集团BIM中心 许志鹏
摘要：近几年BIM(建筑信息化模型)发展迅速热潮，结合当下BIM领域中颇为热门的“正向设计”的概念进行辨析，讨论正向设计涉及在一个项目全过程周期适用，基于BIM技术在各个阶段在正向设计的过程中可能遇到的问题进行探索与总结。
关键词：BIM 正向设计 问题
0.引言
BIM（Building Information Modeling）技术经提出就在建筑行业有着举足轻重的地位，《建筑业发展“十三五”规划》也明确提出加快实现建筑行业信息化的发展，加快推进BIM技术在全过程的集成应用以及应用BIM技术而展开的建设生产服务。BIM技术的发展与应用已经掀起建筑行业的变革浪潮，整个全过程服务的方案设计、施工管理、工程造价、后期维护等方面的信息可以通过BIM技术有效地信息共享、集成与交换。
“正向设计”引用专家给予的定义：BIM正向设计是以REVIT软件为平台，协同Rhino、Grasshpper、Cad小库等多个软件平台的综合设计流程。例如在处理图纸方面。就需要AoutoCad和小库平台的辅助；在处理复杂造型时，需要Rhinoceroes和Grasshpper软件辅助，在渲染出图方面还需要Lumion和Enscape这些渲染软件的辅助。在整个设计流程中Revit软件中最有价值的是信息综合管理能力，以及从三维模型导出精确二维图纸和各种数据的信息连续性。这也正是现有BIM技术相对于其他优势所在。
1 BIM正向设计的优势
1.1 BIM正向设计基本流程
全新的项目基本流程如图所示，若有前期项目样板积累，可跳过步骤1。
项目基本流程图
步骤1，建议采用已有项目样板或者Revit自带的项目样板，可节省部分工作量。
步骤2，应采用正确以及统一的方式方法创建中心模型文件，否则可能会导致各专业项目基点不一致的情况发生，从而影响后面的模型链接。
步骤3，标高和轴网应为单独工作集，链接各专业模型应为单独工作集，其余见后续工作集相关规则方法或是BIM的行业规范。
步骤4，确保链接模型位于正确的工作集，各专业项目基点一致。
步骤5，基于建筑标高创建相应楼层平面，不建议天花平面用于出图，但可用于构件调整视图；建筑空间结构复杂项目，应确保建筑的每个房间都被完整地表达在楼层平面。
步骤6和步骤7同步进行，保证模型实时更新，及时沟通解决碰撞。
步骤8，在确保解决所有碰撞后方可创建视图样板用于出图。
步骤9，应在步骤5同时绘制系统图、说明和图例，建议采用在一个空白楼层平面加范围框的方式确保楼层平面内容的表达完整，满足规范，符合审图要求。
步骤10，检查各楼层平面的是否出现构建消失问题，链接文件均为半色及底图显示。
1.2 BIM正向设计与传统设计模式的对比
传统建筑设计流程大体上来说是以Autocad为核心的总平面图设计，以天正和CAD相结合进行建筑单体平面设计，以Sketch Up建模为主进行建筑造型与景观设计推敲，以外部效果图公司为核心的渲染表达，以CAD和天正为主的平立剖图纸设计表达等。
BIM正向设计流程则不相同。
(1)项目的最初始阶段就要确定好项目真实世界坐标位置，在BIM软件中完成世界坐标的参考点与模型参考点的预设，建议多设置几个点，来相互验算。此步骤需要借助Autocad软件完成。
(2)规划设计初期阶段，CAD单线就可以满足业主的需求，此阶段不需要二维三维的相互对应，不宜过早介入BIM三维模型。
(3)方案平面阶段，在方案平面阶段，BIM能够比较确的同步列出各房间套内面积，公区面积，指标表，避免人力计算带来的误读，适合逐步将前续CAD成果转化为BIM成果。
(4)单体造型阶段，BIM应用价值极高，能够实现平面图纸和造型的准确对应，能完成三维化模式设计的方式，同步判断每一次因各种方面所带来改动而关联性变化。
(5)出图阶段，BIM可以做到修改模型即可自动导出传统平立剖图纸。
(6)扩初阶段，可同步外立面控制手册和方案图纸的设计连续性，和门窗表、分色图及材料图统计的准确性。
(7)施工图阶段，便于与水电暖通等其他专业的统一出图，便于装配式及幕墙深化团队对接，能够有效的完成品质控制和碰撞检查，乃至整个项目智能化及不断创优，从而达到品质工程、智慧工地。
在整个设计阶段中，能最高效的应对各个方面带来的影响，如业主、政府政策、设计决策等变化带来的设计修改，或是现场突发情况的设计变更等，做得到实时修改，即时出图。总之，越需要考虑复杂的建筑立体模型的应用场合，BIM的作用越大，带来的效率和收益提升的越高。设计内容和数据的准确相互对应，实时联动，是BIM正向设计最闪亮的优势所在。
2 BIM正向设计需要解决的问题
2.1 缺乏BIM人员
正向设计需要实现全员BIM应用。现有情况是BIM咨询公司或企业BIM中心只会进行BIM应用，BIM人员并不会设计的情况以及设计人员只会设计对BIM并不能掌握。设计人员应掌握BIM技术并结合自己的工作开展BIM应用，BIM人员也应具备设计知识完成自己的工作职责。设计院长期形成的CAD制图习惯已经成为阻碍技术普及难以打破的壁垒，愿意接受新事物并深度学习的多为设计经验不足的基层设计人员，这导致拥有设计经验的人员和掌握了BIM的技术人员被分为两种人群，同时，BIM正向设计的人员要求也相对较高。缺乏既会设计又懂BIM的复合型技术人才是设计企业面临的主要问题。
