BIM全周期實(shí)施規(guī)劃
采用BIM技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計階段的協(xié)同設(shè)計，施工階段的建造全過程一體化和運(yùn)營階段對建筑物的智能化維護(hù)和設(shè)施管理，同時還能打破從業(yè)主到設(shè)計、施工運(yùn)營之間的隔閡和界限，實(shí)現(xiàn)對建筑的全壽命周期管理。
在2010年美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的計算機(jī)集成化施工研究組經(jīng)研究寫成的《BIM項目實(shí)施計劃指南》第二版中，發(fā)表了【BIM技術(shù)的25種常見的應(yīng)用圖】，如下：
這25種應(yīng)用跨越了設(shè)施全生命周期的四個階段，即規(guī)劃階段（項目前期策劃階段）、設(shè)計階段、施工階段、運(yùn)營階段。我國通過借鑒上述對BIM應(yīng)用的分類框架，結(jié)合目前國內(nèi)事實(shí)現(xiàn)狀，歸納得出【項目四階段中的20種BIM典型應(yīng)用】，如下：
建筑業(yè)的工序在國內(nèi)外實(shí)質(zhì)上大同小異，BIM的應(yīng)用也是如此，但有些應(yīng)用二者的劃分尺度不一樣，如前者的“3D協(xié)調(diào)”與后者的“管線綜合”類似，但后者的描述過于狹窄，好像僅限于管線的碰撞分析，而結(jié)構(gòu)梁柱引起的凈空高度不夠等其他構(gòu)建協(xié)調(diào)優(yōu)化問題就不管了，所以前者的描述較為全面。
以下就項目前期策劃階段、設(shè)計階段、施工階段和運(yùn)營階段中BIM的應(yīng)用進(jìn)行一個概括性介紹：
(一) 項目前期策劃階段
項目前期策劃階段對整個建筑工程項目的影響很大，美國HOK建筑師事務(wù)所麥克利米曾提出著名的麥克利米曲線圖：
圖表表明在項目前期的優(yōu)化對于項目的成本和功能影響是最大的，而優(yōu)化設(shè)計的費(fèi)用是最低的；而在項目后期優(yōu)化對于成本和功能影響在逐漸變小，而優(yōu)化設(shè)計的費(fèi)用卻逐步增高。出于上述原因，在項目的前期應(yīng)當(dāng)盡早應(yīng)用BIM技術(shù)。
BIM技術(shù)應(yīng)用在項目前期的工作有很多，包括現(xiàn)狀建模與模型維護(hù)、場地分析、成本估算、階段規(guī)劃、規(guī)劃編制、建筑策劃等。
1.投資估算：應(yīng)用BIM系統(tǒng)強(qiáng)大的信息統(tǒng)計功能，在方案階段可運(yùn)用數(shù)據(jù)指標(biāo)等方法獲得較為準(zhǔn)確的土建工程量及土建造價，同時可用于不同方案的對比，可以快速得出成本的變動情況，權(quán)衡出不同方案的造價優(yōu)劣，為項目決策提供重要而準(zhǔn)確的依據(jù)。BIM技術(shù)可運(yùn)用計算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力進(jìn)行投資估算，這大大減輕了造價工程師的計算工作量，造價工程師可節(jié)省時間從事更有價值的工作如確定施工方案、評估風(fēng)險等，進(jìn)一步能細(xì)致考慮施工中許多節(jié)約成本等專業(yè)問題，這些對于編制高質(zhì)量的預(yù)算來說非常重要。
2.現(xiàn)狀模型：根據(jù)現(xiàn)有的資料把現(xiàn)狀圖紙導(dǎo)入到基于BIM技術(shù)的軟件中，創(chuàng)建出道路、建筑物、河流、綠化以及高程的變化起伏，并根據(jù)規(guī)劃條件創(chuàng)建出本地塊的用地紅線及道路紅線，并生成面積指標(biāo)。
3.總圖規(guī)劃：在現(xiàn)狀模型的基礎(chǔ)上根據(jù)容積率、綠化率、建筑密度等建筑控制條件創(chuàng)建工程的建筑體塊各種方案，創(chuàng)建體量模型。做好總圖規(guī)劃、道路交通規(guī)劃、綠地景觀規(guī)劃、豎向規(guī)劃以及管線綜合規(guī)劃。
4.環(huán)境評估：根據(jù)項目的經(jīng)緯度，借助相關(guān)的軟件采集此地的太陽及氣候數(shù)據(jù)，并基于BIM模型數(shù)據(jù)利用相關(guān)的分析軟件進(jìn)行氣候分析，對方案進(jìn)行環(huán)境影響評估，包括日照環(huán)境影響、風(fēng)環(huán)境影響、熱環(huán)境影響、聲環(huán)境影響等評估。某些項目還需要進(jìn)行交通影響模擬。
(二) 設(shè)計階段
