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發展BIM技術是推進綠色建造的重要手段

上稿時間:2016-11-24  單位:  體裁:  編輯:  瀏覽次數:

文/ 中國建筑業協會建筑工程技術專家委員會副主任委員、中國建筑股份有限公司總工程師 毛志兵

 

  我國建筑業是一個傳統產業,一方面是國民經濟的支柱產業,規模龐大,從業人員達4000 多萬人, 建筑施工企業70000 多家,勘察設計企業接近15000 家,支撐著我國每年超過15 萬億的大規模建設事業;另一方面,建筑業又是高消耗、高排放產業,建筑業消耗了全國45%的水泥,50%以上的鋼材;建造和使用過程中消耗了接近50%的能源;與建筑有關的空氣污染、光污染等約占環境總體污染的34%;建筑施工垃圾約占城市垃圾總量的30%耀40%;施工粉塵占城區粉塵排放量的22豫;民用建筑的二次裝修又造成大量的資源浪費。這樣一個傳統產業,總體規模雖大但效益不高,其任何一點技術進步都會形成巨大的經濟效益、環境效益和社會效益。目前,業界已經形成共識,推進綠色建造發展是建筑業降低資源消耗、減少建筑垃圾排放、消除環境污染,實現節能減排的重要舉措。建筑信息模型BIM 技術作為建筑業的新技術、新理念和新手段,得到業內的普遍關注,正在引導建筑業傳統思維方式、技術手段和商業模式的全面變革,將引發建筑業全產業鏈的第二次革命。發展BIM 技術已經成為推進綠色建造的重要手段。
  BIM 對綠色建造有哪些作用與價值鑰
  實現建筑全生命期的信息共享。信息技術發展到今天,工程設計、施工與運行維護的各階段,以及每一階段的各專業、各環節都在應用軟件輔助專業工作。設計與施工等領域的從業人員面臨的主要問題有兩個:一是信息共享,二是協同工作。設計、施工與運行維護中信息應用和交換不及時、不準確的問題造成了大量人力物力的浪費和風險的產生。美國的麥克格勞·希爾(McGraw Hill)發布了一個關于建筑業信息互用問題的研究報告“Interop原erability in the Construction Industry”。該報告的統計資料顯示,數據互用性不足使建設項目平均增加3.1%的成本和3.3%的工期延誤。BIM 的基本作用之一就是有力支持建筑項目信息在規劃、設計、建造和運行維護全過程充分共享,無損傳遞,從而使建筑全生命期得到有效的管理。應用BIM 技術可以使建筑項目的所有參與方(包括政府主管部門、業主、設計團隊、施工單位、建筑運營部門等)在項目從概念產生到完全拆除的整個生命期內都能夠在模型中操作信息和在信息中操作模型,進行協同工作。不像過去依靠符號文字形式表達的藍圖進行項目建設和運營管理,因為信息共享效率很低,導致難以進行精細管理。
  實現可持續設計的有效工具。BIM 技術有力地支持建筑安全、美觀、舒適、經濟,以及節能、節水、節地、節材、環境保護等多方面的分析和模擬,從而易于做到建筑全生命期全方位可預測、可控制。例如,利用BIM 技術,可以將設計結果自動讀入建筑節能分析軟件中進行能耗分析,或讀入虛擬施工軟件進行虛擬施工,而不像現在需要技術人員花費很大氣力在節能分析軟件,或在施工模擬軟件里首先建立建筑模型;又如,利用BIM 技術,不僅可以直觀地展示設計結果,而且可以直觀地展示施工細節,還可以對施工過程進行仿真,以便反映實際過程中的偶然性,增加施工過程的可控性。
  促進建筑業生產方式的改變。BIM 技術有力地支持設計與施工一體化,減少建筑工程“錯、缺、漏、碰”現象的發生,從而可以減少建筑全生命期的浪費,帶來巨大的經濟和社會效益。英國機場管理局利用BIM 技術削減希思羅5 號航站樓10%的建造費用。美國斯坦福大學CIFE 中心根據32 個項目總結了使用BIM 技術的以下優勢:消除40%預算外更改;造價估算控制在3%精確度范圍內;造價估算耗費的時間縮短80%;通過發現和解決沖突,將合同價格降低10%;項目工期縮短7%,及早實現投資回報。恒基北京世界金融中心通過BIM 技術應用在施工圖紙中發現了7753 個沖突,如果這些沖突到施工時才發現,估算不僅給項目造成超過1000 萬元的浪費及3 個月的工期延誤,而且會大大影響項目的質量和發展商的品牌。
