国内BIM发展状况及新三板BIM企业分析

日期:2017-09-22 / 人气: / 来源:搜狐网--作者/张博 朱旭祯

一、什么是BIM? 
BIM即 “ Building Information Modeling ” 的缩写,可译为建筑信息模型/管理,是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础,建立起三维的建筑模型,通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有1、信息完备性,2、信息关联性,3、信息一致性,4、可视化,5、协调性,6、模拟性,7、优化性,8、可出图性等八大特点。将建设单位、设计单位、施工单位、监理单位等项目参与方在同一平台上,共享同一建筑信息模型。利于项目可视化、精细化建造。
BIM不是简单的将数字信息进行集成,而是一种数字信息的应用,并可以用于设计、建造、管理的数字化方法。(Ps:设计院不做BIM,设计院用BIM做设计;施工企业不做BIM,施工企业用BIM做施工;业务不做BIM,业主用BIM做管理。)这种方法支持建筑工程的集成管理环境,可以使建筑工程在其整个进程中显著提高效率、节约成本、缩短工期、大量减少风险。
基于1973年全球石油危机的影响,美国全行业需要考虑提高行业效益的问题。1975年,乔治亚理工大学的Charles Eastman教授创建了BIM理念,帮助建筑工程实现可视化和量化分析,提高工程建设效率。而后该理念逐渐发展至欧洲,目前BIM在全球美国、欧洲、韩国、新加坡等很多国家已经得到了很大的支持和发展,我国则是从2002年开始引进并接触BIM理念。
二、首先我们来介绍一下BIM的应用场景
我们天天走的马路下都有些什么呢?
我国城市地下管线种类繁多,包括供水、排水、燃气、热力、电力、通信、广播电视、工业等8大类20余种管线;管理体制和权属复杂,涉及政府30多个部门多头管理问题比较严重,虽然现在市政BIM应用几乎为0,但从长远来看,这些地下管道都应建立BIM模型进行维护管理。而且这些管道要比异形建筑的管道复杂。
 
三、可能有人会问BIM除了排布管线,解决碰撞,还有哪些应用?
1、信息整合
在一个项目中,有多个参与方,每一个参与方所做的工作,在整个项目中都是一个信息孤岛,这在传统的设计施工模式中尤为明显。即便是参与各方都使用BIM技术,也会由于使用的软件、输出的格式、BIM信息精度不一样,导致信息流无法在各方之间流畅的进行共享。这就好比一个编辑部要求大家一起写一篇稿件,方式上,有人是用office写的,有人是用手写板,有人写在本子上拍成照片,语言上,有人用德语,有人用汉语,有人用英语,那总编在最后整合成稿的时候,就非常费力。
所以,在越来越多的项目中,业主会自己建立一个统一的平台,或者委托技术比较成熟的咨询公司来为他们搭建一个平台,这个平台拥有统一的数据格式,可以最大程度的兼容各方熟悉的数据形式。在招投标的时候,业主就给大家规定好,采用什么样的数据来提交。大家把各自的数据提交上来之后,业主可以很方便的对各方的数据进行整合,形成整个项目的最终BIM模型。这个信息整合的过程,术语叫做BIM模型维护。
不仅是业主可以用到,比如设计院内部,施工单位内部,都需要这种模型维护的平台和技术,来进行内部管理。
2.场地分析
所谓场地分析,就是确定建筑物的空间方位和外观,建立建筑物与周围景观联系的过程。在整个项目的规划阶段,需要考虑场地的地貌、植被、气候等条件,还需要考虑建筑周边的交通流线、街道布局、和建筑的采光等问题。
传统的场地规划,由于缺少数据,就会存在定量分析不足、主观因素过重、无法反映真实场景等问题,在这一个层面一旦发生了偏差,就会在建筑建成后造成无法弥补的损失。
