首页 新闻 正向设计 图模一致 有模有样 一模多用——用数字技术推动建筑领域“新质生产力”高质量发展

正向设计 图模一致 有模有样 一模多用——用数字技术推动建筑领域“新质生产力”高质量发展

作者:张跃先

3月5日,习近平总书记在全国“两会”江苏代表团审议时强调“要牢牢把握高质量发展这个首要任务,因地制宜发展新质生产力”,明确指出“各地要坚持从实际出发,先立后破、因地制宜、分类指导,用新技术改造提升传统产业,积极促进产业高端化、智能化、绿色化”。3月20日,习近平总书记在湖南长沙主持召开新时代推动中部地区崛起座谈会,再次强调“要以科技创新引领产业创新,积极培育和发展新质生产力”,为新时代中部地区崛起和产业转型升级高质量发展指明了方向,提供了遵循,提振了信心。建筑业和房地产业作为国民经济的支柱型、传统型产业,必须聆听习总书记指示、紧跟习总书记步伐、落实习总书记要求,抢抓机遇、主动作为,加快发展具有行业特点的新质生产力,通过科技创新实现产业提升改造、提效赋能。如何壮大建筑领域新质生产力,本人认为绿色建造、数字建造、智能建造、装配式建造是必由之路,其核心在于用建筑信息模型(BIM)技术实现对整个建筑行业的数字化改革、智能化转型。这就像是“穿针引线”一样,通过BIM技术串联起整个建造过程,实现资源融合、数据共享、效能提升,最终激发新质生产力,达成行业绿色低碳、智慧安全的战略目标。

科技创新、数字赋能。近年来,国产BIM技术研发与应用取得了显著进步,它不仅作为核心技术驱动建筑业向精细化、高效化、智能化转变,更在建筑工程全生命周期数字化管理中发挥着不可或缺的作用,有力地支撑着我国建筑业转型升级和高质量发展目标的实现。

一、认知:BIM技术是什么

BIM理念的起源可以追溯到1970年代,其核心在于采用三维数字化手段构建建筑信息模型,并确保所生成的数据能够在项目全生命周期中顺畅流转。以BIM技术为核心的智能建造模式,旨在通过对传统建造工艺和建设管理模式进行革命性的升级迭代,推动建筑业的全面数字化转型,实现生产要素的高效整合以及各生产环节之间的无缝衔接,进而驱动产业升级,吸引资本聚集,促进产业集群。同时赋能经济增长新引擎,催生新质生产力,以适应并引领新时代建筑行业的发展潮流。

相较于传统建造模式,BIM技术是实现智能建造过程中数字设计、智能生产、智慧物流、智能施工、智慧运维的技术底座。随着建筑行业对于建筑数据需求的愈加精细化,BIM技术能有力驱动建筑行业贯穿全生命周期的数字化转型,并在该阶段充分积累行业数据,为建筑领域的智能化转型提供坚实的信息基础。这一革新性的转变对于当前深化建筑业和房地产业供给侧结构性改革,促进绿色低碳、智慧安全高质量发展提供了技术支撑和功能保障。

二、价值:BIM技术的功能和优势在哪里?

BIM技术的核心价值在于其独特的可视化表达能力和信息整合共享功能。运用这一先进技术,采用正向设计,实现图模一致,能够串联起建造的全过程,模拟预见建造过程中可能出现的各种潜在问题,并能持续优化从设计、生产到施工、运维的整体解决方案,实现精准度、工作效率和安全水平显著提升。

——BIM技术可以实现设计阶段“四大目标”。一是通过BIM建筑模型的创建,将建筑空间三维数字化,各专业设计师在同一平台上协同设计,避免在施工图设计文件中出现各专业技术表达不一致的问题,大大提高建筑设计质量和设计效率。二是BIM技术支持参数化设计,通过设定不同参数,自动生成不同尺寸的标准化构件,从而快速生成多种建筑方案,减少设计时间和人力成本。三是BIM技术提供了三维可视化环境,可以更加直观地看到建筑效果和项目细节,如建筑空间、结构体系、机电系统、装修材质等,帮助参与者深入了解项目情况。且与传统的建筑风貌效果图相比更加真实,提高使用者对设计方案的接受度和满意度,最大程度的减少后期建成实际情况与设计效果图之间的差异。四是能够加强风险评估与分析,采用BIM正向设计建立三维模型,可以进行精确的仿真分析和虚拟建造过程模拟,模拟建筑物结构、消防疏散、管线综合等实际情况,对设计方案进行安全评估,从而提前发现潜在的安全隐患。

