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建筑新视野:何关培谈近10年BIM技术发展

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  • 2022-10-04

 

在“数字中国”和“数字化转型”的时代背景下,建设行业BIM技术实际应用情况如何?BIM技术应用对推动行业数字化转型有哪些意义?确立BIM模型法律地位的提议将对工程项目审批带来哪些影响?企业BIM应用决策考虑的影响因素有哪些?BIM给企业数字化转型带来了哪些机遇和挑战?

 

构力智库“建筑新视野”栏目对话广州优比建筑咨询有限公司CEO何关培。

近10年,我国BIM应用整体呈现和经历了4个发展趋势和阶段

 

构力智库:您认为我国在推动行业BIM应用发展上主要分哪几个阶段? 

 

何关培:近10年,我国BIM应用整体上呈现和经历从技术应用到管理应用、从模型应用到信息应用、从BIM应用到集成应用、从辅助交付到法定交付为特征的发展趋势和阶段。

 

构力智库:这些发展趋势各有什么特点?

 

何关培:第一个发展趋势是从技术应用到管理应用,即从技术团队应用到管理团队应用、从技术人员应用到管理人员应用。目前BIM在技术层面的应用已经开始进入日常普及状态,但BIM在管理层面的应用仍处于早期摸索阶段,主要表现为BIM应用主体仍为一线生产人员,项目或企业管理层和决策层应用的人员数量仍然比较少,这也是BIM应用和项目管理不能有效结合的主要原因,需要通过推动企业和项目管理层掌握BIM应用来实现这个转变。

 

第二个发展趋势是从模型应用到信息应用,即从几何信息应用到非几何信息应用。目前BIM几何信息应用的覆盖面比较大、成熟度和普及度也都比较高,但BIM非几何信息应用还局限于部分场景,数据持续应用在法律和技术层面都存在障碍,需要扩大BIM模型中的信息在项目建设和运维活动中的应用场景。

 

第三个发展趋势是从BIM应用到集成应用,即从BIM单一技术的应用到BIM与其他信息技术的集成应用。目前不同信息技术在建筑业的应用成熟度处于不同阶段,BIM与不同技术的集成应用存在不同的问题,处在不同的成熟度,需要逐项解决BIM和不同技术的集成应用问题。

 

第四个发展趋势是从辅助交付到法定交付,目前BIM应用为辅助应用而非生产性应用、BIM模型为辅助交付物而非法定交付物,图纸为法定交付物,需要同时准备技术和法律条件使BIM成为和图纸具有同等法律地位的法定交付物,其中技术条件是基础。

 

实现BIM模型数据可靠是建筑业数字化转型的技术基础

 

构力智库:在“数字中国”和“数字化转型”的时代背景下,勘察设计行业BIM技术应用对推动建设行业数字化转型有哪些意义?

 

何关培:勘察设计行业是工程项目数据的源头,工程项目的创意和表达均完成于设计阶段,就交付成果的数字化而言,勘察交付成果的数字化程度要比设计交付成果的数字化程度高,现阶段勘察设计行业的数字化转型主要工作是设计企业的数字化转型,而设计企业数字化转型的核心和基础则是设计产品即设计交付成果的数字化

 

数字建造、智能建造、智慧建造、城市信息模型(CIM)、数字孪生城市、智慧城市是目前建设数字中国和建筑业数字化工作的关键词,其中数字建造是其他工作的基础。数字建造的源头数据形成于设计阶段,现阶段主要承载形式是项目BIM模型,但设计成果的法定交付物仍然是工程图纸,因此项目BIM模型成为法定交付物的技术基础是“图模一致”,即模型承载的项目信息与工程图纸一致

 

构力智库:“图模一致”怎么实现?

 

何关培:理论上虽然通过人工和软件工具辅助检查等这些方法也可以做到图模一致,但真正实施起来需要花费的投入经济上很难承受,技术上也无法保证。要从技术上保证图模一致,目前能够找到的有效办法就是基于模型设计、图从模出,也就是行业习惯所说的BIM(正向)设计

 

构力智库:可以解释一下“BIM正向设计”吗?

