建筑业信息化及BIM

“十二五”建筑业信息化发展纲要,一、我国建筑业信息化存在问题上世纪80年代，我国住房和城乡建设领域率先在工程设计中推广使用计算机，至2000年基本实现了“甩掉图板”。随后，经过“十五”和“十一五”，特别是随着03-08信息化纲要的颁布，信息技术在设计、施工以及各专业领域得到广泛应用，显著提高了工作效率和工作质量，并在一定程度上提高了企业的管理水平。虽然包括计算机技术、网络通讯技术等在内的信息技术为住房和城乡建设领域的相关政府部门、行业企业带来了新手段，不仅提高了工作的自动化程度、信息交流和信息处理的效率，甚至可以辅助技术及管理人员进行决策，但问题依然存在，有些问题已经阻碍了我国住房和城乡建设领域信息化的进一步发展。主要问题如下：1、建筑企业信息化组织体系很不完善目前，建筑企业大多没有设立独立的信息化管理部门，设立CIO的则更少。企业信息化建设没有总协调人，对涉及全系统的信息化项目建设从宏观上缺少有力的指导和监督，同时，信息化建设和管理的组织协调困难、执行力薄弱。,“十二五”建筑业信息化发展纲要,2、信息孤岛和信息断层依然存在。迄今为止，信息技术促进的建筑业信息化主要发生在企业内部的工作中，企业与外部（例如其他企业或行业主管部门）协同的工作中还远未实现信息化。根本原因是，目前的应用软件绝大多数只限用在企业内部，由于各企业往往使用不同的应用软件，企业之间很难实现信息的自动交换和共享。极端的情况是，从一个企业得到的信息，另一个企业不得不重新手工录入到自己的信息系统中，这就造成所谓的“信息孤岛”和“信息断层”。这种现象的存在，严重影响了信息化应用效果。,“十二五”建筑业信息化发展纲要,3、信息化人才严重缺乏由于建筑业企业的特点以及对信息化的重视不够，建筑业信息化人才严重不足。近年来虽然有了显著增加，但相对于电信、石油石化、制造等行业，仍有较大差距。尤其中小型建筑企业，有的甚至还没有专职信息化人员。人员的不足导致许多企业无法有效地开展信息化建设，更无法满足大量施工项目对信息技术服务的需求。同时，由于信息化人才的激励机制不到位，信息化专业人才发展空间受限，影响了信息化人员的积极性，导致企业信息化骨干人才流失严重。,“十二五”建筑业信息化发展纲要,4、信息化建设资金投入不足。与发达国家相比，我国建筑企业信息化总体情况是基础差、观念落后、资金投入严重不足。目前，发达国家建筑企业每年信息化投入占全年收入的0.3%，而我国信息化投入最多的企业只有平均收入的0.027%。投入上的不足，使得信息化基础设施匮乏，无法有效支撑信息化应用的需求，制约了信息化的深入开展。同时，很多企业的管理人员包括决策者，对通过信息化提高管理水平的认识不够、主动性不强，这一点明显落后于发达国家。随着建设领域施工、设计、管理难度越来越大，竞争日趋激烈，传统管理手段和理念无法适应快速发展的要求。以企业信息化建设为主要管理手段和技术创新，越来越成为企业必然的选择，这就需要充足的资金去保障。由于目前国内建筑企业信息化建设主要采取的是需求驱动模式，企业管理现代化程度较低，导致信息系统建设相对独立，资金投入不合理，很难实现统一项目管理模式、统一成本核算体系、统一流程，信息化应用效果不佳。,“十二五”建筑业信息化发展纲要,5、信息化规范、标准缺乏。由于需求驱动、分散建设，我国建筑业企业基本上没有一套企业适用的信息化管理制度和标准（也就是企业信息化的“宪法”），无法保证企业信息化步调一致的推进。尽管在“十五”和“十一五”期间，通过主管部门的大力推动，对信息基础编码、交换标准进行了一定的研究，部分企业也建立了自己的信息化编码体系，但由于维护体系不完善、缺乏有效的贯彻及落实措施，造成编码维护滞后，无法满足生产管理实际需要。而很多企业在建设信息系统时，没有一套可参照执行的信息基础编码标准，直接影响了信息数据的有效共享。