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采用 BIM 后您的项目流程和处理方法有何变化

尽管为基础设施实施 BIM 已成为一个热门概念,但对于“建立 BIM”究竟意味着什么,人们仍然存在大量困惑。考虑改用 BIM 的工程公司和组织通常不知道 BIM 的最佳实施方式。有人担心 BIM 会给其既定流程带来很大的变化。

有些则迟疑不定,或者认为自己过于繁忙而无暇实施 BIM。业内少数人甚至认为他们已经在使用 BIM,但实际上,他们采用的只不过是三维绘图流程。当了解 BIM 的含义后,您就更加能够理解采用 BIM 的实施过程。人们一般认为,BIM 是一种基于智能模型的流程,可用于规划、设计、建造和管理基础设施。但是,要实施 BIM,您本人和您的团队都必须转变对项目执行方式的认识。您将不再使用代表对象的点、线条、圆弧和形状,而是要创建并使用智能模型。这些模型具有准确的空间信息,由智能对象所组成。首先需要定义这些对象的外观及其行为方式。随后需要建立相应的流程,帮助项目的所有利益相关方从模型的智能因素中充分获益。

听起来过于简单?即使是设计最不复杂的项目,也需要掌握丰富的知识;相比之下,实施 BIM 就简单多了。实施伊始确实需要进行一些规划、投入时间并开展培训。本文中阐述的流程概括介绍了开始使用 BIM 流程执行项目所需的步骤。

从二维到三维再到 BIM

了解 BIM 的含义有助于消除对它的误解。它并不止是二维绘图发展过程中的下一站或是三维设计的另一种叫法。20 世纪 90 年代之前,土木基础设施、建筑物和制成品的大部分设计靠纸笔来完成。莱昂纳多·达·芬奇 (Leonardo Di Vinci) 走进任何一个典型的绘图部门都能理解这一流程。他可能会惊讶于纸笔的改进水平,但对绘图流程的基本操作并不会感到陌生。

计算机辅助绘图 (CAD) 改变了人们设计桥梁、大楼、汽车乃至其它一切事物的方式,为绘图领域带来了一场变革。设计流程变得更加高效,而且可以更方便地在大型团队中进行设计交流。不过,二维线条、圆弧和圆形仍然充当着设计语言。

最近,CAD 迈入了三维时代。非设计人员可以更轻松地呈现设计,但与二维绘图一样,三维图像(例如排水系统图)仍然是缺乏智能的图片。三维运输项目的工作流程类似于二维项目。该工作流程中的每个阶段,包括概念定义、环境文档编制、详细设计和计划的制定、施工规划和竣工交付,几乎不涉及数据的重复使用或共享。

使用二维和三维 CAD 时面临的难题:

  • 手动协调会增加冲突风险
  • 由于缺乏智能数据,因此如果要用于分析和运营等其它用途,就不得不返工
  • 设计上的变更实施起来十分耗时
  • 难以可视化和传达设计方面的备选方案
  • 由于会重复创建数据,因此会增加出错风险

采用二维和三维 CAD 时,人们在流程中的每个阶段都需要按照特定的用途重新创建数据。尽管重新创建数据既缺乏效率又容易出错,但通常也只能如此,因为非智能“数据”无法直接用于新的用途。有些三维 CAD 技术允许设计人员在设计图元中添加属性,试图藉此克服非智能数据的缺陷。例如,您可以在设计中标出代表消防栓位置的每一个点,从而便于计数和定位设计中的消防栓。但是,每个消防栓并没有智能化技术中的那种“辨识能力”。消防栓并不知道它们是否符合所处位置的规格要求,亦不能识别是否已接入符合公认标准的网络。带有标签的三维设计并不是 BIM;从许多方面而言,它更接近于传统的二维设计,而并非真正的 BIM 流程。

BIM 允许您在智能模型中使用智能对象。这种智能以几何图形定义、关系和数据的形式推动模型针对自身发展变化做出反应。如果某个图元发生变更,整个模型将进行调整并协调模型中的其它图元,从而动态反映已发生的变更。与三维和数据库驱动的设计流程不同,BIM 数据驻留在模型之中,而非作为属性存储在外部数据库中。因此,该软件可使整个设计保持协调一致。

