BIM目前已经成为建筑领域里的热门词汇，不只是设计企业给予强烈关注，建筑各个专业...

新点软件小朱 · 发表于 2015-5-13 09:35:46

BIM目前已经成为建筑领域里的热门词汇，不只是设计企业给予强烈关注，建筑各个专业、各个环节都逐渐认识到BIM技术的作用和力量，对其未来在建筑全生命周期中应用前景充满期待。目前国内一些大型设计机构在BIM应用方面发展出了各自的独特模式，一些高校的科研实践机构也展开了大量而深入的研究和探索，我们一同见证着这种前沿的模式和技术在中国建筑界引领的变革。

畅言网近期采访了上海交通大学BIM研究团队邓雪原博士，邓博士拥有海外著名设计机构工作背景，归国之后长期从事建筑结构模型转换以及BIM技术的建筑协同平台的研究，访谈中邓博士针对BIM在建筑设计过程中的作用和意义进行了非常细致、精准的阐述，他认为“能够将土木建筑工程与最新信息技术相结合，采用协同的方式进行管理，使得各部门各专业的参与人员呈现有序的行为，这正是BIM的意义所在，也是BIM提出的初衷，实现整个建筑行业的协同工作。”

畅言网：首先衷心感谢您接受畅言网的采访，请简单介绍一下您的职业经历。

邓雪原：很高兴能有这样的机会与大家交流。我1994年本科、1997年硕士毕业于西安交通大学，毕业后在武汉建工集团从事高层建筑施工质量管理6个月，2000年博士毕业于新加坡南洋理工大学，博士期间研究基于知识库系统的高层建筑结构有限元模型修正方法。毕业后在国际著名设计咨询公司Hyder Consulting从事高层建筑、地铁工程结构分析与设计4年时间，与建筑结构模型打交道时间较长。2004年回国进入上海交通大学土木工程系，从事教学与科研工作至今，现为上海交大BIM研究团队主要指导老师。2005年经刘西拉教授推荐开始与上海现代建筑设计集团合作，重点研究基于IFC标准的建筑结构模型转换，大型建筑设计企业CAD协同设计平台关键技术，以及基于BIM技术的建筑协同平台。2007年获英国特许工程师、特许土木工程师资格证书，现为英国土木工程师学会会员，中国工程图学学会土木工程图学分会委员，中国工程建设标准化协会BIM专业委员会理事。

畅言网：在您看来，BIM是什么概念？BIM的本质是什么？

邓雪原：BIM是建筑信息模型（Building Information Modeling）的简称，是建筑CAD技术从基于点线面的二维表达向基于对象的三维形体与属性信息表达的转变。BIM的本质是土木建筑工程与信息技术的结合。协同是自然界中一个群体呈现有序的行为，这个解释很抽象，但是很概括，后面还会更多地讲到协同。

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2015-5-13 09:33 上传

基于IFC标准的建筑协同平台研究

畅言网：在BIM应用中实现协同工作是非常重要的方面，BIM和协同的关系是什么？

邓雪原：研究一个新生事物，首先要认识它、理解它、看清它的本质。BIM是一个新生事物，它的本质是土木建筑工程与信息技术的结合。那为什么要将土木建筑工程与信息技术结合呢？我们首先应该更多的了解和认识土木建筑工程。土木建筑工程是一个非常传统的学科，而信息技术是一个非常现代年轻的学科。

与机械工程不同，土木建筑工程具有更强的综合性，包含政府、业主、设计、施工、运营等多个部门，而每个部门又包含如建筑、结构、给排水、暖通、电气等多个专业。在建筑全生命周期中，各部门各专业需要共享信息、协同工作。与机械工程不同，土木建筑工程还具有非常强的个性与各种不确定性，同一套图纸也建不出来两个一模一样的工程项目，可以说没有两个建筑工程是完全一样的。更具有挑战的是，土木建筑工程的规模越来越大、体型越来越复杂，在规划、设计、施工、甚至入住运营的过程中都会经历各种各样的变更，而这些变更会影响前面综合性中所提到的多个部门多个专业中的多个参与者，相互牵制。协同工作的要求很迫切、很强烈，但是采用传统手段要实现协同工作就越来越力不从心，非常困难。

传统手段不行，是不是就没有办法了呢？答案就是要采取新手段，将发展缓慢的土木建筑工程与发展迅速的信息技术相结合。这二者的结合是非常有意思的，为什么要结合？也就很自然地引出了BIM的目标，通过最新的信息技术的应用（信息共享）实现土木建筑工程全生命周期中多部门多专业多人员在各种各样变更条件下的协同工作。