,“十二五”建筑业信息化发展纲要,6、缺乏有效的信息化评价标准和体系随着建筑业企业信息化建设的不断开展，信息化逐渐渗透于企业管理的各个方面。但是，信息化投入与产出是否合理？应用与基础设施的发展是否相匹配？如何考量信息化发挥的真正作用并为下一步发展提供强有力的决策依据？解决这些问题需要有一整套方法论和具体评价体系的支持，才能合理地评价企业信息化水平，将信息化投资的有形收益和无形收益采取尽可能量化的方式体现出来，使信息化投资的真实效益以及成本和风险损失做到全面可视化管理。从更高更广的层面来说，一个地区或一个国家的信息化部门都需要明确当前的需求，并以此为依据制定科学合理的宏观发展规划。我国建筑业关于信息化水平的评价工作目前仍处于探索阶段。尽管国资委近几年推动开展了此项工作，但其设计思路针对的是大型国有企业，尚不能完全适用于建筑业企业，尤其是中小型建筑企业。,“十二五”建筑业信息化发展纲要,7、基础软件和高端应用软件仍依赖国外作为建筑业领域的基础软件，早期的有图形平台（例如AutoCAD），近年来又出现了BIM（建筑信息模型）平台。虽然我国从“六五”开始一直在支持自主知识产权CAD软件的研发，但迄今为止，国产化基础软件和高端应用软件在住房和城乡建设领域仍然没有形成气候。以企业信息系统为例，尽管国内有很多软件企业仿造国外已经广泛推广和应用的ERP（企业资源计划）系统，但能够与国外系统媲美的系统还没有得到确认。这种状况的存在，使得我国每年不得不付出巨资向外商采购，更重要的是，在这方面我们受制于国外，面临着巨大的风险。,二、“十二五”期间建筑业信息化的发展重点1、完善提升核心业务系统重点完善设计集成、项目管理、运营管理、电子文档管理、材料控制与采购管理等系统，构建基于网络的协同工作平台。2、逐步建立公司层面的管理系统。重点建设综合管理、知识管理与智能企业门户、决策支持等系统，实现信息化向整个企业集成、共享、协同转变，发挥信息系统的整体效能。,“十二五”建筑业信息化发展纲要,3、加强信息系统基础设施和信息系统安全体系的建设重点强化数据中心和服务体系的建设，打造安全可靠、资源共享的信息基础设施，支撑信息系统的高效高质量运行。4、建立和完善信息标准体系重点建设IT基础设施和信息安全体系、信息系统标准编码体系、信息资源类（如数据模型、模板等）和主要信息系统应用等标准，支撑信息系统高效率和高质量的开发和应用。5、加快专项信息技术的利用如建筑信息模型（BIM）、复杂过程仿真模拟（CFD）、工厂生命周期信息管理（PLM）、协同工作、3G无线通讯、可视化、参数化模型设计、内容管理等技术，寻求新的效益增长点。,“十二五”建筑业信息化发展纲要,三、对企业信息化工作的建议实现信息化是建筑企业生存发展、增强国际竞争力的必然要求。建筑企业必须深刻地认识到信息技术在工程项目实施过程中扮演着越来越重要的角色，从而加大这方面产品的应用力度。信息化建设一定要从企业的本身条件出发，按照客观规律来推进。企业也要认识到信息化建设在带来高效益的同时，也具有高风险，即信息化建设在提高企业生产率、扩大收益的同时，若投资不善也可能使其陷入投资困境。为此，建筑企业必须准确理解和开展信息化工作，对信息化管理进行评价，制定并实施有效的信息化发展战略。对建筑企业而言，一个准备充分的、有效的信息化建设战略应包括四个方面。1、企业内部进行资源整合、准确定位尽管在企业制度、管理模式、发展阶段、经营规模等方面具有共性的企业，可以相互借鉴信息化建设的经验教训，但是，任何企业信息化模式（即使是非常成功的）都是不能完全照抄照搬的。,“十二五”建筑业信息化发展纲要,因为，每个企业所面对的问题不可能是完全一样的。因此，在投资建设信息化之前，企业决策层首先应当从经营战略、体制、技术、管理、企业文化、人力资源、行业环境等方面，对企业进行全面的诊断和准确定位，甚至重新定位，在此基础上确定本企业信息化建设的关键需求、方针、范围、阶段和深度，确定信息化建设的策略，才能很好地服务于企业未来发展和增强核心竞争力。