探讨基于BIM设计阶段的流程优化
【摘要】当前BIM在国内的发展还处于初级阶段，表现为应用主要集中于设计阶段，而且在设计阶段的应用深度有限，多数旨在建立三维模型，与预期目标差距甚远。为了在设计阶段更有效地推动BIM的应用，本文在梳理各组织BIM理念的基础上，对BIM在设计阶段的应用理念做了分析，然后指出现有BIM应用过程的问题，并对出现的问题进行分析和总结，进而对现有的流程进行优化。
Abstract: The development of BIM in China is still at the primary stage. The scope of application is mainly limited within the design phase and building a three-dimension model, which is far away from what is expected. Based on the present situation, the paper analyzes the application process of BIM at the design phase, and puts forward the reason for optimizing the design process, then builds the new design process.
0. 引言
近年来，BIM在建筑行业被广泛关注。许多企业包括业主、设计方、施工方和运营方都开始尝试BIM的应用。尤其是设计单位，为尽快获得商机和核心竞争力，广泛尝试应用BIM，并渐渐形成一种产业。作为BIM应用的源头—设计阶段，应形成高效且合理化的流程，不仅与传统的设计流程相融合，而且还应考虑下游施工阶段对BIM模型的需求，从而可将设计阶段的模型顺利传递到施工阶段的应用，提高效率，节约成本。在优化设计阶段流程的基础上，以点带面，带动BIM向可持续性的路径发展。
1. 设计阶段BIM理念的剖析
关于BIM理念的理解，很多组织对BIM的涵义进行过诠释，这其中既有著名的软件公司（Autodesk、Bentley和Graphisoft）和建筑企业（DPR 建筑公司、Magraw-Hill建筑信息公司），也有行业协会（如美国建筑师协会AIA、美国总承包商协会AGC）、政府部门（如：美国总务管理局GSA）和科研机构（如美国建筑科学研究院NIBS、佐治亚理工大学建筑学院）。
鉴于目前大家对BIM概念已有初步的了解，本文对BIM的将不做过多累述。现仅列出部分组织对BIM理念的解释，做出简单的梳理和总结，在梳理BIM理念的基础上，本文将提出在设计阶段BIM理念的理解。
Autodesk在其发布的《Autodesk BIM白皮书》对BIM进行了如下定义（Autodesk 2002）：BIM是一种用于设计、施工、管理的方法，运用这种方法可以及时并持久地获得高质量、可靠性好、集成度高、协作充分的项目信息。
国际标准组织——设施信息委员会（FIC 2008）对BIM进行了定义：BIM是在开放的工业标准下对设施的物理和功能特性及其相关的项目生命周期信息的可计算或可运算的形式表现，从而为决策提供支持，以便更好的实施项目的价值。
全球500强企业之一的麦格劳-希尔建筑信息公司（McGraw-Hill Construction）在其出版《建筑信息模型-利用用4D CAD和模拟来规划和管理项目》中对BIM做了如下定义：建筑信息模型是通过三维数字模型对项目的设计、建造及运营管理过程进行的模拟，所创建的模型包含了项目从规划设计到施工运营直至报废全寿命周期的信息。
以上组织对BIM理念的分析和总结都是基于项目全过程，从宏观角度解释BIM应用的过程和所期望的价值。然而BIM应用的整体价值体现需要细化到每个阶段的各个环节才能最终体现出价值，设计阶段作为BIM应用的前期，也是BIM应用于项目全生命周期的基