BIM在建筑設(shè)計的應(yīng)用范圍非常廣泛，無論在設(shè)計方案論證，還是在設(shè)計創(chuàng)作、協(xié)同設(shè)計、建筑性能分析、結(jié)構(gòu)分析，以及在綠色建筑評估、規(guī)范驗證、工程量統(tǒng)計等許多方面都有廣泛的應(yīng)用。
1.設(shè)計方案論證：BIM三維模型展示的設(shè)計效果十分方便評審人員、業(yè)主對方案進(jìn)行評估，甚至可以就當(dāng)前設(shè)計方案討論施工可行性以及如何削減成本、縮短工期等問題，可最修改方案提供切實(shí)可行的方案。由于是用可視化方式進(jìn)行，可獲得來自最終用戶和業(yè)主的積極反饋，使決策的時間大大減少，促成共識。
2.設(shè)計創(chuàng)作：由于在BIM軟件中組成整個設(shè)計的就是門、窗、墻體等單個3D構(gòu)件元素，則設(shè)計過程就是不斷確定和修改各種構(gòu)件的參數(shù)，而這些建筑構(gòu)件在軟件中是數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、智能互動的。而最終設(shè)計成果的交付就是BIM模型，所有平、立、剖二維圖紙都可以根據(jù)模型隨意生成，由于圖紙來源都是同一個BIM模型，所以所有圖紙和圖表數(shù)據(jù)都是互相關(guān)聯(lián)的，也是實(shí)時互動的，從根本上避免了不同視圖不同專業(yè)圖紙出現(xiàn)的不一致現(xiàn)象。
3.協(xié)同設(shè)計：BIM技術(shù)使不同專業(yè)的甚至是身處異地的設(shè)計人員都能夠通過網(wǎng)絡(luò)在同一個BIM 模型上展開協(xié)同設(shè)計，使設(shè)計能夠協(xié)調(diào)進(jìn)行。以往各專業(yè)各視角之間不協(xié)調(diào)的事情時有發(fā)生，即使花費(fèi)了大量人力物力對圖紙進(jìn)行審查仍然不能把不協(xié)調(diào)的問題全部改正。有些問題到了施工過程才能發(fā)現(xiàn)，給材料、成本、工期造成了很大的損失。應(yīng)用BIM技術(shù)以及BIM服務(wù)器，通過協(xié)同設(shè)計和可視化分析就可以及時解決上述設(shè)計中的不協(xié)調(diào)問題，保證了后期施工的順利進(jìn)行。
4.綠色建筑評估：BIM模型中包含了用于建筑性能分析的各種數(shù)據(jù)，只要數(shù)據(jù)完備，將數(shù)據(jù)通過IFC、gbXML等交換格式輸入到相關(guān)的分析軟件中，即可進(jìn)行當(dāng)前項目的節(jié)能分析、采光分析、日照分析、通風(fēng)分析以及最終的綠色建筑評估。
5.工程量統(tǒng)計：BIM模型信息的完備性大大簡化了設(shè)計階段對工程量的統(tǒng)計工作，模型的每個構(gòu)件都和BIM數(shù)據(jù)庫的成本庫相關(guān)聯(lián)，當(dāng)設(shè)計師在對構(gòu)件進(jìn)行變更時，成本估算都會實(shí)時更新。
在用二維CAD技術(shù)進(jìn)行設(shè)計時，繪圖的工作量很大，設(shè)計師無法花很多時間對設(shè)計方案進(jìn)行靜心推敲。應(yīng)用BIM技術(shù)，只要完成了設(shè)計構(gòu)想，確定了BIM模型的最后構(gòu)成，馬上就可以根據(jù)模型生成各種施工圖，而且由于BIM技術(shù)的協(xié)調(diào)性，后期調(diào)整設(shè)計的工作量是很小的，這樣設(shè)計質(zhì)量和圖紙質(zhì)量都得到了保障。
(三) 施工階段
BIM技術(shù)在施工階段可以有如下多個方面的應(yīng)用：3D協(xié)調(diào)/管線綜合、支持深化設(shè)計、場地使用規(guī)劃、施工系統(tǒng)設(shè)計、施工進(jìn)度模擬、施工組織模擬、數(shù)字化建造、施工質(zhì)量與進(jìn)度監(jiān)控、物料跟蹤等。
1.碰撞綜合協(xié)調(diào)：在施工開始前利用BIM模型的可視化特性對各個專業(yè)（建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、機(jī)電、消防、電梯等）的設(shè)計進(jìn)行空間協(xié)調(diào)，檢查各個專業(yè)管道之間的碰撞以及管道與結(jié)構(gòu)的碰撞。如發(fā)現(xiàn)碰撞及時調(diào)整，這樣就較好地避免施工中管道發(fā)生碰撞和拆除重新安裝的問題。
