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从_甩图板_到BIM_设计院的重要作用_任爱珠

第6卷第1期2014年2

Vol.6No.1

Feb.2014

从_甩图板_到BIM_设计院的重要作用_任爱珠

从“甩图板”到BIM —设计院的重要作用

任爱珠

(清华大学土木工程系,北京100084)

【作者简介】任爱珠(1946-),博士,清华大学土木工程系教授,博士生导师,国际土木与建筑计算机应用学会ISCCBE (In-ternational Society for Computing in Civil and Building Engineering )常务理事,中国土木工程学会计算机应用分会副理事长。主要研究方向:CAD 技术、协同设计技术、桥梁倒塌模拟、虚拟现实应用技术。

【摘要】BIM 作为一种新的理念和技术,已被誉为自“甩图板”工程后的第二次设计革命。然而BIM 技术在设计

院的普遍推广应用还缺乏足够的推动力。本文回顾了设计院在我国

“甩图板”工程中的重要作用和出色表现;分析了BIM 对设计院今后在建筑市场中进一步提高竞争能力的意义;阐述了设计院在BIM 推广应用中的主角地位和引领作用;展示了走在BIM 应用前列的设计院的出色表现;说明了设计院仍将在BIM 浪潮中发挥重要作用。本文还根据设计院推广应用BIM 技术中遇到的难点问题,提出了政府主管部门、行业专家、设计院全体员工以及BIM 软件企业共同努力,

为设计院推广应用BIM 技术助力的建议。【关键词】BIM ;协同设计;CAD ;工程设计;标准;“甩图板”【中图分类号】F406.11:TU17

【文献标识码】A

【文章编号】1674-7461(2014)01-0001-08

1前言

建筑信息模型(Building Information Modeling-BIM [1])作为一种新的理念和技术,是目前建筑业的

热点,正在受到业内学术界和工业界的普遍关注。BIM 已被誉为自“甩图板”(推广应用CAD 技术)后的第二次设计革命。

大多数世界著名建筑、结构、施工(Architecture 、Engineering 、Construction-AEC )公司,几乎所有项目都已运用BIM 技术。大多数其他AEC 公司也都处

在从CAD 向BIM 转变的过程中[1]

。根据McGraw Hill 2012年的统计[2],北美建筑业应用BIM 的比例已从2007年的28%增长到2012年的71%。其中74%的承包商已经在实施BIM ,超过了建筑师(70%)和(结构)工程师(67%)。2010年的统计,西欧建筑业应用BIM 的比例为36%(2009年北美应用BIM 的比例为49%)。近年来我国的一些大设计院在一些大型项目中也已经应用了BIM 技术,并

取得了不少业绩[3]

。但是总起来说,

BIM 在我国的应用范围和应用深度,与欧美等国家相比,还有很大差距。曾经在“甩图板”工程中勇往直前的我国

广大建筑设计院还没有足够的动力与热情在应用

BIM 的“二次设计革命”中冲锋陷阵。这其中的原因是多方面的。首先,应用BIM 不是简单地将一个非BIM 软件换成BIM 软件就可以了。应用BIM 需要团队协作,

需要在一定程度上建立起新的工作模式,也就是说,原有的管理模式可能需要有一定程度的改变。对于设计院来说,该院的第一个BIM 应用项目可能会遇到不少问题,设计的效率可能会暂时降低。对设计师个人来讲,应用BIM 需要花费的培训时间和暂时的效率低下可能会暂时影响到个人或部门的收益。其次,

BIM 作为一种新的理念和新的技术,要保证BIM 的顺利实施,需要既有工程设计专业基础又掌握BIM 技能的专门人才,同时,对广大即将应用BIM 技术的设计人员还需要进行培训。第三,现有的国外BIM 软件的本土化程度还不高,国外BIM 平台可供国内设计人员使用的标准族库有限,缺乏本地化平台,功能也不够丰富;国内还没有成熟的适用于设计阶段的BIM 应用软件。第四,一个大型复杂建筑常常需要使用多个不同的软件。这些软件中,有的已经可以运用BIM 技术,有的还不可以。即使两个同样具有

