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《我们需要什么样的BIM》

来源: BIM中国网

  【摘要】BIM(Building Information Modeling)是系统,是平台,是过程,是整合,BIM应该实现多专业建筑信息模型的整合,多专业多系统合而为一的“超级软件”在技术上没有难度,且与传统的分散的模型相比有无可比拟的优点,符合BIM技术的发展方向。设计BIM与建造BIM之间即便不能二合为一那么也需要建立动态关联数据链接库,增强其互操作性。BIM的终极目的就是要解决信息断层问题。BIM不仅是用于建筑全生命周期,不仅用于在建工程,而且还用于整个城市建筑和城市基础设施,以实现对城市的高效管理。

  【关键词】BIM;实用性;超级软件;整合

  一、BIM为何让人畏惧

  关于BIM的各种各样理论多如牛毛,但为什么众多对BIM抱有期待和需求的客户仍然找不到切入点?我们究竟需要什么样的BIM?BIM究竟能产生哪些价值?BIM首先要解决这三个问题,而不是整些华而不实的概念。不能带来生产力发展的任何理论技术和方法都注定是浮云。技术是实实在在的应用层面,必须务实,技术研发不能闭门造车,而要注重实际应用。

  美国Gehry Technology谈到BIM项目经验:每一个项目都完全在电脑中模拟,从造型设计分析到建材造价施工组织等等,通常需要数十万小时的员工工作时间,最终一个项目的文件信息量总在数万GB之上。我认为这样搞,BIM就是死路一条,因为与传统相比,不仅不具有多大优势,却产生许多新的问题,把简单问题复杂化了。BIM一定要通过技术革新,不仅让BIM信息量无穷大,而同时又要保证文件容量无穷小,并且还要求操作运行自如流畅。它绝不是模型的合成和信息的堆砌,它是建筑信息模型的整合、优化和再利用!BIM应该是一个开放式的协作建筑信息模型平台,允许在这个平台上有各式各样的第三方软件和硬件。

  成都西南设计院的第一轮BIM培训,由最初80人到最后只剩下12人,这说明了什么?这是不是BIM的杯具?BIM可能不为多数人所接受。任何一项新技术,如果不为多数人所接受,那么这绝不是受众的问题,而一定是技术本身存在的问题。一项新技术如果疏远了大众,如果人们对它冷淡抵触甚至拒绝,那么这种技术一定是没有前途的。我想任何一项新技术,如果不能满足易用性要求,一味地“阳春白雪”,最后必然是“曲高和寡”。流行的一定是大众的。我们不是要把BIM玩得如何高深莫测,相反,如何使它更简洁实用,普罗大众都能用会用爱用,这是关键。我一直在思考如何让复杂的BIM更简洁、易用和实用!把复杂的事情搞得简单很难,把简单的事情搞得复杂很易。

  然而我听到BIM需要几十甚至上百种软件,这不能不让人心生恐惧,AGC把BIM以及BIM相关软件分成八个类型:

  第一类:概念设计和可行性研究(Preliminary Design and Feasibility Tools)

  第二类:BIM核心建模软件(BIM Authoring Tools)

  第三类:BIM分析软件(BIM Analysis Tools)

  第四类:加工图和预制加工软件(Shop Drawing and Fabrication Tools)

  第五类:施工管理软件(Construction Management Tools)

  第六类:算量和预算软件(Quantity Takeoff and Estimating Tools)

  第七类:计划软件(Scheduling Tools)

  第八类:文件共享和协同软件(File Sharing)

  二、有没有高集成度的“超级软件”