——BIM技术可以提升生产阶段“三大效益”。一是采用BIM技术可以实现设计环节与生产环节的信息联动,通过将设计阶段生成的建筑信息模型导入工厂中央控制系统,转化成机械设备可读取的生产数据信息,从而实现预制部品部件的数字化、智能化生产,大幅提升生产作业精细化程度。二是利用BIM技术可以进一步提升产品质量,生产企业从BIM模型中提取详尽的数据,对生产内容进行拆解重构,形成标准化部品部件,明确产品质量要求,确保生产产品完全符合设计要求,同时利用物联网技术将产品信息如生产日期、关联人员等实时保存,实现质量可追溯。三是通过BIM技术可实现对装配式建筑部品部件生产成本和生产效率的优化。标准化程度不高是制约当前装配式建筑发展的痛点,装配式建筑标准化和模数化程度不高,制约了工业化、信息化和规模化的发展。基于BIM技术搭建标准化部品部件库平台,梳理符合建筑模数化尺寸要求的部品部件纳入到标准化平台管理,形成可调取、可通用的部品部件信息模型族库,指导实现生产环节的部品部件标准化,推动生产成本优化以及装配式建筑效益的实现。

——BIM技术可以解决施工阶段“两大难题”。一是BIM技术可以将建筑模型嵌入施工模拟软件中,模拟施工过程中的各种情况,包括施工进度、人员安排和材料使用等,可以更好地规划施工过程;同时,通过模拟建筑模型中不同系统之间的关系,进行各个系统之间的碰撞检测,避免施工过程中因为设计不当导致的大量设计变更和工程修复,有效减少不必要的返工与资源浪费。二是运用数字孪生指导项目施工,利用BIM技术与智慧工地、物联网设备、传感器等相结合,进行危险源标识预警,实时监测施工现场的安全状况及项目进度,保障施工本质安全,提升整体施工效率。

——BIM技术可以达成运维阶段“三大愿景”。一是BIM技术可以把建筑物的信息嵌入到数字模型中,对建筑资产进行自动化管理,随时了解资产信息的状态,对运营和维护人员进行调度,自动科学制定维护、维修计划等周期性工作,提高效率,降低成本。二是BIM技术可以对建筑空间进行管理,在建筑内部建立虚拟空间,管理建筑的不同用途和不同租户的空间,使空间使用效率得到最大优化,提高建筑资产的使用价值。三是将BIM成果提交给智慧物业、智慧消防、城市生命线、房屋安全管理等系统,通过对建筑燃气安全、消防安全、结构安全涉及到的排查、检测、鉴定、整治管理全过程辅之以智能感知设备进行可视化管理和预测、预报、预警,提升物业管理水平,保障建筑运维安全。

BIM技术具备了可视化、可模拟、大数据分析等特点,不仅仅为建造者提供了服务,也为决策者、管理者提供了更加直观、便捷和专业的视角,可以帮助我们更好地理解和管理项目。通过基于BIM技术的产业链协同模式,智能建造产业链的数据交换格式、数据交换媒介、数据交换平台等问题都能解决,BIM技术将真正成为信息在产业链上下游流转的润滑剂,推动实现全生命周期的“有模有样、一模多用”,凝聚智能建造产业合力,打造市场规范、良性发展、高效协同的优势产业链。

三、方法:如何使用推广BIM技术?