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BIM功能的软件,在这两个软件之间也很难实现数据共享。比如,在结构设计中应用ETABS进行钢结构计算时,在ETABS中建立的模型不能和其他专业软件实行数据共享,而且无法在ETABS模型基础上直接生成二维施工图。通常设计师们需要运用二维绘图软件重新绘图,或是将其转换成Revit能接受的模型格式,通过ETABS到Revit的插件,输出EXR格式文件,将ETABS模型导入到Revit中,即使这样,在转换过程中也还是会有信息的缺失与畸变。除此之外,还有不少其他原因,鉴于篇幅,本文不再赘述。

在种种原因下,有的设计院对应用BIM技术还存有不少顾虑。作为生活在市场经济之中,每时每刻都需要考虑生存压力与经济效益的设计院,存在这种顾虑是很正常的,也是很容易被理解的。

2历史的回顾

今天,已经没有设计师还在手工用鸭嘴笔画施工图,用计算尺计算结构内力了。但是,在20世纪80年代后期、90年代初,“甩图板”工程的推动也是遇到过很多困难的。当时,许多资深工程师都对计算机能否代替人工画复杂的钢筋混凝土配筋图心存怀疑。

第一张单层两跨钢筋混凝土平面框架配筋图是在国产TQ(图强)-16机上准备数据,运行绘图程序,然后坐火车,再换长途汽车,到贵阳某单位的进口绘图仪上画出来的。当时,内存只有32K字长(一个字长为48位比特(bit),即6个字节,32K字长相当于32*6=192KB)的TQ-16机需要一间约40m2的房间才能装得下,需要专门的管理人员24h 值班,专门的打孔员帮助打孔。一台TQ-16机的售价约100万元(彼时一个北京市的大学毕业生的月工资是56元)。

在那个年代,IBM286、IBM386等个人用微型计算机还很贵,远远没有普及。大部分设计人员没有接触过计算机,一切都要从头学起。当时的计算机绘图软件功能很有限,需要一笔一笔地用鼠标像在纸上用铅笔画图一样画在计算机屏幕上。结构计算要输入大量数据,从节点和单元的编号到每个节点的座标,每个单元的截面尺寸,都必须用手工填写数据再输入计算机,有的程序甚至还要求用户输入每根杆件的固端弯矩[4]。记得当时在清华大学的M150计算机上计算一幢28层楼的剪力墙结构的震型,填了50多页A4纸的数据,这些数据需要被打孔机打在卡片上,再输入计算机;为了保证输入数据的正确性,前前后后检查数据、通过试算,共花了3个星期。

为了促进CAD技术的推广应用,除建设部等政府部门下了大的力气外,设计院、CAD软件开发人员和其他相关单位等都做出了巨大的贡献。印象最深的有两件事,一是笔者等参观某部设计院的“甩图板”工程实施情况时,院领导介绍,为了鼓励设计人员应用CAD技术,规定设计人员每用计算机画一张施工图,就可以得到一份奖金。另一件事是80年代后期,笔者等与某部设计院进行学术交流时得知,该院花5万美金购买了一套国外的建筑渲染软件。当时该软件的渲染功能很有限,除了能表现带彩色的三维几何模型以外,不能表现具有真实感的材质,不能表现具有真实感的背景,天空只是几条象征性地表示云彩的曲线。但就是这样的软件,使该设计院在当时的项目谈判中,取得了几乎百分之百的成功。5万美元的投资很快就收回了。

在“甩图板”工程实施过程中,除了AutoCAD、Microstation、Intergraph、SAP5等国外软件,为广大设计人员提供了计算机绘图工具和结构分析工具外,我国广大工程技术人员更是开发了PKPM、ABD、TBSA、BJCAD、House[5]等一大批适合我国国情的自主开发软件,这些软件在我国建筑业CAD技术推广应用中发挥了至关重要的作用。

3BIM对设计院的意义

记得刚上大学,老师进行专业教育时就给学生介绍设计人员的辛苦。老师说,水晶宫是设计院的别称。哪个楼晚上一直亮着灯,那个楼就是设计院的办公楼。等到工作了,一笔一笔地在图纸上画图;甲方改方案了,需要重画,或是将图纸改得打满补丁时,就体会到老师的话一点不错。“甩图板”工程极大地提高了设计效率,将广大设计人员从繁重的工作负担中解放出来了。但是设计人员好像没有轻松多长时间。效率高了,任务量加大了,业主要求的设计周期缩短了,更需要加班了。以前一个项目的设计周期是以年来计算的,现在是以月、天来计算的。有的业主甚至恨不得今天给你任务,明天就给我图纸。于是,设计时间短于绘图时间,绘