智能的力量

BIM 是一种全新的工作方式。BIM 模型的智能特性为将效率提高到全新水平敞开了大门。举例而言,假设您要使用 BIM 流程设计一个天桥。您在模型中设计了支撑天桥的结构。该结构中的每个零部件,包括路堤、桥墩和栏杆,都符合您在模型中设置的规格或符合您从当地规格库中选择的规格。客户要求对天桥的外形进行一项变更。您修改了外形,该变更随即自动反映在整个设计之中。您无需分别手动更改每个零部件。

借助 BIM 固然可以高效地实施变更,不过其最引人注目的优点则在于,您和扩展的项目团队可使用模型中的信息实现巨大的便利。设想一下,如果项目的智能三维模型中包含所有的运输网、公用事业设施、公共空间、建筑以及基础设施组件,那么在这样的模型中工作将是怎样一番景象?在城市中任选一条街道,您就可以立即看到它所在的地点、与它相连的各条街道、高架和地下公用事业设施、附近的建筑,等等。

有了这样的模型,就可以更加轻松地对影响这条街道的项目开展工作;此外,它还会改进该地区的所有营运和维护规划。城市或其它基础设施负责人可以运行仿真来更好地评估风险和提升资产性能。他们还能够以现有条件为背景更加轻松地比较各种备选的规划方案。

与二维或三维 CAD 形成对比的是,BIM 数据无需进行大量返工,即可在多个流程中发挥作用。利用 BIM 流程,您可以获得以下好处:

  • 只需创建智能模型一次,就可以在资产的整个使用寿命内继续使用该模型中的数据
  • 在更新各个模型对象时无需编辑每个受影响对象的各个“零件”

  • 可与其它领域的专家共享模型

  • 在对图元建模时可以反映它们在空间中的真实位置以及它们与其它对象的关系

就像您使用 BIM 处理数据的方式与使用 CAD 时不同,BIM 设计流程也是不同的。本白皮书的其余部分将综述其中的一些差别,并提供相应的指导来帮助您在过渡到 BIM 时对这些差别作出解释。

着手实施 BIM

当您着手为基础设施实施 BIM 时,您是应完全潜心于此,立刻改变自己工作方式的每一个方面,还是应制定极为详细的计划来说明整个过程中每一步的采取理由?第一种方案的结果很有可能非常令人失望,即使您从一开始就纳入了针对您团队的培训计划也是如此。您的团队将无法清楚了解贵公司过渡到 BIM 的计划,也不知道要朝着什么共同目标前进。

第二种方案也有其不足之处。有些组织实际上会过度规划 BIM 实施工作。它们知道在实施 BIM 时有清楚的标准十分重要,因此它们在一个项目中采用 BIM 流程前会针对它们执行的每一步都制定相应标准。

BIM 模型中显示管道的三维视图。


最佳方法是,首先思考您、您的客户以及团队的其余成员在项目开发过程中要使用该模型做什么。还要考虑在项目建成后如何使用该模型来管理资产。设定符合该模型实际使用方式的简要目标,并向团队传达这些目标。请注意,一些关键的信息对实现您的目标十分重要,例如该模型中对象的物理属性以及对象间的关系。然后,您就可以开始制定有助于您着手实施工作的标准了。 

要实施 BIM,您需要针对您在设计中使用的对象制定标准。您还需要有一些模板可支持贵组织在对象表示方式上的偏好。BIM 标准有多种形式,其中包括:

  • 模型模板

  • 一个集中化的库,其中包含您 BIM 工具内的内容

  • 您工具中的一个参数文件,此文件可更新,也可在整个团队中共享

  • 专用于具体领域的对象库;这些库往往可从现有的详图库转换而来

对于您常用的所有对象,都需要制定标准。最轻松的上手方式是从一个 BIM 标准库开始,其中的标准须与您和您的客户需要的标准相符或接近。您可以修改这些标准,以使其更符合您的需求和偏好。例如,Autodesk® AutoCAD® Civil 3D® 软件就包含一个标准库,对于很多类型的土木基础设施对象(例如重力和压力管网以及放坡),该库中都有合适的标准。

