BIM

11月3日，第十届中国智慧城市建设技术研讨会暨设备博览会在京召开，大会以“‘互联网+’智慧城市”为主题，汇聚了智慧城市建设主管部门领导、知名专家学者、技术领先企业，集中展示智慧城市建设最新技术和方案，深度探讨“‘互联网+’智慧城市”未来生活，为下一阶段智慧城市转型升级提供新思路。

清华大学张建平教授发表了以“工程建设BIM应用于发展”为题的主题的精彩演讲。

张建平：各位领导、各位专家：大家好!

我报告的题目是“工程建设BIM应用于发展”，我想从这么几个方面给大家解说一下最新的BIM技术在建筑工程领域尤其在我国建筑工程领域目前的发展情况。

一、从BIM的定义、构成、特征与大家一起探讨一下什么是真正完整的BIM

BIM的定义，目前主要是从两个方面定义，一是产品，是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型。BIM是对工程项目设施实体和它的功能特性完整的数字化表达，所以，需要跟大家辨析的第一个问题就是BIM不等于三维模型，但它一定是基于三维模型。二是过程，指的是建筑信息模型的创建、应用和管理完整的过程。当前，BIM早已不是狭义上的一个模型或者一项建模技术，而是一种新的理念及相关的方法、技术、平台、软件。一个完整项目的全生命周期BIM应该由三方面组成：产品模型、过程模型和决策模型，所谓产品模型，包含了海量的建筑组件，也就是我们所说的构件的空间和非空间信息以及复杂的拓扑关系，过程模型是指建筑物在假造、运行过程中动态的模型，与建筑的组件相互作用，影响到建筑组件在不同时间阶段是否存在以及它的诸多的属性。决策模型是我们在间、应用、管理BIM模型过程中人的行为对这个模型所产生的直接的或者是间接影响的模型。BIM模型一定是动态的、有关联关系的、自己可以识别的，也就是具有智慧性，具有这么几个基本特征：模型特征是完备的，不仅有三维几何信息和拓扑关系，呈现了它的可视化的特点，而且具有完整的工程信息的描述，同时，有工程对象之间严密的工程逻辑关系。第二个特征，信息的关联性，信息模型中的对象是可以识别的，相互是关联的，识别不是几何数据的识别，而是工程身份的识别，所以，在设计和建造的过程中，模型中某一个对象发生变化，与之关联的所有对象都会随之更新。第三个特征，信息的一致性。最后一个特性，动态性，这个模型在全生命期应该动态描述全生命期各个阶段的过程。

二、BIM应用及其价值

将从BIM应用的政策、价值以及应用实例和大家一起了解一下BIM到底能做什么?它能给我们带来什么?

现在国内外的政府都在大力的推进BIM的普及和应用，美国规划2007年所有大型项目要用BIM，英国政府的规划是2016年完成全年的协同工作，韩国2016年所有公共建筑全面采用BIM。我国住建部推出的关于推进BIM应用指导意见中叶规划到2020年末甲级设计院以及特级和一级资质的施工企业要实现BIM的集成应用，同时，国家扶持的大中型项目、申报绿建项目集成应用BIM项目比例要达到90%。

国外BIM应用的情况和现状如何呢?我们查询到一个最新的数据，承包商高水平BIM应用的百分比，在2013年，美国占55%，英国28%，韩国23%，而且预计在2015年有一个大的增长，我国的企业尤其是大型的工程项目中都从不同角度采用了BIM技术，而且正在向着深层次的应用不断的发展。

