BIM在建筑设计企业的实施

欧特克软件（中国）有限公司

【摘要】BIM在建筑行业内的发展如火如荼，从技术一向领先的北美到亚洲风向标香港以及热火朝天的内地，从BIM的概念到投资、实践以及BIM标准的研究和建立，无一例外都证明了BIM的在建筑行业的应用成了必然趋势，同时也正进入一个高速发展的阶段。但一项新技术的革命之路向来都是不易的，BIM也不例外，尤其是在BIM应用的先头部队中，建筑设计企业就遇到了各种各样的困难和问题。本文从欧特克软件公司的角度，结合BIM的理念和认识要点，重点阐述了国内建筑设计企业如何来展开BIM的发展和应用，介绍了总体上的基本实施策略和方法，包括：制定一个高效全面的实施策略，组建合适的人员与团队，以及选择合适的试点项目和培训方案。

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社会与经济的快速发展，给建筑行业既带来高速发展的机遇，也带来不断增长的挑战。项目日益复杂，业主要求越来越高，市场竞争激烈，这都要求建筑设计企业进行变革突破，从而提升核心竞争能力，迎接挑战。在这一背景下，建筑信息模型（Building Information Modeling，即BIM）这一理念近年迅速发展起来，被行业广泛认可为未来的趋势。在美国，大部分建筑设计企业已经开始采用BIM技术进行设计，而国内的部分民用建筑设计企业，如中国建筑设计院、上海现代、CCDI等也已经开始在应用BIM进行设计技术革新方面有所突破，取得了一定的成果。

如果说前两年国内的设计院还在思考“BIM是什么”，现在的设计院关心更多的是“为什么要投资BIM”、“如何实现BIM”以及“BIM会带来哪些变革”。本文试图结合欧特克公司近来在国内普及和推广BIM的一些经验，首先阐述BIM的理念，然后分析在国内设计企业实施BIM需要考虑的一些问题。

BIM的理念

建筑信息模型（BIM）是由欧特克公司提出的一种新的流程和技术。从理念上说，BIM是试图将建筑项目的所有信息纳入到一个三维的数字化模型中。这个模型不是静态的，而是随着建筑生命周期的不断发展而逐步演进，从前期方案到详细设计、施工图设计、建造和运营维护等各个阶段的信息都可以不断集成到模型中，因此可以说BIM模型就是真实建筑物在电脑中的数字化记录。当设计、施工、运营等各方人员需要获取建筑信息时，例如需要图纸、材料统计、施工进度等，都可以从该模型中快速提取出来。BIM是由三维CAD技术发展而来，但它的目标比CAD更为高远。如果说CAD是为了提高建筑师的绘图效率，BIM则致力于改善建筑项目全生命周期的性能表现和信息整合。

从技术上说，BIM不是像传统的CAD那样，将建筑信息存储在相互独立的成百上千的DWG文件中，而是用一个模型文件（可看作一个微型的数据库）来存储所有的建筑信息。当需要呈现建筑信息时，无论是建筑的平面图，剖面图还是门窗明细表，这些图形或者报表都是从模型文件实时动态生成出来的，可以理解成数据库的一个视图。因此，无论在模型中进行任何修改，所有相关的视图都会实时动态更新，从而保持所有数据一致和最新，根本上消除CAD图形修改时版本不一致的现象。

当理解BIM时，要阐明几个关键理念：

1. BIM不等同于三维模型，也不仅仅是三维模型和建筑信息的简单叠加。虽然我们常常称BIM为建筑信息模型，但BIM实质上更关注的不是模型，而是蕴藏在模型中的建筑信息，以及如何在不同的项目阶段由不同的人来应用这些信息。三维模型只是BIM比较直观的一种表达方式。如前文所述，BIM致力于分析和改善建筑在其全生命周期中的性能，并使原本离散的建筑信息能够更好地整合。
2. BIM不是一个具体的软件，而是一种流程和技术。BIM的实现需要依赖于多种（而不是一种）软件产品的相互协作。有些软件适用于创建BIM模型（例如Revit），而有些软件适用于对模型进行性能分析（如Ecotect）或者施工模拟（如Navisworks），还有一些软件可以在BIM模型基础上进行造价概算或者设施维护，等等。我们不能期望一种软件完成所有的工作，关键是所有的软件都应该能够依据BIM的理念进行数据交流，以支持BIM流程的实现。
3. BIM不仅是一种设计工具，更明确的说，BIM不是一种画图工具。BIM的目标是在整个建筑项目周期内整合各方信息，优化方案，减少错误，降低成本，最终提高建筑物的可持续性。尽管BIM软件也能用于输出图纸，并且熟练的BIM用户可以达到比CAD方式更高的出图效率，但“提高出图速度”并不是BIM的出发点。
4. BIM不仅是一个工具的升级，而是整个行业流程的一次革命。BIM的应用不仅会改变设计院内部的工作模式，也将改变业主、设计、施工方之间的工作模式。在BIM技术支撑下，设计方能够对建筑的性能有更多掌控，而业主和施工方也可以更多、更早的参与到项目的设计流程中，以确保多方协作创建更好的设计，满足业主的需求。在美国，已经有一些项目开始采取IPD这样的新型协作模式；而在中国，随着民用建筑越来越多开始采取总承包模式，设计和施工流程愈加整合，BIM也更能发挥出它的价值。

