BIM与IPD：利用综合项目交付和建筑信息模型改善建筑行业成效
在建筑行业，对于综合项目交付（IPD）和建筑信息模型（BIM）在促进建筑专业人员整合、改善设计成效方面作用的关注与日俱增。本白皮书探讨了IPD及其对于建筑行业的影响，以及BIM为何是IPD将促成的流程变更的核心。随着设计师、建筑商和业主逐渐转向IPD，基于替代交付方法的新数字设计项目不断增加。美国建筑师学会（AIA）和美国通用承包商协会（AGC）等专业机构正在制定试行标准、面向成员推广指导原则并发起讨论，宣传成功项目并探讨采用IPD的障碍。
本白皮书对IPD进行了概述，探讨了建筑行业的当前挑战如何催生了IPD，并展现了综合项目团队三个主要成员—业主、建筑师/工程师和承包商的观点。本文对技术（特别是支持BIM流程的技术）如何引发建筑行业工作方式的重大变更进行了观察，并展望了IPD未来可能为实践带来的影响。
[注：2007年，Autodesk就IPD主题在北美主办了一系列总裁圆桌活动。圆桌活动召集了建筑师、工程师、建筑商、教育界人士和建筑业主，探讨了IPD存在的问题和面临的机会。会上安排了教育界和业内人士发言，他们凭借自己的IPD专业技术知识和经验向与会者展示了最佳实践。本文大部分信息都来自这些演示和后续圆桌讨论。
综合项目交付简介
长期以来，制造行业一直采用当前工程实践和数字产品样机来控制产品成效。在波音和丰田这样的企业，产品团队由各个专业领域人员组成，他们需要从项目开始在产品生命周期的所有方面进行协作，确保新兴产品设计包含市场推广所需要的元素。他们的产品开发周期基于信息丰富的数字模型 — 可用于产品设计、制造、现场支持等。
由BIM提供支持的综合项目交付基于相似的战略：跨职能项目团队以基于模型的协作式技术作为平台，就建筑的设计、施工和生命周期管理进行协作，从而为业主优化成效。
美国建筑师学会（AIA）将综合项目交付定义为“一种项目交付方法，即：将人员、系统、业务结构和实践全部集成到一个流程中。在该流程中，所有参与者将充分发挥自己的智慧和才华，在设计、制造和施工等所有阶段优化项目成效、为业主增加价值、减少浪费并最大限度提高效率。”
根据AlA的《综合项目交付 ：指南》，IPD的基本特征包括：
[*]协作程度非常高的流程，覆盖建筑设计、施工和项目交付。
[*]需要依靠个人及早贡献专业技术知识。
[*]项目利益相关方之间的开放信息共享。
[*]团队成功与项目成功息息相关，团队共担风险、共享成果。
[*]基于价值的决策。
[*]充分利用提供支持的技术能力和支持资源。
尽管传统的设计-投标-建造交付方法是最常用的项目交付形式，但是像设计-建造或承担风险的施工管理这样的替代方法（很大程度上由寻求突破“低标价”和“低最初成本”限制的业主推动）正在迅速发展，并促使行业转向更加综合的项目交付方法。
在2007年的《环境扫描》（Environmental Scan）文件中，AIA评价到，替代交付方法已经促使建筑师采用协作程度更高的方式与建筑商、分包商和装配师进行合作2。BIM的高普及程度也是项目交付行业趋势的导向力量，因为它是能够应IPD要求改善协作的核心支持流程。在2006年的《企业调查》（Firm Survey）报告中3，AIA称40%的被调查企业都有50名或更多员工采用BIM。对于IPD的探索不会停止。
与可持续设计和数字化制造一样，综合项目交付是技术与业务流程创新所产生机会的融合，由建筑行业对于更加可预测、准确和环保的成效的热切追求催生。
IPD是一种项目交付方法，即：将人员、系统、业务结构和实践全部集成到一个流程中。在该流程中，所有参与者将充分发挥自己的智慧和才华，在设计、制造和施工等所有阶段优化项目成效、为业主增加价值、减少浪费并最大限度提高效率。
BIM是以从设计、施工到运营的协调、可靠的项目信息为基础而构建的集成流程。通过采用BIM流程，建筑师、工程师、承包商和业主能够轻松创建协调一致的数字设计信息与文档；利用上述信息来准确可视化、模拟和分析性能、外观和成本；还能更加迅速地妥善交付项目，同时降低成本并减轻对于环境的影响。