咱们拿采光这一项来举例,传统的场地规划是存在于规划师的头脑中的,只能是用手绘的方式来表达。这个表达对建筑场地环境的分析精度显然是不够高的。
而BIM技术,则是通过与另外一项技术的结合,大幅度提高场地分析工作的精度,那就是地理信息系统,英文名叫做Geographi Information System,简称GIS。
BIM技术是专门处理建筑内部信息的,他的缺点是虽然内部信息非常完善,但他不知道自己在哪里。它的天际线,它的控高,光照,这些东西是不是满足我们规划的一些要求,这些信息,以及这些相关的内容,我们只通过BIM数据是无法知道的。
这个GIS技术,是专门管理空间地理中的信息的,它是从宏观的角度去关注我们整个世界。但是对于空间地理中的一幢建筑来讲,可能我们需要知道内部结构是什么,门在哪里?人流怎样疏散?但是,GIS上没有这个数据。
建筑内部和建筑外部信息的结合点,也就是BIM和GIS技术的结合点。由于这两者的数据精度都很高,那么在前期规划的时候,BIM可以通过数据交换取得GIS中的信息,精确地评估场地的使用条件和特点,从而做出新建项目最理想的场地规划、交通流线组织关系、建筑布局等关键决策。还是刚才我们说的传统场地分析中的日照分析来举例,通过精确的BIM系统和GIS系统,我们不仅可以精确地分析整幢建筑甚至是精确到每一个房间的日照情况,还可以动态地分析一年甚至每一天各个时间段的日照情况。
而在模型完成后,BIM则可以把自己的数据传递到GIS系统中去,弥补GIS系统的缺陷。
3.可视化设计
其实在BIM进入建筑业之前,效果图就是独立于设计和建设的一项工作,它一般由专业的效果图公司制作,或者由建筑设计人员代劳。
如果制作效果图的人员不懂得建筑,这堵墙的厚度就很有可能画错,画错了呢也看不出来,而一栋房子,如果它所有的墙的厚度都画错了,这个房间在效果图中看起来的面积,就和实际建造出来的面积是不一样的。不用说更专业和复杂的门窗、梁柱及管道系统,不深入了解规范的人用各种形状堆砌出来的三维模型,就几乎可以肯定是充满错误的。
而在BIM中,绘制一堵墙的时候,必须严格设定它的厚度,而且是精确到结构层、面层和涂层的厚度,尺寸和材质信息都被储存到BIM模型中了,相应的门窗、梁柱体系、机电管线和设备,都是必须符合行业规范的。这就需要操作者必须懂得建筑和结构,由这个模型衍生出的渲染和三维漫游,其真实性就高的多。
4、协同设计
在传统的二维图纸设计中,互联网就已经被应用了,最简单的例子,就是数字化的cad图纸,通过企业内部或者外部的互联网进行简单的协作,至少我们的设计师画完的图纸,得通过QQ或者邮件发送给其他人。
然而这种协作,在本质上,还是碎片化和割裂的,咱们的设计师绘制完成的图纸,配套的设计说明文件,还有相应的材料表,设计中发生的变更等等,都是在离散的状态下发送给其他人的,每一个文件都携带着独立的、不与其他文件相关联的信息。
无论是在初步设计、深化设计还是在施工设计阶段,一旦他人的设计思路或者文件被修改,那对于和他相关的设计师都是一场灾难。
一个房间的建筑设计出现了变更,那和这个房间相关的结构设计、设备设计、机电管线设计都会出现一连串的更改,而每一个环节的人都需要等待其他人的修改完成之后,再进行修改。
而BIM的出现,就能够有效地改善这种离散和割裂的设计环境。BIM协同设计是在建筑业环境发生深刻变化、建筑的传统设计方式必须得到改变的背景下出现的,也是数字化建筑设计技术与快速发展的网络技术相结合的产物。
首先,BIM中模型本身的信息和它所携带的信息都是强相关的,我们修改了一堵墙、一扇门、一条通风管道,那么与这些设计相关的房间面积、门窗统计表、材料统计表、通风量计算等等,都能够自动进行变更。