为了更好的理解BIM的价值，我们可以看一下这幅图。它是由HOK公司的Patrick McLearny先生创建的，因此被称为“McLearny曲线”。

上面这张图表证明了BIM技术影响设计和施工成本以及整个工程项目质量的能力。我们看到，随着项目的演进，设计师对项目的可控力（曲线?）愈加降低，而设计变更的成本（曲线?）愈加增大。传统设计流程（曲线?）中，设计师把大部分的时间精力都花在施工图阶段，但这时已经错过了优化项目的最佳时期。因此，理想的设计流程（曲线?）应当允许设计师把大部分精力放在方案和深化设计阶段，同时减少在枯燥的施工图阶段的时间投入。BIM的应用正是为了达到这一目的，提高设计师对建筑项目的控制能力，帮助设计师创建性能更好、成本更低的成果。

BIM的实施

虽然BIM能为行业带来巨大的价值，但我们也看到，目前国内大部分设计院在实施BIM方面并不是一帆风顺，而是遇到各种各样的困难。除了软件本身还有待完善之外，也有一部分原因在于用户对BIM的实施方式缺乏足够的认识。与普及二维CAD软件相比，普及三维BIM软件面临的阻力和难度只会更大。因为CAD只是用电子图板代替手工图板，并不改变设计师的工作模式，而BIM代表一种全新的工作模式，不但改变个人的工作方式，甚至会改变设计企业的流程、标准和组织结构。因此要过渡到BIM，需要一一找出BIM将带来的流程变更，深入研究如何围绕BIM重构企业的流程和标准，，以及如何为这些新流程配备合适的人员。

在顺利实施BIM解决方案的所有必备条件中，下面三条是最重要的：

? 制定一个高效、全面的实施策略

? 组建合适的人员和团队

? 选择合适的试点项目和培训方案

下面我们分别从三个方面开展讨论。

BIM实施策略

有很多设计院认为BIM不容易实施，但其主要原因并不是建筑师没有掌握软件的功能，而是不知道该如何规划BIM实施策略。很大程度上，这是由于中国的设计院没有专职的CAD经理或者BIM经理，而传统的IT信息中心对BIM的实施也缺乏经验。随着BIM应用的发展，将来可能会有相当多的设计院设立专门的BIM经理岗位，负责制定BIM的实施策略。这不仅是关于购买软件和安排培训，而是要考虑伴随BIM而至的工作流程、企业标准和组织变更问题。例如：