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图时间短于改图时间。为了满足市场要求,设计人员无休止地加班加点、甚至通宵达旦。审图公司的审图专家发现,怎么图纸中的错误这么多?好多地方都交不上圈。设计人员很委屈,实在是忙不过来,有的地方做不到应有的深度就只好交上去了,万一耽误了进度,吃罪不起。

七八十年代做设计时,建筑、结构、暖通、给排水、电气等各个工种的设计师,在设计汇总时,需要逐层按照各个标高段互相介绍,在这一标高处,本工种有什么构件。暖通设计师介绍通风管道的标高,直径,走向,结构工程师要赶快回忆该层结构的梁板的下皮标高在哪里,与管道有没有“打架”。一个设计中的建筑模型装在设计师的脑海里。设计修改了,就要再汇总一次。尽管设计师小心翼翼,许多工程在施工时还是发现有不少“打架”的地方:管道从梁的中间穿过;设备进不了门;梁柱节点处钢筋太密以至于混凝土中的石子震不下去;等等。设计人员只好修改设计,出“洽商”,又费工又费料又耽误工期,有时改起来很麻烦,还影响建筑质量。

七八十年代的建筑方案,一般是做3个,由业主从中选一个。因为那时建筑师做一个建筑方案要花很多时间。即使建筑师有很多好的方案,但是由于时间有限,很难在业主要求的期限内将所有方案都画出来。而且,在方案阶段,每一个建筑方案在提交以前,需要得到结构设计师的首肯。结构设计师需要先算一算,这个方案在结构实现上有没有问题。有时,建筑师很心爱的方案在结构设计师那里得不到支持。因为结构受力太复杂或受力不合理,也来不及做大量结构分析与比较,结构工程师不敢贸然“拍板”。建筑师只好忍痛割爱。有时,建设场地非常局促,设计师精心设计的方案和精美的建筑立体造型,因为业主担心日照、能耗、局部风力放大效应等问题,而建筑师又没有足够的时间和分析工具,给出明确的答案,而不得不放弃。

尽管到了20世纪90年代以及进入21世纪以来,CAD技术的不断发展使得这种状况有了改变,但是由于CAD技术运用的是二维的建筑表现形式,像建于1999年的上海金茂大厦,为了得到一张显示各类管线走向的三维图纸,上海建工集团的设计师们还需要画几十张图纸,才能将完整的管道空间布置表现出来。

在设计院中应用BIM技术,能不能解决这些问题呢?我们来看一看BIM在一些设计院中应用的体会。

今年8月份,备受瞩目的上海中心大厦工程封顶,BIM技术为这座摩天大楼的顺利建成提供了强大的技术支持。项目团队利用BIM理念进行项目的设计、生产、管理,大大缩减了设计周期、提高了现场施工和安装的准确率。在大厦设计中,利用BIM模型及相关专业软件,对建筑物的日照、能源消耗、室内采光等物理性能进行分析,方便快捷地得到了日照效果、建筑能耗情况、采光效果等信息。设计师即可根据这些信息对设计方案进行进一步调整与完善,使建筑更加舒适、节能、环保、可持续维护,从而提高了建筑物的整体性能[6]。同时,运用BIM模型构建的虚拟环境,项目各参与方可以直观地了解设计方的设计意图,使项目各参与方对项目互相理解并与设计方达成一致的认识,消除理解误差,大大提高了沟通效率。

上海中心大厦管线系统的空间关系极为复杂,在设备层,由于大量桁架杆件的存在,使得可用于管道穿行的空间极其窄小而且极其复杂。运用BIM 模型和碰撞检测软件,可以由计算机自动检测出各专业模型构件之间存在的冲突,便于设计师在设计图纸交付前即可改正设计中存在的构件“打架”问题,而不必等到施工阶段再去改正这些错误。

