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1.2 BIM技术与应用的发展

与传统建筑和建造行业惯用的CAD技术相比,BIM技术是一大飞跃,这主要是因为近年来相关的技术与时机都已成熟,BIM技术的发展还是有其脉络可循的。

从技术面的发展来看,约1970年后期,计算机绘图技术开始发展,相关软件、硬件信息技术也以成倍数的速度成长;到了大约1980年后期,2D CAD技术开始被应用于工程绘图,提升了绘图的效率与质量;之后,虽然3D CAD也开始被应用于计算机辅助建筑设计及工程成果的视觉化展现与动画,还有一些4D CAD技术的发展与应用,以及通过3D CAD与工程进程信息的结合进行建造工程模拟,然而工程界长期以来仍是以2D工程图为主要媒介来表达工程产品信息以及进行工程信息的沟通及整合。由于用2D视图来表达本是3D信息的实体工程有其先天限制,例如,在处理复杂的几何形状时不容易完整表达,且在面对变更设计时也不易确保2D工程图间信息的一致性等,使得建造产业的生产力与质量不易进一步提升。但是,就在大约同一个时期,机械制造业则从2D CAD走入3D CAD,并进一步应用越来越成熟的基于物件的参数化建模(Object-based Parametric Modeling)与实体建模( Solid Mod eling)等3D产品信息模型的建构技术。而这就是目前BIM建模技术的主要基础,在建造产业中看似新颖,其实在机械制造业中早已相当成熟。而近年来,人类在数字虚拟空间的仿真能力,在电影产业与游戏产业大量资金与技术的投入下,又有了突飞猛进的发展。这些技术被大量应用,使得相关软硬件技术与工具的成本及进入门槛越来越低,因此,在数字虚拟空间中通过BIM技术进行工程的仿真模拟,甚至搭配相关的虚拟现实(Virtual Reality,VR)、增强现实(Augmented Reality,AR)及混合现实(Mix Reality,MR)技术,这些技术在工程实际中的应用也越来越普及。

下面主要以BIM应用在全球几个重要国家与地区的发展为代表,来回顾BIM应用的萌芽、成长、茁壮、稳定发展等不同阶段。

位于北欧的芬兰,虽然人口不多(约500万人),建筑行业的规模也不大,但却是最早开始应用BIM等新技术于建筑行业的主要国家之一,也因此发展出相当成熟且具有竞争力的BIM软件应用工具,例如Tekla(2012年被美国的Trimble公司收购)。而芬兰对BIM的早期应用也为后来BIM技术的发展提供了很好的学习经验。

早期(20世纪90年代)的BIM应用发展主要围绕建筑产品信息交换标准IFC( Industry Foundation Class)的发展与应用上,当时主要由国际组织International Alliance for Interopera bility (IAI)在全球逐步推动。 IAI于1994年由美国Autodesk公司邀请数家业界公司共同成立,致力推动IFC成为应用软件间信息交换的开放标准,以提升不同BIM相关应用软件间的相互操作性,为后来的BIM应用发展打下了标准化基础。2005年,IAI更名为buildingSmart组织,目前仍是BIM应用领域发展及维护Open BIM开放标准的重要国际组织。

一直到2000年初期,为了与CAD有所区分,BIM才被提出并逐渐开始流行。当时,美国的总务管理局(General Services Administration,GSA)注意到BIM技术可能可以为它负责的近万个公共物业设施管理带来效益,于是便与学校合作(如斯坦福大学),于2003年启动了National 3D-4D-BIM Program的BIM应用计划,并逐步发布BIM应用指引,开启了BIM技术在美国建筑产业的一阵导入与应用风潮。虽然GSA的带头应用对BIM的应用发展起到很大作用,也有其他政府机关加入,但它只是制订GSA自己所需要的规范,并未强力主导行业的BIM应用,而是以自由市场为原则,让行业自行根据市场供需来发展应用。然而,美国建造行业看到BIM可带来的效益,也逐步发展出自己的应用模式,并于2007年发布第一个国家BIM标准:NBIMS v1.0,随后又于2012年及2015年分别发布了第二版(NBIMS v2.0)及第三版(NBIMS v3.0),这些都是业界自发制订的参考标准,并非强制性的。

美国对BIM应用的发展逐渐推广到全世界,尤其是北美及亚洲。2009年,英国政府成立产业工作小组(Industry Working Group)以研究BIM的潜在应用,并于2011年由英国内阁办公室发布了英国政府的五年BIM导入计划,在2016年要求其公共工程全面导入合作式3D BIM(Collaborative 3D BIM)应用,由此正式开启英国建筑产业迈向BIM的序幕。刚开始时,很多人都不看好这个由政府主导的计划,但在英国政府与民间的通力合作下,推动全球BIM应用发展的引擎与全球的目光逐渐从美国移转到英国。由于是由政府主导,并与产学界来合作推动,所以英国不只强调BIM应用相关信息标准的应用,更强调BIM应用程序标准的建立,而在这段时间发展出来的标准也逐步发展成ISO19650国际标准,为全球的BIM应用制度奠定了良好基础。

英国在BIM应用上的推动成果,对欧洲的影响最直接。法国与德国分别于2014年与2015年启动BIM应用相关的数字转型推动计划。欧盟也成立了欧盟BIM工作小组(EU BIM Task Group),并于2017年发布了引导欧盟各国政府导入BIM的手册,开始推动欧盟全面导入BIM应用。

从《中国建筑业BIM应用分析报告(2021)》中可看出BIM技术的应用规模正在不断扩大:有14.56%的企业在项目中全部应用了BIM技术;17.55%的企业在项目中应用BIM技术的比例超过75%;19.19%的企业在项目中应用BIM技术的比例超过50%;18.51%的企业在项目中应用BIM技术的比例超过25%;25.36%的企业在项目中应用BIM技术的比例低于25%。与2020年相比,项目应用BIM技术的比例高于25%的企业均有增加,低于25%的企业占比大幅减少。

《中国建筑业BIM应用分析报告(2021)》还指出,从BIM应用的项目类型情况来看,BIM应用主要集中在公用建筑和居住建筑类等房建项目中,其中有85.15%的企业在共享建筑项目中应用BIM,68.37%的企业在居住建筑项目中应用。值得注意的是,在基础设施建设和工业建筑中应用BIM的企业占比也都有大幅升高,分别占比56.22%和43.2%(在2020年,这两组数据分别为34.24%和27.75%)。

从上述全球BIM应用发展简介中不难看出,BIM应用经过二十多年的发展,已经是一个不可逆转的全球趋势,也将成为全球建筑产业竞争力的基本门槛。 H7siJrUSqQ8Zm7kQRwdTu+wZmZ6okvaygP82akCVTmw/f9oeyJeQyjEn4sUIYaya

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