2.2 设计阶段工作量的变化
在BIM信息模型不同阶段的完善过程中，设计承担了绝大部分工作。一个高质量模型在设计阶段所消耗的精力甚至超过了平面CAD的施工图的工作量数倍，这也是导致正向设计的效率是低于传统二维设计的。当模型完善后，就是对项目的深化设计、施工模拟、指标分析、可视化精细化运行、体量计算和后期运营管理等方面都带来更高的经济效益，这也是导致对不同阶段BIM费用的分配提出了更高的要求，而BIM软件例如Revit的图像处理能力，尚不如CAD来的简单易懂。技术人员在工作流程中就需要做出有所突破，特别是在复杂构件的族库设计方面就成了设计的重点难点。
2.3 配套软件应用不足
在BIM实施的各个阶段中，最大影响因素应该是工具技术的转化。BIM技术前期主要用于建筑行业而后才引入到基础设施行业，其主流平台均为国外软件产品，现今还没有和国内标准、规范进行深度融合。特别地结构设计在BIM应用还有什么显著的体现，如已经得到广泛应用的Revit没有独立的结构专业模块，结构专业只能够进行粗略的梁板柱造型设计，无法进行细部节点设计也不能够进行结构分析，设计人员还需要使用专业的设计软件细部设计，专业的力学计算，最终再导入BIM软件中，这使得结构专业设计在BIM设计过程中需使用两套或多套软件并行。
2.4 效率、质量把控难度大
基于BIM技术的正向设计，设计企业需要根据项目类型、工作量、项目组织的结构等进行分析后来确定自身的BIM技术实施的完成度，由于现有工作模式的改变，不同阶段的设计精细化程度不同，随着设计精细化程度的加深及信息录入量的增大，使得BIM正向设计应用的工作效率远低于传统二维画图的设计方式，而国内现状多为项目的周期很短，设计的周期经常被减缩，而BIM正向设计的耗时远大于现有常规项目的设计周期。
另外，在项目中，对于设计的另外一项很重要的工作就是审批步骤及质量检查，现有国家对BIM的规范要求也未强行实施任何一套要求，使得现有BIM项目的步骤及质量参差不齐。
设计企业内部的质量检查主要是模型质量的检查，主要考虑以下问题：
（1）对BIM模型所包含的三维几何信息的准确性及建模做法检查，避免出现构件碰撞及重复构件；
（2）对项目所采用的模板是否符合标准进行检查；
（3）对项目所采用的BIM标准的准确性进行检查，如包含的命名规则以及二维图形的标准（如字体、线宽等）；国外BIM软件自动生成的施工图并不符合我国内出图要求及标准，用这些BIM软件出图再进行修改，难度及工作量均不亚于在二维图纸上画一遍；
（4）基于项目LOD的标准和行业规范，对包含在三维元素中的非几何信息进行检查。
目前，国内BIM应用暂无一套统一实用的模型及审图制度，这也是推进基于BIM技术的正向设计的一个巨大障碍。
2.5 协调与工作集
各专业之间，例如建筑工程师和结构水暖机电工程师之间的跨专业协同。如果项目本身规模较小，可以将暖通、给排水和电气三个专业集中在一个MEP机电Revit模型中制作。同时设备工程师和建筑师一起协同工作，原理和第一种情况相同，但是涉及专业间相互交圈时，沟通上就需要更有主动性。软件本身也提供了碰撞检查功能，确保结构和机电管线没有碰撞冲突。但软件并非万能，在正向设计的流程中需要建筑师作为主导实时检查相互间的关系，以确保建成实施的精确性。
3 结语
相关概念及应用研究众多，因为BIM“正向设计”是一个过于新、过于大、也过于特殊的课题，不止涉及我们建筑领域，还与互联网、城市管理等各个行业息息相关，关乎国家的特殊国情与相关行业的发展方向，这个课题似乎可以侃侃而谈，却又有点一言难尽。
（1）直接应用BIM正向设计是可行的，但相较于传统方法，在很多方面又有不可替代的优势。
（2）BIM正向设计的效率优势体现为以高质量为前提的综合效率，而更高的质量必然需要投入更多的工作，它也许更耗时，且一定会花费更高的人力成本，片面追求快速是不可取也不可行的。
（3）“正向设计”概念就是存在悖论，但是生动的反映了当下中国BIM的发展是迫切需要一种突破，不能仅仅停留在原有“翻模”的意义上。
（4）从BIM技术在国际和国内的发展经验来看，“正向”是可以比“设计”更早实现和普及的，应遵从技术发展的客观规律，追求“设计”不宜操之过急。
（5）现阶段BIM的不足主要体现在空间能力、全生命周期观、及时反馈性和变更管理等方面，企业需通过不断的BIM实践，建立适应企业自身发展的BIM框架体系，提高企业管理水平，从而实现资源的最大化利用。
也许，当有天我们将BIM推广普及，已经不再提及“正向设计”与“数值化设计”这类概念时，我们BIM技术将会在项目如履平地。是自然而然地在信息需求下自主选择BIM技术的应用内容和方法，为项目提供切实的帮助，才是“正向设计”真正到来了。
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