5、性能分析
指的就是建筑物本身的一些物理性能。比如这栋建筑室内的采光情况,加入了通风系统的通风情况,加入了外墙保温和室内的暖气后的热能情况,加入了灯光之后室内的照明情况,还有建筑的墙、柱、梁等系统的受力安全情况,等等。
这些情况在建筑物实际建造出来之前,是无法实际进行现场考察的,那就只能在电脑中先进行模拟和计算,分析这些性能是不是能够达到要求。但是在CAD画图的时代,无论什么样的分析软件都必须通过手工的方式输入相关数据才能开展分析计算,而操作和使用这些软件不仅需要专业技术人员经过培训才能完成。同时由于设计方案的调整,造成原本就耗时耗力的数据录入工作需要经常性的重复录入,这就导致建筑物理性能化分析通常被安排在设计的最终阶段,等到这一步达到了准确的要求,建筑都已经开始建造了。
而在BIM模型中,建筑师在设计过程中创建的虚拟建筑模型,已经包含了大量的设计信息,像几何信息、材料性能、构件属性等,这一点是BIM的底层逻辑决定的。
咱们举个例子,比如你在BIM建模的时候想画一盏灯,那么你是不可以随便画一个圆圈就代表一盏灯的,你必须在把这盏灯放到建筑中去,而在放这盏灯的时候,你就需要选择和设置这一盏灯的亮度,当我们在设计中放置大量的灯之后,最终建筑内部的整体照明度信息,实际上就已经被自动输入了。再把这个数据导出到专门的照明分析软件中,这部分的性能分析就完成了,最方便的是,一旦模型中的灯发生修改,那么不需要人工去改动这些照明参数,它会随着设计的修改自动改变。
同样的,我们在绘制结构模型的时候,也一样必须设定每一根柱子和梁用的是什么样的材料,这些信息同样会和梁柱系统的三维模型结构一起,被自动导出到专门的结构分析计算软件中去。
这样,原本需要专业人士花费大量时间输入大量专业数据的过程,如今可以自动完成,这大大降低了性能化分析的周期,提高了设计质量,同时也使设计公司能够为业主提供更专业的技能和服务。
其实BIM的应用场景还有很多,我们只列举这几个例子让大家有一个初步的了解,下面我们为大家详细梳理国内外BIM发展现状,使大家对于这个越来越趋于全球常态化发展的技术有更深入的认知。
美国大多建筑项目已经开始应用BIM,调研显示,美国工程建设行业采用BIM的比例从2007年的28%增长至2009年的49%直至2012年的71%。其中74%的承包商已经在实施BIM了。美国总务署(GSA)要求,从2007年起,所有大型项目(招标级别)都需要应用BIM,最低要求是空间规划验证和最终概念展示都需要提交BIM模型。所有GSA的项目都被鼓励采用3D-4D-BIM技术,并且根据采用这些技术的项目承包商的应用程序不同,给予不同程度的资金支持。
英国BIM发展水平一共3个层次,今年4月4日将全面进入第二层次,英国政府要求政府所有部门的工程项目,无论规模大小,必须使用BIM Level 2。政府此举的目的是降低成本、提高交付效率、增加可持续性,以及缩小建筑产品和材料的贸易逆差。
亚洲的BIM领头羊为香港(BIM发展水平基本与英联邦持平)、韩国和新加坡。韩国主要的建筑公司已经都在积极采用BIM技术,如现代建设、三星建设、空间综合建筑事务所、大宇建设等公司。
新加坡负责建筑业管理的国家机构是建筑管理署(BCA)。为了鼓励早期的BIM应用者,BCA于2010年成立了一个600万新币的BIM基金项目,任何企业都可以申请。2011年,BCA与一些政府部门合作确立了示范项目。BCA将强制要求提交建筑BIM模型(2013年起)、结构与机电BIM模型(2014年起),并在2015年前实现所有建筑面积大于5000平方的项目都必须提交BIM模型的目标。
四、BIM应用在国外市场已经非常普通,那么它在我国发展的现状如何呢?