  虽说是这些软件不是给一个机构或者一个个人使用的,是给项目不同阶段各个参建方的不同专业人员使用的,但仍觉得繁杂,有没有高度集成的所谓“超级软件”,如在一个模型上我至少能同时看到建筑物全貌,看到各种管道管线及柱墙墙板等构件及其相关信息,甚至看到它的隐蔽工程,如埋在混凝土内的钢筋。建筑物是个整体,如人的身体一样,为什么非要把切割成各种专业模型,这不符合BIM是系统、平台和整体的概念。我们所看到的模型仍然是割裂的分散的支离破碎的模型,有没有综合性集成度高的软件,能把各个专业模型做成一个模型。有人说,这种超级软件无异是乌托邦的空想,为此我利用2天时间去一家软件厂家,专门就此问题与公司老总和软件研发人员进行长时间的深入探讨,得出的结论是,在一个软件中实现多专业集成是可行的,技术上也不存在难以逾越的障碍。如在一个建筑模型中,把土建、钢筋和安装做在一起几乎就没有什么难度,只是在定义构件时把它的几何属性、物理属性、钢筋属性、定额属性、造价属性和其他属性放在一块即可,相应的计算模块与之配套。同样的一根钢筋混凝土柱,原来是分散二个不同软件中,分别计算土建工程量和钢筋工程量,现在可以把它合成在一个软件中,能同时计算出一个构件的土建量和钢筋量。安装专业中电、水、暖通等也把它当成构件进行定义和建模,这样不仅能形成整体概念,而且减少重复定义和重复建模,同时,查询查错操作都方便。人们经常提到BIM的碰撞检查的功能,管道之间的碰撞检查也许容易,如果土建与安装是分开的,那么管道与结构构件之间的冲突就难以发现。各自独立的建筑模型仍不免形成一个个信息孤岛,虽然它们之间有连接的通道,但不如填平它们之间的鸿沟。

  潘石屹说:“为了解决银河SOHO的施工难题,我们引入了波音公司设计飞机时用的BIM系统,……到时候我们给大家演示这个模型,看看房子里的墙面、钢筋、水泥、管线。”我的理解,他是希望在一个模型中看到墙面、钢筋、水泥、管线,也许还要能看到装修效果,也许还要看到建筑的“成长”过程。而不是要不断切换,到N个模型中才能完整地看到这些东西。难道设计飞机时也要按专业分几个模型?为什么把一个建筑分解成几个不同专业模型?
设计是分专业的,建筑、结构、给排水、电气、暖通、动力是各自独立的,所以不可能在一个模型中看到全部东西。造价是分专业的,所以土建、钢筋和安装也分开的,这在相当长的历史时期内有它的合理性和存在的必要性,但现在这种模式明显已不合时宜,也与BIM概念相悖,必须改变!

  实现它需要前提,一是硬件条件,以现在的计算机性能,运行Revit已相当吃力,更不用说去运行大体量的集成模型。当然,计算机技术也是突飞猛进,科学家正在研究量子计算机,一台量子计算机的性能相当目前全世界计算机之和,量子计算机相比于现在的计算机如电脑之于算盘。未来,计算机性能不会成为模型运行的瓶颈和技术上的短板,软件技术可能是BIM技术的短板。二是软件技术,软件关键是解决各专业模型数据之间的耦合性,还要解决超大容量信息的平稳运行。三是解决作业方式,如何保证各专业之间的协同。

  我们不仅要实现多专业的集成,而且要实现建筑群的集成,这听上去似乎如科幻小说,但并非是遥不可及的技术。在一个软件中展示整个小区的所有建筑,甚至道路、绿化等,这也是业主所需要的。BIM技术一定要面向用户,贴近用户,了解用户的真正需求。钢筋翻样韩吉中,他就喜欢在一个软件中进行矩阵式建模,即对整个小区的所有建筑物同时建模,这样可以减少许多重复性操作。上海世博会部分单体建筑设计采用BIM技术,但它仍是个孤独的BIM,没有那个软件能整体显示世博园区的建筑场馆,包括室内外的各种设施,那些潜在的价值点并没被充分挖掘,如在园区运行和安保等集中式管理方面的应用。高集成软件最适合用来做世博会、迪斯尼、商业建筑、居住小区、工业区那样的建筑群。如城市排水系统,老是出问题,可通过建立BIM模型找出问题之所在,然后解决起来就方便。

  未来的趋势一定是整合,建筑信息模型BIM不可能是支离破碎的,一定是高度集成的。

  我一直在设想和构思一个高集成度的软件,俗称超级软件。通过与研发人员交流,觉得技术上完全可以实现,也不需要Revit软件对硬件这样的高配置要求。也许,多专业建筑信息模型只能让算量软件来实现,设计软件可能承担不了这个历史使命,更重要的是算量信息模型上包含各种基础数据,而设计软件模型并没有这些东西,或者说信息不完整。

