基于大数据的BIM技术应用与发展策略研究

李井竹　王仲英

【摘要】随着信息技术的迅猛发展，建筑业大数据海量产生，BIM技术与信息技术的深度集成应用日趋广泛。文章研究了大数据的特点与建筑业数据信息标。准通过分析BIM技术应用的现状与存在的问题，提出了在大数据环境下，为加强行业标准的制定、提高人才培养质量、构建BIM协同平台等方面的发展策略。

【关键字】大数据 数据分析 BIM技术 应用策略

1引言

BIM技术是建筑业信息化的基础，是建筑工程项目可视化、数字化的表达，是集成建筑工程全生命周期中的数据，能够在项目的创建、管理、应用与共享等方面，实现可持续发展的信息交流与共享。

2大数据与建筑业数据

2.1大数据的特点

根据IDC国际数据公司检测，各行业产生的数据量大约每两年翻一番，呈指数级增长态势，2020年全球数量将达到35ZB，人类社会已经迈进大数据时代。大数据的特点可用4个V表达，既总量大（Volume）、多样性（Variety）、时效性（Velocity）和价值大（Value）。前三个特征是从数据本身和数据处理要求来对大数据进行描述的，但数据积累和应用的最终目的是要产生价值。通过数据分析与数据挖掘，将数据中反映出来的规律进行归纳总结，形成知识，进而从大数据中识别有用的信息，从而创造价值。数据的生成和收集是大数据分析的基础，数据挖掘得到的信息与知识是大数据的价值所在。

2.2建筑业数据

建筑业是一项复杂科学管理，管理过程中将产生巨大的信息量。建筑業包括普通民用建筑、工业建筑、道路、桥梁等设计、施工和维护。建筑设计阶段的分析、建模、计算和绘图;施工阶段的进度控制、造价控制和质量控制;完工运营阶段对建筑的监控、维护等都会产生大量数据。建筑物中也包含着各种各样的信息，建筑的结构、给排水系统、空调系统和电气系统等各种资源供给和环境营造等产生了复杂的数据。建筑业数据具有数据类型多、数据总量大、数据收集难、数据交互性强、数据时效性高等特点，提高了数据后期处理分析的难度。

BIM的发展离不开大数据的支持，将建筑业数据信息进行全生命周期的建模、项目管理和数据集成，进行建筑业大数据挖掘，形成以软件为载体的建筑信息的共享和协作平台。推进基于BIM的数值模拟、空间分析和可视化表达，研究构建工程信息数据库，最终实现工程信息的有效传递和共享。

2.3建筑信息模型BIM数据标准

BIM模型采用IFC体系作为共同的数据标准，采用参数化建模技术，实现信息数据的一致性、关联性、及时性和共享性。IFC是由国际组织IAI（International Aliance for Interoperability国际互用联盟）制定的开放性国际标准，是面向对象的数据模型。定义了建筑业项目全生命周期中的相关的实体、过程和关系等，使建筑业的信息能够以数据的形式存在于基于IFC标准的模型中。

IDM（Infornation Delivery Manual信息交付手册）标准和MVD（Model View Definitions模型视图定义）是对信息的交互过程进行规范化定义，将交互的信息内容、过程和参与者等进行规定，将所需要的数据内容进行有效的利用。IDM标准是以自然语言定义从BIM模型中交换出来的信息。MVD标准则是将此信息交换过程与IFC标准相映射，变成计算机能够读懂的定义。

IFD库作为IFC标准的补充内容，通过给所有概念分配GUID的方式来使计算机能够准确地识别这些人类语言定义的信息。库中的术语和属性都拥有GUID且与IFC标准相映射。

IFC、IDM/MVD和IFD是建筑信息模型的数据基础，这三方面的综合应用给BIM模型提供了最基本的数据环境。建模的数据由IFC标准格式进行储存，IFD库对IFC标准进行补充，更加细致的用GUID标识建筑业中的各种概念。IDM/MVD对应用BIM模型的各项目参与方之间不同的信息交换需求进行了语义定义，并通过与IFC标准的映射来让计算机能够识别并处理这些信息交换需求。

3数据分析在BIM应用中的现状与问题

3.1BIM应用现状

近年来，我国建筑业BIM技术发展迅猛，在建筑工程的设计阶段、施工阶段、运维阶段等得到广泛应用。“十三五”时期，建筑业信息化建设不断深入，基于BIM的信息化集成应用环境是发展趋势。

建筑设计企业的BIM技术主要应用于方案设计、施工图、设计协同等。利用BIM技术建立三维环境仿真模型，生成3D图纸、配置文件等，对现场环境进行针对性分析，对设计方案进行比较，对空气循环、材料、排水等建材材料模拟产生的数据进行统计整理，对预算成本进行控制等。施工企业的BIM技术主要应用在于碰撞检查、模拟施工、三维渲染、有效协同、宣传展示等方面。在工程建设进度、质量及成本管理等应用中的也发挥着作用，提高了工程管理成效，全方位提升工程建设的综合效益。运维企业在运维阶段应用主要体现在信息管理、维护管理、节能减排管理等方面。