在中国,无论政府还是行业巨头,对BIM的发展预期尚不如上述国家及地区明确乐观,对数字化目标和标准制定表述尚不清晰;但BIM趋势已经明朗。
但国内对BIM的政策支持更有力。根据国家的“十二五规划”,中国政府认为建筑企业需要应用先进的信息管理系统以提高企业的素质和加强企业的管理水平。国家建议建筑企业需要致力加快BIM技术应用于工程项目中,希望借此培育一批建筑业的领导企业。
2011年,住建部在《2011-2015中国建筑(601668)业信息化发展纲要》中,将BIM、协同技术列为“十二五”中国建筑业重点推广技术。
2013年9月,住建部发布《关于推进BIM技术在建筑领域内应用的指导意见》(征求意见稿),明确指出“2016年,所有政府投资的2万平米以上的建筑的设计、施工必须使用BIM技术”。
2015年,政府正式公布《关于推进建筑业发展和改革的若干意见》,把BIM和工程造价大数据应用正式纳入重要发展项目。
2015年7月住建部《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》明确指出“到2020年末,建筑行业甲级勘察、设计单位以及特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用……以国有资金投资为主的大中型建筑、申报绿色建筑的公共建筑和绿色生态示范小区集成应用BIM的项目比率要达到90%。”
2015年7月,国家出台的政策法案显示,境外BIM技术公司可能被纳入国家安全审查,将BIM模型存放于境外服务器或由境外提供的行为,可能涉嫌违法。
随着国家相关政策出台,辽宁、黑龙江、北京、山东、上海、深圳、湖南、广西、广东、云南等省市近几年也纷纷制定相应的标准,对BIM技术在建筑行业中应用进行大力推广和扶持。
依据《中国BIM应用价值研究报告(2015)》数据显示,虽然相比较其他国家,BIM在中国施工企业刚刚起步,但正处于快速发展阶段,在能充分利用BIM价值的较大型企业中尤其如此。间接表明中国市场正在开始体验BIM带来的效益,并暗示未来中国在BIM应用方面的领导潜力。
 
五、BIM在设计阶段和施工阶段的应用渗透率较低,处于市场成长期
(1)施工阶段项目管理软件市场空间大
设计阶段和施工阶段对BIM软件的需求很大,但因为设计阶段的基础平台软件多为国外软件厂商垄断,比如Autodesk、Bentley、DassaultSystems等,国内企业多从事基于国外平台软件的二次开发,且业务应用多集中在结构、暖通、电气、给排水、勘察等领域,市场空间有限,市场份额分散(上市和三板公司中暂无一家公司营收超过1亿)。
施工阶段项目管理软件市场空间大。施工阶段除了传统的造价软件之外,基于BIM的信息维度和协同管理需求,BIM应用在碰撞检测、施工模拟及优化、进度管理与控制、现场生产协同、全过程成本管控等多个方面均有重大作用。全国造价员大概有100万人,而以技术员为代表的施工人员有1200万人,倘若施工阶段的信息化率和造价相同,那么施工阶段的市场空间10倍于造价。由于二维模型的信息维度少,精确程度低,因此传统基于CAD的项目管理软件在进度控制、成本管控、施工模拟等层面的作用有限,渗透率低,因此基于BIM的项目管理软件属于增量市场,潜力很大。
 (2)设计阶段和施工阶段的BIM应用处于成长期
BIM应用从设计阶段往运维阶段不断渗透。BIM的核心价值在于技术与管理的协同,业主方有推动建设过程的标准化的动力,因为建设过程的标准化,能够加快建设进度,缩短工期,减少返工,降低成本,因此业主方的管理需求成为推动BIM在工程建设项目中应用的源动力。而这些提效降本的作用,直接体现在对设计阶段和施工阶段的协同管理,而运维阶段的BIM应用一定程度上依赖设计阶段和施工阶段的数据基础(见“中国尊”项目),因此BIM应用首先在设计阶段和施工阶段展开。