畅言网：建筑设计中二维与三维空间的概念具体指什么？二维、三维和BIM的关系又是什么？

邓雪原：简单地讲，数学上定义一个点如果需要x、y两个坐标，称为二维；定义一个点如果需要x、y、z三个坐标，称为三维。我们认识到自然界中的物体是在一个三维空间，它的准确的几何表达应该采用三维方式。不过经过专业训练的工程师也可以用二维方式表达三维空间的较为规则的物体，也就是我们日常使用的工程图纸。

运用计算机进行图形显示，首先是从二维图形的点、线、面开始的，后来技术发展了，可以对三维图形进行显示与操作。与二维图形比较，计算机对三维图形的处理要复杂得多，对机器性能要求更高。所以工程师应用计算机进行辅助绘图和设计是从二维开始的，用二维的平面图、立面图、剖面图表达建筑物，必要时通过符号和文字给予说明。随着信息技术的快速发展，计算机硬件水平的提升，三维软件技术的成熟，工程师可以应用计算机进行三维图形表达建筑物，必要时还是要通过符号和文字给予说明。

可以看到前面说的二维、三维都是建筑物的几何表达方式，但是几何表达并不是建筑物的全部，除了几何表达外，组成建筑物的各个部分还包含很多非几何的属性信息，如材料强度、密度、热膨胀系数等，单价、出厂日期等技术参数，各部分之间的关联属性等，这些可以统称为非几何属性，是各部门各专业做建筑分析、设计、施工、管理所需要的。建筑物的几何属性加上这些非几何属性统称为建筑信息，组合成的模型称为BIM。所以三维比二维进了一步，BIM又比三维更进了一大步。

畅言网：您怎样看待目前国内建筑设计企业二维协同设计，可以为设计企业的二维协同设计提些意见和建议吗？

邓雪原：现在全球范围内BIM炙手可热，甚至有人提出建筑不采用BIM技术建筑就建不起来了，显然这是对建筑工程没有清楚认识的错误观点。土木建筑工程的源头虽然是政府与业主的规划和投资，但是最关键、最核心的还是设计阶段。为什么这么说？设计阶段所产生的图纸或模型是后续施工阶段的依据，也就是按图施工；建筑物的长期使用和运营管理都是设计成果的延续。

虽然BIM现在这么热，但是这里有很多是“虚热”，是在并没有真正理解BIM的情况下的附和。尤其对于设计企业，应该有清醒客观的认识。建筑行业由于其不同于机械行业的综合性、个性，体量大，更复杂，更不确定，施工现场的人工调整，在过去很少采用机械行业的三维设计方式，大量采用二维设计，具有其存在的合理性和必然性，这是值得深入思考的。是土木建筑工程师比机械工程师能力低么？显然不是的，那又是什么原因呢？我们认为这是建筑行业不同于机械行业的特点所造成的，正是建筑行业的特点使得二维设计得以大量使用。

我们认为建筑行业在过去，现在和将来的一段时间，对于大量体型规则（符合建筑抗震基本原则）、结构简单的建筑工程项目，采用二维设计是最优的选择；对于少量体型不规则、结构复杂、异形建筑工程项目，采用三维设计是更好的选择。

随着各种专业设计软件的成熟与普及，对于国内大多数设计企业，工程师的个人设计能力不再是主要问题，企业的设计管理能力却是最主要的问题。施工现场暴露出来的多专业图纸间的错漏碰缺问题大多数是由于设计过程中频繁变更，各专业之间大量采用复制，所依赖的外专业图纸的版本有效性得不到控制造成的质量问题。企业管理层如果不能下定决心，通过企业的协同设计平台提升设计管理能力，而只是将责任归咎于设计人员，各专业图纸间的错漏碰缺问题就永远不会得到解决。

设计企业的管理层在不理解协同设计管理的情况下，寄希望于换个软件，采用新的三维或BIM工具软件就能解决图纸间的错漏碰缺问题，这是舍本逐末的想法。为什么这么说？采用三维或BIM软件，设计过程中的频繁变更依然会出现，而且由于三维和BIM软件的模型数据文件更加庞大，是二维设计数据文件的10倍甚至100倍，各专业有效模型文件的版本管理的实施难度更大，对企业网络和硬件性能的要求大为提高，各专业之间更需要采用协同设计的管理手段。

