我国建筑业BIM研究文献综述.pdf

2014 年第 2 期 B I M 专 题 2014 年第 2 期总第 204 期 收稿日期 2013 10 12 修回日期 2013 12 03 基金项目 甘肃省科技厅支持 1014RJZA044 0引言 BIM 的 英 文 全 称 是 Building Information Modeling 国内较为认可翻译为 建筑信息模型 BIM 的概念最早由美国乔治亚技术学院 Georgia Tech College 建筑与计算机专业的查克 伊斯曼 博士 Dr Chuck Eastman 在 30 年前提出 1 2 建 筑信息模型集成了所有的几何模型信息 功能要 求及构件性能 利用一个单独的建筑模型涵盖建 筑项目全寿命周期内的所有信息 包括过程信 息 如施工进度 建造过程 维护管理过程等 国 际标准组织设施信息委员会 Facilities Information Council 对 BIM 的定义是 3 建筑信息模型 是在 开放的工业标准下对设施的物理和功能特性及其 相关的项目生命周期信息的可计算或运算的形式 表现 与建筑信息模型相关的所有信息组织在一 个连续的应用程序中 并允许进行获取 修改等 操作 近几年 我国建筑业相关学者及科研机构为 BIM 技术在我国的推广应用付出了辛勤的汗水 做出了不懈的努力 取得了丰硕的研究成果 对 他们的研究成果进行汇总 归纳 整理 分析 将 会对 BIM 在我国建筑业的未来研究和发展奠定 坚实的理论基础 1我国 BIM 研究综述 我国学者近年来对 BIM 的探索和研究可归 纳为以下几个方面 1 1BIM 在我国建筑业发展现状及障碍的研究 1 1 1BIM 在我国建筑业现状分析 BIM 引入我国的时间虽然不长 但业界为 BIM 技术在我国建筑业的推广做了大量的工作 2009 年 由麦格劳 希尔建筑信息公司发布 BIM SmartMarket Report 4 这份调研报告结合了麦格 劳 希尔建筑信息公司 2009 年 5 月至 6 月间对 中国市场所进行的十多场专家访谈和案例采编 以及 2008 年 6 月至 8 月间在美国市场对数百名 业主 建筑师 土木工程师 结构工程师和电气工 程师 施工经理 总承包商和专业分包商进行的第 一手调研结果 作为一份具有前瞻性的调研报告 它通过对全球 BIM 应用处于领先水平的美国市 场的描述 向中国读者展现了 BIM 对建筑设计工 程行业的深远的 全方位的影响 同时诠释了 BIM 在中国目前的应用现状 2010 年 中国房地 产业协会商业地产专业委员会 5 采用问卷调查的 方式对中国房地产开发商 BIM 的了解程度 应用 程度进行调查 并提出了商业地产实施 BIM 建 议 相关的研究还有何关培 6 通过对 136 份有效 访谈问卷的统计数据 解析中国工程建设行业不 同参与方对 BIM 在项目不同阶段的应用价值的 认识及应用现状与期望 1 1 2BIM 在我国建筑业发展障碍研究 经过近 10 年的发展 BIM 在我国的推动缓 慢 业界专家纷纷探讨阻碍 BIM 发展的因素 2010 年 张建新 7 分析现阶段 BIM 在我国工程设 计行业中的主要应用障碍有 设计师设计思维及 我国建筑业 B I M研究文献综述 祝连波 田云峰 兰州交通大学 土木工程学院 兰州730070 摘要 通过对近年来我国学者BIM研究成果的汇总分析 可以看到我国的BIM研究在现状分析及障碍研究 BIM实施研 究 中国BIM标准研究及BIM技术应用等方面已取得丰硕的研究成果 但BIM研究还存在缺乏对BIM的ROI研 究 缺乏BIM投资收益分担机制研究 缺乏BIM合同管理研究及缺乏BIM知识产权保护研究等问题 对这些研究成 果的综述 将会对我国建筑业BIM技术的未来发展和研究奠定坚实的理论基础 