建筑信息模型系统（BIM）在建筑中的应用研究
随着近年数字技术的发展，数字化信息集成下的建筑创作变得越来越为大众所熟知，涌现出了大量优秀的作品。然而作为数字化设计的集合化应用—建筑信息模型集成化管理系统（BIM）在国内的规模化推进却依旧艰难，与国外先进水平差距有进一步扩大的趋势。
一、BIM概述
BIM技术主要是通过数字信息技术，以建筑工程的基本数据和信息为基础，仿真模拟建筑的真实信息，从而建立高度集成信息化的模型，模型中的数据信息是动态变化的，在运用过程中根据实际情况不断调整和丰富。BIM技术可以实现建筑从设计、施工、运行等过程所有信息的集成并整合于模型数据库中，项目参与各方可以基于BIM进行协同工作，大大提高了工作效率。同时，BIM技术还能通过资源节约，成本降低来实现可持续发展的目标。
二、BIM相较传统建筑工程模式具有的优势
1、可视化
BIM可以把以往平面的、抽象的建筑工程图纸转化为立体的、直观的、全方位的建筑信息模型，做到各种信息一目了然。BIM提到的可视化是一种能够同构件之间形成互动和反馈的可视，并且在项目的全生命周期都是可视化的。项目从设计建造到运营管理，进行的沟通协调和方案决策都可在可视化的状态下进行，从而大大提高了工作效率。
2、协调性
在传统建筑工程中，由于各专业设计人员沟通不到位，如果在项目实施过程中遇到了问题，就不得不将有关各方组织起来开协调会，找出问题发生的原因及解决办法，然后做出变更，采取相应的补救措施等，这大大降低了工作效率，拖延了项目进度。BIM的可协调性可以很好地解决这种问题。BIM在项目开始就建立数据共享数据库，统一标准，协调管理，项目的所有信息都在BIM中集中显示，各参与方都可及时获得最新的项目数据，这就使得各参与方密切配合，实现了高度协同管理。
3、模拟性
BIM不仅可以模拟建筑模型，实现碰撞检测，还可以在设计阶段对建筑物日照、建筑节能等进行模拟。在招投标和施工阶段可以进行4D模拟（三维模型加项目的发展时间）和5D模拟（基于3D模型的造价控制），从而实现施工方案的科学优化和工程造价的合理控制。
4、优化性
基于BIM的建筑工程可以从设计施工到运营管理不断进行优化。现代建筑工程项目的复杂程度越来越高，BIM提供了建筑物的全方位信息，并对这些信息进行综合分析，提供最科学合理的方案。
BIM信息化技术可以使建筑工程的规划、设计、竞标、建造、经营、管理各个环节的信息连贯一致。BIM以参数化三维模型为核心，尽可能将建筑工程过程中的修改提前到项目前期（施工以前），同时使建筑工程全过程（方案、设计、建造、运营）的信息保持一致。
三、BIM的应用
1、三维图形感受
运用BM技术能够对建筑物进行三维感受。它能将图纸的文字信息转化为直观的三维图形，这样建筑师可以看到建筑内部的整体结构以及施工方面的细节，在设计时参照三维视图进行检查，还可以据此进行相关建筑的可行性判断。BIM 技术不但能分折建筑的结构数据，还能对建筑各部分之间的合理匹配进行管理，使建筑整体合理，从而有利于施工的有序进行，节约成本。
2、信息管理多元化
在建筑设计过程中，运用BM技术能够实现对建筑信息的共享，把相关的建筑数据信息输入软件后，BIM软件会对所有信息进行整合并对整个建筑进行全面科学地分析评估，设计团队根据其提供的数据对建筑结构进行科学的分析并对原图纸进行修改，优化设计。除此之外，BIM技术能对建筑工程中的细节信息进行整合，这样就保证了建筑整体与细节的充分吻合,实现业主利用的最大化。
3、实现自动变更与调整管理
BIM技术可以通过处理速筑设计模型将其转变为图纸信息，并以自动生成的方式把建筑设计呈现出来，建筑师可以更方便的检查和修改图纸。另外，建筑师还可以利用BIM技术处理过的数据信息来调整和完善施工设计方案，提高建筑设计效
率，保证设计方案的质量。
4、协同设计