12. 希望用BIM解决哪些问题？BIM能够做很多事情，但在实施BIM的初期，最好先设定一些具体的目标，然后根据目标来选择合适的软件工具和人员配置。例如，有些设计院可能感到目前使用BIM软件出图还比较困难，就只使用BIM进行管线综合和建筑能耗分析，因此也只需要在相关的设计环节中布置人员和软件。而随着BIM应用的不断深入，使用BIM的环节越来越多，就会需要越来越多的人员和软件工具投入到BIM上来。
13. 是让现有设计团队学习BIM软件并直接用于设计，还是成立平行于现有设计团队的专职BIM团队？有些设计企业是安排一个或多个项目组直接使用BIM进行设计，也有一部分企业现在倾向于成立新的专职BIM团队，用于辅助现有的设计团队，例如专门提供碰撞检查或绿色分析服务，以后再逐步扩展到使用BIM软件完成整个设计流程。企业的高层需要对此进行决策，包括对BIM工程师的业绩如何考核，以及是否要给使用BIM的设计师提供额外的业绩奖励。
14. BIM建模需要达到何种深度和详细程度？BIM用户有时会陷入“过度建模”的误区，即在模型中包含过多的细节。但在项目初期，最好多使用概念性构件，只包含简单的几何轮廓和参数，而随着模型逐步深化，再用更多的细节去充实模型。在这个过程中，要考虑哪些细节信息是确实需要的，哪些细节实际上并不需要。减少不必要的细节既能减轻设计师的工作量，也能提高软件运行速度。BIM经理需要为项目制定详细度标准，根据不同的设计内容采用不同的模型详细程度。例如，在前期方案使用较低的详细度，而在施工图阶段再使用更高详细度的对象来替换前期对象。
15. BIM团队如何分工协作？对于多人/多专业协同设计，Revit软件提供“链接”和“工作集”两种协同机制。前者是不同模型之间的参考，类似于AutoCAD外部参照，而后者是将一个大模型拆分成多个工作集，因此多个设计师可以同时在一个大模型中进行工作。对于小型项目，可以把所有专业都放在一个模型中，设计师使用工作集进行协同作业；但对于大型项目，更常见的做法（参见下图）是每个专业创建不同的模型，这样在同一个专业内使用工作集进行协作（例如建筑专业内部按照塔楼、裙房和地下部分分配给不同的建筑师），而在不同专业之间进行链接（例如设备工程师引入建筑模型作为参照）。这种模式下，同一专业内部可以随时进行同步，而不同专业之间可以定期（例如每三天）进行提资，因为一个专业的设计师有时需要达到一个相对较稳定的版本之后才可以提交给其它专业。BIM经理需要根据项目的具体情况决定采用何种协作模式，并给每个设计师分配工作任务，确定同步和提资的频率，并监控项目的协作状况以及解决协同中出现的问题。

12. 是否需要建立企业的BIM模板和构件库，如何维护？很多企业都有大量CAD图库的积累，而随着BIM应用的不断铺开，也需要越来越多的BIM构件库，这就需要有一个积累的过程。有些企业为此专门设立了BIM构件制作员，在BIM经理的指导下提供标准化的BIM构件制作服务，从而减轻设计师的负担。在后面还会谈到这一点。
13. 是否具备合适的硬件和网络环境？BIM软件对硬件的要求高于二维CAD软件，但并不超出大部分设计企业能接受的范围。设计院可以根据项目的实际情况，和软件厂商讨论硬件的配置方案。
14. 是否可以在与业主（和施工方）的沟通中使用BIM？Revit软件可快速灵活地创建高质量的三维视图和漫游，非常有助于改善与业主和施工方的沟通，而无需额外的成本。因此，如果条件允许，应该多使用BIM与业主和施工方进行交流。

合适的人员和团队结构

BIM代表一种新的建筑设计模式，而不仅仅是采用一种新的支撑技术，因而企业需要考虑这一变革性团队的组织结构。参与试点项目的团队成员不仅应善于学习新技术，更重要的是应当具备灵活的头脑、进取心和大局观，并且热衷于BIM的宣传普及。

传统设计团队的目标是为了创建施工图，因此大部分的人员时间都分配在施工图阶段。即便是非常优秀的设计师，也往往把大量时间用于施工图阶段的枯燥制图，而不是真正的“设计”。而对于BIM团队，建议根据项目管理、设计师、构件创建和制图等职能进行人员分工。其中构件创建和制图人员不需要从事设计，只要熟悉软件操作即可，而设计师可以把更多精力集中在设计思考上。虽然看起来似乎需要更多的人员，但构件创建和制图人员的成本远比设计师要低，并且随着构件库的不断积累，这些BIM构件可以大量重复利用，从而减少未来的工作量。因此，随着BIM应用的逐渐熟练，BIM团队往往能用更少的资源完成更多的工作。

下面这幅图描述了某工程企业实施BIM以后的团队结构：

在上面这个模式中，BIM技术中心是从企业的IT中心转化而来，作为企业资源向所有设计团队提供服务。而BIM经理是新设立的核心职位，负责领导BIM在每个项目中的实施，并且一个BIM经理可以同时服务多个项目。项目核心团队是BIM设计师，他们既是设计主创人员，又要了解软件的使用，因此要求较高；而项目辅助团队即BIM绘图员，不需具备设计能力（但需能阅读专业图纸），仅需了解软件的操作即可，因此人员成本往往相对较低。