2. 施工方案分析：在BIM模型上對施工計劃和施工方案進(jìn)行分析模擬，充分利用空間和資源整合，消除沖突，得到最優(yōu)施工計劃和方案。特別是對于新形式、新結(jié)構(gòu)、新工藝和復(fù)雜節(jié)點(diǎn)，可以充分利用BIM的參數(shù)化和可視化特性對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行施工流程、結(jié)構(gòu)拆解、配套工器具等角度的分析模擬，可以改進(jìn)施工方案實(shí)現(xiàn)可施工性，以達(dá)到降低成本、縮短工期、減少錯誤和浪費(fèi)的目的。
3.數(shù)字化建造：數(shù)字化建造的前提是詳盡的數(shù)字化信息，而BIM模型的構(gòu)件信息都以數(shù)字化形式存儲。例如像數(shù)控機(jī)床這些用數(shù)字化建造的設(shè)備需要的就是描述構(gòu)件的數(shù)字化信息，這些數(shù)字化信息為數(shù)控機(jī)床提供了構(gòu)件精確的定位信息，為建造提供了必要條件。
4.施工科學(xué)管理：通過BIM技術(shù)與3D激光掃描、視頻、圖片、GPS、移動通訊、RFID（二維碼等射頻識別技術(shù)）、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的集成，可以實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場的構(gòu)件、設(shè)備以及施工進(jìn)度和質(zhì)量的實(shí)時跟蹤。另外通過BIM技術(shù)和管理信息系統(tǒng)的集成，可以有效支持造價、采購、庫存、財務(wù)等的動態(tài)精確管理，減少庫存開支，在竣工時可以生成項目竣工模型和相關(guān)文件，有利于后續(xù)的運(yùn)營管理。并且業(yè)主、設(shè)計方、預(yù)制廠商、材料供應(yīng)商等可利用BIM模型的信息集成化與施工方進(jìn)行溝通，提高效率減少錯誤。
總的來說，應(yīng)用BIM技術(shù)可以為建筑施工帶來新的面貌。
(四) 運(yùn)營階段
在運(yùn)營維護(hù)階段BIM可以有如下這些方面的應(yīng)用：竣工模型交付；維護(hù)計劃；建筑系統(tǒng)分析；資產(chǎn)管理；空間管理與分析；防災(zāi)計劃與災(zāi)害應(yīng)急模擬。
竣工模型交付與維護(hù)計劃：施工方竣工后對BIM模型進(jìn)行必要的測試和調(diào)整再向業(yè)主提交，這樣運(yùn)營維護(hù)管理方得到的不只是設(shè)計和竣工圖紙，還能得到反映真實(shí)狀況的BIM模型，里面包含了施工過程記錄、材料使用情況、設(shè)備的調(diào)試記錄以及狀態(tài)等資料。BIM能將建筑物空間信息、設(shè)備信息和其他信息有機(jī)地整合起來，結(jié)合運(yùn)營維護(hù)管理系統(tǒng)可以充分發(fā)揮空間定位和數(shù)據(jù)記錄的優(yōu)勢，合理制定運(yùn)營、管理、維護(hù)計劃，盡可能降低運(yùn)營過程中的突發(fā)事件。
資產(chǎn)管理：通過BIM建立維護(hù)工作的歷史紀(jì)錄，可以對設(shè)施和設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行跟蹤，對一些重要設(shè)備的適用狀態(tài)提前預(yù)判，并自動根據(jù)維護(hù)記錄和保養(yǎng)計劃提示到期需保養(yǎng)的設(shè)備和設(shè)施，對故障的設(shè)備從派工維修到完工驗收、回訪等均進(jìn)行記錄，實(shí)現(xiàn)過程化管理。另外如果基于BIM的資產(chǎn)管理系統(tǒng)能和諸如停車場管理系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)等物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，實(shí)行集中后臺控制與管理，則能很好地解決資產(chǎn)的實(shí)時監(jiān)控、實(shí)時查詢和實(shí)時定位，并且實(shí)現(xiàn)各個系統(tǒng)之間地互聯(lián)、互通和信息共享。
防災(zāi)模擬：基于BIM模型豐富的信息，可以將模型以IFC等交換格式導(dǎo)入災(zāi)害模擬分析軟件，分析災(zāi)害發(fā)生的原因，制定防災(zāi)措施與應(yīng)急預(yù)案。災(zāi)害發(fā)生后，將BIM模型以可視化方式提供給救援人員，讓救援人員迅速找到合適救災(zāi)路線，提高救災(zāi)成效。
空間管理：應(yīng)用BIM技術(shù)可以處理各種空間變更的請求，合理安排各種應(yīng)用的需求，并記錄空間的使用、出租、退租的情況，實(shí)現(xiàn)空間的全過程管理。