在客观认识BIM技术的前提下，对现有的二维设计应该给予肯定和坚持。认清协同设计是建筑设计企业的核心问题，关键问题，是不能回避，亟需解决的问题，不论是二维设计，三维设计，还是未来的BIM设计。由于建筑行业的特点和计算机硬件的性能，专业软件的成熟度，二维设计在过去、现在和将来的一段时间必然是量大面广的。二维协同设计的核心就是各专业通过外部参照的方式直接引用正确有效版本的外专业设计图纸。已经掌握了二维协同设计的建筑设计企业要坚持，不要断然放弃；还没有掌握二维协同设计的建筑设计企业要想尽一切办法，早日掌握和普及二维协同设计。考虑到我国新一轮城镇化建设的需求，在未来的50年，我国依然是全球基础建设最大的市场，建筑工程项目数量将继续饱和。不同于国外建筑设计企业的专业独立性，国内建筑设计企业专业齐全，非常适合企业内部协同设计的应用与普及。

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2015-5-13 09:34 上传

基于IFC标准的建筑结构模型转换平台研究

畅言网：您怎样看待协同不仅是在设计阶段，整个建筑行业是否都需要协同？

邓雪原：前面讲到，协同是自然界中一个群体呈现有序的行为。在建筑设计阶段，这个群体是指一个建筑设计企业，通过协同设计提高设计企业的管理能力。没有采用协同设计的建筑设计企业，各专业的设计人员通过邮件、QQ各种方式获得其他专业设计人员的图纸副本。由于多次变更，项目繁多，这样的设计企业的个体经常在无效的副本上工作，是一种无序的行为。而采用协同设计的建筑设计企业，各专业的设计人员能有序地通过外部参照的方式引用正确有效版本的外专业设计图纸，从而提高设计图纸的质量，这使得整个建筑设计企业呈现有序的行为。

如果站得更高，不是停留在建筑设计企业，而是将整个建筑行业当作一个群体，我们就可以看得更清楚。建筑设计企业是建筑行业多个部门中的一个部门，建筑行业还有其他的部门包括政府、业主、信贷、施工、供应商、运营、维护等等。如同建筑设计企业，这么多部门下又分多个专业，各专业下又有多名参与人员。围绕同一个建筑工程项目，各部门各专业的参与人员都需要以设计图纸（模型）和文档为基础开展各自的工作，才能在保证工程质量的前提下，在给定的时间，给定的预算内共同完成一个项目。这就是BIM的最终目标。

特别值得指出的是，一个建筑工程项目中，如同建筑设计企业内部，各部门各专业的参与人员之间往往都是相互依赖的，一方需要其他方的图纸、文档的同时，所提出的变更（修改）对其他方都可能产生重要的影响，可能导致链式反应，项目参与人员越多问题就越复杂。如果没有采用协同的方式进行管理，项目中各部门各专业的各参与方就很容易呈现无序的行为，当然不是全面的无序，而是部分的无序。无序的具体体现就是建筑工程项目规划、设计、施工、运营、维护管理全生命过程中出现的各种问题与冲突。

在建筑行业这个大群体中解决这些问题与冲突，就是将土木建筑工程与最新信息技术相结合，采用协同的方式进行管理，使得各部门各专业的参与人员呈现有序的行为，这正是BIM的意义所在，是BIM提出的初衷，通俗点说也就是提倡整个建筑行业的协同。

畅言网：请您介绍下现阶段国内的BIM应用情况及存在哪些不足？

邓雪原：国内BIM应用最先开始在建筑设计企业，主要集中在应用BIM软件对少量不规则异型建筑做三维建模，复杂项目设计阶段的管线综合。近两年开始转移到施工企业，主要集中在应用BIM软件进行施工阶段的碰撞检查、工程量统计、施工进度计划的模拟与优化。现在运营维护管理阶段的BIM应用已经越来越受到大型业主的重视。

现阶段国内BIM应用存在以下问题：

1）在三维建模过程中BIM软件如Revit的各种专业构件库（族库）不完备，需要用户自定义构件，曲面建模还要其他的专业软件完成后导入。

2）BIM软件产生的一个专业的模型文件很容易就超过了100MB，即便是配置很高的机器，软件运行效率迅速下降。

3）BIM软件在模型文件的数据共享上基本都采用了国际IFC数据标准，但是各种BIM软件的导入与导出IFC文件水平参差不齐，有的不支持导入，有的不支持导出，有的导入自己导出的IFC文件也出错。