关键词 建筑业 BIM 文献综述 中图分类号 TU17文献标志码 A文章编号 1673 1093 2014 02 0033 05 doi 10 3969 j issn 1673 1093 2014 02 006 33 2014 年第 2 期 方法的转型障碍 设计企业短视现象严重的障 碍 业主变革驱动力不足的障碍 BIM 技术本身 的缺陷障碍 现有建筑行业体制 行业规程及法 律责任界限不明的障碍等 2011 年 张春霞 8 指出 BIM 技术在我国的应用主要集中在一些大型设计 院 并从设计方 业主 软件公司 政府机构等几个 不同角度分析了 BIM 发展障碍因素 2012 年 何 清华 张静 9 通过研究提出施工企业应用 BIM 的 11 个障碍因素 并通过建立可达矩阵提出一个 5 级影响因素解释结构模型 描述不同层次的障 碍因素之间的关系 根据模型结果 提出在建筑 施工企业推广 BIM 实施的措施 潘佳怡 赵源煌 通过对国内外 BIM 相关文献的查阅和专家访谈 确定建筑业 BIM 发展的普遍阻碍因素 然后采用 问卷调查方式对中国建筑业的相关人员进行调 查 得出 41 项阻碍中国建筑业 BIM 发展的因素 使用层次分析法对这些阻碍因素进行分析 识别 出其中 15 个因素为关键阻碍因素 最后提出克服 15 个关键阻碍因素 促进中国建筑业 BIM 引进 和应用的方案 10 1 2BIM 实施研究 对 BIM 实施研究主要包括 BIM 实施战略研 究 实施模式研究 BIM 实施框架研究及 BIM 技 术推广方法研究 1 2 1BIM 在中国实施战略研究 BIM 实 施 战 略 是 从 战 略 高 度 构 建 BIM 在我国的实施路径 为 BIM 实施勾画的路线图 2011 年 何关培先生 11 13 连续撰写 3 篇论文对我 国 BIM 发展战略进行探讨 论文从比较 BIM 受 益大小入手 探讨驱动 BIM 发展的动力 提出我 国BIM 发展战略的 3 个组成部分为 BIM 应用 BIM 工具及 BIM 标准 并提出 BIM 发展战略路 线图 即从单点应用到集成应用之路 最后提出 BIM 应用环境需具备的 7 个因素 即软件 硬件 网络 团队 流程 标准及全球化 1 2 2BIM 实施模式研究 BIM 在我国的实施需要依托一定的模式 发 达国家一般以承包商驱动模式为主 辅之以设计 方驱动的模式 我国的建筑业管理体制与发达国 家不同 一些专家学者探讨了我国实施 BIM 的模 式 2010 年 李恒 14 等采用实例和比较法 对比分 析了我国 BIM 实施的 3 种模式 即设计方驱动模 式 承建商驱动模式和建设单位驱动模式 的缺 陷 效用及执行情况 提出了建设单位驱动的 BIM 实施模式 并基于此模式提出了相应的推广 建议 程建华 王辉 15 通过对工程项目参建方进行 分析 提出建设监理单位作为 BIM 技术推广的推 手最为合适的结论 并提出成立 BIM 技术服务公 司 建设监理单位扩展 BIM 咨询业务 BIM 咨询 公司扩展建设监理业务 建设监理单位与 BIM 咨 询公司合并等多种实施 BIM 方式 1 2 3BIM 实施框架研究 对 BIM 实施框架的研究是对 BIM 实施步骤 的具体化 2012 年 何清华等基于对 BIM 在实施过 程中的障碍及云计算优势的分析 构建了云 BIM 系统 包括项目参与者 终端设备 应用程序 数据 类型和云服务器在内的实施 BIM 的 5 层框架 并 应用案例验证了该模型的优势与潜力 16 刘献伟 17 等分析了在施工领域实施 BIM 的价值以及目前 BIM 应用存在的障碍 提出施工企业开展 BIM 工 作的方式为分阶段实施 BIM 把 BIM 在施工领域 的实施分为近期初级应用和远期的高级应用 