BIM技术在建筑行业发挥巨大价值,未来市场前景可期
建筑业上下游产业链长,参建方众多、投资周期长、不确定性和风险程度高等众多因素,更加强调资源的整合与业务的协同。而BIM技术在加快进度、节约成本、保证质量等方面均可以发挥巨大价值。
BIM(BuildingInformationModel),即建筑信息模型,根据《建筑信息模型应用统一标准》和《建筑信息模型施工应用标准》给出的定义:BIM是在建设工程及设施全生命期内,对其物理和功能特性进行数字化表达,并依此设计、施工、运营的过程和结果的总称。BIM并不特指一种应用或软件,BIM提供了一种应用在项目全生命周期的理念。建筑工程全生命周期可以分为:设计、造价、施工和运维四个阶段,这四个阶段环环相接,信息互联,整个建筑工程需要完整、系统的管理。
BIM作为载体,能够将项目在全生命期内的工程信息、管理信息和资源信息集成在统一模型中,打通设计、施工、运维阶段分块割裂的业务,解决数据无法共享的问题,实现一体化、全生命期应用。BIM技术是当前数字建筑业中最基础性的应用,被认为是继CAD后建筑业第二次科技革命。
图:建筑业的2次科技革命
Autodesk是积极推进BIM的建筑工程建造公司,给出了BIM的较清晰定义:BIM建筑信息模型(BuildingInformationModeling)是一种用于设计、施工和运维的管理流程和方法。美国国家BlIM标准(NBIMS,UnitedStatesNationalBuildingInformationModelingStandard)对BIM做出四个层面的解释,分别对应了直观的可视化模型、覆盖建筑全生命周期、支持信息共享和协同作业这几大特色。
图表:美国国家BIM标准对BIM做出四个层面的解释
资料来源:NBIMS
BIM理念已经发展了40余年。BIM概念的推进和优化升级的提升与计算机技术的发展息息相关。早在1962年,DouglasC.Englebart提出了面向对象建模、参数化处理和关系型数据库。但由于计算机能力的限制和较差的用户界面,远不及AutoCAD这类二维画图程序。
最初的BIM系统是用于降低设计绘图的冗余性,提高设计效率。1975年,CharlesEastman论述了BuildingDescriptionSystem(BDS),这个程序使用了图形用户界面,正交视图和透视图,以及一个合适的数据库,允许用户通过材料类型和供应商等属性来检索信息。Eastman认为建筑图纸效率低下,导致用不同尺度表示的同一对象产生冗余,图纸方式也无法将建筑的更新表现出来。Eastman认为BDS能通过提高绘图和分析效率减少多余50%的设计成本。
BIM在发展中,开始用于测试和模拟建筑性能表现。在1993年,劳伦斯伯克利国家实验室开发了BuildingDesignAdvisor,是基于模型给予反馈并提出解决方案的著名模拟工具。这个软件使用建筑及其周围环境的对象模型来执行模拟,是第一个使用综合图形分析和模拟来展示建筑将如何在特定条件下(朝向、几何特征、材料特征、构件系统)表现的项目。
IFC文件格式诞生,各方参与者协同工作时代来到。由于建筑师和工程师使用各种各样不同的程序,协同设计因而有些困难。不一样的文件格式在各平台中运行时,精度会得到一定程度的损失。为了解决这个问题,IFC文件格式在1995年诞生了。BIM模型在这统一的标准下,实现了在不同的软件中的运行。Navisworks等专为协调不同文件格式而设计的软件也逐渐出现。Ecotect、EnergyPlus、IES和GreenBuildingStudio等模拟软件开始允许直接输入BIM模型和获得模拟结果。
图表:BIM早期发展历史
BIM可以应用于建筑的全生命周期,每个阶段对应不同的需求。在BIM应用的理想状态中,信息的共享和多方分工协作将贯穿整个生命周期。
在一个建筑工程各阶段对BIM的需求
资料来源:锐观网制图
各类厂商提供了种类繁多的BIM产品,单点应用产品较多,平台型产品较少。美国总承包商协会AGC(AssociatedGeneralContractorsofAmerican)把BIM软件(含BIM相关软件)分成八大类:
(1)概念设计和可行性研究软件(PreliminaryDesignandFeasibilityTools)
(2)BIM核心建模软件(BlIMAuthoringTools)
(3)BIM分析软件(BIMAnalysisTools)
(4)加工图和预制加工软件(ShopDrawingandFabricationTools)
(5)施工管理软件(ConstructionManagementTools)
(6)算量和预算软件(QuantityTakeoffandEstimatingTools)
(7)计划软件(SchedulingTools)
(8)文件共享和协同软件(FileSharingandCollaborationTools)。
当前国内的本土BIM软件主要以鲁班、PKPM等公司的研发较为成熟。其中鲁班软件主要以施工阶段的BIM软件为开发重点,已经研发出了其自己的建模软件(主要针对土建、钢筋和安装)、LubanBE、LubanBIMworks、LubanMC等一系列软件,还将云端技术运用到BIM技术中国,但是仍然存在构件库不全等问题。
PKPM公司(建研科技股份有限公司设计软件事业部)针对的BIM软件范围较为广泛,旨在像Revit一样在建模、设计、结构、装修、预算等方面都有相应产品,而且有国际的AutoDesk、Bentley等公司都有所合作。但目前并没有十分完善的软件被广泛应用,大多尚处在研发调试阶段。此外,广联达公司也进行了BIM相关软件的开发,还收购了芬兰的Program公司,纳入了MagicCAD软件。