[*]《综合项目交付：指南》，版本1，AIA与AIA加州委员会，2007年。
[*]《环境扫描总结》（Environmental Scan Summary），美国建筑师学会，2007年6月。
[*]《建筑师的职责—2005-2006年度AIA企业调查》（The Business of Architecture, the 2005-2006 AIA Firm Survey），美国建筑师学会，2006年。
实践挑战（IPD推动因素）
推动综合项目交付趋势的行业问题是什么？似乎有一支混合力量正在推动AEC行业向综合方向发展 — 基于经济状况、生产效率和目前业主设计要求的本质。包括以下方面：
向全球化工作流程的转变：建筑产品供应链正在变得高度全球化，这使成本预测更加复杂、建筑材料要求更加难以预测。外包4和正在转变的人员情况也使员工配比变得全球化，这催生了对于与协作流程相关的新能力的需求，同时在全球形成了新的竞争格局。
提升工作效率和降低利润空间的需求：不断下降的施工效率5正在削弱可靠而高利润地实施建筑项目的能力，并不断挫伤对于更可控的建筑成效的需求。
对于可持续性的需求：可持续性建筑设计需要依靠以下能力：通过分析了解施工成效能力、通过降低能源消耗、碳足迹和淡水使用，预测和优化设计以降低环境影响的能力。因此，可持续性建筑标准正在扩充和演进6，以解决涵盖建筑整个生命周期的基于性能的评估问题。
建筑本身不断提高的复杂性：建筑项目本身变得越来越复杂，导致这种情况的原因是越来越奇特的建筑形式、复杂的供应链、新的项目交付标准法规限制、大型项目人员团队之间的项目交互和业主要求。
建筑项目复杂性、建筑形式（如图中所示）的影响、供应链、施工战略、法规限制、项目交互和业主要求都不断增加，促成了对于IPD需求。
4. 2006年AIA企业调查显示：超过1/3从事国际项目的受调查企业指出其通常与国内合作伙伴合作，其中2/3的企业选择国内合作伙伴的目的是利用他们的施工文档技术。
5. 斯坦福大学建筑工程集成中心（CIFE），《1964至2003年美国建筑业及所有非农行业的劳动生产力指数》，数据来源：美国商务部劳动统计局。
6. 由美国绿色建筑协会（USGBC）制定并得到广泛采用的整体建筑标准 — LEED（Leadership in Energy and Environmental Design）标准，于2007年12月进行了扩充，引入了住宅建筑标准（LEED for Homes）。
实践响应（创新机会）
在这些因素的推动下，建筑行业的设计与施工流程正在发生重大变化，其中包括：
协作：技术（特别是BIM和基于web的项目管理软件创建了稳定的平台）能够为项目交付的所有参与方提供更加出色和高效的协作方法，并为向综合数字协作（以战略合作伙伴共享成果、共担风险、分享利润为特点）转变这一趋势提供支持。
演示：如今，项目演示方法正在从二维工程图转向数字模型，演示与分析同步进行 — 正将设计流程特点从具象（基于静态抽象的设计演示）转变成述行（基于期望成效）。
分析:当设计演示风格变成述行之后，能够支持迅速的设计约束（design inference）（在制定设计决策时了解其分析结果），设计师将分析作为设计流程的组成部分执行。这一方法与比较传统的“大拇指规则”设计评估方法（随着其不断演进）形成了鲜明对比。
标准：随着建筑规范更新并覆盖建筑性能，设计师就建筑成效提供更深见解的责任越来越重。在某些情况下，业主会定义技术标准，以期提高项目与数据灵活性。
装配：数字装配技术淡化了设计与生产之间的差别。因此，关于可施工性的设计敏感度发生了转变，使预制、批量定制和工厂生产的建筑组件增加。数字装配建筑组件进一步减轻了现场施工效率的压力。
在进行设计决策时了解其分析结果，可以通过使用数字模型和专用分析解决方案实现。比如，图中显示的日光分析效果，是利用IES（Integrated Environmental Solutions）公司的软件完成的。
