集團BIM中心 許志鵬
摘要：近幾年BIM(建筑信息化模型)發(fā)展迅速熱潮，結合當下BIM領(lǐng)域中頗為熱門(mén)的“正向設計”的概念進(jìn)行辨析，討論正向設計涉及在一個(gè)項目全過(guò)程周期適用，基于BIM技術(shù)在各個(gè)階段在正向設計的過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題進(jìn)行探索與總結。
關(guān)鍵詞：BIM 正向設計 問(wèn)題
0.引言
BIM（Building Information Modeling）技術(shù)經(jīng)提出就在建筑行業(yè)有著(zhù)舉足輕重的地位，《建筑業(yè)發(fā)展“十三五”規劃》也明確提出加快實(shí)現建筑行業(yè)信息化的發(fā)展，加快推進(jìn)BIM技術(shù)在全過(guò)程的集成應用以及應用BIM技術(shù)而展開(kāi)的建設生產(chǎn)服務(wù)。BIM技術(shù)的發(fā)展與應用已經(jīng)掀起建筑行業(yè)的變革浪潮，整個(gè)全過(guò)程服務(wù)的方案設計、施工管理、工程造價(jià)、后期維護等方面的信息可以通過(guò)BIM技術(shù)有效地信息共享、集成與交換。
“正向設計”引用專(zhuān)家給予的定義：BIM正向設計是以REVIT軟件為平臺，協(xié)同Rhino、Grasshpper、Cad小庫等多個(gè)軟件平臺的綜合設計流程。例如在處理圖紙方面。就需要AoutoCad和小庫平臺的輔助；在處理復雜造型時(shí)，需要Rhinoceroes和Grasshpper軟件輔助，在渲染出圖方面還需要Lumion和Enscape這些渲染軟件的輔助。在整個(gè)設計流程中Revit軟件中最有價(jià)值的是信息綜合管理能力，以及從三維模型導出精確二維圖紙和各種數據的信息連續性。這也正是現有BIM技術(shù)相對于其他優(yōu)勢所在。
1 BIM正向設計的優(yōu)勢
1.1 BIM正向設計基本流程
全新的項目基本流程如圖所示，若有前期項目樣板積累，可跳過(guò)步驟1。
項目基本流程圖
步驟1，建議采用已有項目樣板或者Revit自帶的項目樣板，可節省部分工作量。
步驟2，應采用正確以及統一的方式方法創(chuàng )建中心模型文件，否則可能會(huì )導致各專(zhuān)業(yè)項目基點(diǎn)不一致的情況發(fā)生，從而影響后面的模型鏈接。
步驟3，標高和軸網(wǎng)應為單獨工作集，鏈接各專(zhuān)業(yè)模型應為單獨工作集，其余見(jiàn)后續工作集相關(guān)規則方法或是BIM的行業(yè)規范。
步驟4，確保鏈接模型位于正確的工作集，各專(zhuān)業(yè)項目基點(diǎn)一致。
步驟5，基于建筑標高創(chuàng )建相應樓層平面，不建議天花平面用于出圖，但可用于構件調整視圖；建筑空間結構復雜項目，應確保建筑的每個(gè)房間都被完整地表達在樓層平面。
步驟6和步驟7同步進(jìn)行，保證模型實(shí)時(shí)更新，及時(shí)溝通解決碰撞。
步驟8，在確保解決所有碰撞后方可創(chuàng )建視圖樣板用于出圖。
步驟9，應在步驟5同時(shí)繪制系統圖、說(shuō)明和圖例，建議采用在一個(gè)空白樓層平面加范圍框的方式確保樓層平面內容的表達完整，滿(mǎn)足規范，符合審圖要求。
步驟10，檢查各樓層平面的是否出現構建消失問(wèn)題，鏈接文件均為半色及底圖顯示。