当前设计阶段和施工阶段的BIM应用正处于成长期。BIM在设计阶段和施工阶段的应用场景为“人+机”,当行业具备“高素质BIM人才+承载BIM软件的终端”的条件时,市场就拥有大规模应用和爆发的基础。BIM应用在设计阶段和施工阶段的核心驱动力为提效降本。设计阶段,BIM应用能够更方便检验设计错误,减少返工率,从而提高设计效率;招投标阶段,BIM应用能够通过虚拟建造,比较准确的估算出建筑费用,有利于投标报价;施工阶段,BIM应用在施工技术(碰撞检测、模拟施工)、施工成本(精确算量、全过程成本管控)、施工生产(进度管控、现场生产协同、装配式施工)等层面,保障工程进度、提高工程质量和资金利用率。当前,政策、软件、标准、人等多个层面已经逐步具备大规模使用BIM的条件,而且BIM也能明显的带来商业利益,因此设计阶段和施工阶段的BIM应用正蓬勃发展。
六、BIM应用在运维阶段处于市场初创期,爆发有待运营商级NB-IOT网络的建设
(1)BIM在运维阶段应用的核心驱动力为提效降本
BIM在运维阶段应用的核心驱动力为提效降本。三维可视化和视觉交互能够提高用户体验,但是对于B端客户来说,视觉交互并不是使用的核心需求,核心驱动力是提效降本。BIM在运维阶段的应用中,BIM只是技术平台、信息载体和交互接口,核心价值是基于BIM和动态数据的管理带来的效率提升和成本下降。这里的数据有两个层面:第一个层面,是建筑及建筑模型本身的数据积累;第二个层面,是管理对象的动态数据。第一个层面的数据有待BIM应用在设计和施工阶段的数据基础,第二个层面的数据需要以智能终端(或传感器)和物联网为基础。
(2)运营商级的NB-IOT网络是BIM在运维阶段大规模应用的基础
BIM在运维阶段的应用场景为“人+机+物”。BIM在设计阶段和施工阶段的应用场景是“人+机”,BIM在运维阶段的应用场景为“人+机+物”,即“高素质BIM人才+承载BIM软件的终端+物联网”。BIM的优势在于三维可视化、视觉交互,但BIM在运维阶段应用的动因是管理,高效管理的基础是数据交互。只有终端智能化,才能通过智能终端(或传感器)产生和收集多维度数据,再通过物联网这个传输管道与BIM产生数据的动态交互,才具备大规模应用的基础,因此BIM在运维阶段的应用场景为“人+机+物”。
运营商级NB-IOT网络是BIM在运维阶段大规模应用的基础。NB-IOT拥有以下四个优势:1)广覆盖:NB-IoT的覆盖比传统GSM网络好20个DB(如果按照覆盖面积计算,一个基站可以提供10 倍的面积覆盖);2)海量连接:200KHz频率下面,借助 NB-IoT一个基站可以提供 10 万个连接;3)低功耗:NB-IoT通讯模组电池可以十年独立工作,而不不需要充电;4)低成本:NB-IoT模组的成目标小于5 美金。NB-IOT在广覆盖海量连接低功耗低成本的应用场景,比如智能水表、仓储管理、设备管理、资产追踪、环境监测等密度集中和电池供电的应用场景,拥有无可比拟的优势。而BIM在运维阶段的应用,诸如设备管理、能源管理、管网管理、空间管理等,均涉及海量高密度传感器和终端,且对功耗要求高,因此NB-IOT的运营商网络建设是BIM运维阶段大规模应用的基础。
2017年是NB-IOT商用的元年,预计基于NB-IOT的物联网应用爆发在2019年。以3G网络为例,2009年为3G网络商用的元年,2011年智能手机出货量才开始大规模放量,2013年才进入移动互联网应用爆发的元年(《纽约时报》)。与3G网络同理,基于NB-IOT的物联网应用爆发需要传感器和智能终端的支撑(移动互联网应用爆发需要智能手机的支撑),因此基于NB-IOT的物联网应用爆发在时间上要落后于网络建设,乐观估计物联网应用爆发在2019年,BIM应用在运维阶段处于市场初创期。
 

作者:admin


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