IPD实践
IPD基本原则是以知识整合为基础。鉴于IPD包含高度协作流程，而这样的流程需依靠扩展项目团队（包括设计师、建筑商、分包商和业主）在整个设计流程，特别是设计的早期分析阶段贡献的专业技术知识集合，使设计决策结果便于了解，从而提高项目成功的胜算。
这样带来的项目知识深化有利于在设计流程中尽早加深对于项目的了解，支持业主及其IPD团队更加有效地评估项目方案，并思考如何使之与业务目标一致。从理论上讲，这能够使项目更加准确地反映他们的要求。满足业主的要求是IPD流程的核心。
业主的要求是什么？
业主要求AEC流程的成效更加可靠，这一要求日渐明确。美国总务管理署7（美国商业领域最大的业主）和美国建筑用户圆桌会议（CURT）等机构称，业主正在推动建筑行业发起以下变更：
优化设计决策：通过在设计和施工阶段采用数字模型和电子设计可视化技术，减少欠佳的设计决策。
改善合同文档编制：减少合同文档中的不确定性因素 — 消除利用RFI流程来“填补空白”的做法。利用BIM来重新实现准确性和精度，同时改善施工认知水平，以及建筑师、工程师和业主对于装配的了解。
改进施工前估算：通过利用在BIM流程中生成的方案设计提取结果，减少施工前估算的猜测成份和低效情况。让承包商采用多种定价模式，并在新市场中重复利用“实际构建”数字模型。
改善采购和进度安排：通过时间建模（有时称作四维建模）和成本建模技术，预测施工现场减速/停工时间，并改善各方基层协调、重叠和阶段划分，从而革新采购和项目进度安排。
提高协调能力通过在设计流程早期集成主要设计领域的设计模型，以及使用冲突检测软件来支持领域间设计协调，以虚拟方式替代现场方法解决协调性问题，从而减少现场协调错误。
提升成本效率：通过面向设计师到分包商采用预制工作流并实施更高的安装精度，减轻协调错误、错误装配和欠妥安装的成本影响。通过消除这些不必要错误所导致的项目进度延缓赔偿，减少超时劳动和额外费用。通过改善项目日程设定来加速施工流程，从而降低一般费用、保险费和运输成本。
7. 美国总务管理署（GSA）要求，2007财年以后，所有收到设计拨款的主要联邦建筑项目都需要提供空间BIM。
改善交付文档：通过使所有 文档转向以BIM为中心的方法，改变交付文档，尤其是传统的实际构建/记录工程图的原有质量。转变在设计与施工到设施管理过程中生成的数字模型，支持业主/运营商将其用于建筑生命周期管理。
建筑师、工程师和建筑商如何响应？
建筑师、工程师和建筑商通过采用新流程、培植合作伙伴关系以及利用新技术来响应业主的要求。为了创建经济高效的优质设计和完成施工项目，所有公司都面临着竞争压力和实践挑战（如上文所述）。为了响应业主要求，企业正在考虑协作程度更高的业务模式（包括转向IPD）能够带来的机会。正在发生的变更包括：
接受内部变更：越来越多的AEC企业正在迁往基于数字模型的协作式流程，以便改善和推进项目设计并为施工提供支持。这些流程的特点是，在设计和施工流程中以更加全面而开放的方式，加大对于项目规划、沟通和风险管理的运用。
建立协作式合作伙伴关系：基于协作式数字模型来支持设计决策的新型合作伙伴关系（包括业主及时主动的参与）正在产生关注施工/生命周期的设计师和和关注设计的建筑商，他们共同管理项目流程和业绩标准，并且更加重视价值和成本。
利用新技术：新型工具和技术是综合设计实践和施工的主要支持因素。这些因素包括
[*]BIM设计工具 — 能够基于协调可靠的信息为综合流程提供平台，还能改善协调效果、减少RFI和变更单，同时减少返工。
[*]三维和四维可视化 — 能够改善范围定义、利益相关方参与和决策质量。
[*]基于模型的分析 — 利用基于BIM的数据和数字分析工具，在设计流程中了解项目能耗、结构性能、成本估算和其它推理信息。
[*]四维建模 — 协调施工流程并提高进度的可靠性。
[*]三维模型装配 — 能够消除对于施工图的需求；改善容差、交付速度和安全性，同时加速现场装配。
[*]基于模型的BOM表 — 支持更加迅速而准确地提取信息，以便执行成本估算、能源分析等任务。
