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全過程BIM一體化正向設計進建筑產業融合
發布時間: 2019-01-08
隨著經濟的快速發展，建筑技術日新月異，建筑變得更加復雜和多樣。我國建筑業體量大但信息化水平低，信息化的關鍵在于打通各行業、各專業、各技術工種在體制、標準上的壁壘。其中設計行業作為龍頭專業成為了打通壁壘的關鍵。BIM（建筑信息模型）技術作為一種全行業通用的管理手段，是實現建筑業精細化、信息化管理的重要工具。設計行業中，BIM軟件的應用方式是整個BIM技術應用的核心與根基。
一直以來，建筑產品的設計均是遵循嚴謹的設計流程，從功能與規模的技術指標開始，分析用戶需求，提出設計概念，建立設計模型，再由各個工種經過策劃、方案、初步設計和施工圖設計階段來完成圖紙和最終模型。施工單位根據設計圖紙將建筑構件逐一建造為實物。實現建筑的流程是由設計模型轉換為二維圖紙，然后通過圖紙建造為實物的過程，此類開發工程亦通稱為正向工程(ForWard Engineering)，遵循同樣流程的設計模式稱為正向設計(ForWard Design)。
在BIM體系下，算量、施工、運維行業需要設計行業提供根據統一標準建立的信息模型。由建筑、結構、水暖電等專業工種以及景觀、裝修、照明等設計專業按照正向設計流程，經過方案、初步設計和施工圖階段協同建立模型和繪制圖紙的設計方式稱為全過程BIM一體化正向設計。信息化時代要求建筑產品的建造逐漸轉向由設計模型到施工模型到實物建造的三維到三維的過程。因此出現了由二維圖紙逆向建立模型的方式，稱為“翻模”。相比之下，全專業一體化正向設計是遵循建造邏輯的設計模式，是解決建造行業壁壘問題的重要方法。
設計行業全過程BIM一體化正向設計的必要性
基于BIM的協同建設是以BIM模型和平臺為基礎，按照項目建設各方管理流程和職責，以項目設計、工程進度、質量、成本、安全等信息數據為驅動的項目協同管理的模式。通過模型將工程信息化，通過信息云平臺取代或部分取代了傳統模式下低效的協同方式。整個體系中，設計模型是重中之重。通過準確而詳實的模型能夠順利打破傳統行業間信息傳遞的壁壘，實現信息之間的多向交流，減輕了工作人員的負擔，提高工作效率，減少工作錯誤，為智慧設計、智慧施工奠定基礎。
項目的設計階段是項目全生命期內最為重要的BIM模型創建環節，它直接影響著建造成本以及運維成本，對工程質量、工程投資、工程進度以及建成后的使用效果、經濟效益等方面都有著直接的影響。建筑設計階段可大體分為方案階段、初步設計階段、施工圖設計階段這三個階段。從方案設計、初步設計到施工圖的設計是一個迭代變化的過程，是建筑產品從粗略到細致的過程，其中包括模型的各種性能模擬分析調整，各個專業間協同調整，本專業的校對審核。在這個過程中需要對BIM設計進行必要的管理，從建筑價值目標、性能、功能、成本到BIM設計標準、BIM成果交付都需要進行管控。經過了全專業一體化正向設計流程的設計模型和圖紙為BIM系統提供了完整的信息化基礎，提供了可視化數據管理工具，全面優化設計過程的設計方法和管理手段，高效協調項目各參建方與上下游建設流程。
全過程BIM一體化正向設計有利于設計與算量一體化
工程量計算的高效、準確是工程造價管理的基本要求。目前市場主流傳統工程量計算軟件均存在一個明顯的缺點：需要重新輸入工程圖紙信息并進行圖形或模型處理，仍然需要占用工程造價人員相當多的精力。