杭州奥体中心主体育场的设计对防火、疏散、声音效果、温度变化的要求都很高。设计师们为此建立了BIM模型,利用BIM模型进行声学环境模拟分析,对主体育场建筑设计方案进行观众坐席区域的声压分布评估,证明了该设计方案无声场缺陷,具有满意的声学效果[7]。此外,该项目还对体育场的温度环境做了分析,直接将BIM模型导入IES软件,分析无孔隙结构与孔隙结构外壳两种方案对室内温度变化的影响,以确定最终方案中,外壳结构是否开孔以及开孔率。

该项目还应用BIM模型,对体育场的风环境做了分析。以便确定该建筑方案中的行人活动区内有没有严重的空气漩涡和不利于空气流动的死角。从而保证了建筑物的舒适度和人性化。

曹妃甸国际生态城水上会馆项目美轮美奂的芙蓉花瓣状建筑外形给设计带来了很大的挑战。建筑外形水平投影是椭圆形的曲面,竖向外表面又是自下而上向内倾斜的曲面,其定位非常复杂,传统的二维设计根本没办法进行准确定位。另外芙蓉花瓣状建筑物的屋顶又是倾斜的,如果按照传统

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的二维模式去设计,不仅困难重重,而且各专业之间会出现很多冲突和碰撞。但由于采用了BIM软件直接进行设计,使设计师们降低了出错率,节省了很大的工作量[8]。

云南省设计院从2006年引入BIM概念,到2007年成立BIM工作室开始,不管是营收还是荣誉,BIM都让云南省设计院大获丰收。全院不仅收入连创新高,而且在短短三年时间内,获国家优秀工程勘察设计银奖1项;获全国优秀工程勘察设计行业一等奖2项,二等奖1项,三等奖1项;获省级优秀工程勘察设计奖21项,其中不少奖项填补了云南省的空白[9]。

随着规模、难度的加大,BIM在市政工程中也展现了她的魅力。上海市城市建设设计研究总院迪士尼综合水处理项目、11号线徐家汇站内部装修设计等多个工程都采用了BIM技术。BIM改变了市政设计工程中,传统设计需要将图纸一改再改的问题,使设计图纸的正确率和设计效率大大提高。

举一个国外的例子。新西兰的Geyser大厦是该国的第一座六星绿色建筑,由Patterson Architects Ltd运用BIM技术设计。这座建筑建成后(与相同面积的同类建筑比较)仅用了27%的能源;只采用了一半的人工光源照明(6W/m2);只使用了一半的水;100%的新鲜空气循环,70%废弃物的循环利用。

从上面几个实际例子可以看出,在设计中应用BIM技术,就像是在计算机里不用材料、不用施工人员、不用钱财,将设计中的房子盖起来,将这个“虚拟”的房子放在各种地理、地形、大气环境、生存条件中进行实况模拟和分析,经历建造过程中遇到的各种难题,使这幢建筑物在施工前就经受了实际环境的检验。这样做带来的益处是:

(1)给了建筑师更大的舞台,使他们可以充分施展他们的才华,设计出更加实用、经济、美观、更加环保、更加节能、更加宜居的传世之作。各种设计成果的三维可视化,具有真实感的建筑效果图、三维动画、真实场景实时漫游等手段为建筑师提供了强大的方案展示手段。对于其他工种的设计师来讲,他可以有更多的精力去做好本专业的方案设计和扩初设计(据统计,目前设计师有50%以上的工作量用在施工图阶段)。

(2)有利于提高设计质量。利用BIM模型可以方便地进行日照、热工、风场、能耗、声学等物理性能的分析和成本测算,以及防火性能、防风性能、抗震性能、人员疏散性能等防灾减灾性能的评估,有利于设计出精品建筑。利用BIM模型可以方便地显示错综复杂的建筑构件和管道系统,在设计阶段发现二维图纸中很难发现的设计错误;基于BIM模型而生成的的工程施工图和统计表能最大限度地保障其正确性、无歧义性。因此大大降低了设计图纸的出错率(2008年长春市审计局在对市政府投资的工程项目审计中,抽查了其中的13个项目,结果发现设计变更部分引起的支出占了项目总投资的22.23%)。对于大型工厂、机场与地铁等交通枢纽,大型医院、体育场馆、剧院等公共建筑而言,BIM 更是提高设计质量的有效途径。