随着建筑结构建来越复杂，在建筑设计过程中也越来越需要多个学科交又配合，因此实现协同设计很有必要。在过去采用CAD设计时，协同设计缺乏高效一的技术平台支持，虽然能实现数据交流但不同学科的协调却无法解决。现在BIM
技
术可以通过建立高度集成信息化的模型，为建筑项目工程各专量提供统一的技术平台，实现不同学科在同一个操作摸型下协同设计，有利于信息的高效交流，进一步提高各方面工作效率。
5、方案设计论证
BIM技术在对建筑设计的可行性分析过程中发挥了重要作用，它把图纸的文字信息转化为直观的图形信息，使建筑工程各方能全面地分析工程项目，了解各方面工作，提高工作效率和质量，促进项目经济利益最大化。
6、施工方案比中的运用
在运用BIM技术进行施工方案比选时，由于BIM数据库中储存了建筑工程的工程量和工程进度以及构建等信息，因此我们可以采用三维的形式来展现被还原的信息。在进行新项目设计时，我们可以通过修改和调整之前相似模型的各参数来产生新模型并自动计算工程造价，提升方案比选的效率和质量。
7、实现施工管理可视化
过去的施工管理都是以施工图纸为指导，这就导致无法结工程的实际情况进行深人指导，这在一定程度上限制了工程的发展。而BIM技术突破了这些缺陷的限制，在施工管理过程中，BM技术通过建立三维模型，可以将整个建筑的模拟形式呈现下眼前，为施工进度提供虚拟指导，使施工管理不再停留在图纸表面。实现可视化管理，从而有利干对施工进行有效精确和深入的管理。
8、运用于参数化施工
将BIM技术运用到建筑施工中能够很好地解决施工模型与施工方案数据量存储的问题。把相关的施工模型和施工方案量数据存入健力多BIM数据库中，BIM 通过对这些数据的教化处理，使数据之间的联系得到加强。这种方式有利于提升建筑施工参数化，形成合理规范的数字化施工流程。
9、施工漏洞检查中的运用
在建筑工程的施T中往往存在很多风险，因此，在施工很有必要用BM技术检查漏洞，从而制定处理方案。利用BM技术对项目各环节进行检查，排除不合理的地方，在错误还未发生时排除和解决漏洞，从面节约时间、降低成本、减少浪费。
10、模拟建造
通过BIM技术可以建立建筑的虚拟模型。BIM的虚拟建造技木可以对建筑物的多方面数据进行分析，它可以完成对建筑物外观，环境等的建模和分析，但这些模型必须符合物理、力学等方面的原理，同时，还可以实现对这些模型的操纵，从而把握其功能，因此，通过模拟建造可以为用户观察和分析建筑提供帮助。运用BIM的虚拟建造功能有利于促进设计方案的完善，同时对检验工艺和模拟工程过程具有很大帮助，有利于减少不必要的损失，提高质量，为“先试后建”提供了条件。
四、影响BIM普及的主要因素
1、技术因素
首先，从本质上来说，BIM技术的本质是构建信息流以消除信息不对称，所以在使用过程中，项目各方BIM模型的统一是前提条件。但在现实应用过程中，存在很多信息（模型）不统一的情况。重复建模、一模一用等在应用各阶段“各自为战”的情况十分普遍，例如：设计阶段，有 Trimble 公司的SketchUp、GraphiSoft 的 ArchiCAD、 Autodesk 公司的 Revit、Cival 3D、Navisworks、Bentley 公司的 AECOsim Building Designer、MicroStation；国内的专业设计软件 YJK、PKPM、探索者、鸿业；造价软件广联达、鲁班等等，几乎所有专业
软件仅适用于全寿命周期中的某个或某几个阶段，且缺乏完整的信息交互渠道，如果没有在各应用阶段无缝衔接交互操作的能力，BIM技术带来的效益可能会被各阶段间交互成本抵消，不仅没有做到消除信息不对称，反而可能制造了信息不对称的情况，完全违背了BIM技术的初衷，信息模型的价值并未完全发挥出来，造成了人力、物力、财力的浪费。
其次，关于BIM技术的国内标准尚不完善。虽然国家住房和城乡建设部在2016年12月发布了《建筑信息模型应用统一标准》，但标准只是提出了要求、划定了范围，业界还并没有形成类似“作业指导书”、“技术指引”等能够指导具体工作的实践标准。