  促進建筑行業的工業化發展。我國建造水平與發達國家相比有較大的差距,主要原因是建筑工業化水平較低所致。制造業的生產效率和質量在近半個世紀得到突飛猛進的發展,生產成本大大降低,其中一個非常重要的因素就是以三維設計為核心的PDM(Product Data Man原agement 產品數據管理)技術的普及應用。建設項目本質上都是工業化制造和現場施工安裝結合的產物,提高工業化制造在建設項目中的比例是建筑行業工業化的發展方向和目標。工業化建造至少要經過設計制圖、工廠制造、運輸儲存、現場裝配等主要環節,其中任何一個環節出現問題都會導致工期延誤和成本上升,例如:圖紙不準確導致現場無法裝配,需要裝配的部件沒有及時到達現場等。BIM 技術不僅為建筑行業工業化解決了信息創建、管理、傳遞的問題,而且BIM 三維模型、裝配模擬、采購制造運輸存放安裝的全程跟蹤等手段為工業化建造的普及提供了技術保障。同時,工業化還為自動化生產加工奠定了基礎,自動化不但能夠提高產品質量和效率,而且對于復雜鋼結構,利用BIM 模型數據和數控機床的自動集成,還能完成通過傳統的“二維圖紙-深化圖紙-加工制造”流程很難完成的下料工作。BIM 技術的產業化應用將大大推動和加快建筑行業工業化進程。
  把建筑產業鏈緊密聯系起來。建筑工程項目的產業鏈包括業主、勘察、設計、施工、項目管理、監理、部品、材料、設備等,一般項目都有數十個參與方,大型項目的參與方可以達到幾百個甚至更多。二維圖紙作為產業鏈成員之間傳遞溝通信息的載體已經使用了幾百年,其弊端也隨著項目復雜性和市場競爭的日益加大變得越來越明顯。打通產業鏈的一個關鍵技術是信息共享,BIM 就是全球建筑行業專家同仁為解決上述挑戰而進行探索的成果。業主是建設項目的所有者,因此自然也是該項目BIM 過程和模型的所有者。設計和施工是BIM 的主要參與者、貢獻者和使用者。業主要建立完整的可以用于運營的BIM 模型,必須有設備材料供應商的參與。供應商逐步把產品目前提供的二維圖紙資料改進為提供設備的BIM 模型,供業主、設計、施工直接使用,一方面促進了這三方的工作效率和質量,另一方面對供應商本身產品的銷售也提供了更多更好的方式和渠道。
  發展BIM 亟需解決的問題
  BIM 技術的應用,目前最大的問題是缺乏具有自主知識產權的應用軟件。國外的應用軟件不僅價格昂貴,而且由于不支持我國規范,難以滿足我國的應用需求。鑒于我國巨大的基本建設規模,需開發具有自主知識產權的應用軟件,填補這一領域的空白。因此,有必要通過國家科技支撐計劃的支持,迅速獲得發展,為在我國建筑行業推廣普及BIM 技術奠定堅實的基礎。
  雖然BIM 技術已經在我國開始應用,但仍處于起步階段,在應用模式、應用標準方面并未有重大突破。目前,BIM 在建筑領域的推廣應用還存在著政策法規和標準不完善、發展不平衡、本土應用軟件不成熟、技術人才不足等問題,有必要采取切實可行的措施,推進BIM 在建筑領域的應用。
  一是研究制定符合我國建筑設計、施工、運行管理等各階段工作流程數據標準,形成完善的建筑全過程建設管理信息標準體系。
  二是開發自主知識產權的面向建筑全生命期的核心軟件產品,支撐全行業BIM 等最新信息技術普及應用。
  三是開展設計階段BIM 等最新信息技術的集成應用研究,實現各專業信息高度共享和設計流程的優化,支撐建筑可持續設計。
  四是開展施工階段BIM 等最新信息技術集成應用研究,提高工程施工全過程的預見性和管理水平,促進傳統建造方式向精益建造發展。
  五是開展運維管理階段BIM 等最新信息技術集成應用研究,實現建筑低能耗和綠色環保的最佳運維模式。
  六是開展BIM 等最新信息技術在規劃、設計、施工及運行維護階段綜合應用研究,推進建筑項目開發全過程的精細化管理,促進建筑業轉變傳統的生產方式,實現產業技術和管理水平提升。


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