要組建企業自己的BIM 團隊,能夠服務用于企業的項目,為項目帶來效益和利潤。但是由于企業都是剛開始實施,企業面臨的人才大量短缺的現象,需要挑選一定項目經驗的工程師,并對BIM有較強的學習能力和學習欲望,來進行較長時間的專業系統培訓,并在以后實際的崗位工作中繼續經摸索經驗,由于有一定項目經驗的工程師往往都已是項目的領導層,如果企業沒有合理的激勵機制和人才晉升機制,這些人員就算參加了相關培訓也往往不會從事這個崗位,導致培訓的人員流失及BIM團隊無法有效、持續、穩定的運轉。

是否有合適的項目問題。企業要想實施BIM,沒有業主的支持也是無法完成的,這就需要選擇業主也同樣認可的項目作為試點來推動BIM實施。實施與否,主要看業主,施工企業并沒有選擇使用或不使用BIM的自由,只有選擇主動使用還是被動使用BIM的自由。

缺少統籌管理和協同問題

BIM理念貫穿項目全壽命周期,對項目的建筑及后期運營管理綜合集成有重大意義,但實際的設計階段、施工階段、運維管理各階段缺乏有效管理集成,信息不流暢,未實現建筑業信息化的橫向打通。通過對目前國際和行業影響力并應用于國內市場的多款不同功能軟件的分析,發現BIM軟件之間有一定的交互性,但是在實際應用中兩者并未相互溝通,在項目運營階段BIM技術并未得到充分應用,使得運營階段在建設項目的全生命周期出于孤島狀態,BIM技術的實現問題并非僅僅是技術問題,而更多的是統籌管理問題。

BIM應用過程中缺少協同設計、尤其在國內項目運作中,項目不同階段、不同專業及參與方信息缺少統籌管理,BIM相關軟件涉及不同專業,而項目協同設計與否,對能夠充分實現BIM的價值至關重要。

破解上述障礙的思路

BIM對于工程建設業有著革命性的作用,但作為新生事物,產業環境還不盡成熟,在目前還是有著不少的困境需解決。要想在國內大力推行BIM技術,首先必須制定符合國情的BIM應用標準,由政府主導逐漸努力創造使用BIM應用的良好大環境,大力宣傳使用BIM技術帶來的優勢,站在各方的角度來解決問題,打消他們的顧慮,明確各參與方的所有權利與責任。

按照誰使用BIM、誰從BIM獲益最多、誰應該為BIM買單的原則,整個社會達成共識,使用BIM以后,業主獲益最大,因此業主應該出錢請設計和施工企業使用BIM;而設計和施工企業使用BIM需要多付出勞動,除了本身企業由于使用了BIM技術受益外,業主還應該給予相應的補償。

在高校的教學計劃中加入BIM課程,同時大力鼓勵社會辦理BIM培訓機構,進行BIM技術人員的培訓,只有BIM使用人數增加了,BIM整體使用水平才有可能得到提高。

國內BIM應用起步相對較晚,涉及不同應用方,不同專業、不同階段的應用,絕非一個或一類軟件可以解決的,BIM的發展離不開軟件的支持,我國在BIM專業多個專業領域均沒有自己的軟件,必須加速研發自己的BIM軟件。同時在使用過程中做好各階段信息的溝通和傳遞,杜絕出現信息孤島現象,使BIM能夠貫穿于整個項目全生命周期,理應以營運為導向實現建設項目價值最大化,最大限度符合全壽命周期管理理念,提升我國建設行業生成力水平。

我國建筑市場龐大,參與主體和參與潛量巨大,相信在各方的積極努力下,BIM技術必將為我國建筑業的科技進步;發揮重大作用。


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