础（如图1所示）。BIM不仅在优化传统设计过程中产生作用，而且保证建立的设计成果能顺利应用到下一阶段。
图1 设计阶段BIM理念图解
基于对BIM理念的梳理和对设计阶段BIM应用的剖析，总结BIM在设计阶段的理念为以下两点：
第一，建筑信息模型（BIM ）与传统设计相融合，通过三维可视化提升各专业沟通效率，通过对模型的性能化分析优化原有设计方案，通过不同专业的模型整合，减少设计变更，最终通过优化传统设计流程，将BIM优势与传统设计充分融合，从而达到优化整个设计过程的目标。
第二，通过设置BIM模型参数属性，充分考虑模型在施工阶段的应用，设计阶段的BIM的策划和最终的成果满足施工阶段进一步深化和应用的要求。即设计阶段作为BIM应用的前期阶段，要做好充分的策划，为进一步应用打好基础。
2. BIM在设计单位应用的过程及障碍分析
目前，国内设计企业已开始在实践中探索BIM应用，然而多数应用BIM的设计单位对BIM的理解和应用仅限于软件应用层面。产生这种现状的原因主要有三种：第一，对BIM的认识和理解不彻底，仅仅将BIM看作三维可视化的呈现工具；第二，即使认识到BIM 在设计阶段的应用理念，但不知如何实现BIM在设计阶段的其他价值；第三，认识到实现B IM价值的途径，但迫于行业标准、内部传统组织方式、合同模式等各方面的阻碍因素而无法实现，只能停留在软件应用层面。
2 .1 BIM应用过程的现状分析
BIM在软件层面的应用过程也是阻碍重重，缺乏标准化的管理流程和审核机制，同时BIM在此阶段的应用价值也难以在业主方得到很好地体现。当前BIM在设计阶段的应用流程基本有两种，一是基于设计院的二维图纸的建模（如图2所示）；二是基于业主进一步应用的需求进行建模（如图3所示）。第二种流程较第一种的应用较为深入，从业主的需求出发，或者从模型后期的应用出发，有利于体现BIM的价值。
图2 基于设计院二维图纸的模型传递过程
图3 基于业主需求的模型传递过程
2.2 设计阶段BIM应用过程的障碍分析
基于以上两种模式，很多设计单位进行了诸多BIM项目实践，通过调查发现，在实践过程中出现了较多的问题和影响BIM顺利发展的障碍。针对出现的问题，总结以下四点：
1）业主对BIM的需求不明确
目前大多数业主对BIM的了解尚浅，无法提出合理的BIM需求。项目启动前的需求无法明确，不仅在项目实施过程中的范围不清晰，还容易导致所完成的成果达不到业主满意度。业主便会根据完成的成果提出变更要求，这样业主和BIM设计单位陷入不断变更的循环中（如图4所示）。
图4 业主需求不明确引发的问题
目前情况下，BIM的应用还处于初级阶段，要求业主对BIM提出明确的需求不太现实。这时，作为BIM专业团队，对BIM理解较为深刻，需帮助业主提出较明确的需求，为以后达到业主的满意度，避免后期的不断变更奠定基础。
2）项目启动前的BIM标准不明确
在BIM应用过程中，每个BIM团队应建立适合团队应用的BIM标准，这是由建筑项目多参与方合作的特性所决定的。建筑业尤其需要项目团队之间更好的集成、合作和协同，这样在BIM团队内可提高效率，避免工作的重复性。
BIM团队内部的标准包括业务标准（招投标标书模板、服务标准、人员配置标准等）、软件应用的标准（软件的类型、版本等）和信息模型的标准（基准设定、模型深度标准、扣减标准、属性设置标准、族的选用标准等），甚至细化到各类管线颜色的设置标准，这些标准的设定有利于BIM团队业务的开展和顺利实施，有助于形成成熟的标准化流程，增强BIM 团队的核心竞争力。
3）项目实施过程的问题分析
每个项目都不是由个人完成，而是一个团队合作完成的，在BIM实践过程中会遇到协作过程中出现的问题，如信息模型在整合过程中的错漏较多，而整体模型的质量不达标，就无法在后期中合理地应用。
信息模型出现质量问题的原因主要有以下几点：第一，建模前团队中的标准不统一；第二，由于专业的局限性，对二维图纸的理解有误；第三，由于项目时间紧迫，建模过程中出现失误。