[*]激光扫描 — 捕捉现有（实际构建）条件，通过与BIM结合来提供可靠的实际构建模型。
新技术（如本文提到的Revit，Autodesk专门构建的BIM解决方案），是促进向综合实践和施工转变的主要推动因素。未来实践
鉴于上文列出的趋势，IPD对于建筑行业意味着什么？在日常的实际业务流程中，就项目实施过程中的合同、工作流、交互和建筑专业人员决策而言，这一项目交付方法将有哪些影响？对于教育和支持技术又将有哪些影响？请考虑下面几种变更情况：合同与关系：综合项目团队参与方之间的关系发生了根本性变化，对于新形式标准合同文档的需求将不断加强，以解决报酬、风险划分和知识产权等重要问题。业务模式、服务和交付范围的变化能够定义利益方在切实成效、风险共担和回报分享方面的关系。法规：随着综合概念与方法的完善，在服务专业标准和建筑流程法规方面将发生重大变更。实际上，专业许可本身的意义将随着设计与施工界限的逐渐模糊而发生变化。“设计”的含义是什么？当流程成为综合流程，以协作方式创建的信息成为施工和装配基础时，是什么构成企业的能力？建筑流程中的主要设计专业责任杠杆 — “责任控制”（responsible control）有哪些新的含义？工作区：灵活的项目结构以及协作技术将能为全球集成和扩展项目团队提供支持，同时允许机构从任何领域发现人才，并按需将工作转移到远程位置，从而提高建筑行业工作人员的整体灵活性。项目流程：传统项目流程将经过调整和优化，以适应综合项目团队及其项目参与活动。施工凭借（“手段与方法”）将在设计流程早期部署，这涉及几个方面的决策：内容、人员 和方法。更加彻底的建筑设计（严格分析和引入施工知识）将缩短文档编制阶段。文档编制阶段就设计信息交付进行了重新定义，以期以任何必要形式加速建筑施工流程。这些信息将就建筑商的利益进行组织，建筑商将积极参与这一创建过程。
传统设计阶段根据IPD进行调整。施工凭借将在设计流程早期部署，这涉及几个方面的决策：内容、人员 和方法。[AIA加州委员会提供的图片，出自《综合项目交付—工作定义》。
教育：建筑与工程院校的课程通常与相应建筑领域的课程不同。建筑、工程与施工计划很少交叉，设计与商务教学课程之间（大体而言）不存在任何联系。随着建筑行业综合性日渐加强，未来专业人员的教学课程无疑需要调整，以反映建筑设计与施工日益普及的形式。
技术：技术如何受到这些趋势的影响？及早成功利用数字模型快速创建迭代并了解相应结果，能够催生新一代的分析技术，这些技术完全嵌入在设计技术中。随着IPD的发展，将迅速产生支持技术市场（从而大大加速支持技术的开发），从而满足推动建筑设计、施工与管理系列环节集成的需求。以上努力将基于各项能力的不断进步：处理器速度、存储能力、宽带连接的广泛分布、尺寸更大、精度更高的显示器，以及数控装配设备。
BIM在综合环境中的应用支持新的工作方式，从而产生更加可预测、准确和环保的建筑成效。
总结
综合项目交付已成趋势，已经在很多项目中出现某些形式的应用，并且引起了建筑行业内的热烈讨论。BIM解决方案能够为IPD提供支持，并且能为建筑行业提供巨大优势，但是如果不对当前的项目交付方法进行结构变更，就无法充分挖掘BIM的潜力。酬劳、合同关系、风险分担等主要问题都可以克服。
意识的提高、业主要求和行业计划对于广泛应用新的交付方法都很重要。在不断改善建筑环境的努力中，Autodesk致力于在技术和愿景方面发起必要的变更，推动综合项目交付在建筑行业的普及。
补充（Afterword）
2007年夏秋，Autodesk以综合项目交付为主题，在北美举办了一系列高管圆桌会议。这些会议的目的是帮助与会企业（和Autodesk）更好地了解IPD设计行业情况，以及BIM在这一新兴交付模式中的潜在作用。通过就IPD原则和技术进行开放对话和批评，Autodesk的目标是支持建筑行业改善建筑成效。
6次圆桌活动分别在亚特兰大、波士顿、卡尔加里、芝加哥、旧金山和多伦多举办，召集众多建筑师、工程师、建筑商、教育工作者和建筑业主参加了一系列教育会议，以审视IPD的问题和机会。参加圆桌活动的高管共计200余名，很多人都是企业负责人或所有者。