1 3中国 BIM 标准研究 BIM 在我国的全面高效实施需依托一套 统一的 BIM 标准 发达国家一般由行业协会研 究制定 我国的 BIM 标准也从高校的专项课题 研究走向政府层面组织的 BIM 标准课题群研究 2010 年 清华大学软件学院 BIM 课题组 18 提出一 个中国建筑信息模型标准 Chinese Building Information Modeling Standard 简称 CBIMS 框 架 该 CBIMS 框架包括技术规范 解决方案和应 用指导 3 个组成部分 其中技术规范包括数据交 换 信息分类和流程规则 3 部分 解决方案包括技 术选择说明 对应 CBMIS 说明及构件详细说明 3 部分 应用指导主要包括构件制作 工程建模和 模型应用 3 部分 2012 年 5 月 14 日 住房和城乡 建设部批准立项的国家标准 建筑工程信息模型 应用统一标准 主编单位中国建筑科学研究院 19 向全社会公开发布了 中国 BIM 标准研究项目申 请指南 邀请相关单位申报相关项目 课题 子 课题研究 2013 年 1 月 12 日 有千人参与编制的 39 个中国 BIM 标准研究子课题中期检查会议在 京召开 20 我国的 BIM 标准研究成果即将出炉 业界对此翘首以待 1 4BIM 技术应用研究 1 4 1BIM 技术在设计阶段应用研究 BIM 技术在我国的应用最初发生在设计阶 段 其三维可视化设计成果展示备受业主 承包商 34 2014 年第 2 期 的青睐 薛晓娟等 21 分析了 BIM 在可视化设计 参数化设计和协同设计中的应用方式及工作机 理 详细阐述了参数化设计在建筑结构设计中的 应用 这些应用包括参数化建模 多方案优化设 计 创建分析模型 自动出图以及工程量统计 王 陈远 22 建立了基于 BIM 的深化设计组织架构 在 组织分工的基础上明确了项目各参与方的职责 并设计了基于 BIM 的深化设计管理流程 陶敬华 等 23 针对海洋油气开发的特点和结构设计阶段的 问题 提出了由 Revit 前处理 到 SACS 结构设计 计算 再到 Revit 后处理 的 BIM 技术具体实施 方案 并用案例进行方案有效性验证 1 4 2BIM 技术在施工阶段应用研究 BIM 技术应用于施工阶段是 BIM 应用的第 二个维度 能够为业主 承包商 监理方的项目进 度管理 成本 造价管理 施工现场管理及虚拟施 工管理 施工资源管理 文档和信息管理等方面 提供高效的管理平台 为减少项目变更带来的浪 费和提高项目管理效率提供技术支持 1 进度管理 BIM 技术用于项目进度管理又称为 BIM 的 4D 应用 BIM 软件群有较好的接口技术 群内软 件沟通顺畅 BIM 技术用于项目进度管理主要依 托项目管理软件 如 Microsoft Project P3 等软件 与 Revit 系列软件的有效对接 2011 年 李相荣硕 士 24 选择 Revit 和 Project 软件 对 3D 建筑信息模 型的建立及施工进度信息的创建进行分析 集成 现有 Project P3 等软件在进度管理的优势 构建 基于 Revit 平台的 4D 进度管理系统 王爱娟硕 士 25 构建了基于 BIM 平台的建设项目进度风险 分析模型 利用 IFC 解析器从 BIM 工具中导出建 设项目的 IFC 数据文件 在案例推理系统给出的 推理方法的指导下并结合手工调整补充 生成建 设项目完整的进度计划 构建了基于 BIM 的建设 项目进度风险分析模型的总体架构 提出模型应 用的环境及应用对策 2 成本 造价管理 BIM 技术用于项目成本 造价管理又称为 BIM 的 5D 应用 由于我国的造价管理体系与发 达国家的差异较大 各行业 各地区均有自建的 消耗定额库 因此 