当然，根据自身情况的不同，每个企业经过不断摸索最终会形成一套自己的团队组织架构。但有一点是相同的，那就是要依照BIM应用流程对BIM相关人员进行细分，并明确其职责和能力要求。

试点项目和培训

由于BIM与CAD有相当大的不同，因此在开始实施BIM时，合理的选择试点项目和培训方式非常重要。通常不建议整个设计院一开始就全面实施BIM，而是从试点项目、小型团队开始，积累经验，逐步推广。试点项目一般是已完成或是已经心中有数的项目，因此可以集中精力学习软件，而不至于产生延误工期的风险。此项目应涵盖各主要专业，规模/复杂性适中，可以让各个专业的工程师都有机会参与和熟悉BIM设计平台，同时也可以培养出“核心骨干”为将来的大规模推广打下基础。

选择好试点项目和人员之后，就要开始培训计划。在BIM培训计划中需要综合考虑企业规模、现有人员结构、项目工期等各种因素。以下几方面尤为重要：

12. BIM意味着变更——不仅是软件技术，也包括工作流程和组织结构。因此建议大型企业在实施BIM之前举办一系列的内部演示和交流会，由企业领导和行业专家向员工说明过渡到BIM的战略意义、价值以及可能遇到的困难和变更，从而让员工对此具有清楚的认识。
13. 培训时期损失的生产力——在员工学习新的软件时，必须付出相当的时间成本。但随着对软件的不断熟悉，工作效率也会逐渐上升。Autodesk于2005年进行的一次Revit Architecture客户在线调查结果显示，在初期培训阶段，设计师的生产力将降低25%-50%，但是大多数客户仅用3-4个月便可以使用Revit实现与原来相同的工作效率。在此之后，生产力有望提升10%乃至超过100%，其中有超过一半的受调查者反映工作效率提升幅度超过50%，而且近20%的受调查者表示生产力提升幅度超过了100%。因此，在实施BIM的初期，必须对生产效率的下降有充分准备，包括对学习BIM的设计师给予一定的业绩考核上的倾斜，以防止设计师由于效益下降而对新技术产生抵触情绪。
14. 适时培训——由于时间限制，企业和员工常常要在进行生产型项目的同时学习使用新软件，也就是“边干边学”。在某些国内设计院中，我们采用了下面这种结合课堂培训和边干边学的培训模式：
    1. 首先举办一轮或几轮大范围的Revit软件入门培训，以帮助大部分设计师掌握Revit软件的基础概念、基本操作方式，以及常用的功能。同时可以利用这个机会选择合适的人员作为培养重点。
    2. 安排一段时间（例如两个月）的工作培训期。在此期间，用户上午接受课堂培训，下午将培训知识应用到项目工作中。（如果条件允许，可以请Revit讲师在下午也提供现场支持和指导，甚至直接承担一部分项目工作。）
    3. 在项目进行到一定阶段时，可以根据实际情况请讲师安排比较深入的专题应用讲座或答疑。

总之，在起始阶段一定要确保员工能够很方便的找到技术专家，以防止用户在项目的关键阶段却因不会使用某些软件功能而束手无策。

通过试点项目的实施，企业可以亲身体验BIM解决方案所带来的收益。有一些收益，例如提高效率、检测碰撞，比较直观和易于衡量，但也有一些非常重要的BIM收益是难以量化的：有更多的时间用于设计思考，更加清晰地向客户展示设计意图，等等。

在进行项目试点的过程中，很重要的一点就是要有意识的总结和积累经验。这些经验对于之后的企业标准建立和BIM的大规模推广至关重要。最好能够在完成每一个试点项目之后都形成一些文档。在几个试点项目取得一定的成功之后，便可以在企业内举办BIM项目成果总结会，并依据试点项目的成果决定下一步的更大范围推广和实施计划，如建立企业BIM标准、企业BIM族库等。

总结

美国总承包商BIM 论坛协会主席John Tocci先生曾经总结过：“BIM不容易，不便宜，但非常有效。”这是因为BIM可以带来巨大的业务优势，但为此需要摒弃传统的工作方式。从手工绘图过渡到CAD技术是一种渐进式的变革，而过渡到建筑信息模型技术则是一种真正的行业革命，因此需要更细心的规划、组织和培训。BIM的完全普及可能需要若干年的时间，但一旦普及，建筑行业将与今天有着巨大的不同。在这个巨变的过程中，只有先行一步，才能在市场上占领先机，成为建筑行业的领导者。