国外BIM的发展及其对我国土木工程专业教学改革的启示
中图分类号：G6420；TU文献标志码：A文章编号：10052909（2016）03004604Building Information Modeling（BIM）中文译为建筑信息模型。美国在BIM的发展和应用方面积累了丰富经验。根据美国的定义一般理解为：BIM是用数字表达建设项目的物理和功能特性；BIM为该建设项目从概念设计、施工运营，直到拆除的全生命周期的所有共享的数字化信息，这些信息可以为建设项目决策、投资、设计、施工和运营提供可靠依据；在建设项目的不同阶段，不同参与者通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以更好实现共同建设目标[1]。
BIM贯穿建设工程项目的全生命周期，即项目的可研、立项、决策、建设准备、实施和运营等全过程所有阶段；同时，BIM要在不同阶段由建设项目参与者提供相关数据，建立与实际情况一致的建设工程信息库数字模型。建设工程信息库的数字模型是建设工程的完全数字化，即将建设环境、建设组成、设计、施工、建筑材料、建筑构造、建筑工艺等转化为实际的数据，形成生态网络，构成建设工程全生命过程。总之，BIM对中国建设行业发展的重要性已毋庸置疑。
目前，中国高校基本没有开展BIM教学。本文认为教授学生BIM的相关知识和应用技能，培养BIM建设人才，是土木工程专业教学改革的重要方向，应引起高度重视。在高等教育越来越国际化的趋势下，通过借鉴国外BIM发展应用的经验，结合中国BIM的现状，推进中国高校土木工程专业BIM相关教学和改革，具有重要的现实意义。
一、BIM在发达国家的做法及优势
各国政府和相关建设行业非常重视BIM的应用价值。从美国相关资料可知，国外BIM应用主要建立专业的BIM 团队，使用相关软件REVIT等完成BIM数据建模，在不同阶段由BIM团队引导建设项目参与者，将BIM 中的各方建设数据共享到数据模型中，随数据的完善构建完整的建设项目。目前，在建设工程领域里，BIM的优势体现在可视化设计、优化施工进度、管理项目费用、进行碰撞检测、能耗分析等方面[2]。
（一）设计可视化
建设项目的设计阶段，现有做法主要是将2D平面CAD图形出图用以指导施工。而BIM的可视化设计即BIM软件3D技术的运用，可以把2D平面CAD图形转化为3D模型，使整个项目直观、形象、立体地展现在项目参与各方面前。每个模型都由数据组成，数据非常丰富，在项目设计阶段就可以综合考虑各方面因素，最大可能减少施工中的设计变更。即使需要设计变更，所需要的时间和工作量也不到原来2D设计的一半，大大提高了工程建设效率。
（二）施工具体化
建设项目的特点是工期紧、成本投入多、质量要求严格等，以致建设项目合同管理、信息管理、质量管理等工作量大而又复杂，传统的横道图、代号网络时标图等难以清晰表达建设项目的各种复杂关系，施工动态管理更是无从谈起，使施工往往难以顺利进行。BIM可充分利用施工BIM软件提供的各种数据，直观、准确地反映整个建设项目的施工过程，使施工具体化，即可视的4D（3D+时间）模型。BIM施工具体化是利用计算机模拟项目建设的过程，按照施工组织设计进行预演，不断发现问题、提出问题、解决问题，优化施工方案，提高施工方案的可操作性，加强施工的安全性，合理加快施工进度，缩短日历工期，以保质按期完成建设项目。
（三）成本透明化
目前建设项目管理方式在成本控制方面存在很多问题，尤其是在成本资金时间价值方面做不到动态控制。建设工程中需要不断根据调整后的设计方案更新模型，调整施工方案，进而重新编制资金成本计划。BIM的成本透明化即将成本资金信息，利用BIM的建筑工程信息库，快速形成可视的5D（3D+时间+成本）模型。该模型可以用于前期设计阶段的费用估算、不同设计方案的成本比较、施工阶段的工程量计算和工程量复核，动态地反映施工过程中的资金需求量，比较不同进度计划的资金需求量，有利于工程成本费用的有效控制。
二、中国BIM现状
（一）中国建筑业信息技术的发展历程
2001年住房和城乡建设部制定了《建设事业信息化“十五”计划》，明确阐述了建筑业信息化的发展趋势，提出行业信息化的总体规化，即面向建筑行业，集成多项信息化技术，提高企业管理一体化、可视化和网络化程度，为中国BIM研究奠定了政策基础。
中国BIM的研究与实践相对国外发达国家落后很多，虽然很多设计人员意识到BIM的重要意义，但真正去研究和实践BIM的工程技术人员很少。有调查数据显示，目前建筑行业31.6%的公司还不了解BIM技术，23.7%的公司是2006 年以后才开始注意BIM 技术的。在50 家建筑设计研究院的专业人士中，应用过 BIM 技术的被调查人员只占4%，而68%的被调查者只听说过 BIM，28%的被调查者从未听说过BIM。所以，现在中国BIM的发展及应用面临着众多问题[3]。
（二）中国BIM驱动模式
1.设计方主导使用BIM
中国BIM应用主要以设计方为主导，由设计方驱动BIM在建设项目的应用。在建筑行业整体萎缩的情况下，为了获得项目，设计方有选择地应用BIM部分技术，向潜在业主展现自己的设计。特别是大型复杂的建设项目，通常采用 3D 技术进行建筑设计与展示，以期赢取设计投标。目前，各大设计院要求学习和应用BIM技术则是和中国的政府行为相关。 2.承包人主导使用BIM