(3)提高了设计效率。虽然刚开始实施BIM时会碰到许多困难而降低了效率,但是降低效率是暂时的。一旦设计师们适应了BIM工作方式,便会因为设计质量的提高而减少设计修改的工作量,减少了施工阶段设计人员画修改图,写洽商和跑现场的工作量。同时,通过设计团队中各个工种在同一个BIM模型和同一个设计平台上工作,保证了各工种间的协调,建筑师修改设计的通知能实时地发送到各个工种和相关设计师,修改的内容会实时地反映在BIM模型上,从而避免了大量不必要的工作。

(4)建立在统一的BIM模型和统一的设计平台上的多专业协同设计工作方式,使得集中人力共同完成一项紧急任务成为可能。在原有的二维工作模式下,当设计任务因为某个原因需要提前完成时,临时增加人力有时反而会使得场面更加混乱,设计错误更多,而影响后面的审图效果。而运用BIM模型和协同设计平台以后,这个问题就迎刃而解了。

(5)更好地控制预算。利用BIM模型的真实感和可视化,可以更好地与业主、施工单位、预制厂商、设备供应商等对设计方案进行沟通,更好地理解业主的意图,更快捷地进行各种方案的比较,包括建筑预算的控制。有了BIM模型,建筑师对建筑物各部分的使用功能(空间、人流等)和物理性能(日照、能耗、声学效果等)以及满足这些功能和性能所需要付出的代价,可以有更加准确而快捷的计算方式,从而可以在决定建筑方案时,在控制预算的情况下,对这些功能和性能进行科学的取舍。

总起来说,在设计院中应用BIM技术将极大地提高设计院在建筑市场中的竞争能力。

事实上,我国一些著名设计院和一些具有战略眼

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光的设计院领导,如北京市建筑设计研究院、上海现代建筑设计(集团)等[3][14],,已经率先在一些大型、复杂建筑工程中应用了BIM技术。北京建筑设计研究院运用BIM技术设计了独特而非常有创意的凤凰国际传媒中心(见图1)。该中心位于北京朝阳区朝阳公园西南角,总建筑面积64973m2,是奥运之后北京市最重要的公用建筑之一。该建筑的外壳,除了具有结构功能、装饰功能以外,还具有遮阳和雨水收集、自我循环功能。因此该建筑的3180片玻璃幕墙单元的尺寸和定位都是不一样的(见图2),设计者运用BIM技术,通过计算机编程,直接将幕墙单元数据传给幕墙制造工厂的数控机床,进行数字化控制和加工,实现了数控幕墙的自动化[14]。

此外,北京市建筑设计研究院设计的总建筑面积42.7万m2,总高度528m的“中国尊”项目(见图3)也运用了基于BIM的协同设计技术,在设计的精细化程度、设计效率,以及降低施工难度、降低工程造价等方面都得到了质的改变[15]。

4设计院在BIM应用中的主角地位

由于BIM技术使施工企业可以对施工过程进行预演,对施工进度和计划进行跟踪,从而使施工空间和资源得到了充分的利用,使造价、采购、库存、财务等的管理更加有效,使施工方案得到了优化。所以一些施工单位的BIM应用走在了设计院前面,如国家体育场、广州珠江新城西塔、青岛海湾大桥、昆明新机场设备安装工程、上海国际金融中心等[10]。

由于BIM技术可以使业主利用BIM模型进行前期项目策划和后期运营和维护管理,业主对BIM的积极性也日益高涨。SOHO已将BIM作为其未来三大核心竞争力之一来进行建设;万达、龙湖等大型房产商也在积极探索应用BIM;上海中心、上海迪士尼等大型项目的业主将BIM作为企业参与项目的门槛;有的项目的业主将BIM写入招标合同,或者将BIM作为技术标的重要亮点[11]。而作为业主,中信地产更是从项目管理、资金投入、到与惠普、欧特克公司的合作,在“中国尊”项目中进行了国内BIM技术的首次全流程应用,通过BIM技术应用工程实践,来推动BIM技术在我国工程建设领域的广泛应用。