2、明确企业信息化建设的总目标和阶段目标企业的信息化建设是一个动态的、长期的过程。一般来说，企业信息化的总体目标可以包括：提升企业管理水平，提高工作效率，增强企业的核心竞争力。,“十二五”建筑业信息化发展纲要,企业信息化建设的具体目标可以包括：加强企业各层人员之间、企业与各合作单位之间的沟通，提高工作效率；加强客户关系管理，提高服务质量；加强和优化企业管理水平，提高企业生产效率等，只有逐次实现阶段目标，才能不断推进企业的信息化进程，如建立企业内部网络，加强信息资源的开发利用，加强信息化基础设施建设，包括计算机系统、数据库系统、网络系统、信息应用系统等；加快信息流通，实现内部资源共享；连接企业内部网络和外部网络，充分利用企业网和互联网，建立网上营销系统，积极推进企业电子商务，实现公司经营信息化，实现经营信息系统辅助决策智能化，建立客户关系管理和供应链管理系统；利用企业信息化系统的先进管理理念，调整企业管理与组织模式，使之与信息化系统相配套，逐步实现企业各项工作的信息化管理。企业应根据企业本身的经营方式、产品特点、管理流程，首先制定总体目标，同时，来规划信息化发展的阶段目标。,“十二五”建筑业信息化发展纲要,3、确定启动信息化建设的时机及投资力度信息化建设是一项系统工程，它的启动涉及企业管理理念的变革、流程的新建、重组与再造及企业资源的整合，并关系到人员的思想观念、工作方式等。因此，启动时机和投资力度的选择就变得至关重要，企业应全面、客观地分析国家对信息化建设和企业自身对信息化建设的关系，蓄积动力，克服阻力，积极地、有计划地准备信息化实施所需的条件，并由此确定启动信息化建设的最佳时机和最佳投资额。4、进行信息化建设的评价信息化建设是高投入、高风险的过程，必须定期对信息化管理和信息化业务进行评价，明确企业信息化建设过程中的不足与过剩，及时调整企业信息化建设的策略，才能优化企业的价值链，提高生产效率，创造更多的价值。,“十二五”建筑业信息化发展纲要四、建筑业信息化发展重点对各类施工企业的具体要求,1.工程总承包类企业围绕企业应用的两个层面，重点建设一个平台、八大应用系统。两个层面指核心业务层和企业管理层；一个平台指信息基础设施平台；八大应用系统指核心业务层的设计集成、项目管理、项目文档管理、材料与采购管理、运营管理等系统，以及企业管理层的综合管理、辅助决策、知识管理与智能企业门户等系统。（1）信息基础设施平台加强信息基础设施和信息系统安全体系建设。重点强化数据中心和服务体系建设，打造安全可靠、资源共享的信息基础设施，支撑信息系统高效高质量运行。遵循国家信息安全等级保护要求，对重要应用系统实现分级保护，提升信息安全防护能力。建立和完善信息标准体系，支撑信息系统开发和应用。重点建设信息基础设施、信息安全、信息编码、信息资源（如数据模型、模板等）以及信息系统应用等方面的标准。,“十二五”建筑业信息化发展纲要,（2）应用系统设计与施工集成系统重点研究与应用智能化、可视化、模型设计、协同等技术，在提升各设计专业软件和普及应用新型智能二维和三维设计系统的基础上，逐步建立方案/工艺设计集成系统和专有技术与方案设计数据库，集成主要方案/工艺设计软件，创建方案/工艺设计协同工作平台；逐步建立工程设计集成系统和工程数据库，集成主要工程设计软件，创建工程设计协同工作平台；同时，逐步实现方案/工艺设计、工程设计、项目管理、施工管理、企业级管理等系统的集成。,“十二五”建筑业信息化发展纲要,工程项目管理系统以项目组合管理和项目群管理理论为基础，完善提升项目管理系统构架、管理工作流和信息流，整合项目资源，建立集成项目管理系统，提升项目管理整体执行力。规范与整合项目资源分解结构（WBS、CBS、OBS、RBS等）和编码体系；深化估算、投标报价和费用控制等系统，逐步建立适应国际工程估算、报价与费用控制的体系；完善商务与合同管理、风险管理及工程财务管理等系统，提升项目法律、融资、商务、资金、费用与成本管理水平和风险管控能力；深化应用计划进度控制系统，逐步建立施工管理和开车管理系统。