 

何关培:“BIM正向设计”的说法理论上不够准确,准确的说法应该是“基于BIM的设计”,可以简称为“BIM设计”,相对于目前普遍使用的“CAD设计”而言。BIM正向设计的说法有其发生和发展的过程,区别于BIM按图建模检查图纸和进行专业协调,是指以BIM技术作为设计工具进行项目设计,项目全部或部分图纸从BIM模型导出的设计方法。鉴于这种说法业界已经普遍接受,并且能够准确传递其表达的真正含义, 因此BIM正向设计这种说法也是一种可以接受的表达。

 

也有部分同行认为BIM设计有模型就可以了,不一定需要由模型出图,这个说法的真正成立需要一个前提,那就是模型成为设计成果的法定交付物。在此前提尚未成立的今天,我们认为用模型出图仍是BIM设计的必要环节

 

工程项目源头数据的可靠性是数字中国建设和建筑业数字化的基础,现阶段实现BIM模型数据可靠的有效方法是BIM设计、图从模出、图模一致,这是设计行业BIM应用需要达成的主要目标,也是建筑业数字化转型得以成功实现的技术基础

 

确立模型法律地位的提议目前尚无实质性进展,主要原因包括技术和法律两个层面

 

构力智库:2022年发布的《广州市数字经济促进条例》第三十三条规定“与法定工程技术图纸信息一致的建筑信息模型一并用于审批和监管”。这条规定会对工程项目的审批带来什么影响?

 

何关培:《广州市数字经济促进条例》(下称《条例》)第三十三条规定“与法定工程技术图纸信息一致的建筑信息模型可以一并用于工程建设项目审批,与法定工程技术图纸一并进行监管。通过审批的建筑信息模型应当在城市信息模型平台汇聚,实现数据融通联动”。

 

研究确立模型法律地位的提议基本上是与BIM技术推广应用同时发生的,但截至目前尚无实质性进展,主要原因包括技术和法律两个层面。技术层面,目前的法定交付物是工程图纸,如果要把BIM模型也确定为法定交付物,就首先要解决模型信息和图纸信息的一致性问题,因为当模型和图纸对项目同一个内容的描述出现不一致时,现在的体制只能以图纸为准;法律层面,需要规定在什么样的技术条件下BIM模型(模型包含的信息)具有法律地位。

 

《条例》在法律层面为解决模型法律地位提供了一种可操作的方法,技术层面要解决的是模型可一并审批和监管的前提条件,即如何定义和审核模型包含的项目信息与工程图纸一致的问题。在CAD设计阶段,工程项目建设的交付物只有图档和工程实体两类,现在增加了BIM模型这一类新的交付物,要使《条例》落地,模型、图纸、实体三类交付物的一致性和之间的关系就必须要有清晰的定义和检查的方法。

 

与《条例》三十三条要求有关的问题包括下面几个:

① 模型与图纸信息一致;

② 模型审批;

③ 模型监管;

④ 模型汇聚。

 

上述问题中模型与图纸信息一致是其中的关键问题,是解决其他问题的基础。如果模型与图纸信息不一致,后面模型审批、模型监管、模型汇聚的合理性与可行性就成了问题。与法定图纸信息一致的BIM模型可一并用于审批、监管并汇聚到CIM平台,其核心工作是对模型本身和基于模型的各项审核、检查,审查的手段包括机器审查和人工审查,审查的内容包括是否合规以及有哪些优化可能两类。

 

模型审查需要从模型和图纸信息是否一致开始,如果模型和图纸信息不一致,那么对模型的后续审查就没有继续的必要,如果两者信息一致,那么在项目是否合规这个问题上审核模型和审核图纸应该得出同样的结论,而在存在哪些优化可能性的审查上,由于模型信息的丰富和结构化程度高可能会得出比图纸审查更多或更深的结果。

 

实施图模一致性审查需要进行3个方面的技术准备工作

 

构力智库:您认为实施图模一致性审查如何落地?