对承包人而言，BIM的应用是具有实际作用的。项目承包人主导使用BIM有两个目的：辅助投标和辅助施工管理。在中国竞争激烈的建设市场，采用 BIM 技术可以把初步制定的施工方案可视化，并根据可视化施工方案制定投标方案参与投标，采用 BIM 技术可以模拟展示自己施工方案的可行性及优势，间接体现承办人的技术水平，以期获得项目承包权。BIM的设计可视化、BIM的施工具体化、BIM的成本透明化更有利于施工管理，包括施工工序、资源调配等信息，承包人可以清楚地了解整个施工过程。另外，在大型复杂建筑工程施工过程中，承建人采用BIM技术对施工方案的模拟与分析，对实体施工有重要意义。
3.建设单位主导使用BIM
建设单位主导使用BIM，是目前中国BIM应用的主要原因。建设单位决策阶段启用BIM，大量项目相关数据提供给决策层参考。建设单位在设计阶段采用BIM ，一方面，BIM应用使得设计可视化，建设项目能直观、形象、立体地展现，BIM成为建设单位与设计方沟通的平台。另一方面，BIM能使得设计方案更加完善，减少施工中的设计变更。在招标阶段，建设单位借助BIM数据可以更准确计算编制工程量清单，使招标价的订立更科学，也更符合实际。BIM的可视化功能对投标方案的评审起到重要作用，确保了投标方案的可行性。在施工阶段，建设单位利用BIM作为平台，全过程参与施工过程。承包人采用BIM进行施工方案模拟和优化，控制施工进度和成本，确保施工质量，也更有利于建设单位在施工阶段的管理。建设单位在运营期采用 BIM 技术的操作流程，便于辅助物业进行管理。
（三）中国BIM存在的问题
中国BIM的发展和应用存在很多问题，本文认为这是新生事物还未发展成熟的正常阶段，只要正视问题，不断去研究和改进，中国BIM的应用必将越来越广泛。
BIM应用的主体不明确导致应用BIM意义不大。中国BIM的研究和应用在政府层面虽然进行了引导，但受建设行业各因素影响，还没有制定统一完善的标准。BIM应用标准没有统一完善，以致BIM应用的主体也就不明确，建设单位、设计单位、承包单位不能协调一致地使用BIM来完成项目，BIM平台也就不能发挥作用，项目不同阶段、不同专业及不同参与方就不能实现信息共享，BIM也就失去其意义[4]。
BIM优势得不到充分发挥严重制约了BIM的应用。BIM是建设项目全过程的建设生态系统，贯穿项目全寿命周期。BIM 的精髓就在于将信息贯穿项目的全寿命期，具有集成管理和全寿命周期管理的优势，对项目的建造以及后期运营管理综合集成意义重大。目前，中国BIM的应用主体不明确，就无法充分发挥BIM信息全寿命周期集成优势，也不能真正实现BIM深层次的应用。
三、BIM应用对土木工程专业教学改革的启示
BIM的理念和技术在中国部分项目得到实践应用，比如中国尊项目是目前最全面介绍和应用BIM的典型代表。但其应用也带有很大的局限性，无法实现BIM的应用规模化。但是，建设项目BIM应用是未来发展趋势，中国高校应及时进行课程改革，拓展土木工程专业学生BIM素质和能力，培养BIM人才，推动BIM 在中国建筑业更广泛更深入的应用。
（一）高校土木工程专业设置BIM相关课程
BIM推进全球一体化和信息的交流，实现信息交互与共享，政府应积极引导制定和完善BIM 统一标准，整体推动BIM 应用工作。目前，中国建设行业工程技术人员、管理人员等对与BIM理念和应用相关的信息了解不多，因此，为了有效地将BIM 技术应用于建设行业，高等院校土木工程专业应设置相应的BIM教学计划、教学大纲和教学实践项目，更新相关知识，跟上BIM发展的步伐，加快培养具备BIM相关知识和应用技能的师资队伍，开设BIM课程或讲座，拓展土木工程专业学生知识层面，有目的地培养BIM方面的人才[5]。
（二）充分利用中国高校科研能力改进和创新BIM应用技术
与欧美发达国家相比较，在BIM 应用技术层面，中国现在正在使用的BIM 应用软件之间缺乏交互性，软件没有兼容性[6]。为此，应该充分利用中国高校的科研能力，针对兼容性等BIM相关问题进行攻关，创新技术工具，实现 BIM 同平台对话。
（三）更新观念，扩大土木工程专业在BIM应用管理层面的外延
BIM应用实践过程中，应进行统筹管理。在项目执行的不同阶段，BIM 技术发挥着不同的作用。高校应更新观念，扩大土木工程专业在BIM管理层面的外延。BIM在管理层面的应用已不再是简单的理念和方法问题，更重要的是管理和实践问题。在高校土木工程专业教学中，应推行BIM 辅助设计、指导施工、支持后期运营管理，实现项目全寿命期综合应用。为平衡各方的利益关系，BIM 的投入与利益应从项目全生命周期的角度来分析，制定较合理的成本和利益分配策略。只有这样才能激励各方切实有效地将BIM技术应用于项目建设的各阶段，从而产生最大的经济效益。
四、结语
有政府、建设单位、设计单位、施工企业、运营单位等的共同参与和大力推动，BIM在工程建设领域将得到更加广泛的应用，使BIM真正贯穿建设工程项目的全生命周期。中国高校土木工程专业应结合中国BIM的现状，设置BIM相关知识和应用技能的课程，培养BIM人才，这对推进土木工程专业BIM相关教学和改革具有重要意义。