表:我国建筑行业BIM软件国内主要供应商对比
资料来源:公开资料整理
新点比目云5D算量与广联达BIM算量、鲁班BIM算量这两款软件在功能上完全没有共同点,新点比目云5D算量是一款全新独立的BIM算量软件,而广联达BIM算量与鲁班BIM算量是一款revit模型文件格式转换软件,本身不具备算量功能,工程量计算需要借助其传统的算量平台完成计算。新点比目云5D算量可以实现revit模型构件完美的“映射”,最大限度利用已有模型完成工程量计算,配合上revit强大的模型信息管理功能实现了1+1大于2的效果,比较符合BIM开发理念;广联达BIM算量与鲁班BIM算量基于自己平台开发,则只能完成revit模型的有限转换。脱离了revit平台,则事倍功半。
图表:BIM主打产品对比
资料来源:公开资料整理
BIM技术相较于传统的2DCAD技术,在一体化性与三维立体效果上有较大改善。具体如下:
改进一:数据管理和项目管理进一步释放。
图表:从CAD软件到BIM软件的演变
与全社会数字经济的蓬勃发展相比,建筑业数字化水平远低于其他行业,普遍存在科技投入不足、生产效率较低等问题。麦肯锡研究显示,大型投资项目中,20%以上超项目进度,80%超项目预算,根据中国建筑业协会数据,建筑业产值利润率(利润总额与总产值之比)约为3.5%,相比其他行业属于低盈利水平,产业转型升级迫在眉睫。
据统计,建筑业每年采购额约12万亿元,涉及项目55万个,每个项目参与方几十家,几百人到上千人;2.11万亿建筑业施工过程贷款,4.38万亿房产开发贷款,开发商、总包、分包、设材厂商等各方融资难、成本高;现有的楼和新建成的楼在运维(资产、能耗、空间、环境)管理方面存有大量需求,并且在施工过程中存在进度、质量、成本、安全、协同等众多问题。建筑业信息化将有效降低成本,提升效率。
2016年9月19日,住房与城乡建设部网站发布《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》(建质函[2016]183号)。对“十三五”期间,建筑业信息化进程做出全盘规划。
《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》对建筑企业提出的发展任务
企业类型 | 十三五期间主要任务 |
勘察设计企业信息化 | 1、在工程项目勘察中,推进基于BIM进行数值模拟、空间分析和可视化表达,研究构建支持异构数据和多种采集方式的工程勘察信息数据库,实现工程勘察信息的有效传递和共享。2、在工程项目策划、规划及监测中,集成应用BIM、GIS、物联网等技术,对相关方案及结果进行模拟分析及可视化展示。3、在工程项目设计中,普及应用BIM进行设计方案的性能和功能模拟分析、优化、绘图、审查,以及成果交付和可视化沟通,提高设计质量。4、推广基于BIM的协同设计,开展多专业间的数据共享和协同,优化设计流程,提高设计质量和效率。5、研究开发基于BIM的集成设计系统及协同工作系统,实现建筑、结构、水暖电等专业的信息集成与共享。 |
施工企业信息化 | 1、在施工现场建设互联网基础设施,广泛使用无线网络及移动终端,实现项目现场与企业管理的互联互通强化信息安全,完善信息化运维管理体系,保障设施及系统稳定可靠运行。2、普及项目管理信息系统,开展施工阶段的BIM基础应用。有条件的企业应研究BIM应用条件下的施工管理模式和协同工作机制,建立基于BIM的项目管理信息系统。3、推进企业管理信息系统建设。完善并集成项目管理、人力资源管理、财务资金管理、劳务管理、物资材料管理等信息系统,实现企业管理与主营业务的信息化。4、推动基于移动通讯、互联网的施工阶段多参与方协同工作系统的应用,实现企业与项目其他参与方的信息沟通和数据共享。5、开展BIM与物联网、云计算、3D等技术在施工过程中的集成应用研究,建立施工现场管理信息系统,创新施工管理模式和手段。 |
工程总承包类企业信息化 | 1、逐步建立适应国际工程的估算、报价、费用及进度管控体系。2、探索PPP等工程总承包项目的信息化管理模式,研究建立相应的管理信息系统。3、研究制定工程总承包项目基于BIM的多参与方成果交付标准,实现从设计、施工到运行维护阶段的数字化交付和全生命期信息共享。 |
资料来源:公开资料整理
政策出台明确BIM发展方向,标准落地推动BIM有效实行。2011年住建部发布的《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》提出BIM技术是信息化发展的关键技术。住建部于2015年出台的《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》为我国BIM技术发展制定目标,到2020年末BIM项目率要达到90%。随后住建部、国务院办公厅以及国家发展改革委对BIM在多种项目工程中的全生命周期应用提出了指导性意见。
国内出台的系列BIM政策
BIM行业市场规模迅速扩大。,2015年我国BIM行业市场规模仅仅约4926万元,2012年我国BIM行业市场规模突破1亿元。2014年我国BIM行业市场规模增长至4亿元,同比增长64.6%。到了2016年我国BIM行业市场规模达到6.7亿元,截止到2017年我国BIM行业市场规模超9亿元,同比增长36.2%。2018年我国BIM行业市场规模达12.2亿元,同比增长35%。