 

何关培:实施《条例》三十三条需要进行一系列技术准备工作,至少包括以下几个方面:

 

1) 模型与图纸信息一致的保障办法

a) 明确模型和图纸信息一致的定义:模型和图纸均可能包含对方没有的信息,需要基于数据和应用场景定义图模信息一致;

b) 普及图模一致设计和应用方法:设计企业和设计人员掌握基于模型的设计,产业链其他企业掌握基于模型的管理和技术应用;

c) 确定图模一致审核方法:研发机审软件,建立人审规章,研究图模结合审核方法;

d) 明确什么机构、什么人、什么工具进行图模一致审核,包括审模和审图的界面与关系。

 

2) 模型审批、监管、汇聚实施方案

a) 明确模型审批、监管、汇聚的具体范围和内容:模型和图纸各审什么,机器和人工各审什么;

b) 确定模型审批、监管、汇聚和图纸审批、监管、存档的关系;

c) 明确进行模型审批、监管、汇聚的机构、人员、工具;

d) 建立模型审批、监管、汇聚的流程制度和成果效用:模型审核成果有什么效用。

 

3) 模型审批、监管、汇聚的产业链各个环节工作量变化研究,研究结果决定实施模式、范围、时间表

a) 产业链各个环节工作量变化;

b) 产业链需要的软硬件投入;

c) 产业链人员能力培训投入;

d) 帮助产业链缩短学习曲线的措施:建立个人能力提升方案和企业转型实施体系。

 

企业决策层和管理层应根据市场、企业和BIM技术的发展情况,及时调整企业BIM应用决策并采取切实的行动

 

构力智库:您认为企业BIM应用决策考虑的影响因素有哪些?

 

何关培:现阶段BIM软件功能不完善、人员BIM能力不足够、BIM应用资源没积累、BIM管理制度不匹配等因素之间互相制约、互为因果最终都会影响BIM应用的投入回报,企业要找到一个风险小、投入产出比好的BIM应用决策和落地方案并不是一件容易的事。

 

可以预见,在未来相当长的时间内有关BIM应用不同技术路线和实现方法的探讨甚至争论还会继续,理由很简单,因为至今为止全球工程建设行业都还没有找到一条能够充分实现BIM应用目标和价值的明确的路线图,总体上BIM还处于边研究探索、边阶段性应用的阶段

 

但如果站在企业生存和发展的角度而言,显然也无法等到上述研讨或争论都尘埃落定以后再来应用BIM,道理不言自明。只不过这样一来,就要求企业决策层和管理层能随时根据市场、企业和BIM技术的发展情况及时做出和调整企业BIM应用决策以及根据决策采取切实的行动

 

要做出好的企业BIM应用决策有两个方面的困难,一方面如上所述BIM应用本身也还没有完全成熟,存在着各种困难和不确定因素;另一方面,在企业内部通常决策和管理层对BIM的了解相对比较少,而对BIM了解相对比较多的作业层对企业运营和管理又缺乏相应的战略和经验,因此这样的决策也不可能完全由企业一线作业层做出。也就是说,事实上大部分企业在BIM应用决策这件事情上是面临不小挑战的。

 

“什么样的BIM应用决策对企业来说是最佳决策”不存在标准答案

 

构力智库:您可以提供一些企业BIM应用决策的建议吗?

 

何关培:“什么样的BIM应用决策对企业来说是最佳决策”这个问题本身也不存在标准答案,因此企业BIM应用决策层或许可以从另外一个角度着手,即逐一分析和解决那些如果考虑不当一定会影响BIM应用决策水平甚至导致决策失败的关键因素,虽然局部最优之和不一定等于系统最优,但一个考虑了所有关键影响因素的决策一定会是一个比较合理的决策。以下是企业BIM应用决策过程一定会遇到同时也必须要解决的主要问题:

1) 如何把握BIM原因现状和发展趋势?