至于BIM的价值到底体现在哪儿?我们在给国家建议的应用指南指导意见中，我们曾经总结了四条：第一，BIM技术能够支持项目全生命期各阶段多参与方、各专业的信息共享、协同工作和精细管理;第二，BIM技术能够支持全生命期包括环境、经济、耗能、安全等多方面的分析和模拟，能够实现全生命期多方位的预测和控制;第三，BIM技术能支持设计、施工与管理的一体化，能够促进行业生产方式的改变;第四，BIM能够连接生命期各阶段的数据或者和这个过程所需要的资源，所以，能支持建筑行业产业链的贯通，为建筑工业化发展提供技术保障。至于一个项目用BIM，美国项目调研机构和国家标准总结了五条：提高了产品的性能，提高了建造的效率和质量，保证了施工现场的安全，尤其是它的可预测性，能使众多问题提前解决。调研机构预测项目周期如果完整用BIM，能够缩短5%，成本能节省5%。

我们开发了工程施工中的BIM技术、平台以及软件，我们是整体的实施方案，在这样的方案中，按照BIM模型体系，我们的模型是动态BIM模型，主要是以建筑的三维模型加上工程属性形成一个产品模型，形成4D模型，以WBS作为它的核心，能够对整个模型从物理上和逻辑上按照WBS进行分步、分项的分解，最后所有的人、财、机、质量安全信息都可以动态挂接在模型上，不仅挂接在整体模型上，而且可以动态挂接到不同施工段、不同施工层甚至不同施工单元以及不同的施工工序上，能够使我所有的数据能挂接，能够支持动态施工过程的管理，和传统施工管理相比呈现出哪几个特征：第一，基于统一模型，是集成管理，能够把进度、质量、安全、材料、设备、成本集成在一个平台上进行集成管理;第二，实现动态实时管理;第三，可视化管理;第三，实现精细化管理。

有了这样的模型以后，BIM到底给我们带来了什么呢?进度管理呈现出什么样的特点呢?进度是把三维模型可以和Project挂接，整个进度体现可以在进度管理软件里用网络图显示，也可以用三维模型直接的显示。进度的控制也是可以双向进行的，可以在Project里修改，也可以在平台上修改。进度的分析，可以分析任何一个时间段整个工程或者任何一个节点甚至任何一个工序的计划执行情况，以及和实际进度的对比分析，而且从模型上会清晰的展现出哪些工作体现完成、哪些工作按时完成或者延误完成，为了配合多参与方的协同交流和协同工作，前置任务的分析，可以查询任何一个任务的前置任务及其这些任务的承担单位完成情况如何，当某一个任务延误了，系统会自动分析后续任务是否会受到影响，会提起有针对性的管控计划。模型里存了所有的数据，可以提取任何一个施工对象进行察看，能够察看到任何一个施工对象所包含的信息，这些信息不光是数据，而且还有分几何信息，包括完整的施工资料，这些资料可以是图片，也可以是文档，也可以是视频，可以任意的进行查询，可以挂接在相关的模型的构件或者相关的施工段和施工图上。

过程的模拟，可以按照天周月为时间单位，按照不同间隔对施工的进度、实际进度或者计划进度进行模拟，同时，也可以进行复杂工艺的模拟， 左边的是国家体育场当年进行BIM应用时的模拟状态，在模拟过程中，所有信息在下面动态展示，而且工程量的完成情况在左下角以丙图的形式展示。还有一个重要的价值的体现，就是动态的资源管理，所有工程清单或者定额都可以挂接在模型和模型相关联的WBS节点上，相对计划或者实际进度自动计算三维施工段或者某一个构件带那个时间段的工程量和累计工程量，而且还提供资源计划和实际消耗的对比分析，进行预警和预测，也能够自动计算相应的工程成本，包括人力成本、材料成本、机械成本和动成本。场地管理，选择任意一个场地的设施，都可以检索出相关的信息，以及这个设施在工地存在的时间，什么时进场，什么时退场。另外，可以进行动态的质量安全管理，因为模型是动态的，而且和有些分析软件能够挂接起来，自动把BIM模型导到计算软件里，形成计算模型。另外，在施工现场的质量安全分析，还提供了质量安全图钉功能，所谓图钉功能，可以用手机和移动设备在施工现场录入发现的质量安全检测信息，可以是数据录入，拍照片、录像都可以，所有有问题的地方都像按一个图钉一样，图钉记录了所有质量安全记录以及是否改进的记录。另外，在施工过程中，如果有而且的变更或者施工变更，系统提供了变更前的模型情况、变更后的模型情况以及变更前的工程量、变更后的工程量，使设计的变更也基于BIM模型进行管理，包括变更前的图纸和变更后的图纸。