1.2 BIM正向設計與傳統設計模式的對比
傳統建筑設計流程大體上來(lái)說(shuō)是以Autocad為核心的總平面圖設計，以天正和CAD相結合進(jìn)行建筑單體平面設計，以Sketch Up建模為主進(jìn)行建筑造型與景觀(guān)設計推敲，以外部效果圖公司為核心的渲染表達，以CAD和天正為主的平立剖圖紙設計表達等。
BIM正向設計流程則不相同。
(1)項目的最初始階段就要確定好項目真實(shí)世界坐標位置，在BIM軟件中完成世界坐標的參考點(diǎn)與模型參考點(diǎn)的預設，建議多設置幾個(gè)點(diǎn)，來(lái)相互驗算。此步驟需要借助Autocad軟件完成。
(2)規劃設計初期階段，CAD單線(xiàn)就可以滿(mǎn)足業(yè)主的需求，此階段不需要二維三維的相互對應，不宜過(guò)早介入BIM三維模型。
(3)方案平面階段，在方案平面階段，BIM能夠比較確的同步列出各房間套內面積，公區面積，指標表，避免人力計算帶來(lái)的誤讀，適合逐步將前續CAD成果轉化為BIM成果。
(4)單體造型階段，BIM應用價(jià)值極高，能夠實(shí)現平面圖紙和造型的準確對應，能完成三維化模式設計的方式，同步判斷每一次因各種方面所帶來(lái)改動(dòng)而關(guān)聯(lián)性變化。
(5)出圖階段，BIM可以做到修改模型即可自動(dòng)導出傳統平立剖圖紙。
(6)擴初階段，可同步外立面控制手冊和方案圖紙的設計連續性，和門(mén)窗表、分色圖及材料圖統計的準確性。
(7)施工圖階段，便于與水電暖通等其他專(zhuān)業(yè)的統一出圖，便于裝配式及幕墻深化團隊對接，能夠有效的完成品質(zhì)控制和碰撞檢查，乃至整個(gè)項目智能化及不斷創(chuàng )優(yōu)，從而達到品質(zhì)工程、智慧工地。
在整個(gè)設計階段中，能最高效的應對各個(gè)方面帶來(lái)的影響，如業(yè)主、政府政策、設計決策等變化帶來(lái)的設計修改，或是現場(chǎng)突發(fā)情況的設計變更等，做得到實(shí)時(shí)修改，即時(shí)出圖?？傊?，越需要考慮復雜的建筑立體模型的應用場(chǎng)合，BIM的作用越大，帶來(lái)的效率和收益提升的越高。設計內容和數據的準確相互對應，實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)，是BIM正向設計最閃亮的優(yōu)勢所在。
2 BIM正向設計需要解決的問(wèn)題
2.1 缺乏BIM人員
正向設計需要實(shí)現全員BIM應用?，F有情況是BIM咨詢(xún)公司或企業(yè)BIM中心只會(huì )進(jìn)行BIM應用，BIM人員并不會(huì )設計的情況以及設計人員只會(huì )設計對BIM并不能掌握。設計人員應掌握BIM技術(shù)并結合自己的工作開(kāi)展BIM應用，BIM人員也應具備設計知識完成自己的工作職責。設計院長(cháng)期形成的CAD制圖習慣已經(jīng)成為阻礙技術(shù)普及難以打破的壁壘，愿意接受新事物并深度學(xué)習的多為設計經(jīng)驗不足的基層設計人員，這導致?lián)碛性O計經(jīng)驗的人員和掌握了BIM的技術(shù)人員被分為兩種人群，同時(shí)，BIM正向設計的人員要求也相對較高。缺乏既會(huì )設計又懂BIM的復合型技術(shù)人才是設計企業(yè)面臨的主要問(wèn)題。
2.2 設計階段工作量的變化
