水利水电工程BIM框架研究与技术探索

随着BIM技术在国内建筑业的日益普及，如何将其更好地应用于现场施工管理，实现高科技与传统管理的有机结合，使BIM技术真正服务于项目生产，已经成为摆在建筑施工单位面前的一道新课题。业内人士认为，将BIM技术和云计算技术结合起来应用到工程建造上，建立工程智能建造云平台是建筑业信息化的战略选择。

BIM技术的应用与信息化发展策略

在传统的管理模式中，工程项目专业主管对现场进行技术交底与检查时，需带齐各专业图纸，有时候甚至要带上项目综合图，既累赘、影响工作效率，也易造成沟通的不顺畅。而BIM技术的应用需要电脑，往往也是在办公室进行，即便是手提电脑，进入施工现场也极为不便。技术人员在进行技术交底时，常规作法是在办公室根据拟交底的内容在BIM模型上选择视角并打印好图纸，在交底过程中，如果交底内容发生变化，则需回到办公室重新进行打印，既浪费人力与时间，也造成了办公耗材的浪费。

在管理信息化方面，从最初单个软件的应用到多系统的集成，目前已经完成移动平台的部署，实现了PC端向移动端的转变。此外，一些施工单位在推进工程建造信息化过程中，运用了物联网、大数据等多种信息技术，同时结合不同技术的特性进行集成研究，应用于工程项目实际建造过程，打造“智慧工地”。

物联网及BIM技术项目级应用实践

BIM技术在项目级的应用，可以解决施工管理过程中的诸多难题。在过程设计中，运用BIM技术综合排布，可以指导预设加工和布置。针对异形结构项目，可以对幕墙进行深化设计，用以指导幕墙的生产与安装。在测量放样中，传统的建筑工程施工过程的测量放线工作由劳务队完成，通常采用三角测量和拉钢尺的方式进行作业，工作方法粗糙，操作麻烦，工作效率低，空间局限性较大，关键的缺陷是其施工精度不够，导致施工质量不能满足设计要求。利用BIM云平台，将BIM模型带到施工现场，与智能全站仪进行集成应用，使现场测量与定位更加精确。将BIM技术与VR（虚拟现实技术）相结合，建立虚拟现实模型，可用来指导施工、校核三维空间、检测净高和校对图纸等，即使坐在办公室也可以体验“身临其境”之感。

同时，尝试利用BIM模型的信息化功能进行物业管理。通常的方式是在所有设备上张贴二维码，通过扫描获取构件的ID号后，再通过BIM模型的ID号获取构件信息。而二维码数量庞大，制作张贴难度大，容易损坏，超高和隐蔽构件的二维码的获取难度尤其大。一些施工单位通过云平台技术，实现了模型的构件与现场构件的一一对应，建立了多个物业管理的分区巡更视角管理系统。云平台成员打开相应空间的视角，利用Ipad的陀螺仪和操纵杆能快捷地找到相应的构件并获取构件信息，工作效率大幅度提高，并从根本上解决了超高、隐蔽构件的可视信息管理。

此外，通过物联网和BIM技术，一些施工单位在临时照明分析、安全疏散模拟、VR应急演练和公路工程施工安全监管一体化系统、数字地铁智慧工地平台、智能化绿色施工自评价系统、智能化模架体系监控系统应用等各方面都取得了较好的成绩。

工程建造信息化企业级实践与探索

工程建造信息化企业级应用是当前我国正在做的事情。按照“服务生产、集成应用、智能管控、务求实效”的原则，一些企业提出建立工程建造信息集成云平台，并提出了具体目标：一是实现建造过程模拟，进度质量可预判；二是实现数据自动采集，安全风险自动预警；三是实现实施过程可视化，管理远程控制；四是实现降本增效，提高企业核心竞争力。