同时，逐步实现与其他核心业务系统及企业级管理系统的集成。,“十二五”建筑业信息化发展纲要,项目文档管理系统整合与提升项目文档管理系统。优化文档管理流程，建立管理标准，完善文件编码体系；强化以工作流和状态为核心的过程管理和沟通管理，开发推广文档计划、跟踪、检测等控制功能，实现文档产生、批准、发布、升版、作废的生命周期管理，并逐步实现该系统与其他核心业务系统及企业级管理系统的集成。材料与采购管理系统完善材料与采购管理系统。建立企业级材料标准库和编码库，实现材料表、请购、询价、评标、采购、催交、检验、运输、接运、仓库管理、材料预测、配料、材料发放及结算等全过程一体化的材料和采购管理；逐步建立以信誉认证、交易和电子支付等为核心的采购电子商务系统，优化材料供销过程；实现材料库与工厂安装模拟可视化系统的集成；逐步实现该系统与设计、项目管理、施工管理等系统的集成。,“十二五”建筑业信息化发展纲要,企业运营管理系统应用工作流、内容管理、电子印章、数字签名等技术，优化工作流程，有效组织和利用信息资源，增强运营管理的体系化和流程化，提高远程办公和协同工作能力；逐步实现与其他核心业务系统及企业级管理系统的集成。综合管理系统以现代项目管理理论为基础，以经营管理、预算管理、成本管理、项目管理体系和核心业务系统为支撑，建立企业级综合管理系统，为决策层和职能管理层提供综合管理平台。整合企业项目与组织分解结构，建立项目核算和管控体系，加强经营、综合和执行计划的管理，实现预算、调度、成本核算和绩效考核的一体化，以及企业层面的统筹、协同、分级管控和资源优化配置。,“十二五”建筑业信息化发展纲要,辅助决策系统逐步建立企业数据仓库，并利用商业智能（BI）和数据挖掘等技术，依据决策理论，逐步建立辅助决策系统。知识管理系统与智能企业门户收集、整理、组织和整合描述设计对象和专业技术的信息资源，研究知识管理机制与体系及知识管理系统建立的工具、方法、过程，建立知识管理的体系和系统。基于企业核心业务系统、综合管理系统、知识管理系统和企业数据仓库，整合企业内外网络信息资源，逐步建立智能企业门户，方便知识的利用，形成企业信息资源中心与个人信息资源中心。,“十二五”建筑业信息化发展纲要,2、施工类企业（1）特级资质施工总承包企业研究实施企业资源计划系统（ERP），结合企业需求实现企业现有管理信息系统的集成，或者基于企业资源计划的理念建立新的管理信息系统，支撑企业向集约化管理和协同管理发展。依据现代企业管理制度的需求，梳理、优化企业管理和主营业务流程，整合资源，适应信息化处理需求。信息基础设施平台与软件应用需求相匹配、覆盖下属企业的专用网络，并实现项目现场与企业网络的连接。完善安全措施，保障应用系统的高效、安全、稳定运行。参考国家及行业标准，借鉴其他企业标准，制定本企业的信息化标准，重点建设基础信息编码及施工项目信息化管理等标准。,“十二五”建筑业信息化发展纲要,应用系统项目综合管理系统。进一步推进项目综合管理系统的普及应用，全面提升施工项目管理水平。企业管理信息系统。重点实现人力资源、财务资金、物资设备、工程项目等管理的集成，消除信息孤岛，在此基础上，逐步建立企业资源计划系统。企业知识管理系统。研究相关知识的采集和管理方法，建立知识管理机制，实现知识管理系统化，为企业提供便利的知识资源再利用平台。企业商业智能和决策支持系统。在完善企业管理信息系统的基础上，探索建立企业数据仓库，逐步发展企业商业智能和决策支持系统。企业间的协同工作平台。围绕施工项目，建立企业间的协同工作平台，实现企业与项目其他参与方的有序信息沟通和数据共享。,“十二五”建筑业信息化发展纲要,（2）一级施工企业信息基础设施平台建设与软件应用需求相匹配的企业网络系统，实现与下属企业及项目现场的网络连接。