为解决以上问题，提高模型的质量，应在团队中建立内部审核机制（如图5所示），保证所出的模型质量满足要求。
图5 模型的审核过程
模型的审核机制包括自查和模型整合后的审核。自查不仅减少失误，而且基于对自己工作过程的熟识度能尽快修改模型，提高效率。模型的审核人员最好是参与本项目，对本项目有一点的熟识度，且有一定的专业基础，不仅包括软件应用还包括建筑、机电等的专业知识。审核人员对模型审核结束后，应出相关的碰撞检测报告。
3. 基于BIM理念的设计阶段流程的优化
如果期待停留在软件层面能够使得设计企业沿着BIM应用的发展轨迹自然发展，那就走向一个误区，其结果必然是使得设计企业在竞争中失去先机。为在众多设计企业的BIM 应用中形成不可复制的核心竞争力，需要有大胆的创新意识，对传统的设计流程进行改革和创新。
通过对设计阶段的理念分析确定BIM在设计阶段应用的目标，进而梳理BIM在设计阶段应用的流程，为体现BIM的价值优化原有流程。设计阶段的工作流程受不同的合同模式（DBB模式、EPC模式）的影响，但本文对此将不做累述，以实现BIM最大价值的模式作为讨论重点。本节流程优化分为两部分，第一部分基于现状对BIM团队的流程做梳理；第二部分将BIM团队与传统设计融合，优化传统设计流程。
3.1 BIM团队业务流程的优化
对现有的BIM团队流程进行优化需对设计阶段的BIM实施进行合理的规划（如图6所示）。软硬件的实施环境、建模标准的建立以及项目的具体需求是实施BIM项目的基础。
图6 设计阶段BIM实施规划
做好基础性的准备后，对原有BIM实施过程进行梳理，并进行合理地优化，提高工作效率，提升交付件的质量。流程的优化过程从业主的需求出发，截止到最终成果的交付（如图7所示）。
图7 BIM团队工作实施流程
3.2 BIM团队与传统设计融合的流程规划
在设计阶段，BIM团队与传统设计结合是密不可分的。对于业主来说，其最终目标是得到适于施工的高质量的设计成果，而传统设计与BIM之间的沟通协作过程不是业主关注的重点，业主更希望BIM团队与传统设计融合，让其得到高质量的设计成果。
BIM团队与传统设计融合的方式有多种，包括BIM团队和传统设计院组成的联合体、设计院自带BIM团队等。不论哪种结合模式，将BIM融合到传统设计中，成为业主的需求和发展的趋势。BIM团队与传统设计融合后的业务流程应进行合理规划，才能达到高效的合作，最终得到高质量的成果。本文在目前BIM实践基础上，根据BIM应用的特点和功能，对BIM 团队与传统设计结合的流程进行规划（如图8所示）。
目前BIM团队与传统设计结合的流程规划是较为理想化的，BIM团队在整个过程中充分起到优化设计，辅助深化设计，减少变更的作用。BIM团队的工作范围可超出原有设计院的工作范围(BIM团队的工作范围的确定与合同管理有关，有关这部分的内容在此暂不做考虑)，
不仅包括设计阶段还包括部分施工阶段，这样不仅能得到优化后的设计图纸，而且能切实辅助施工方，从而保证业主的利益，保证项目最终设计质量和施工质量。
图8 BIM团队与传统设计融合后的工作流程规划
4. 思考与展望
BIM在设计阶段应用实践中会遇到更多的问题，在分析和解决这些问题前，先要对BIM在设计阶段的应用进行清晰地梳理，在没有整合所有阶段流程应用的前提下，将BIM 在设计阶段的流程梳理清晰有助于BIM业务的开展和延伸。
目前BIM在实践过程中要解决的不仅是软件和标准问题，也不仅是本文提到的工作流程，还有更多的问题，如有关BIM合同的完善、BIM团队与各方利益和风险的分配、BIM 团队的发展路径、如何建立具有核心竞争力的BIM团队等。BIM发展的路还很长，但要从点滴做起，从解决项目的某个具体问题出发，以点带面，推动BIM应用和发展。
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