第一章　BIM技术基本知识

第一节　数字建造介绍

一、信息的特点

1.状态

状态：定义提交信息的版本。随着信息在项目中流动，其状态通常是在一定的机制控制下变化的。例如同样一个图形，开始时的状态是“发布供审校用”，通过审校流程后，授权人士可以把该图形的状态修改为“发布供施工用”，最终项目结束以后将更新为“竣工图”。定义今后要使用的状态术语是标准化工作要做的第一步。对于每一组信息来说，界定其提交的状态是必须要做的事情，很多重要的信息在竣工状态都是需要的。另外一个应该决定的事情是该信息是否需要超过一个状态，例如“发布供施工用”和“竣工图”等。

2.类型

类型：定义该信息提交后是否需要被修改。信息有静态和动态两种类型，静态信息代表项目过程中的某个时刻，而动态信息需要被不断更新以反映项目的各种变化。当静态信息创建完成以后就不会再变化了，这样的例子包括许可证、标准图、技术明细以及检查报告等，后续也许还会有新的检查报告，但不会是原来检查报告的修改版本。动态信息比静态信息需要更正式的信息管理，通常其访问频度也比较高，无论是行业规则还是质量系统都要求终端用户清楚地了解信息的最新版本，同时维护信息的版本历史也可能是必需的。动态信息的例子包括平面布置、工作流程图、设备数据表、回路图等。当然，根据定义，所有处于设计周期之内的信息都是动态信息。

信息主要可分为静态、动态不需要维护历史版本、动态需要维护历史版本、所有版本都需要维护、只维护特定数目的前期版本等五种类型。

3.保持

保持：定义该信息必须保留的时间。所有被指定为需要提交的信息都应该有一个业务用途，当该信息缺失的时候，会对业务产生后果，这个后果的严重性和发生后果的经常性是衡量该信息的重要性以及确定应该投入多大努力及费用保证该信息可用的主要指标。从另一方面考虑，如果由于该信息不可用并没有产生什么后果的话，我们就得认真考虑为什么要把这个信息包括在提交要求里面了。当然法律法规可能会要求维护并不具有实际操作价值的信息。

信息保持最少需要建立下面几个等级。

（1）基本信息　设施运营需要的信息，没有这些信息，运营和安全可能会存在难以承受的风险，这类信息必须在设施的整个生命周期中加以保留。

（2）法律强制信息　运营阶段一般情况下不需要使用，但是当产生法律和合同责任时在一定周期内需要存档的信息，这类信息必须明确规定保存周期。

（3）阶段特定信息　在设施生命周期的某个阶段建立，在后续某个阶段需要使用，但长期运营并不需要的信息，这类信息必须注明被使用的设施阶段。

（4）临时信息　在后续生命周期阶段不需要使用的信息，这类信息不需要包括在信息提交要求中。

在决定每类信息的保持等级的时候，建议要同时定义信息的业务关键性等级，而不仅仅只是给其一个“基础”的等级。

4.项目全生命周期信息

工程项目信息使用的有关资料把项目的生命周期划分为如下6个阶段，见表1-1。

5.信息的传递与作用

美国标准和技术研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）在“信息互用问题给固定资产行业带来的额外成本增加”的研究中对信息互用定义如下：“协同企业之间或者一个企业内设计、施工、维护和业务流程系统之间管理和沟通电子版本的产品和项目数据的能力”称之为信息互用。

信息的传递方式主要有双向直接互用、单向直接互用、中间翻译互用和间接互用这四种方式，见表1-2。

二、BIM与工程建造过程

工程建造涉及从规划、设计、施工到交付使用全过程的各个阶段。BIM技术对工程建造过程的支持主要体现为以下两个方面。

一方面，BIM技术降低了工程建造各阶段的信息损失，成为解决信息孤岛问题的重要支撑。

K.Svensson 1998年研究了工程各阶段信息损失问题，如图1-5所示，横轴代表建设阶段，纵轴代表信息以及信息蕴含的知识。一个原本应该平滑递增的信息曲线，因为信息在各阶段向下一阶段传递时的损失而变得曲折。