完善安全措施，保障应用系统的高效、安全、稳定运行。应用系统企业办公自动化系统。普及应用企业办公自动化系统，提高企业办公效率。项目综合管理系统。普及应用项目综合管理系统，提升施工项目管理水平。企业管理信息系统。重点建设并集成人力资源、财务资金、物资材料等三大系统，实现企业管理与主营业务的信息化。企业间的协同工作平台。围绕施工项目，逐步建立企业间的协同工作平台，实现企业与项目其他参与方的有序信息沟通和数据共享。,“十二五”建筑业信息化发展纲要,（3）二级及专业分包施工企业信息基础设施平台建设与软件应用需求相匹配的企业网络系统，实现与项目现场的网络连接。完善安全措施，保障应用系统的高效、安全、稳定运行。应用系统企业办公自动化系统。建设企业办公自动化系统，提高企业办公效率。企业管理信息系统。重点建设并集成财务资金及物资材料等系统，逐步实现企业管理与主营业务的信息化。,“十二五”建筑业信息化发展纲要,五、专项信息技术应用1.设计阶段（1）积极推进协同设计技术的普及应用，通过协同设计技术改变工程设计的沟通方式，减少“错、漏、碰、缺”等错误的发生，提高设计产品质量。（2）探索研究基于BIM技术的三维设计技术，提高参数化、可视化和性能化设计能力，并为设计施工一体化提供技术支撑。（3）积极探索项目全生命期管理（PLM）技术的研究和应用，实现工程全生命期信息的有效管理和共享。（4）研究高性能计算技术在各类超高、超长、大跨等复杂工程设计中的应用，解决大型复杂结构高精度分析、优化和控制等问题，促进工程结构设计水平和设计质量的提高。（5）推进仿真模拟和虚拟现实技术的应用，方便客户参与设计过程，提高设计质量。（6）探索研究勘察设计成果电子交付与存档技术，逐步实现从传统文档管理到电子文档管理的转变。,“十二五”建筑业信息化发展纲要,2.施工阶段（1）在施工阶段开展BIM技术的研究与应用，推进BIM技术从设计阶段向施工阶段的应用延伸，降低信息传递过程中的衰减。（2）继续推广应用工程施工组织设计、施工过程变形监测、施工深化设计、大体积混凝土计算机测温等计算机应用系统。（3）推广应用虚拟现实和仿真模拟技术，辅助大型复杂工程施工过程管理和控制，实现事前控制和动态管理。（4）在工程项目现场管理中应用移动通讯和射频技术，通过与工程项目管理信息系统结合，实现工程现场远程监控和管理。（5）研究基于BIM技术的4D项目管理信息系统在大型复杂工程施工过程中的应用，实现对建筑工程有效的可视化管理。（6）研究工程测量与定位信息技术在大型复杂超高建筑工程以及隧道、深基坑施工中的应用，实现对工程施工进度、质量、安全的有效控制。（7）研究工程结构健康监测技术在建筑及构筑物建造和使用过程中的应用。,“十二五”建筑业信息化发展纲要,六、加强企业信息化保障体系建设1.加强企业信息化管理组织建设，设立专职的信息化管理部门，推进企业信息化主管（CIO）制度。2.加强企业信息化人才建设，建立和完善多渠道、多层次的信息化人才培养和考核制度，制定吸引与稳定信息化人才的措施。3.加大企业信息化资金投入，每年应编制独立的信息化预算，保障信息化建设资金需要。4.重视企业信息化标准建设工作，重点进行业务流程与信息的标准化。5.建立企业信息安全保障体系，确保企业信息安全。,27,BIM建筑信息模型,28,1,BIM全称：BuildingInformationModeling建筑信息模型,通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息：三维几何形状信息非几何形状信息，如建筑构件的材料、重量、价格、进度和施工等等集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据为设计师、建筑师、水电暖铺设工程师、开发商乃至最终用户等各环节人员提供“模拟和分析”,29,1975年，ChuckEastman，“BIM之父”，“BuildingDescriptionSystem”系统；20世纪80年代后，芬兰学者，“ProductInformationModel”系统；1986年，美国学者RobertAish，“BuildingModeling”；2002年由Autodesk公司提出建筑信息模型(BuildingInformationModeling，BIM),是对建筑设计的创新；学术研究，无法实践应用；进入21世纪，BIM研究和应用得到突破性进展；随着计算机软硬件水平的迅速发展，全球三大建筑软件开发商，都推出了自己的BIM软件。