在我国造价领域不能直接使 用 BIM 软件群中的造价软件 另外 我国的造价 软件种类繁多 如广联达软件 鲁班软件 PKPM 软件 同望软件 纵横软件 神机妙算软件等 这 些造价软件如何实现与 BIM 软件群中的建模软 件有效接口就成为研究的热点之一 一些学者试 图以 BIM 平台为基础 开发预算软件 如 2009 年 娄喆 26 构建基于 BIM 管理平台的成本预算软件 需求信息模型和基于 IFC 标准的建筑工程预算信 息模型 该平台模型分为 BIM 数据管理内核和平 台用户界面两个部分 对应着四个功能层 分别 为 数据交换层 数据存储层 数据应用层 用户 界面层 2011 年 张修德 27 在娄喆构建的模型基 础上 综合利用各种软件开发技术 包括面向对象 的系统开发方法及 C 语言作为编程语言 采用 关系数据库管理系统进行数据管理 选择图形平 台实现原型系统 完成基于 BIM 技术的建筑工程 预算软件系统设计和实现 并结合实际工程项目 的 IFC 数据 对原型系统进行了示范应用 还有 一些学者探索 BIM 在造价管理方面的价值并构 建基于 BIM 的造价管理平台和造价管理信息系 统 如 2012 年 张树捷 28 借鉴 BIM 技术在数据存 储 调用上的高效性 分析了其在工程造价及管理 上的巨大应用价值 并就实现 BIM 系统功能面临 的问题提出改进建议 李静 29 详细论述了决策 设 计 招标投标 施工建造 竣工移交等阶段的工程 造价确定与控制中 BIM 应用价值 构建基于 BIM 平台全过程造价管理的应用研究 王英等 30 建立 以 BIM 为技术核心 构建以 C S B S 为网络架构 的造价管理信息系统 确定了系统中各模块的具 体实现功能 以及信息系统在全寿命周期各阶段 的集成运作方式 3 施工现场管理及虚拟施工管理 BIM 技术用于施工现场管理及虚拟施工管 理是基于 4D 技术和 BIM 平台 主要为工程项目 施工前提供现场设施的碰撞检查 拟安装设备的 碰撞检查及施工方案的虚拟演示 将施工管理中 的复杂因素以可视化方式展示出来 降低工程变 更率 如 2011 年 胡振中等 31 构建了施工现场及 设施实体的 4D 时空模型 提出了施工现场物理 碰撞检测的算法 该模型可实时动态地对场地设 施之间 场地设施和主体时变结构之间可能发生 的物理碰撞进行检测和分析 从而对施工现场进 行合理规划和实时调整 2012 年 张建平教授 等 32 提出了工程施工 BIM 应用的技术架构 系统 流程和应对措施 并将 BIM 与 4D 技术相结合 自主研发建筑施工 BIM 建模系统和基于 BIM 的 4D 施工项目管理系列软件 从而形成一套工程施 35 2014 年第 2 期 工 BIM 应用整体实施方案 2012 年 柳娟花 33 通 过应用 Revit 建模软件与仿真优化软件相结合的 方式 实现对建筑施工方案的仿真模拟及施工过 程的可视化管理 并结合二次开发实现了 BIM 模 型中特定信息的获取和构件之间碰撞检测功能 从而可以进行施工方案的修改和优化 为后续施 工提供强大的技术支持 4 施工资源管理 依托 BIM 软件群中的项目管理软件实现工 程项目资源管理 2010 年 范喆 34 综合应用 4D CAD 技术和 BIM 技术 构建了施工阶段的 4D 施 工资源信息模型 开发了基于 BIM 技术的 4D 资 源动态管理系统 实现了施工过程的工程量动态 查询 人 材 机等施工资源的动态管理 施工成 本的实时监控及工程进度款的支付与管理 5 文档和信息管理 在工程项目管理过程中 会产生大量的工程 文档及各种信息 随着工程项目信息电子存档要 求在我国建筑业的实施 工程信息管理无纸化 电子化要求越来越迫切 BIM 技术平台可以方 便 快捷地实现工程各类信息的整理 