除了Autodesk演示人员之外，还有教育界人士和业内人士在会上发言，凭借自己的IPD专业技术知识和经验向与会者展示了最佳实践。活动以圆桌讨论结束，探讨了IPD的内在价值和障碍，从而支持与会者审视自己的实践、工作流和组织，评估自身竞争优势和潜在障碍。
圆桌讨论要求与会者思考并磋商以下问题：
[*]实践变更的推动力量是什么？
[*]这些新型综合流程的内在价值（包括能为建筑行业带来的潜在优势）是什么？
[*]存在哪些推动IPD发展的可能？
尽管这些问题在各次圆桌讨论中得出的结论都不相同，但是关于IPD的看法总体而言为这几个方面：
[*]与会者目睹了行业中（自己的企业、竞争对手、合作伙伴和客户）水平各不相同的IPD应用，总体感觉是IPD仍然是有待完善的项目交付方法。
[*]关于IPD及其要求的紧密合作伙伴关系的相关风险，人们仍存有较大顾虑。
[*]许多与会者认为业内人士需要获得新的能力（例如同业机构的协作和信息管理的相关技能），以便为IPD提供支持。
[*]最终，在这些圆桌讨论中提出最多的问题，大概就是为新型IPD方法构建新的法律框架的问题。
附录A
下列向读者提出的问题旨在启发思考，并吸引读者就IPD提供反馈。在Autodesk于2007年主办的一系列IPD活动中，将类似问题作为圆桌讨论的素材。2008的系列活动正在筹备中，这些问题（以及读者提出的问题）将作为圆桌会议的讨论内容。
[*]您的企业认为采用综合交付流程的最大风险是什么？
[*]是什么使您值得承担这些风险？
[*]您的企业是否愿意签订涉及业主、建筑师和承包商的多方协议？
[*]您的企业是否愿意接受基于财务资讯共享报销的费用结构？
[*]为了与其它协议方成功协作，您的企业需要哪些组织变更和人员培训？
[*]支持上述协作团队关系需要哪些协作工具？
参考
[*]美国建筑师学会（AIA）和AIA加州委员会。《综合项目交付：指南》。版本1，2007年。（ww.aia.org/ipdg）
[*]AIA加州委员会。《综合项目交付I — 工作定义》。2007年5月。
[*]美国建筑师学会。《环境扫描总结》。2007年6月。（www.aia.org/SiteObjects/files/AI'A_Environmental_Scan_2007_0905.pdf）
[*]美国建筑师学会。《建筑师的职责—2005-2006年度AIA企业调查》（The Business of Architecture, the 2005-2006 AIA Firm Survey）。2006年，
[*]Charles Eastman、Paul Teicholz、Rafael Sacks和Kathleen Liston。《BIM手册：面向业主、经理、设计师、工程师和承包商的建筑信息模型指南》。Wiley，2008年。
[*]George Elvin。《建筑综合实践：掌握设计-建造、快速追踪和建筑信息模型》，Wiley，2007年。
[*]美国综合服务管理。《GSA建筑信息模型指南系列01 — 概述》。版本0.6，2007年5月。（www.gsa.gov/bim）
[*]美国综合服务管理。《GSA建筑信息模型指南系列02 – 空间计划验证》。版本0.96，2007年5月。（www.gsa.gov/bim）
关于Autodesk
Autodesk公司是全球领先的二维和三维设计软件供应商，涉足制造、建筑和传媒娱乐三个行业。自1982年首度推出AutoCAD软件以来，Autodesk已开发出一整套最为广泛、最为先进的数字样机制造解决方案，可帮助客户在设计成型前体验自己的创意。财富1000强企业普遍采用Autodesk产品，在设计初期对产品实际性能执行可视化、仿真和分析处理，以节省时间和资金、提高质量并促进创新。
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