建筑信息模型(BIM)的衡量标准与特征研究

董 磊 张 洋

(1.国开证券有限责任公司，北京 100100;2.国家开发银行青岛市分行，山东 青岛 266000)

1 BIM产生的背景

唯物辩证法矛盾论认为:事物的发展是内因与外因共同作用的结果，内因是事物变化发展的根据，外因是事物变化发展的条件，外因需要通过内因起作用。这一哲理揭示了事物发展变化的根本原因，具有普遍的适用性。一种工具的起源、发展、消亡必然有其依赖的特殊环境条件，随着环境的改变，旧的工具的生命力会逐渐削减，直至被新的生产模式所取代。建筑业的生产工具也不例外，当旧的建设生产工具不再能满足工程建设的客观需求，新的生产工具也必将在内因和外因的共同作用下发生改变。

目前，建筑业中各项目参与方之间的信息交流还是基于图形文件，各专业应用软件通常都只涉及工程项目生命周期的某个阶段或某个专业，由于缺少统一、规范的信息标准，不同开发商开发的应用系统之间难以实现信息集成和共享。在工程项目实施的各个阶段所使用的计算机系统都是相互孤立，自成体系，致使数据冗余，形成“信息孤岛”现象。美国标准技术协会的研究表明:因软件和信息系统之间协同效率低下而使建设生产平均每平方米增加了66美元，占到了当年建设成本的6%。建筑生产过程的本质是面向物质和信息的协作过程，项目组织的决策和实施过程的质量直接依赖于项目信息的可用性、可访问性以及可靠性。如果传统建设生产模式下割裂的信息结构得不到改变，那么也就无法从根本上改变割裂的生产结构。

2 BIM的发展轨迹

千百年来，人们一直以图纸作为表达设计的媒介，但二维的信息表达方式本身具有很大的局限性，限制了人的构思和交流，于是人们开始借助模型来表达构思或分析事物。随着计算机技术的发展，有人开始在计算机上进行三维建模。早期的计算机三维模型较为简单，仅能用于几何形状的分析。后来出现了用于渲染的三维软件，可以生成具有更佳效果的建筑图，但是这种三维模型没有建筑物内部空间的划分，并不能用于设计分析和施工规划。随着建筑工程规模的不断增大，建筑工程项目所负载的信息也越来越多。现代社会对信息的重视让人们认识到信息会对项目整个建设周期乃至整个生命周期产生重要影响，信息利用水平直接影响到建设目标的实现水平。因此，十分需要在建筑工程中应用合理的方法和技术来处理各种信息，建立起科学的、能够支持项目整个建设周期的信息模型，实现对信息的全面管理。在这种背景下，建筑信息模型(BIM)应运而生。在20世纪70年代和80年代，BIM就已经开始被研究，当时BIM的发展受到CAD的冲击，发展缓慢。BIM真正开始流行是从2000年以后，由于技术的突破，很多业内人士开始关注并研究BIM。这其中既有著名的软件公司(Autodesk，Bentley和Graphisoft)和建筑企业(DPR建筑公司、Magraw-Hill建筑信息公司)，也有行业协会(如美国建筑师协会AIA、美国总承包商协会AGC)、政府部门(如:美国总务管理局GSA)和科研机构(如美国建筑科学研究院NIBS、佐治亚理工大学建筑学院)。其中美国建筑科学研究院联合设施信息委员会等国际著名的建筑协会一起编制了国家建筑信息模型标准NBIMS对BIM的定义较为权威，在行业内得到了广泛认可。

3 BIM的衡量标准和技术特征

尽管BIM的概念已经隐含表达了BIM工具应具有的特征，但仅凭概念仍难以准确掌握BIM的特征，不少人将BIM和传统的三维建模工具(如3D Max，3D CAD)等同起来。为了能更好地认识和区分BIM工具和传统的三维建模工具的差别，有些组织和研究人员提出了BIM的衡量标准。Chuck Eastman等(2008)提出BIM应具备以下4个特征:1)采用智能化(计算机可以识别的)与数字化的方式来表示建筑构件;2)构件中内含的信息可以表达构件的属性和行为，支持数字化分析工作;3)模型中所有的信息可以达到一致关联;4)模型的数据库将作为建设过程中产品信息的唯一来源。2006年，美国资深BIM应用单位M.A.Mortenson公司提出了BIM衡量标准。M.A.Mortenson公司是美国最早将BIM应用于实践的承包商，曾在建造世界著名的迪斯尼音乐厅项目中成功应用BIM技术。该公司将BIM理解为对建筑设施的智能化模拟，并认为比较成熟的BIM应该要具备6种特征，即数字化、多维化、可量化、全面性、可获得性和可持久性。M.A.Mortenson公司同时也提出上述六项标准是未来BIM要实现的标准，而当前的BIM工具只能达到前两项标准。Autodesk公司BIM专家何关培先生认为，可以称之为BIM工具的软件应包括以下5个特征:1)可视化:具有“所见即所得”的功能;2)协调:可以利用软件发现和解决不同系统中存在的冲突和障碍;3)模拟:能够对现实中的建设任务进行虚拟演示和分析;4)优化:在模拟分析的基础上可以对建设任务提出改进的方向;5)出图:根据创建的模型自动生成图纸。《美国国家建筑信息模型标准》提出了用11个指标来衡量BIM的成熟度，即:数据的丰富性、全寿命周期视角、变更管理、多专业的协作、业务流程、实时性、时效性、信息交流的方式、图形化的信息、空间定位能力、信息的精确性、协同能力。在这11项指标中，信息的可视化、精确性、丰富性、有效传递性及协同性五项指标是对当前BIM工具的要求，而全寿命视角、业务流程变革、数据采集的实时性和空间定位等要求则不作为当前阶段BIM应用的基本要求，而是在将来需要实现的目标。

4 结语

BIM界定标准虽然存在一定的差异，但造成差异的原因在于评价角度不同。Chuck Eastman教授和Moterson公司提出的界定标准是从技术角度考虑的，而何关培先生提出的界定标准是从应用角度提出的，但他们所提的标准之间是具有紧密联系的，何关培先生所提出的BIM工具应具有的协调、模拟、优化功能是可以通过BIM软件的参数化和智能化特征来体现的。本文认为，在当前阶段，凡是具有多维化、参数化、智能化这些基本特征的建筑生产工具都可以认为是BIM工具，BIM工具不是针对某一参与方和某一阶段的某一种工具，它包括服务于整个建设生产周期的所有软件，如设计、分析、模拟、造价等。当然，随着时间的推移，对BIM工具的技术和功能要求也会越来越高，BIM工具的界定标准也会不断提高，现在被认为达到BIM工具基本要求的设计、分析软件在将来可能就无法满足对BIM的界定标准。

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