深入了解标准:排水网

我们以排水网为例来简要了解一下在实施 BIM 时需要定义的对象智能性和属性。在深入了解详细信息前,有必要了解提前制定标准为何如此重要。使用 BIM 时,您是以对象作为设计图元,而不是线条、圆弧和形状。排水图元(例如管道)和排水结构(例如检修孔)全都是更大的模型中的对象。

每个对象包含有关其自身及其与模型中其它对象的关系的信息。例如,管道并不只是几个线条和文本而已。在 BIM 流程中,定义管道的信息包括:

  • 管道的物理几何图形,包括壁厚和直径
  • 结构强度

  • 用于控制放置的设计规则,例如间隙要求
  • 最小坡度和水流速度
  • 条件信息,例如结构完整性

完成 BIM 流程后设计的某项目平面图。


将管道放置在模型中后,它能够根据您制定的设计标准以及模型中其它对象的位置和特征就自己的特征提出“建议”。如前所述,您可以从与您遵循的标准相符或接近的预定义 BIM 标准着手设计,这样可以节省时间。在着手处理您的项目前,请完全按照您采用的标准编辑网络中所有主要图元的定义。由于平面图集仍是经常需要提供的交付成果,因此一定要定义您希望每个对象在施工图文档中打印出来的外观。这些偏好往往因具体组织和地区的不同而有显著差异。通过制定您自己的打印标准,可以确保使用 BIM 流程完成的工作在文档中也会保持贵组织的“形象”。

对于排水网,您需要定义诸如进水口、检修孔盖、管道等对象。对于每个对象,还要考虑您需要指定的材质。管道是采用塑料材质、金属材质还是混凝土材质?按照您偏爱的规格,在 BIM 工具中调整所有预定义的材质标准,使其符合这些规格。

您还必须定义控制对象行为的标准,这一点也同样重要。预定义的标准很可能涵盖很多通用标准,例如管道大小和厚度。其它标准则更容易受您所在的地区或您的工作方式影响而呈现出独特性。充分定义的标准会为您接下来的设计工作节省大量时间。例如,如果您定义暴雨下水道与其它公用事业设施之间的最小间距,BIM 工具就会在整个项目中自动帮助您保持这一距离。

创建现有条件模型

要开始在基础设施项目中使用 BIM,首先需要创建一个智能现有条件模型,该模型有助于加快整个项目的推进速度。相比之下,传统的条件图形往往缺乏足够的细节和深入信息来提供给项目的后期阶段。在 BIM 流程中,现有条件模型是在空间上十分准确且包含丰富数据的三维模型,而不仅仅是二维模型或以三维效果显示的二维图元。收集您需要的所有数据,然后为该模型中的各个图元分配正确的对象智能性,这就奠定了成功的基础。

要在 Autodesk® InfraWorks 360™ 软件(一款支持 BIM 流程的初步工程和设计工具)中创建现有条件模型,首先需进行数据收集。您很可能会先从相关领域的某种测量数据开始。基于激光扫描的测量技术会生成包含丰富细节的数据点云,这些数据点云可以直接纳入到软件中。可以使用来自其它来源的数据补充您的测量数据。您会发现,在很多地区都可以很容易获得当地的大量地理信息系统 (GIS)、公用设施、航空测量、规划以及环境数据。您甚至可以将来自 Bing® 地图等来源的信息纳入您的现有条件模型中。

BIM 流程使您能够以现有条件为背景更轻松地研究项目。


采用很多最为常用的空间数据格式的数据无需转换即可纳入到您的模型中。模型中的对象具有一些使它们变得更加智能的属性。例如,三维模型中的管道栩栩如生。管道还会有直径、地下埋深以及与模型中其它对象的关系。这与您在基于 CAD 的传统初步设计中可能已习惯的使用体验不同:在传统设计中,公用事业设施等图元以二维图层的形式显示,与其它图层中所描绘的项目之间缺乏定义的关系。

在此初步阶段,您可以更快地添加模型图元。您可以在非常短的时间内创建并评估多种备选方案,并且能以现有条件为背景更有效地向项目决策者呈现不同的可选方案。通过将您的模型扩展到云,您在现场通过移动设备即可使用该模型。您可以与决策者一起研究所提议的项目场地,决策者将能够更有效地查看以实际条件为背景显示的所提议备选方案。