归档 汇 总 2012 年 姜韶华 李倩 35 提出了基于 BIM 的建 设项目文档管理系统 并分析了该系统实施的必 要性及可行性 构建了系统框架 提出适用于中 文文本的 BIM 环境下建设项目文档管理的实现 框架及其支撑技术 同年 李勇 管昌生 36 提出了 基于 BIM 技术的目标式工程项目信息管理模式 探讨了基于 BIM 技术的工程项目信息模型 1 4 3BIM 技术协同 集成管理研究 BIM 技术协同 集成管理是 BIM 技术的深层 次 高级应用 我国学者对 BIM 集成的研究主要包 括基于综合项目交付 Integrated Project Delivery 简写为 IPD 管理模式的 BIM 集成研究和基于全 生命周期的 BIM 集成研究 2011 年 徐温玺等 37 提出以 BIM 为核心的建设项目综合项目交付管理 模式 并构建建设项目 IPD 协同管理双层框架 2012 年 徐奇升等 38 在阐述 IPD 模式的内涵与特 征的基础上 从并行工程 持续改进 价值管理等 方面与 BIM 集成 分析 IPD 模式下精益建造关键 技术与 BIM 的集成应用 同年 郭俊礼等 39 针对 IPD 模式的发展及特点 比较了传统模式和基于 BIM 的 IPD 模式信息流传递与共享方式及效率 提出 BIM 在 IPD 项目各阶段的建模策略和具体 应用方法 2012 年 满庆鹏 李晓东 40 将普适计算 和 BIM 结合 探索实现协同施工过程中动态信息 交互和共享的方法 提出基于普适计算和 BIM 平 台的协同施工系统架构 2012 年 张建平教授等 41 提出了面向建筑全生命期的集成 BIM 框架 通过 研究集成 BIM 基本结构 建模流程 应用架构以及 建模关键技术 开发了 BIM 数据集成与服务平台 BIM Data Integration and Server Plat form 简写 BIMDISP 的原型系统 并通过实际工程的应用验 证了 BIMDISP 的可行性和适用性 2结语 通过对近年来我国学者 BIM 研究成果的汇 总分析 可以看到我国的 BIM 研究在现状分析及 障碍研究 BIM 实施研究 中国 BIM 标准研究及 BIM 技术应用等方面已取得丰硕的研究成果 但 BIM 研究还存在以下待研究问题 1 缺乏对 BIM 投资回报率 ROI 的研究 BIM 技术的应用 对软硬件的要求较高 需要高额资金 和劳动力投入 若 ROI 较低 将会使 BIM 技术在 我国的推广应用受阻 2 缺乏 BIM 投资和收益分担机制研究 BIM 建模完成后 设计方 业主 承包商及工程监理单 位均能从模型应用中尝到 甜头 但如何合理分 担 BIM 投资和收益 建立一种多赢模式或机制 是一个值得探讨的课题 3 缺乏基于 BIM 的合同管理研究 随着我国 逐渐推广使用 BIM 需要在合同中明确与 BIM 有 关的合同条款 如对合同双方对 BIM 模型维护 更新 修改的责任划分 基于 BIM 的 IPD 模式合 同示范文本的颁布等相关问题的研究 4 缺乏对 BIM 知识产权保护研究 BIM 模型 的获得需要消耗大量的人力 物力和财力 如何保 护 BIM 模型的知识产权 打击盗用 抄袭 剽窃 BIM 模型行为 将对 BIM 技术在我国的推广产生 深远的影响 BIM 技术将为我国的建筑业发展注入新技 术 将引领我国建筑业技术一次新的革新浪潮 对 我国现阶段 BIM 研究成果的梳理 分析 将为 BIM 在我国建筑业未来的研究 发展和应用提供 支撑平台 参考文献 1 H Edward Goldberg AEC From the Ground Up The Building In formation Model J cadalyst 2004 21 11 56 