在这样的形势下,似乎建筑设计院在BIM推广应用中不再像“甩图板”工程那样,是该工程的主角了。然而,没有设计院的积极参与,不重视设计院的主角地位,BIM在建筑业的应用是不完善的。

建筑物作为一个产品,其性能和质量主要是由设计决定的。设计的好坏对施工效率和施工质量可以产生巨大影响,设计阶段形成的信息在建筑物整个生命周期中都需要使用,因此设计用BIM对项目的贡献是最大的[12]。在设计阶段,BIM模型的内容涵盖了几何尺寸、总图位置、材料、建筑做法、结构构造、强电弱电设备和走线、供暖通风设备和管道、给排水设备和管道、施工要求等几乎所有建成一幢建筑物所需的信息。根据国外相关数据统计,设计BIM的信息贡献率达到全部信息的80%以上。可以说,设计阶段BIM模型是建筑物全生命周期BIM应用信息的主要来源。国外的统计数据还表明,绝大多数建筑项目的BIM应用主要集中在设计阶段;施工阶段中的BIM应用,大多依附于建筑设计阶段建立的BIM 模型。产生这一现象的主要原因还是在于建筑设计在整个建筑工程行业中的主导地位

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图1

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凤凰国际传媒中心图2

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不同尺寸和定位的幕墙单元图3用BIM技术设计的“中国尊”

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一个建设项目从立项、审批、确立预算、招标施工到竣工验收的过程中,设计院是完成这一程序的主要部门。政府主管部门需要依据设计院提出的项目可行性研究报告及投资估算,评估该项目是否具备立项条件。建设主管部门需要依据设计院提交的项目扩初设计与项目概算,审查该项目的设计方案是否合理,项目概算是否在允许的范围之内。施工企业需要依据设计院提供的施工图编制施工图预算,并进行工程组织与实施。工程施工中的设计变更与变更结算必须由建设单位、监理单位、施工单位依据设计院确立的项目变更签证,才能实施工程变更,并办理工程变更结算手续。工程竣工与工程决算需要建设单位、施工单位、监管部门依据设计院提出的工程竣工图组织工程验收,才能确定项目建设是否符合技术标准,是否具备移交使用的条件[13]。

根据国际行业权威的数据分析,在建设项目总投资额中,设计费用约占工程造价的3% 5%,但项目建设过程中,设计环节对工程造价的影响程度却超过70% 80%。如果设计院运用BIM技术,在方案阶段对设计方案进行充分的经济分析和成本核算,那么该设计方案必然会对建设工程的造价起到很好的控制作用[13]。运用BIM技术,设计院可以运用其专业特长和编制设计方案的身份,在选择建设地址,决定投资方案,设备选型等方面进行优化;在技术设计阶段,设计院可以运用BIM技术提高设计质量,缩短设计周期,节约投资、为业主设计出价廉物美的精品;施工图设计阶段,设计院运用BIM技术可以在图纸交付前就进行一系列碰撞检查和成本控制计算,为业主免去设计变更所带来的额外开支。

可见,设计院在方案设计阶段的项目扩初设计、项目概算;技术设计和施工图设计阶段的施工图纸、相关文件;以及施工阶段由设计院出具的项目变更签证是项目建设过程中的法律文件,它是项目建设过程中政府主管部门、业主、施工方、监理方以及其他相关方行事的依据,也是业主进行后期管理和维护的重要文件。设计院如果能在设计阶段,运用BIM技术,建立从初步方案到提交施工图时的BIM模型,那么,该模型就能在项目建设过程中成为审批、施工、监理和其他相关方的参照依据。同时,也节省了业主、施工单位自行建立BIM模型的成本。

与项目建设单位、施工单位相比,设计院里的各专业人才相对集中,技术力量更强,推广应用BIM的条件更加成熟。所以,可以说,在未来的时间里,国内主流设计院仍然会充分展示她在BIM技术推广应用中的主角地位,发挥应用BIM的引领作用,并在不断深化自我的同时,向前将BIM延伸到项目策划与咨询,向后延伸到施工安装与管理,进一步地,伸展到项目的后期维护与管理直至项目的全生命周期。