尽管在设计阶段CAD等技术使得工程设计信息以数字化形式存在，如项目空间信息等，但当信息转变为纸介质形式时，信息就极大地损失掉了。在施工阶段，无法获取必要的设计信息，在项目交付时无法将工程施工信息交付给业主。在运营维护阶段，积累到的新信息又仅以纸质保存，难以和前一阶段的信息集成。因而造成信息的再利用性极差，同一个项目需要不断重复地创建信息。

BIM遵循着“一次创建，多次使用”的原则，随着工程建造过程的推进，BIM中的信息不断补充和完善，并形成一个最具时效性的、最为合理的虚拟建筑。

因此，基于BIM的数字建造，既包含着对前一阶段信息的无损利用，也包含着新信息的创建、补充和完善，这些过程体现为一个增值的过程。BIM模型一经建立，将为建筑整个生命周期提供服务，并产生极大的价值，如：设计阶段的方案论证、业主决策、多专业协调、结构分析、造价估算、能量分析、光照分析等建筑物理分析和设计文档生成等；施工阶段的可施工性分析、施工深化设计、工程量计算、施工预算、进度分析和施工平面布置等；运营阶段的设施管理、布局分析（产品、家具等）和用户管理等。

另一方面，BIM技术成为支撑工程施工中的深化设计、预制加工、安装等主要环节的关键技术。

BIM在工程建造过程中的应用领域非常广泛，如图1-6所示，BIM支持从策划到运营的工程建造各阶段。其中，在施工阶段的应用主要有3D协调、场地使用规划、施工系统设计、数字化加工、3D控制规划和记录模型等。

目前国内BIM技术在工程施工阶段的应用主要集中在施工前的BIM应用策划与准备，面向施工阶段的深化设计与数字化加工、虚拟施工，施工现场规划以及施工过程中进度、成本控制等方面。

基于BIM的建造过程包括的内容见表1-3。

三、BIM与工程实施多主体协同

基于BIM的工程项目管理，以BIM模型为基础，为建筑全生命周期过程中各参与方、各专业合作搭建了协同工作平台，改变了传统的组织结构及各参与方的合作关系，为项目业主和各参与方提供项目信息共享、信息交换及协同工作的环境，从而实现了真正意义上的协同工作。与传统的“金字塔式”组织结构不同，基于BIM的工程项目管理要求各参与方在设计阶段就全部介入工程项目，以此实现全生命周期各个参与方共同参与、协同工作的目标，具体内容见表1-4。

四、BIM在运营维护阶段的作用与价值

BIM参数模型可以为业主提供建设项目中所有系统的信息，在施工阶段做出的修改将全部同步更新到BIM参数模型中，形成最终的BIM技术平台的竣工模型（As-built model），该竣工模型作为各种设备管理的数据库为系统的维护提供依据。

BIM可同步提供有关建筑使用情况或性能、入住人员与容量、建筑已用时间以及建筑财务方面的信息；同时，BIM可提供数字更新记录，并改善搬迁规划与管理。BIM还促进了标准建筑模型对商业场地条件（例如零售业场地，这些场地需要在许多不同地点建造相似的建筑）的适应。有关建筑的物理信息（例如完工情况、承租人或部门分配、家具和设备库存）和关于可出租面积、租赁收入或部门成本分配的重要财务数据都更加易于管理和使用。稳定访问这些类型的信息可以提高建筑运营过程中的收益与成本管理水平。

将BIM与维护管理计划相链接，实现建筑物业管理与楼宇设备的实时监控相集成的智能化和可视化管理，及时定位问题来源。结合运营阶段的环境影响和灾害破坏，针对结构损伤、材料劣化，进行建筑结构安全性、耐久性分析与预测。