2019年，中国建筑业协会对全国31个省市回收到的868份BIM用户有效问卷进行调研。从BIM应用现状、应用重点、发展趋势、应用方法与应用价值等多个视角分析了2019年建筑业企业BIM应用情况。通过调查发现，2019年与2017年相比，BIM应用超过3年的企业从22.7%大幅提升到50.12%。项目数量在10个以上的企业从16.9%提高到33.07%，占比提升了近一倍。调研数据显示，企业层面有清晰BIM目标规划的与BIM技术应用年限、应用项目数量有关。现阶段，建立BIM组织的达58%，在技术、商务、生产等方面的业务均有覆盖。在技术管理中的方案模拟、碰撞检查、图纸会审和交底等较为成熟的业务应用率超过50%。

3.2存在的问题

我国建筑业企业的BIM应用环境已初步成熟，为企业管理和生产方式变革提供了工具和手段。但我国BIM总体应用水平不高，仍面临着诸多瓶颈。当前主要存在着以下三方面问题：

①标准不统一：BIM数据维度复杂，要求具有统一的数据信息标准。但在我国，一是数据孤岛普遍存在，数据交换难，建筑法规不统一，存在多样性;二是在不同省市地区，建筑业的行业信息标准不统一，存在行业壁垒;三是大数据综合分析、智能分析等技术尚未形成较为完整的技术体系;四是我国建筑工程缺少细分专业领域应用标准，IFC体系国际数据标准也没有在我国有效地应用和推广。

②人才短缺：人是BIM应用的关键。首先是在企业内部，BIM技术人员具有BIM理念，且掌握BIM工具的复合型BIM人才较为缺乏，不能够制订科学合理的BIM应用规划和方案，阻碍了BIM技术在实际应用中的发展和推广。其次是高校对BIM人才的培养滞后。高校人才培养的目标、策略、路径等与市场需求存在差距，师资力量缺乏、相关课程开设不足等现实情况，造成了新生力量掌握BIM技术的整体水平不高。

③协同平台应用不普及：狭义的BIM是解决项目施工过程中的技术问题，是一项工程技术。广义的BIM包括建筑信息模型、通讯、云数据等，是一项管理技术，用于提升管理能力为目标，增强企业核心竞争力。现阶段，我国BIM的专项应用多，集成应用少，尤其是与项目管理系统相结合的集成化、协同化应用更少。BIM存在管理不统一、软件开发不完备、集成度不高等问题，缺乏面向用户系统的、协同的BIM信息化应用平台。

4大数据环境下BIM的发展策略

4.1加强行业标准的制定

BIM应用标准、数据接口标准等是规范行业信息资源，促进信息的共享和整合，实现BIM技术与项目管理相融合的保障。

近年来，国家非常重视建筑行业标准的制定。住建部在2012年开始制订工程建设标准规范，各地方政府相继出台了关于BIM应用的各类政策推动和指导性文件。2016年住建部发布《建筑信息模型应用统一标准》。2019年的《建筑信息模型设计交付标准》《建筑工程设计信息模型制图标准》和《建筑信息模型分类和编码标准》三项BIM领域内重要国家、行业标准的发布，有力地推动了BIM技术在我国的应用，促进了我国智能建筑业的发展。

BIM标准体系不仅需要国家标准的支持，还需要企业标准有效地配合。与国家标准相比，BIM行业标准担任着落地实施的任务。国内BIM标准的制定更要合理地借鉴国外BIM标准，确保标准体系的完整性，从而提高建筑工程整体水平。

4.2提高人才培养质量

一是建筑行业企业大力投入，按需培养人才。在项目实践中不仅要培养掌握BIM技术的人，更应该注重培养具有BIM理念，掌握BIM方法熟练操作技术的BIM复合型人才。结合岗位和业务领域需求，构建合理的BIM人才结构体系。

二是高等院校做到适应社会需要，强化校企协同，培养BIM人才。充分调研行业企业对BIM人才的需求，及时调整专业人才培养方案，加大师资培养力度。通过鼓励学生参加专业认证等方式，促进学生系统掌握BIM技术，提升能力水平，为社会培养BIM技术生力军。

（3）构建BIM协同平台

在BIM协同平台上，横向收集建设项目全生命周期的信息，纵向与项目和岗位的BIM应用相集成。运用系统的观点、方法和理论，在统一的平台下，开展组织、协调、控制等活动，产生数据，获取信息，进行经营管理与决策，构建多方共赢，形成协同发展的产业生态平台。

2015年住建部在《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》中明确提出，到2020年末，建筑行业甲级勘察、设计单位以及特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用。2019年住建部批准《工程建设项目业务协同平台技术标准》为行业产品标准。在政策层面上，为协同平台的应用定下了指导性目标。在国家对BIM行业的大力推动下，系统化、协同化的BIM平台将有力促进项目全生命周期升级，驱动管理模式的创新，实现企业科学决策，引领建筑業智慧化运行与发展。

5小结

BIM与大数据的融合推动了建筑业技术水平的不断提升。以BIM为核心，随着移动应用、物联网、人工智能等为代表的新一代信息技术的引入，建筑行业信息化的深度集成与应用，对提高协同工作效率，实现项目精细化管理具有重要的推动作用。这是开创智慧建筑时代的关键所在，这也是未来BIM的重要发展方向。