  三、国内算量软件架构的几种模式

  国内图形算量软件,有的是自主开发的图形引擎,如广联达和神机妙算。有的是利用CAD图形平台,如斯维尔。有的两者兼有,如鲁班,土建和安装采用CAD平台,钢筋是自主平台。其中斯维尔和神机妙算软件构架设计成多专业合成。斯维尔是土建与钢筋合成,是半合成。神机妙算按它设计构架,是全合成软件,理论上可集成所有专业,只是现在我们仍没看到完整的多专业集成软件雏形。广联达各专业所采用的是同一图形平台,合成起来应该难度不大。软件商之所以把各个专业软件进行拆分,可能更多的是出于商业上的考虑,技术因素反而是次要因素。虽说,各专业之间数据可以进行互导,但仍有重复劳动,导入导出的操作就属多此一举,并且,各专业之间并非是无缝链接,有些构件不能导入,有的构件导入后需要处理和修改等等,存在诸多麻烦。

  鲁班采用一种“模型分开,数据集成”的方式,在数据中心用一种类似输入关键词搜索的方法获取所需数据,这种多模型模式的模型深度显然是不够的。这只是一种过渡办法,绝不是BIM技术未来发展趋势。我认为未来的BIM一定是单一模型,从设计到建造到运维就是一个共同的BIM模型,只是各阶段各专业所做的工作不同,加入的信息不同而已。并且这个模型一定是多专业集成。广联达BIM仍在孵化阶段,作为上市公司,它不差钱,有这个力量搞BIM研发,未来可能会有激动人心的技术,我们拭目以待吧。

  在建筑信息模型中除了工程量数据外,其实用户还希望能直观地看到成本造价等核心数据。它有几种解决方案,一种是把工程量数据或模型导入到计价软件进行价格分析,二是把工程量数据或模型导出Excel中,然后在计价软件中导入Excel进行价格分析。三是把计价模块集成到算量软件中,直接生成造价数据,在构件上能看到它的“综合单价”。

  BIM的终极目的就是要解决信息断层问题,主要是设计与施工与运维之间的断层,各专业之间的割裂,当然,目前仍有许多难题!

  四、设计BIM能取代建造BIM吗?

  另外,如何实现设计BIM与建造BIM的模型共享数据共享,它们之间本来不存在排异性,设计BIM主要展示的建筑效果,解决的是可视化等问题。建造BIM解决的基础数据问题,提供工程量和造价信息。关键是让他们进行无障碍的信息交换和流通。

  我看过俄罗斯等国外图纸,上面都有工程量统计表,包括土建、钢筋和安装。设计院的BIM是否需要提供工程量基础数据,这是个值得研究的课题,一是设计院是否有具备提供工程量的能力;二是提供的工程量是否符合专业性要求;三是提供的工程量是否全面准确。我认为要么提供精确的数据,要么就不提供。如果提供些错误的数据反而会产生混乱!如果设计院能提供全面精确的工程量,那么,整个行业可能出现重大的变革。设计院若能提供全面精确的工程量可以减少后续环节大量的重复性劳动,减少整个社会的交易成本,且能增加信息的透明度从而减少腐败。因为,所有环节均以设计提供的工程量为准,招投标、预算、成本控制和结算的主要依据,工程量发生变化也要出正式设计变更。

  Revit是可以编辑和生成构件文档信息,我们假设Revit统计的量是专业的全面的精确的,那么,就无需任何第三方算量软件就能获取工程量,通过将计价软件与建筑信息模型融合就成生成造价文件,如应用编程接口(API),计价软件与Revit之间直接链接,计价软件的数据格式与建筑信息模型数据相互交换。第二种方式使用开放式数据库(ODBC)来访问建筑信息模型中和属性信息,在计价软件中对这些数据进行重新组织。第三种方法是输出到Excel,然后再导入造价分析软件中。开放型BIM的目的是为了基于ISO国际标准的IFC各软件之间互换性增强以及建筑信息的重复利用。IFC虽然提供了建筑信息交换的数据结构,但是不能表现各领域所有必要的信息。