隨著在BIM軟件中直接映射算量的造價軟件的發展，準確率和效率都在提升，更有利于成本控制貫穿于整個建筑生命期。全過程BIM一體化正向設計在方案、初步設計及施工圖階段便為工程算量提供相應的模型，為全生命周期控制建筑造價提供了基礎。預算工程量清單編制可以在BIM設計模型基礎上，按照工程量計算原則，深化設計模型，形成預算模型，再利用算量軟件進行“一鍵工程量計算”編制工程量清單，并與設計模型實現聯動修改，提高施工圖預算工程量清單編制的效率和準確性。預算模型可以正確體現計量要求，可以根據空間（樓層）、時間、區域（標段）、構件屬性參數及時、準確地統計工程量數據。模型更準確地表達預算工程量計算的結果與相關信息，配合建筑全生命期成本管控的相關工作。工程量從由正向設計模型調整的預算算量模型中提取，預算編制基于預算算量模型，關聯或附加地方定額信息完成計價，這樣的算量方式在信息化時代更有利于設計與算量一體化，從而促進項目造價管理更高效、更準確。
全過程BIM一體化正向設計有利于設計與施工一體化
隨著BIM技術應用的發展，BIM技術在土建施工中的應用點非常廣泛，不僅包括普遍應用的可視化技術交底、深化設計、綜合協調、施工模擬、施工方案優化等BIM應用，還涉及前期場地平整BIM應用、主體施工（如鋼筋工程、混凝土工程、質量安全管理等）BIM應用。
經過不斷的實踐和發展，BIM技術與各類硬件設備的集成應用在土建施工過程中發揮作用，如三維激光掃描儀器、測量機器人、VR（虛擬現實）設備、AR（增強現實）設備等在施工管理過程中得到應用。
設計行業不僅需要為施工階段提供準確而詳盡的BIM模型，還要為建立全過程的模型信息庫奠定基礎。BIM設計與施工集成應用，主要內容包括建立統一的構件庫和工法庫等信息庫，目的是應用BIM信息庫，使得適合施工條件的構件和工法能夠在項目中完整傳遞，設計輔助施工建造。
隨著建設工程設計施工總承包的推進和裝配式建筑的推廣，通過施工單位設計階段便介入設計，通過統一標準的模型和平臺，控制項目的造價、工法和材料，從而提高項目質量的同時降低造價。在全過程BIM一體化正向設計的基礎上，加快基于BIM技術的建設全過程生命期管理、招投標供應鏈管理系統的推廣應用，促進規劃、設計、制造、施工、業務、財務等關鍵環節集成，可以更好地實現建筑工程全過程數字化的智能管控。
全過程BIM一體化正向設計有利于設計與運維一體化
BIM體系中，運維管理需要準確而詳實的設計模型的支持，基于此的竣工模型的信息會影響到運維的直接效益，例如一些空間信息、管線綜合、隱蔽工程等。竣工模型還需要整理出運營所需的資料以方便后期在運維平臺的統一管理，所以竣工模型準備和運營資料整理是能否有效實施運維的重要前提和依據。
交付是運維管理的重要工作，除了進行實體工程驗收外，還需要將包括工程質量文檔、安全資料文檔、設計圖紙和模型、施工圖紙、BIM模型等資料－并進行提交。基于全過程BIM一體化正向設計的竣工模型的提交，可以確保模型的準確性外，運維團隊還可以通過早期介入設計，使得設計能夠結合BIM運維應用，滿足運維需求。
運維管理信息系統搭建是運營維護階段應用BIM技術的基礎，也是運維階段的核心工作。運維系統應在運維管理方案的總體框架下，結合短期、中期、遠期規劃，通過從設計開始的全過程控制達到實用、可持續發展，利用一體化設計的模型建立運維管理系統信息模型、中心數據庫。通過運維管理信息系統搭建，定義建筑的管理，將各種不同的系統連接起來，在同一平臺進行呈現和操作，賦予建筑全生命周期管理不同的表達，真正使管理人員的精力集中于為建筑提供更多的價值，讓運維提供更多的服務以及提升環境品質中來。
結語
隨著經濟全球化的發展，新的科技革命和產業變革蓄勢待發，我國經濟發展步入新常態，提倡“創新、協調、綠色、開放、共享”的發展理念，要求大力實施創新驅動發展戰略。在科技迅速發展的環境下，能耗大、效率低、管理粗放的傳統建筑行業面臨著向科技化、信息化、工業化轉變的趨勢。全專業一體化三維正向設計是推進建筑產業更好地融合發展的重要方法，不僅利于推動建筑產業現代化發展，還利于提高城鄉建設管理的信息化水平，有利于落實國家創新驅動發展戰略，實現新型城鎮化、建筑工業化和信息化三化融合發展的戰略需要。