相关人员认为，建设这个平台，就是要解决实际问题，满足企业、项目管理需求。对于项目层面而言，就是要实现建造过程自动化，提高项目生产力。一是替代手工，提升工作效率。通过“云、大、物、移、智+BIM”等先进技术及其综合应用，将施工过程中的人、机、料、法、环等要素进行实时、动态采集。二是实现项目协同管理。实现建设、设计、监理、施工多方工作协作，实现模型管理，利用工程模型集成技术、质量、安全等业务管理。三是单项目自动化门户。集成项目生产数据，实时动态反映项目生产情况。

在企业层，要实现数据自动采集、智能数据分析与预警。利用工程信息集成云平台，实现项目过程数据采集、智能的数据挖掘和分析与预警管控，积累企业数据资产。分（子）公司或指挥部，要实现所属项目实时在线监管，动态管理项目施工过程。

工程建造信息化社会级应用探索

BIM技术应用经历了2008年～2012年的可视化应用初级阶段，2013年至今的信息化应用中级阶段，未来将进入智能化应用高级阶段。在高级阶段，企业级、社会级应用将成为主流，我们将重点关注BIM数据在工程全生命周期、全产业链、全管理主体的集成应用。

通过企业级应用，将BIM技术应用拓展开来，对数据进行采集，以应用于更广泛的领域。例如，在湖南省，将智慧工地相关数据进行采集，形成省级或者行业大数据管理平台，以更好地指导实践。

另外，我们把多元异构项目的BIM数据进行融合，通过结构化的方式，对模型进行轻量化，通过移动端设备就可以实现在线浏览。利用BIM数据存储、传输与计算的混合云技术，通过公有云和私有云混合应用的方式，完成了数据管理的难题。

而在拥有海量数据后，可以为政府和行业有关企业提供工程大数据分析与决策支持。现场参建单位众多，如何快速、便捷地将最新的设计要求传达到每一位技术人员，以便及时调整施工方案并进行交底，确保施工不出现偏差？

为解决这一问题，可以引入分布式云平台技术，建立云平台工作组，由管理员根据设计变更情况进行数据更新，工作组成员在wifi环境下打开Ipad，即可收到模型更新信息，实现信息无障碍沟通，既可提高工作效率，又能确保施工质量。

云平台工作组成员在进行现场检查时，应用ipad实时记录问题并保存视点，在wifi环境下将检查信息上传至云平台工作组，或定向发送给工作组相关成员，还可就施工难点、技术疑难问题进行实时沟通，实现实时动态校验和多个用户之间的多方监控、快捷沟通。

当今社会已进入信息化时代，谁能抢先掌握最新的信息化工具，谁就能抢占发展的先机。为此，将BIM技术与云计算技术结合起来应用到工程建造上，建立工程智能建造云平台是建筑业信息化的战略选择，将BIM应用与云计算技术从台式电脑的束缚中解脱出来，实现项目团队所有人之间的无障碍沟通，创新工作模式，提高工作效率，在BIM技术应用与云计算技术应用方面取得齐头并进、相得益彰的效果。

1. 发达国家的BIM标准

首先来了解下国外的BIM标准，国际ISO组织做了一些标准，从前期的IFC到IDM再到IFD都是非常重要的标准，国际上最高的标准组织也异常重视这几方面的标准制定。BIM技术源自美国，美国的一些地方政府也制定了很多的应用指南，对正确的应用BIM起到了很好的作用。与此同时，英国也在美国的标准上做了具体的应用指南，像欧洲的挪威、芬兰、澳大利亚等国家都制订了相关的标准和应用指南。这些发达国家政府非常重视BIM的应用，从政府的技术到学术组织的角度出发来制定BIM标准和指南。

美国的地方组织也制定了相关的BIM标准。例如， 2006美国总承包商协会发布《承包商BIM 使用指南》； 2008年美国建筑师学会颁布了BIM合同条款E202-2008“Building Information Modeling (BIM) Protocol Exhibit”； 2009年美国洛杉矶大学制定了面向DBB工程模式的BIM 实施标准《LACCD Building Information Modeling Standards For Design-Bid Build Projects》。