2) 应该建立什么样的BIM团队?

3) 选择使用什么样的BIM软件

4) 配置什么样的BIM硬件和网络?

5) 采取什么样的培训方式?

6) 如何避免BIM决策风险?

7) 选择什么样的试点项目?

8) 开展哪些BIM应用?

9) 采取什么样的BIM实施模式?

10) 使用什么样的BIM标准?

11) 共享什么样的BIM信息?

12) 交付什么样的BIM交付成果?

13) 如何计算BIM应用效益?

 

BIM咨询服务的社会效益大于经济效益,间接效益大于直接效益,未来效益大于当前效益

 

构力智库:广州优比在BIM应用方面走在了行业前列,请您谈谈广州优比在BIM应用推广中都有哪些体会或者教训?

 

何关培:广州优比建筑咨询有限公司创建于2010年,核心成员是2003年国内第一批从事BIM技术研究和应用的从业人员,2016年通过增资扩股加入广州珠江外资建筑设计院,作为珠江设计平台的BIM和数字技术应用与研究板块,2017年成为国家高新技术企业。主要业务包括BIM行业服务、BIM项目咨询、BIM软件研发、BIM教育培训、BIM可视化等领域。

 

其中,与珠江设计深度融合实现“全建制BIM(正向)设计”,为设计行业实现基于模型的设计生产方式转型升级探索了一种经济和技术都可行的可复制、可持续解决方案。

 

就广州优比从事的BIM咨询服务而言,我的体会有几点,首先是社会效益比经济效益大,BIM咨询服务与建筑业数字化转型和国家数字化战略直接相关;第二是间接效益比直接效益大,BIM咨询服务支持建筑业企业生产方式转变和提质增效;第三是未来效益比当前效益大,BIM咨询服务为智慧城市建立数据底座提供技术支撑。因此,广州优比从创建之日起就一直把行业BIM发展和应用作为企业的主要任务之一,十多年来持续积极参与住建部、广东省、广州市的BIM/CIM政策标准制定和技术推广工作。

 

珠江设计转型全建制BIM(正向)设计的关键工作包含4个方面

 

构力智库:作为广州珠江外资建筑设计院全建制BIM正向设计转型的技术支撑团队负责人,您认为BIM给珠江设计数字化转型带来了哪些方面的机会和挑战?

 

何关培:珠江设计从2019年开始转型全建制BIM设计,到2021年基本实现全部项目BIM设计,同时实现两年营收翻番,利润率保持不变略有上升,为设计行业从CAD设计向BIM设计转型探索了一种可复制、可持续的实现模式。关键工作包括几个方面:调整设计项目管理和设计产值分配制度,调整设计团队人员组成和职责划分;研发一系列提高设计效率和质量的设计、校审、协同软件,积累标准化设计资源;持续不间断开展设计人员BIM设计能力培训和技术支持;利用BIM设计价值提升和延伸服务保证企业经营效益

 

通过实现全建制BIM(正向)设计,珠江设计在设计效率和质量、整体技术水平、经济效益、行业影响力等方面都已经得到了比较大的提升。可以说在我国设计行业还很难见到类似的案例。

 

专家介绍

何关培

广州优比建筑咨询有限公司 CEO

中国建筑学会BIM分会顾问专家

中国图学学会土木工程图学分会副主任委员

广州市建设科学技术委员会建设信息技术专委会主任委员

 

 

广州优比建筑咨询有限公司 ▼

 

广州优比建筑咨询有限公司在其核心管理团队19年(2003-2022)BIM研究和应用领域深入耕耘与长期积累基础上,依托广州珠江实业集团有限公司及其全资子公司广州珠江外资建筑设计院平台实现跨越式发展,为城市建设和管理领域提供以下专业服务:高水平BIM战略咨询、专业化BIM项目咨询、BIM信息可视化、企业成建制BIM正向设计、BIM软件开发、企业BIM应用决策、企业BIM生产力建设培训。

 

 

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