三、BIM最新的研究与实践

主要从应用领域的拓展、集成应用的提升、技术融合应用创新方面介绍，主要跟大家交流一下物联网+BIM带来了哪些新的挑战。

第一，应用领域的拓展，我们主要是从建筑领域先做起，现在已经向基础设施各个领域延伸，包括公路工程、桥梁工程、轨道交通工程、水电工程等等，这些工程具有一个共同的特征，就是区域性长线大规模工程的BIM应用，而且工程项目多参与方都是远程协同管理，所以，离不开物联网的支持。已经成功应用到广州地铁、青岛海湾大桥、济南黄河大桥等工程领域。

第二，集成应用，目前，从土建方面的应用开始，现在向集成应用发展，集成应用大概分三方面：一是多专业的集成应用;二是多参与方的协同应用;三是跨阶段的综合应用，为了实现多专业的集成应用和多参与方的协同应用，我们开发了跨网络平台施工的BIM应用系统，跨网络是这样：首先，开发了一个CS架构的直接操作BIM模型系统，这是最早的系统，为了远程多参与方的协同管理，我们开发了基于BS架构的系统，支持多参与方的远程管理，为了支持施工现场的BIM应用和信息录入，尤其是质量安全、物料的管理，我们开发了手机端系统，为了支持跨阶段的综合应用，在国家863、国家自然科学基金的支持下，我们开发了基于云计算的全生命期BIM集成和管理平台。有一个集成应用的例子，是广州地铁，主要需求是希望多参与方的协同，希望三维可视化，希望能精细化管理，希望能有完整的数字化移交，移交给运维，支持运维的BIM应用，我们研发的系统一个平台、三个应用系统，中心数据库和管理平台部署在监理方，浏览器支持各个施工方远程数据录入和信息查询、项目综合管理，移动设备实现施工现场的移动应用，包括物料的管理、质量安全的管理和其他移动应用所需要的功能。基于BIM技术的协同工作，在这个平台上各司其则、各负其责，施工方可以做落实到班组的施工管理，监理方进行作业层面的精细化监控，而建设方在远程进行宏观的管控。施工方落地的管理是我们目前BIM再工程建设应用中的一个瓶颈问题，在这个项目中，我们进行了有效的探索，取得了成绩，怎么来做到精细化管理呢?我们的进度计划编好以后，在进度管理过程中，会自动生成每天的派工单，派工单生成以后，会自动的判断这一天的派工单的前置条件是否满足，包括设备是否入库验收、材料是否检测入库、人员是否经过审核，而且门禁系统跟它相挂接，只有派工单上的施工队伍、施工班组才能进出市场，施工方拿着派工单进行数据的录入，监理方进行每日的监理工作，包括质量、进度、安全，最后进行验收。把BIM应用落实到班组，实现了多参与方在一个平台上的协同管理，现在看到的是派工单的生成和填报情况，可以在手机端填报。集成化管理实现了精细化管理，从工序、人财机的配备，精细到每天的流程控制。第二，所有真实信息持续的更新。第三，在同一个平台上，基于同一个模型，建设方、监理方、施工方解决的是自己决策所关注的问题，有自己的工作流程。