在BIM信息模型不同階段的完善過(guò)程中，設計承擔了絕大部分工作。一個(gè)高質(zhì)量模型在設計階段所消耗的精力甚至超過(guò)了平面CAD的施工圖的工作量數倍，這也是導致正向設計的效率是低于傳統二維設計的。當模型完善后，就是對項目的深化設計、施工模擬、指標分析、可視化精細化運行、體量計算和后期運營(yíng)管理等方面都帶來(lái)更高的經(jīng)濟效益，這也是導致對不同階段BIM費用的分配提出了更高的要求，而B(niǎo)IM軟件例如Revit的圖像處理能力，尚不如CAD來(lái)的簡(jiǎn)單易懂。技術(shù)人員在工作流程中就需要做出有所突破，特別是在復雜構件的族庫設計方面就成了設計的重點(diǎn)難點(diǎn)。
2.3 配套軟件應用不足
在BIM實(shí)施的各個(gè)階段中，最大影響因素應該是工具技術(shù)的轉化。BIM技術(shù)前期主要用于建筑行業(yè)而后才引入到基礎設施行業(yè)，其主流平臺均為國外軟件產(chǎn)品，現今還沒(méi)有和國內標準、規范進(jìn)行深度融合。特別地結構設計在BIM應用還有什么顯著(zhù)的體現，如已經(jīng)得到廣泛應用的Revit沒(méi)有獨立的結構專(zhuān)業(yè)模塊，結構專(zhuān)業(yè)只能夠進(jìn)行粗略的梁板柱造型設計，無(wú)法進(jìn)行細部節點(diǎn)設計也不能夠進(jìn)行結構分析，設計人員還需要使用專(zhuān)業(yè)的設計軟件細部設計，專(zhuān)業(yè)的力學(xué)計算，最終再導入BIM軟件中，這使得結構專(zhuān)業(yè)設計在BIM設計過(guò)程中需使用兩套或多套軟件并行。
2.4 效率、質(zhì)量把控難度大
基于BIM技術(shù)的正向設計，設計企業(yè)需要根據項目類(lèi)型、工作量、項目組織的結構等進(jìn)行分析后來(lái)確定自身的BIM技術(shù)實(shí)施的完成度，由于現有工作模式的改變，不同階段的設計精細化程度不同，隨著(zhù)設計精細化程度的加深及信息錄入量的增大，使得BIM正向設計應用的工作效率遠低于傳統二維畫(huà)圖的設計方式，而國內現狀多為項目的周期很短，設計的周期經(jīng)常被減縮，而B(niǎo)IM正向設計的耗時(shí)遠大于現有常規項目的設計周期。
另外，在項目中，對于設計的另外一項很重要的工作就是審批步驟及質(zhì)量檢查，現有國家對BIM的規范要求也未強行實(shí)施任何一套要求，使得現有BIM項目的步驟及質(zhì)量參差不齊。
設計企業(yè)內部的質(zhì)量檢查主要是模型質(zhì)量的檢查，主要考慮以下問(wèn)題：
（1）對BIM模型所包含的三維幾何信息的準確性及建模做法檢查，避免出現構件碰撞及重復構件；
（2）對項目所采用的模板是否符合標準進(jìn)行檢查；
（3）對項目所采用的BIM標準的準確性進(jìn)行檢查，如包含的命名規則以及二維圖形的標準（如字體、線(xiàn)寬等）；國外BIM軟件自動(dòng)生成的施工圖并不符合我國內出圖要求及標準，用這些BIM軟件出圖再進(jìn)行修改，難度及工作量均不亞于在二維圖紙上畫(huà)一遍；
（4）基于項目LOD的標準和行業(yè)規范，對包含在三維元素中的非幾何信息進(jìn)行檢查。
目前，國內BIM應用暫無(wú)一套統一實(shí)用的模型及審圖制度，這也是推進(jìn)基于BIM技術(shù)的正向設計的一個(gè)巨大障礙。
2.5 協(xié)調與工作集