4）BIM应用过程中，现阶段基本上还只是停留在几何信息的共享，大量的非几何属性信息甚至都没有被创建在各专业的BIM模型中。

5）项目过程中各阶段产生的BIM模型在竣工后该按什么样的标准进行交付才能在后期的运营管理阶段长期（如50年）使用，这个问题还没有很好的解决方案。

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2015-5-13 09:34 上传

二维协同设计平台研究

畅言网：在BIM研究应用方面上海交大和您都做了哪些努力，成效如何？

邓雪原：首先我要说，研究是应用的基础，没有深入的研究就没有深层次的应用。任何企业都应该对此有清晰的认识，忽视研究必然导致应用的局限性。

在BIM研究应用方面，上海交大主要做了三件事情：

1）建筑设计企业的协同设计平台研究。2007-2009年为上海现代建筑设计集团定制了基于ACA的二维协同设计平台，并进行了大量的培训，实现了大型建筑设计企业局域网内的多工程项目多专业多设计人员参与的二维协同设计。该平台简单实用，成为现代集团的核心业务平台。我们与上海现代集团合作的“建筑协同设计关键技术研究与应用”项目2011年获得上海市科学技术三等奖。2010-2013年我们继续研究开发了基于AutoCAD的天磁协同设计平台，先后在上海核工程院、华东城建等设计企业应用。现在正在研究开发广域网下的协同设计平台。

2）基于BIM技术的数据标准、数据共享与转换研究。这部分工作源于2005-2006年为上海现代集团研究的基于IFC标准的建筑结构模型转换系统，也就是采用BIM技术的数据存储标准IFC将三维建筑模型自动转换为结构分析模型（包括Etabs、SAP、SATWE等），然后再将更新后的结构分析模型通过IFC标准返回建筑模型中，虽然很好地完成了研究任务，但是由于太超前（2006年很少有三维建筑模型的应用）而没有实际应用。在此基础上我们从2009年开始成立了上海交大BIM研究团队，重点研究BIM技术的数据标准IFC、IDM、MVD等，参与编制了国家标准《工业基础类平台规范》GB/T 25507-2010 /ISO /PAS 16739:2005，承担了国家BIM标准研究课题“勘察与设计阶段P-BIM应用技术研究（2012-2013），开发了天磁BIM协同设计管理软件，实现了多项目多专业多人多版本的基于IFC标准的设计协同。上海核工程院与上海隧道院都是该研究的示范单位，这方面更多的应用还有待进一步发展和完善。

3）多种BIM软件在建筑全生命周期，也就是设计、施工、运营维护管理中的应用研究。我们通过业主提供的实际工程项目分别在设计、施工、运营维护管理阶段采用ArchiCAD、Revit、MagiCAD、Navisworks、鲁班、广联达、ArchiBus等软件全面地进行建筑、结构、给排水、暖通、电气等专业的三维建模、碰撞检查、管线综合、实景漫游、工程量统计、施工进度计划模拟与优化、运营维护模型数据的存储与管理多种应用研究。其中还包含搭建适用于广域网的建筑工程项目协同管理平台，对各种软件进行IFC数据的导出导入测试与比较研究。通过以上研究与测试，发现当前BIM应用中存在的各种问题，并对这些问题进行分类整理。根据问题的普遍性、重要性进行排序，然后投入力量进行针对性的研究，以期提出对应的解决方案。目前我们正在和上海申通地铁集团、国家电网上海电力公司（2013-2015）等开展基于BIM技术的应用研究。

畅言网：您怎样看待BIM技术的未来发展前景？如果实现普及需要解决哪些问题？

邓雪原：BIM技术的研究与应用有几个重要的时间点：1975年Chuck Eastman（现乔治亚理工学院教授）提出的Building Description System（建筑描述系统）是起源，1994年IAI（国际协作联盟）的成立加速了建筑行业的国际数据标准IFC的研究，2002年Jerry Laiserin（新闻撰稿人）开始采用Building Information Modeling（BIM）的术语给予广泛报道，2005年IAI更名为buildingSMART International(bSI)继续推动BIM和OpenBIM的发展，2010年Autodesk、Bentley、Graphisoft等国际著名的建筑行业软件公司在全球范围大力宣传各自的BIM软件，从2010年至2013年BIM技术才为建筑行业逐渐了解。

必须指出由于不恰当的宣传，大多数人将BIM与三维软件等同，并不了解BIM的核心是建筑信息的共享与转换。由此可见BIM的应用与普及还有长远的路要走，借用美国BIM标准研究报告的话“行业的转型需要为长远目标不断贡献和积累”。当前全球建筑行业正在从二维走向三维阶段，从三维走向BIM阶段将会是一个漫长的过程。我们认为BIM的应用与普及是否能实现，取决于如下几个问题的答案：

1）建筑行业这个整体是否能达成对BIM的共识，那就是BIM的具体目标是否是建筑全生命周期中的协同工作；

2）建筑全生命周期中的信息共享与转换是否能在各种专业软件中得以实现；

3）建筑全生命周期中的数据标准是否完善，是否能在各种专业软件中得以很好的执行。

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苦のさ竹め · 发表于 2015-5-16 14:07:11

解答的很到位

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[Revit算量快报] BIM目前已经成为建筑领域里的热门词汇，不只是设计企业给予强烈关注，建筑各个专业...

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