,30,手图到二维、三维的信息改革从2D、3D的传统建模到4D、5D的信息建模方式摒弃传统设计中资源不能共享、信息不能同步更新、参与方不能很好地相互协调、施工过程不能可视化模拟，检查与维护不能做到物理与信息的碰撞预测等问题。,从2DCAD过渡到以BIM技术为核心的多种建筑3DCAD，将是未来计算机辅助建筑设计的发展趋势。,31,可视化：“所见即所得”。模型三维的立体实物图形可视，项目设计、建造、运营等整个建设过程可视方便进行更好的沟通、讨论与决策。协调性：各行业项目信息出现“不兼容”现象。如管道与结构冲突，各个房间出现冷热不均，预留的洞口没留或尺寸不对等情况。使用有效BIM协调流程进行协调综合，减少不合理变更方案或问题变更方案,2,世博奥地利馆管线综合,32,模拟性：3D画面的模拟,33,模拟性：能效、紧急疏散、日照、热能传导等的模拟。,日照模拟,自然通风系统模拟,热能环境模拟,受风力及流体力学模拟,34,模拟性：4D（发展时间上）的模拟,35,模拟性：5D（造价控制上）的模拟,36,模拟性：对地震人员逃生及消防人员疏散等日常紧急情况的处理方式的模拟。,37,优化性：BIM及与其配套的各种优化工具能对项目进行可能的优化处理利用模型提供的各种信息来优化，如几何、物理、规则、建筑物变化以后的各种情况信息给复杂程度高的建筑优化可出图性：建筑设计图+经过碰撞检查和设计修改=综合设计施工图如综合管线图、综合结构留洞图、碰撞检查侦错报告和建议改进方案等实用的施工图纸。,合理优化,38,3,39,美国到欧美、日本、新加坡等发达国家应用领域：设计阶段、施工阶段以及建成后的维护和管理阶段例：韩国buildingSMART协会组织的BIM技术体验培训；美国EcoBuildingAmerica会议组织“水族馆”系列小组会。,特点：1、已经成为设计和施工单位承接项目的必要能力，已受到广泛重视。大企业已经具备了BIM技术能力；BIM专业咨询公司已经出现，十分活跃，为中小企业应用BIM提供有力支持。2、不再是将BIM应用于建筑工程局部环节。例：IPD（IntergratedProjectDilivery）集成项目交付工作模式。3、应用软件已经比较成熟。,40,奥运村空间规划及物资管理信息系统南水北调工程香港地铁项目等,41,BIM核心建模软件,42,43,BIM在各个环节中的软件应用,44,传统人们用2D的方式来表达3D的建筑物,项目复杂性的加大，如规模的增大以及建筑系统数量和复杂性的增加等缩短工期的要求（4D）控制造价的压力（5D）,BIM在建设项目的设计施工运营管理全过程中得到充分的重视。,当代2D到nD的表达模式,45,空间三维复杂形态的表达与数据共享,BIM提供工程全部信息，将项目各阶段主要参与方都集中，做出项目空间三维复杂形态的表达。虚拟建筑样机，提供建筑物精确的空间关系和数据，与其他3D建模不同。根据3D模型自动生成和更新各种图形和文档，自动协调更改关联变更相应的信息，信息共享同步,46,空间分析、体量分析、效果图分析三维可视化表现方式结构分析。利用工具软件创建3D模型，完成结构条件图，对结构进行分析，得出合理的结构施工图。节能分析。能效分析与计算，节能？经济？“绿色”？造价分析。运用“零库存”的生产管理方式，限额领料施工，最大程度发挥业主资金的效益。,47,工序上分析