  如果以Revit为代表的BIM软件能生成符合计价要求的工程量数据,那么,设计建筑信息模型可以用于建筑生命的整个周期,国内的算量软件将从此消亡,但这是不可能的,因为Revit所统计的量比较粗糙,离精细化差很远,它只能统计一些基本的量如建筑面积构件体积和门窗等,其他的量仍是无能为力,中国有这么多地方计算规则,它如何去适应和本地化?如何一一满足当地定额规则?钢筋计算专业性极高, Revit怎么精确计算?所以目前甚至很长时期内仍需要专业的建造BIM,设计BIM不能取代建造BIM。那么,是否需要重新建建筑BIM,我认为完全没必要,可以导入Revit等软件设计BIM模型,然后进行深化、细化和扩充。设计BIM与建造BIM即便不能实现合而为一,那么至少增强其互操作性,或者它们之间建立动态关联链接库,设计BIM的任何修改能让建造BIM的数据即时更新,建造BIM遇到的设计错误及时反馈到设计BIM。BIM可能是未来设计师和工程师交流的平台。我最不希望看到它们成为两个自成体系相互隔离“老死不相往来”的BIM。

  五、BIM的未来图景

  正因为建筑业与其他制造业的结构完全不同,机构是分裂的,信息是割裂的、管理是粗放的,所以需要一个共同BIM平台,段把设计、建筑、运维串联起来。

  目前在设计界有些应用案例,也有软件工具,但工程界既缺少应用也无相关软件,但施工阶段BIM的价值点更多。有人片面地把原来的三维算量软件混同于BIM,这是懒人思维,也是一种误导,BIM不简单等同于算量软件,也不是把算量软件改头换面,重新包装,如加个BIM菜单和模块。建造BIM一定是涵盖BIM的一些核心技术,而不是贴个BIM标签就完事。

  设计BIM的应用的内容包括协同设计、方案比选、空间分析、专业分析、碰撞检查和虚拟施工。而合同管理、进度管理、成本管理、材料管理和资源管理等建造阶段的管理通过项目管理软件解决,算量和计价,主要为项目提供基础数据,用专业算量和造价软件实现,实时动态监控项目要通过无线通讯和无线射频和物联网技术来实现,它们属于建造BIM。并且,这些系统都可集成在一个系统内。在建筑信息模型上引入标签系统,与施工远程监控中心建立联系,即可进行施工管理远程控制。在交付使用后,建筑信息模型上标签系统与外部FM设备管理数据进行关联,从而实现对设备管理的远程监控。不仅正在实施的工程项目可以使用BIM,而且所有已经完成的建筑和城市基础设施也可以用BIM进行管理。工程建设领域的信息化一定要以BIM为主线,以项目管理、ERP和专业软件等为载体,通过无线通讯、互联网和物联网技术,把建筑信息集成。这就是我们所描绘的建筑信息化的未来蓝图。

  BIM是模型,它本身是不可能解决所有问题,但如果不能满足一些最基本的应用,那么,又有什么用? BIM模型虽说不是无所不包的,也应该达到一定深度和广度,它包含工程所有的信息,同时它可以扩充,它就是建筑信息的载体和数据库。有人认为如在BIM中加入钢筋、模板等会产生海量数据和冗余信息,但不管如何,这些基础数据必不可少的,否则,不能形成完整的信息模型。

  如果BIM不能在施工中得到应用,那么BIM的应用就是不彻底的,并没实现BIM价值最大化。其实BIM从设计延伸到施工仅一步之遥,它们之间应提供标准数据接口,项目管理系统和造价平台在设计BIM基础实现信息增量和共享。

  BIM绝不是简单的可视化,也不是简单三维建模算量,不是孤立的模型,也不是裸模(不含建筑信息的模型)。BIM是什么?BIM是系统,是平台,是过程,是整合,同时它一是基于互联网、云计算、移动通讯和物联网的技术。

  我们所需要的BIM是在纵向上打通设计到建造到运维的数据链,在横向上实现多专业和建筑群的信息模型集成。

作者: 茅洪斌


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