项目的日益复杂,业主对产品的高要求,设计行业的买方市场,迫使建筑设计企业必须应用新技术、新手段,提升本身的核心竞争能力。BIM就是这样一种新技术、新手段。社会发展的历史说明,任何新技术,只要它有利于提高质量、提高效率、降低成本,有利于加强企业的竞争能力,就必然会受到欢迎,最终变成企业的自觉行动。

5为设计院推广应用BIM助力

与“甩图板”工程相比,普及BIM技术面临的难度要大得多。“甩图板”只是用计算机计算代替了手工计算,以计算机绘图代替了手工绘图,不需要改变管理模式。设计师在项目负责人和工种负责人领导下,与“甩图板”以前一样,仍然以个体工作方式为主。而运用BIM技术,则意味着设计人员必须在同一个BIM模型上协同工作,意味着工作方式、管理方式的改变。

现有BIM软件也比以前的CAD软件要复杂,需要对设计人员进行前期培训。在开始应用BIM 的前2-3个项目中,甚至可能会产生设计效率下降的现象。

此外,目前二维图纸仍是合法的设计文件,运用BIM技术完成的建筑设计,在交付时所需要提交的文件与采用传统手段设计的文件是一样的。同时,目前现行的标准、规范都是与传统二维设计相对应的,运用BIM技术完成的建筑设计还需要做很多补充工作,从而增加了设计人员的负担。也就是说,我国现有建筑行业体制、国内标准、规范在推广应用BIM技术中也存在不少障碍。

总之,在我国建设行业设计院推广应用BIM技术,需要政府主管部门、行业专家、设计院全体员工、建设方、施工方,以及BIM软件企业的共同努力。如果政府主管部门能像当年推动“甩图板”工程那样下大决心,使现有建筑行业体制更加适合BIM技术在设计行业的生根发芽,更加积极地推进BIM标准与规范,给积极推广应用BIM技术的设计

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院以更多的肯定与鼓励,那么,BIM技术在设计院的推广应用的步子就会大得多。

美国早在2003年就开始制订推广应用BIM的政策。美国总务管理局GSA(General Services Ad-ministration)推出了国家3D-4D-BIM计划,鼓励所有GSA的项目采用BIM技术,对应用BIM的项目给与经费资助。2009年7月,美国威斯康辛州成为第一个要求州内新建大型公共建筑项目使用BIM的州政府,要求从2009年7月开始,州内预算在500万美元以上的公共建筑项目都必须从设计开始就应用BIM技术。为了更有效地促进BIM的发展和应用,美国建筑师协会(American Institute of Architects-AIA)提出了BIM协议范本《AIA E202-2008-Building Information Modeling Protocol Exhibit》;Consensus-DOCS联盟提出了BIM附录《ConsensusDOCTM301 -Building Information Modeling Addendum》。这两个文件针对BIM在应用中的技术细节进行了规范化描述,并在应用过程中得到了业界的普遍认同,对BIM的推广应用起到了很好的作用。

新加坡政府规定,从2013年起,所有项目(不论是公共项目或是私人项目),除传统施工图纸和文件外,设计单位一律要向建设方交付符合本国标准规范的BIM模型,而政府会为此给每个项目50%的BIM成本补贴,仅此一项,政府每年额外支出1500万新元。以上种种都是政府主管部门促进BIM技术推广应用,取得好的效果的例子。

在澳大利亚,业主长期拥有物业的情况较普遍,为了便于有效地维护与管理物业,业主会额外增加7%的设计费来要求设计方提交BIM模型。

如果设计院领导和全体员工能达成共识(云南省设计院2007年提出“打造大云南省设计院”的改革决议在职工代表大会上获得全票通过[9],此后全院实行新的管理办法并加快了BIM技术的推广应用,取得了骄人的业绩),不怕学习新技术,不畏惧BIM带来的管理改革,不在乎暂时的效率低下,那么设计院就会顺利地度过初期的“阵痛”,引来后期丰收的喜悦。实际上有不少设计院已经在应用BIM 技术过程中积累了不少经验。有的设计院通过奖励政策鼓励员工积极应用BIM;有的设计院改变了用图纸张数计算工作量的管理办法,而改用工作绩效管理办法;有的设计院在设计阶段的BIM模型的基础上,添加施工阶段的设计变更等信息,得到竣工后的BIM模型,被业主花钱买走;有的设计院从设计最初阶段就建立BIM模型,为业主提供更多的咨询工作,扩大了业务范围。