多技术融合，首先研究的是BIM与云，目前，在建设领域，主要用的是广联达的广联云，提供的是集中存储的公有云，由文件存储进行管理的单元，功能是提供基于BIM的云渲染、云算量等云服务。我们以模型对象作为存储和管理单元，提供的是全生命期各阶段不同参与方提供BIM模型的集成管理和服务，所有信息存在各个参与方，我们有一个中心的平台管理服务器对各个参与方的共享信息进行管理、检索，而且可以集成所需要的子模型。第二个技术，BIM与GIS，主要解决区域性、长线性工程BIM应用问题，主要利用BIM技术进行精细化管理，利用GIS技术实现宏观和中观的管理，有一个例子，就是高速公路，整条路线80多公里，基于BIM进行整体宏观的，可以非常容易的检索到或者进入到14个标段，进到某一个标段，我们叫中观管理系统，都是无缝连接，自动转换，在标段上选择每一道桥和隧道就可以进行精细化管理。另外，BIM与GIS的结合也用到运维管理，成功用到昆明新机场航站楼的管理，施工是我们基于BIM完成的，成功的和G五IS相结合，提供机场管理、设备维修等等。第三，BIM与物联网的结合，主要要解决什么问题呢?解决在施工过程中智能化的识别、定位、跟踪、监控和管理，用在施工阶段主要是施工质量、安全、物料动态监管，在大将长桥BIM应用中，是基于物联网多平台的物料管理，利用Web端进行料单的审查、管理，利用移动端进行物料的追踪和够件进出场质量的管理，最后这些信息实时传送到BIM模型上。之后可以看到的是什么?不仅仅可以进行预警，而且把所有备料的情况都用不同的颜色展示在整体模型上，一目了然，知道哪一段的物料备好了、哪一段物料还没有备好。最后一个技术，BIM与数字监测的集合，主要是解决施工现场复杂结构施工的质量安全动态监测与分析，在黄河大桥上，要进行顶推施工，在顶推过程中安全质量的监控成为瓶颈，我们主要思路是什么?把设计模型导到我们的平台，作为BIM模型，把麦达斯计算模型也导入进去，可以把所有计算结果都附加在BIM模型上，在BIM模型上能够清晰的查询和观察到它的设计信息，把需要监测点的布置导到模型上，现在看到的是主量结构和导梁结构以及临时支架，通过测量设备，通过无线传输，可以传输到模型点上。另外，通过测量仪器进行监测，监测数据同样也能够导到模型上，最后可以完成原来非常繁杂的工作，什么工作呢?把设计信息、监测信息、监控信息进行综合分析，实现安全预警和评分。

四、发展与应对

从发展趋势、研究方向、应对措施角度探讨一下我们面向大数据的BIM发展应该如何应对。

关于发展趋势，当然，从战略层面、技术层面、管理层面会有诸多的挑战和需要解决的问题，所以，BIM研究仍然还任重而道远，包括标准的研究、政策法规的研究、基础技术和应用技术的研究，以及和BIM现代信息技术融合的研究，在大数据的思维下，刚才，很多老专家都说了，我不详细介绍了，但是和BIM相比，这是美国的数据，建筑业大数据的应用产值是最低水平。各行业、企业大数据保有量的情况，建筑业也是最低水平，也就是说我们要面向大数据、应用大数据，建筑业没有大数据的积累，都是各参与方什么样的数据呢?都是分布、分散的异构数据，所以，在大数据思维下企业信息化实施路线就应该以项目的全生命期的BIM实施作为基础来进行大数据积累，基于物联网多元数据的采集、跟踪和传输作为数据的采集，以云数据做信息共享和管理，这样才能实现基于大数据的企业的智能管理和经营，而大数据思维下的BIM应用的实施就应该搭建面向建筑全生命期的BIM集成应用，要有统一的数据库，不能再存在零散的数据文件里，那样的海量数据形不成有价值的大数据，只能是一堆数据的垃圾。所以，在BIM推广应用过程中，还是要由单向应用到全面的集成应用，以典型示范带动普及应用，最终实现建筑的全生命期应用。

今天我的报告就到这儿，关于工作重点，我不详细给大家介绍了。谢谢大家!由于所有演讲同志辛勤和辛劳的演讲以及大家协同合作，今天下午的论坛圆满成功。

我宣布，今天的研讨到此结束，谢谢各位!