第三，由于建筑工程行业属于传统行业，各种专业的国家标准、地方标准、规范条文、资质限制等体系制度的存在形成了强大的专业技术壁垒；规划、建筑、结构、给排水、采暖通风空调、强电、弱电及智能化、市政、景观、技术经济等等专业领域过多，各行业工作软件平台模式复杂，提供兼容统一的标准信息接口、平台和制定出切实可行的行业规范短期内较难实现；触及现有软件供应商利益链，一旦做成 BIM 平台即可控制信息入口，做到一家独大。
第四，现阶段普遍使用的传统软件供应商大部分均是国外公司，例如Autodesk、Bentley 等，产品开发所面向的环境与国内建筑行业环境存在一定程度的隔阂，不能提供完全适应中国建筑工程市场的软件产品，例如使用Revit 软件进行建筑结构设计，当梁板柱相交时的工程量划分、产生较小洞口时是否扣除等情况下，所使用的工程量计算规则与国内普遍采用的工程量计算规则不一致，这就在跨专业应用上限制了BIM技术的发展。上述种种原因导致现阶段工作效率低下，设计人员没有使用BIM技术进行设计的积极性，如果从前期开始BIM技术介入就存在困难，势必导致后期BIM 技术与前期衔接差、问题多、推广难。
2、非技术因素
首先，同时具有工程专业知识与BIM技术技能的人才严重缺乏。根据《中国建设行业施工BIM应用分析报告（2017）》，对来自施工总承包单位、BIM咨询单位、专业分包公司、造价咨询单位等的调查显示，缺乏BIM人才是大多数企业共同面临的题，占比远高于其他问题，达63.3%，这与我国高等教育的学科设立、
专业划分、学生培养周期等有关，也与企业自身的人才培养体系建设、BIM 技术的应用发展进程有关。
其次，没有充分的外部动机应用BIM技术，例如成熟的住宅房地产项目，大部分没有复杂的管线交流，开发商一切目的都围绕高周转进行考核，要求迅速出图施工，现阶段设计模式可以较好地满足要求，并非必须使用BIM技术，缺乏大规模外部因素倒逼。
再次，BIM技术的应用发展存在一定的“中层阻力”。在很多建筑行业上下游的企事业、机关单位，从技术负责层到主力设计、工程师年龄较高，对于BIM技术这种新生事物来说，在繁杂的工作中抽出时间进行深入学习的积极性不高，假设使用BIM模型交付设计成果，校审环节势必将颠覆之前的图纸校审流程，推广成本高，初期效率低下。
第四，在实际应用过程中，也会出现很多各方需求、目标不一致导致的问题。比如模型建立者（设计人员）与模型使用者（造价人员）目标不一致，举例来说，比如设计人员为了追求建模速度，使用贯通多层的外墙构件，二维图纸及三维视觉效果均可满足要求，但一旦统计墙体工程量进行造价计算，便无法将工程量细分至各层以指导造价管理工作，此类问题需要通过项目统筹管理制度寻求解决办法，例如连通设计、施工、咨询的EPC模式。
第五，现有系统转换成本高。BIM技术运行所需的软件平台功能多、体系复杂，成体系购买专业软件的费用与现阶段BIM技术应用所产生的效益不成正比，且BIM专业应用软件对计算机硬件有较高的要求，大规模应用还需企业额外投资更新设备。综上，上述种种原因相互制约，造就行业整体的高技术壁垒、市场壁垒，导致代表着创新的“互联网+”模式难以进入，使得BIM技术的推广速度不尽如人意。
但同时，也要看到一些令人惊喜的进步，例如：互联网家装市场，互联网住房租赁市场，已经可以做到通过VR技术，实现身临其境的网上实景看房。一般来说，具有以下特点的领域，软件供应商或服务提供商的开发意愿相对较强：属于新兴市场、市场规模相对大、用户多、应用模式相对简单，多为单专业单一应用模式。
结论
BIM 技术必定是未来工程行业发展的重点领域。很多地区已经出台各种政策，大力推广BIM技术。但是其发展有着很多阻碍，需要我们去解决，只有BIM 的可持续发展才能促进建筑工程的持续发展。