58 2 赵昂 BIM 技术在计算机辅助建筑设计中的应用初探 D 重庆 36 2014 年第 2 期 大学硕士学位论文 2006 3 Deke Smith United States Building Information Model Standard Building Connections C The 2nd Congress on Digital Collabora tion in the Building Industry 2005 25 31 4 麦格劳 希尔建筑信息公司 BuildingInformationModelingSmart Market Report EB OL 5 中国房地产业协会商业地产专业委员会 中国商业地产 BIM 应用研究报告 2010 EB OL http www chinaBIM com 6 何关培 中国工程建设 B IM 应用研究报告 2011 解析 J 土 木建筑工程信息技术 2012 4 1 15 21 7 张建新 建筑信息模型在我国工程设计行业中应用障碍研究 J 工程管理学报 2010 8 4 387 392 8 张春霞 BIM 技术在我国建筑行业的应用现状及发展障碍研 究 J 建筑经济 2011 9 96 98 9 何清华 张静 建筑施工企业 BIM 应用障碍研究 J 施工技术 2012 41 377 80 83 10 潘佳怡 赵源煌 中国建筑业 BIM 发展的阻碍因素分析 J 工 程管理学报 2012 26 1 6 11 11 何关培 我国 BIM 发展战略和模式探讨 一 J 土木建筑工程 信息枝术 2011 3 2 114 118 12 何关培 我国 BIM 发展战略和模式探讨 二 J 土木建筑工程 信息枝术 2011 3 3 112 117 13 何关培 我国 BIM 发展战略和模式探讨 三 J 土木建筑工程 信息枝术 2011 3 4 112 117 14 李恒 郭红领 黄霆 陈镜源 陈景进 BIM 在建设项目中应用模 式研究 J 工程管理学报 2010 24 5 525 529 15 程建华 王辉 项目管理中 BIM 技术的应用与推广 J 施工技 术 2012 41 371 18 22 16 何清华 潘海涛 李永奎 钱丽丽 基于云计算的 BIM 实施框架 研究 J 建筑经济 2012 5 86 89 17 刘献伟 高洪刚 王续胜 施工领域 BIM 应用价值和实施思 路 J 施工技术 2012 41 377 84 86 18 清华大学软件学院 BIM 课题组 中国建筑信息模型标准框架 研究 J 土木建筑工程信息技术 2010 2 2 1 5 20 中国 BIM 发展联盟理事会秘书处 中国 BIM 标准研究子课 21 薛晓娟 赵昕 丁洁民 建筑信息模型在建筑结构一体化协同设 计中的应用 J 结构工程师 2011 27 1 14 18 22 王陈远 基于 BIM 的深化设计管理研究 J 工程管理学报 2012 26 4 12 16 23 陶敬华 远方 贾瑛 建筑信息模型 BIM 在海洋工程结构设计 中的应用研究 J 土木建筑工程信息枝术 2011 3 1 21 25 24 李相荣 BIM 建筑信息模型 应用于房地产项目管理信息 化 D 北京交通大学硕士学位论文 2011 25 王爱娟 基于 BIM 的建设项目进度风险分析模型研究 D 哈 尔滨工业大学硕士学位论文 2011 26 娄喆 基于 BIM 技术的建筑成本预算软件系统模型研究 D 清华大学硕士学位论文 2009 27 张修德 基于 B IM 技术的建筑工程预算软件研制 D 清华大 学硕士学位论文 2011 28 张树捷 BIM 在工程造价管理中的应用研究 J 建筑经济 2012 2 20 24 29 李静 方后春 罗春贺 基于 BI