各專(zhuān)業(yè)之間，例如建筑工程師和結構水暖機電工程師之間的跨專(zhuān)業(yè)協(xié)同。如果項目本身規模較小，可以將暖通、給排水和電氣三個(gè)專(zhuān)業(yè)集中在一個(gè)MEP機電Revit模型中制作。同時(shí)設備工程師和建筑師一起協(xié)同工作，原理和第一種情況相同，但是涉及專(zhuān)業(yè)間相互交圈時(shí)，溝通上就需要更有主動(dòng)性。軟件本身也提供了碰撞檢查功能，確保結構和機電管線(xiàn)沒(méi)有碰撞沖突。但軟件并非萬(wàn)能，在正向設計的流程中需要建筑師作為主導實(shí)時(shí)檢查相互間的關(guān)系，以確保建成實(shí)施的精確性。
3 結語(yǔ)
相關(guān)概念及應用研究眾多，因為BIM“正向設計”是一個(gè)過(guò)于新、過(guò)于大、也過(guò)于特殊的課題，不止涉及我們建筑領(lǐng)域，還與互聯(lián)網(wǎng)、城市管理等各個(gè)行業(yè)息息相關(guān)，關(guān)乎國家的特殊國情與相關(guān)行業(yè)的發(fā)展方向，這個(gè)課題似乎可以侃侃而談，卻又有點(diǎn)一言難盡。
（1）直接應用BIM正向設計是可行的，但相較于傳統方法，在很多方面又有不可替代的優(yōu)勢。
（2）BIM正向設計的效率優(yōu)勢體現為以高質(zhì)量為前提的綜合效率，而更高的質(zhì)量必然需要投入更多的工作，它也許更耗時(shí)，且一定會(huì )花費更高的人力成本，片面追求快速是不可取也不可行的。
（3）“正向設計”概念就是存在悖論，但是生動(dòng)的反映了當下中國B(niǎo)IM的發(fā)展是迫切需要一種突破，不能僅僅停留在原有“翻模”的意義上。
（4）從BIM技術(shù)在國際和國內的發(fā)展經(jīng)驗來(lái)看，“正向”是可以比“設計”更早實(shí)現和普及的，應遵從技術(shù)發(fā)展的客觀(guān)規律，追求“設計”不宜操之過(guò)急。
（5）現階段BIM的不足主要體現在空間能力、全生命周期觀(guān)、及時(shí)反饋性和變更管理等方面，企業(yè)需通過(guò)不斷的BIM實(shí)踐，建立適應企業(yè)自身發(fā)展的BIM框架體系，提高企業(yè)管理水平，從而實(shí)現資源的最大化利用。
也許，當有天我們將BIM推廣普及，已經(jīng)不再提及“正向設計”與“數值化設計”這類(lèi)概念時(shí)，我們BIM技術(shù)將會(huì )在項目如履平地。是自然而然地在信息需求下自主選擇BIM技術(shù)的應用內容和方法，為項目提供切實(shí)的幫助，才是“正向設計”真正到來(lái)了。
參考文獻
［1］宋樹(shù)波.BIM正向設計中結構信息模型的構建方法[A]
［2］楊體旺.基于BIM的常規橋梁正向設計輔助系統開(kāi)發(fā)[A]
［3］羋建華.建筑結構BIM協(xié)同設計[A]
［4］馬亞雄.建筑電氣BIM正向設計探索與思考[B]
［5］李云舟.建筑全過(guò)程BIM一體化技術(shù)應用實(shí)踐探討[N]
［6］梁偉.精細化正向設計方法在機電綜合管理系統的應用[A]
［7］邱令乾.裝配式建筑BIM正向設計實(shí)踐與思考[J]
［8］ 中建協(xié)和廣聯(lián)達．中國建筑業(yè)企業(yè)BIM應用分析報告[R]
［9］ 張翼，張詩(shī)奕，鮑戈平.漫談BIM及其他——BIM 之于繪圖術(shù)[J]. 建筑技藝，2015（10）：38-49