虽然目前在市场上已有不少BIM软件,我国不少大型复杂工程项目应用Revit、ArchiCAD、Tekla等一些著名国外软件,在应用BIM技术上取得了不俗的业绩,但是我们也看到,光靠这些国外软件,在我国工程设计行业全面推广应用BIM技术是不够的。一些国外BIM软件的本土化还不够理想,缺乏符合本土标准的族;另外,对于广大中小设计院来说,购买国外软件和相应的硬件设备仍然是一个较大的负担。当年推动“甩图板”工程时,是一大批我国自主开发的符合我国设计标准、规范和国情的结构分析和绘图软件、建筑设计和绘图软件、给排水和暖通设计软件等的问世,才最终使我国广大设计人员真正甩掉了图板。可以说,本土软件才是主力军。

我们期待有志于在我国工程设计行业推广应用BIM技术的广大软件开发人员尽快地开发出受我国广大设计人员欢迎的、易学易用的、便于各专业通信与协同的、尊重设计人员专业特点的、符合设计人员工作方式的、对用户友好的、符合我国设计规范标准和国情的设计BIM软件。在这个(些)软件中,BIM建模和协同平台是关键。BIM建模软件的易用性、鲁棒性、可维护性和与其他软件的共享性极为重要,它是该软件是否能被广大设计师接受并受到欢迎的关键。建模软件面向用户的部分,必须符合设计师做设计的思考方式、专业特点、工作习惯。如果建模软件要求用户按照软件的逻辑与结构去建立BIM模型,那这个软件就不会受欢迎。BIM必须和高效的协同平台相结合。良好的通信机制可以使项目团队成员之间的配合更加有效、更加密切,从而提高团队协作能力。虽然应用BIM 技术会要求设计院改变一些管理方式,但是协同平台不能一味地要求用户去适应软件的架构。同样地,协同平台也必须易学易用,符合设计师做设计的思考方式、专业特点、工作习惯。协同平台要求用户改变的习惯必须尽可能少。

如果一个(些)BIM设计软件交给用户后,他只需要化很少的时间就能学会,不需要他停下手里的工作专门花很长时间去学习、培训,那么,BIM技术在设计院的推广应用会顺畅得多。

6结束语

通过对我国“甩图板”工程的历史回顾和推广

从_甩图板_到BIM_设计院的重要作用_任爱珠

应用BIM的意义的分析,我们可以看到:应用BIM 技术会带给建筑师更大的舞台,有利于提高设计质量,有利于提高设计效率,能更好地控制预算,进而提高设计院在建筑市场中的竞争能力。建筑设计在整个建筑工程行业中的主导地位决定了设计院在BIM推广应用中的主角地位和引领作用。虽然BIM在设计院推广应用的道路可能并不平坦,但这又是一条必经之路,是提高设计院核心竞争力的必然选择。柯达公司的转型,CAD技术普及以后手工绘图员(指那些后来没有学会计算机绘图的绘图员)的失业,或许可以带给我们一些启示。

本文是作者分析BIM文献资料和结合自身工作经验与体会写就的,意在为设计院推广应用BIM 技术尽一点绵薄之力。文中不当之处,请同行们批评指正。

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From“Throwing off Drawing Board”to BIM-the

Significants of the Design Institutes

Ren Aizhu

(Department of Civil Engineering,Tsinghua University,Beijing100084,China)

Abstract:As a new idea and technology,BIM has been looked as the second design revelation.While the pushing to apply BIM in the design institutes is required.This paper looked back the important actions of the Chinese design in-stitutes in the“Throwing off Drawing Board”project,analysed the significance of BIM to raise the competition in the building markets for the design institutes,expounded the leading role and function of the design institutes in the BIM ap-plications,displayed the excellent performance of the design institutes who are walking in the forefront.The above key points indicate that the Chinese design institutes will still play an important role in the BIM wave.Based on the analysis of the problems in the BIM application in the Chinese design institutes,this paper give some suggestions on how can gov-ernments,professional experts,designers and software developers can push forward the BIM applications.Keywords:BIM;Cooperative Design;CAD;Engineering Design;Standard;“Throwing off Drawing Board”