由于决策者可以在视觉效果丰富的背景下查看他们的可选方案,因此这有助于他们做出更明智的选择。在他们做出决策后,您可以将该初步模型引入到 AutoCAD Civil 3D 中。这款软件能够识别该模型中的对象。通过为对象应用您的预定义标准,可以自动向该模型添加细节和更多智能性。这个示例说明了您在定义标准方面付出的努力会给您带来何种益处。您在开展采用同样标准的几乎所有后续项目时都可以节省更多时间。

BIM 流程和工作流程

要想有效实施 BIM,您需要创建一份项目执行计划。对于较小的项目,此类计划可能非常简单。而在涉及到很多利益相关方的大型项目中,可能有必要制定出极为详细的计划,才能使每个人都朝着同一方向努力。为什么一定要有计划呢?使用 BIM 时,您的设计图元是智能对象。从项目一开始,您就需要了解这些对象应具有什么样的智能性。此外,当您共享基于智能对象的设计时,一项变更可能会波及整个设计。

一份基本的项目执行计划应:

  • 概括要向关键的模型对象添加多少智能;例如,要用于 GPS 制导型放坡的放坡计划将需要更高的精度
  • 明确说明在资产的整个使用寿命中将使用哪些数据以及如何使用

  • 描述如何在项目参与者之间传送数据以及何时传送

模型应足够详细,以便支持在基础设施资产的整个使用寿命中出现的所有预期用途。由于可能需要用到的数据远不止是传统的二维或三维 CAD 数据,因此您可能发现自己在项目开始时就会提出新的问题。例如:

  • 除了用于制作文档之外,该模型是否会用于制造?

  • 在施工过程中将如何使用该模型?

  • 我还可以将该模型用于什么用途?分析、仿真、优化?什么是我一直想要做,但使用基于二维或三维 CAD 的设计方法却又无法做到的?

  • 我们何时将与参与该项目的其它领域的人员共享数据以及如何共享?每日一次?每周一次?每月一次?

  • 我们多久应协调一次构成该项目的各个模型?


制定周全的计划有助于使您的团队在操控 BIM 时不会进入误区。可以考虑建立一个流程来在 BIM 实施过程中捕捉和分享里程碑,以此来增强您的项目计划。当您的团队看到并分享 BIM 的优势时,他们就更容易理解自己在提前制定标准和流程方面所做的工作。例如,当工程师第一次发现自己移动了某个轮廓及相关的模型图元,后续的文档便会自动更新,此时就可能是一个转变时刻。不论您对 BIM 了解多少、读过多少相关的资料,都是那些“恍然大悟的时刻”有力地推动行业采用智能模型。 



BIM:实施、支持和执行

实施

团队支持

项目执行

  • 标准和流程
  • 技术

  • 建模内容
  • 培训和教育
  • 制定并分享目标



  • 项目协调
  • 模型管理
  • 知识传授

让自己为成功过渡到 BIM 做好准备。首先,确定必要的标准和技术。通过提供培训和制定可实现的目标为您的团队提供支持。然后,制定协调和管理工作流程。最后,确保您捕捉并分享在项目中收获到的知识。 


结论

按照清晰的计划行事将有助于为基础设施成功实施 BIM。您应采取的步骤包括:

  • 
制定向员工培训 BIM 的计划;要实施 BIM,需要一种新的思维方式,因为它与基于 CAD 的传统流程显著不同
  • 明确需要定义的标准和规则

  • 说明需要软件和硬件的原因;要想在改用 BIM 后可以收获到最大的价值,可以考虑采用相应的技术,以便您在将项目信息从规划阶段依次移至初步设计阶段、详细设计阶段、施工阶段的过程中不需要进行返工,也不会造成冗余

  • 为每个 BIM 基础设施项目制定一份简要说明整个生命周期内的数据需求以及模型共享流程的项目计划

  • 记录并优化流程



这些工作您无需独自完成。Autodesk 以及您的 Autodesk 经销商可以帮助您成功实施 BIM,同时帮助您在整个过程中避免易犯的错误。详细了解 BIM 如何为您的土木基础设施 (英文) 项目提供帮助。  


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