建筑领域新质生产力的实践路径在于智能建造,而智能建造的核心在于BIM的推广应用。长沙作为智能建造试点城市和工程建设项目全生命周期数字化管理改革试点城市,牵头积极推进BIM技术应用,多方协同构建基于BIM技术的建筑全生命周期闭环管理服务体系,让BIM技术串联起整个建造过程,达到“穿针引线”和“四两拨千斤”的效果。

1.政府推动。以省政府办公厅发布的《关于推进新型建筑工业化发展的若干意见》为指导,以实现“图模一致、实模一致、有模有样、一模到底”为目标,大力支持建筑工程“BIM一模到底”数字化应用和国内自主可控BIM软件应用。2021年,长沙六部门联合印发了《关于下发推广建筑信息模型(BIM)应用工作实施意见的通知》;2023年初,长沙市政府办公厅印发《关于推动智能建造与新型工业化协同绿色低碳高质量发展行动方案》,进一步明确建立基于BIM正向设计的协同模式,开展国产化BIM应用和项目试点,逐步实现装配式建筑项目BIM全覆盖。

2.政策驱动。层层递进、闭环推动房地产业和建筑业领域开展BIM应用。一是印发《关于组织实施一体化(EMPC)建造方式推动新型建筑工业化的通知》,推广基于BIM+M前提下的EPC,即“BIM+M+EPC”建造模式,为房地产项目的绿色低碳和安全可控构筑坚实的基础。二是印发《关于加快推进房屋建筑工程和市政基础设施工程BIM技术应用的通知》,进一步明确规划、勘察、设计、施工、生产、运维全过程BIM技术的应用要求,明晰了参建各方主要任务和责任,努力形成城市建设和运营安全管理服务的“长沙经验”。三是制定《长沙市全生命周期数字化管理改革试点工作方案》,明确加强BIM技术在建设全生命周期的应用,在设计方案审查、施工图审查、竣工验收、档案移交等环节采用BIM成果提交和智能辅助审查。四是明确市政和房建工程安全管理“十项硬措施”,将推广运用新型建造方式和建设管理模式作为解决建筑消防安全、管线安全、排水安全的必要条件。五是将新型建筑工业化增加的成本列入商品房项目成本核算,在价格备案中予以体现。

3.场景带动。长沙正在构建多元化、多层次BIM技术应用场景,围绕建设各阶段与信息技术深度融合,突出“业务,数据、技术”核心生产要素融合,逐步打造以“BIM+装配式、+智能生产、+智慧物流、+数字工地、+智慧物业、+智慧城市(运营)”为主线的智能建造1.0到5.0级标准化应用场景。以场景示范带动产品创新,以产品创新促进产业聚集,以产业聚集形成规模优势,整体推动长沙建筑业转型升级、高质量发展。目前,一批开发企业先行先试,已率先应用智能建造技术为项目提质增效,如中海地产海润佳园项目采用BIM正向协同设计,实时共享提高质效,优化管线布局,实现BIM设计成果和施工图同步交付;市国资集团的国欣·云境府项目,应用“BIM+装配式+智能生产物流+智能施工”,实现“机械化减人、自动化换人”,提升施工效能,确保项目本质安全。

4.研发促动。长沙正在建设全球研发中心城市,住建领域依托智能建造行业领军企业,以市场为主体为导向,加快构建建设领域“五大研发中心”,作为行业的“四梁八柱”。一是以洋湖设计创意中心为基地,依托湖南省建筑院、华阳国际,打造自主可控BIM设计研发中心;二是以马栏山BIM创意智谷为基地,依托中星智建“智慧工地”管理技术,打造数智工地研发中心;三是以三一科学城为基地,依托三一筑工筑享云操作系统,打造装配式柔性智能生产研发中心,为智能建造提供系统解决方案;四是以远大住工、诚友绿建为基地,依托其在装配式建筑的自主研发能力、智能制造能力,打造乡村建设新型建筑工业化产品研发中心;五是以湖南省建筑院为基地,依托其科技创新版块的数字产品开发优势,强力攻关打造基于BIM数字孪生运维体系的智慧排水、智慧建筑、智慧监测以及建筑(群)能碳双控计算研发中心。

基于BIM技术应用的智能建造是一种新动能、一种新形态、一种新方向,更是驱动建筑领域高质量发展的新质生产力。其时已至,其势必成!长沙将充分用好国家智能建造试点的重大契机,充分发挥BIM的基础支撑和技术优势,因地制宜、锚定方向、持之以恒、探索路径,推动建筑业绿色低碳、智慧安全高质量发展,在新型建筑工业化道路上书写新的宏伟篇章!