此外，英国在2009年发布了“AEC(UK) BIM Standard”； 2010年进一步发布了基于Revit平台的BIM实施标准—“AEC (UK) BIM Standard for Autodesk Revit”；2011年又发布了基于Bentley平台的BIM 实施标准—“AEC (UK) BIM Standard for Bentley Building”。挪威也于2009年发布了BIM Manual 1.1，并于2011年发布了BIM Manual 1.2。

一些亚洲国家，例如新加坡在2012年发布了《Singapore BIM Guide》。韩国方面，韩国国土海洋部在2010年1月颁布了《建筑领域BIM应用指南》；2010年3月，韩国虚拟建造研究院制定了《BIM应用设计指南—三维建筑设计指南》；2010年12月，韩国调达厅颁布了《韩国设施产业BI 应用基本指南书—建筑BIM指南》。

2. 发达国家BIM 技术政策

为了把BIM技术应用的更好，很多国外政府制订了具体的技术政策，美国早在2003年就开始规定了具体的政策。为了提高建筑领域的生产效率，支持建筑行业信息化水平的 提升，GSA（美国总务管理局）推出了国家3D-4D-BIM计划， 鼓励所有GSA的项目采用3D-4D-BIM技术，并给与不同程度的资金资助。2009年7月，美国威斯康辛州成为第一个要求州内新建大型公共建筑项目使用BIM的州政府，威斯康辛州国家设施部门发布实施规则要求从2009年7月开始，州内预算在500万美元以上的公共建筑项目都必须从设计开始就应用BIM技术。

此外，韩国公共采购服务中心下属的建设事业局于2010年制定了BIM实施指南和路线图，规定先在小范围内试点应用，然后逐步扩大应用规模，力求在2012-2015 年500亿韩元以上建筑项目全部采用3D+Cost的设计管理系统，到2016年计划实现全部公共设施项目使用BIM技术。

澳大利亚也制定了国家BIM行动方案，2012年6月， 澳大利亚buildingSMART 组织受澳大利亚工业、教育等部门委托发布了一份《国家BIM行动方案》。制订了按优先级排序的“国家BIM 蓝图”，首先规定需要通过支持协同、基于模型采购的新采购合同形式。第二规定了BIM应用指南。第三将BIM技术列为教育之一。第四规定产品数据和BIM库。第五规范流程和数据交换。第六执行法律法规审查。第七推行示范工程，鼓励示范工程用于论证和检验上述六项计划的成果用于全行业推广普及的准备就绪程度。

3. 中国BIM技术研究基础

我们国家在BIM研究方面起步比较早，1998年国内专业人员开始接触和研究IFC标准，2000年IAI开始与我国政府有关部门、科研组织（建研院）进行接触，使我们全面了解了IAI的目标、组织规程、IFC标准应用等问题。IFC标准借鉴了国际产品数据标准STEP 标准的技术，具有技术的先进性和开放性。

2001年至2000年， 国家863计划项目提出“数字社区信息表达与交换标准”，实际上就是基于IFC标准制定了一个计算机可识别的社区数据表达与交换的标准，提供社区信息的表达以及可使社区信息进行交换的必要机制和定义。探索了IFC标准实际工程应用问题，以及根据我国建筑行业的实际情况进行必要扩充的问题。 主要有三件事情：第一是深入研究IFC标准，第二是基于这个标准开发了一个CAD系统，第三是基于IFC建筑工程4D施工管理系统。

施工要有一个数据化系统框架，通过IFC标准建立一套系统来存储信息，同时，绿色建筑设计支撑软件系统。 2009-2010年，清华大学、Autodesk公司联合开展了《中国BIM标准框架研究》，同时也参与了欧盟的合作项目，它在建筑领域有一个欧洲的标准统一研究项目，实际上就是研究IFC标准在整个建筑产业链当中的适用性，组成了一个庞大的课题组。第一计划是统一标准建筑工程信息模型统一应用标准；第二是制定基础标准，编制信息模型存储和编码标准；第三是编制执行标准，制定建筑工程设计标准和制造工业工程设计信息模型应用标准。

中国建筑股份有限公司技术中心副主任李云贵