設計院為什么要做全員BIM

BIM設計是近幾年非常熱門的一個話題，那么為什么要做BIM設計，BIM設計對設計院能帶來哪些好處呢？設計院為什么要做全員BIM設計，通過以下各項數據來進行分析：

1、中國BIM發展現狀數據調研

2017年中國BIM應用價值分析報告（圖1）指出，華北、華南、華中、華東、西南這五個地區中，華北地區應用BIM設計是最高的。

圖1

國內企業對BIM設計價值認知（圖2）所提供的數據可以看出，減少施工圖漏錯在69%左右，優化設計方案在66%左右，提高客戶參與度并增進了解在61%左右，減少施工圖現場協調問題在55%左右，因此目前BIM還處于三維化應用，還沒有進入到信息化應用。

圖2

國內設計企業在應用BIM投資回報率（圖3）中可以看到有40%盈利、45%盈利平衡，只有15%的設計企業屬于虧損的。

圖3

2、BIM技術發展現狀（數據來自同濟大學王廣斌教授）

我國BIM技術發展現狀已經開始得到越來越廣泛的重視，但從全球范圍來看，其整體擴散過程仍較為緩慢，目前建筑行業對BIM的整體采納率仍處于較低水平。

BIM在我們過去十年中的擴散進程，尚未呈現出類似于2D CAD在20世紀90年代的快速發展局面（圖4）。

圖4

因為CAD發展和BIM發展是不一樣的，CAD發展如同我們從走路前進變成的了騎自行車前進，速度加快了而規則是沒有發生變化還在同一條道路上。而BIM發展如同從騎自行車變成了開汽車，與CAD發展不同的是運用工具規則發生了改變，需要重新學習新的運用規則，而學習新的運用規則是一個比較漫長的過程。

3、我們通過上海市BIM試點項目來分析——BIM的價值成本（數據來自同濟大學王廣斌教授）。

軟硬件投入是普遍BIM費用支出項，65%的項目均有此部分開支，在沒有軟硬件支出的BIM項目中，多為委托第三方咨詢機構進行BIM管理。

而建設單位對設計院BIM設計費用支持程度低（圖5），僅有30%和41%的建設單位會為設計方提供費用支持。

從費用額來看（圖6），BIM咨詢費用平均占比最大達到41%，BIM培訓費僅占2%，多數項目(63%)的BIM費用占投資比重不足0.5%。

BIM各項費用提及率（圖5）

BIM各項費用額占比（圖6）

造成的原因主要有：

（1）中小建設方對BIM設計普遍不重視，而大建設方由于資金充足已經開始進行大量的投入。

（2）政府項目在推動BIM設計的發展過程中，由于對BIM設計在制度中還沒有完善，導致大家想進行BIM設計，卻不知道BIM設計的錢從哪來。

4、我們對上海市試點項目BIM應用價值綜合得分進行分析

上海市試點項目平均得分4.21分,因此BIM應用價值已被廣大建設項目接受并認可。

項目的BIM應用價值（圖7）主要集中在節約成本、加快進度和提升效率方面，而BIM應用對提高質量和提高安全性不明顯。

BIM應用價值（圖7）

其中，節約成本主要指：

（1）碰撞檢查減少工程返工所避免的損失。說明在CAD設計時做不到碰撞檢查這點，而通過BIM設計就能提前把施工中所遇到的問題分析出來。

（2）對“精確計算工程量便于合理分配資源,有效控制造價和投資”中,目前仍以傳統的工程量計算為主,基于BIM的工程量計算只是作為參考。同時多數項目的BIM算量尚未達到多階段、多次性、多樣性工程量計算的效率與準確性,這在很大程度上拉低了BIM應用于工程量測算的價值。

提高安全性主要指：BIM的應用并沒有在很大程度上改善項目的安全問題，員工傷亡率等，這是因為：影響工程安全性的因素涉及到人為因素、材料因素、施工機械因素以及不可抗因素等，BIM的安全管理可以在一定程度上提高安全檢查的準確性并通過施工模擬有效識別工程危險源，但不能從根本上解決安全事故的發生。

提升效率主要指：

（1）工程項目BIM應用使得各專業數據供共享和信息傳遞更為流暢，同時大大提高了各參與方溝通效率提升和業主決策效率。

（2）BIM的應用并沒有在很大程度上減少施工現場的協調問題，對勞動生產效率的提升也不顯著。

加快進度主要指：

（1）BIM對加快工期進度的價值主要體現在避免工程返工有效縮短工期、減少工程沖突和設計變更有效縮短工期。

（2）在減少信息請求次數有效縮短工期方面相對偏低，目前BIM技術在我國工程實踐中的應用還處在相對初級的階段，能夠有效減少信息請求次數的電子化審批所需解決的標準化的交付體系尚未成熟，工程詢證函以及信息詢證單仍以紙質為主。

提高質量主要指：

（1）對節能環保性能的提升以及施工質量的提高比較顯著，在設計階段通過BIM對建筑物日照、采光、通風、能耗、碳排放等模擬分析，大大提高了其節能環保性能；在施工階段，BIM應用于場地規劃和施工模擬,提高施工質量。

（2）對BIM在提升質量方面而言，利用BIM的可視化提升設計美觀不太顯著，主要原因可能在于所調查的項目樣本主要集中在基礎設施類項目，其對工程設計的美觀性要求較低。

因此通過研究發現，BIM應用投入整體不足主要因為：

（1）多數項目的BIM費用占項目總投資比重不足0.15%。

（2）BIM培訓成本投入僅占2%，導致設計技術人員BIM應用技能不足。

（3）建設單位對設計方的費用支持率低，分別僅有30%和41%的建設單位會為設計方提供費用支持。

BIM應用深度不夠主要因為：

（1）《上海市BIM應用指南》所涉及的38個BIM應用點中，78%的項目BIM應用點的數量在20以下，不足BIM應用點數量的50%。

（2）BIM在運維階段的應用率較低，僅有約22%的項目會把BIM應用在運維階段進行設施管理、空間及資產管理。

5、各行業BIM狀態

（1）以萬達為代表的地產商，這幾年對BIM全過程應用，帶來行業變化。通過自建BIM標準形成從設計到施工到運維的全過程管理體系；要求設計院必須實行BIM正向設計達到圖模一致和數模一體；對設計的交付標準趨向施工深度，模型體現算量、質檢、進度等信息。

（2）施工企業在BIM上的應用發展快速，主要體現在深化設計減少碰漏缺失，避免返工停工和精確算量。施工企業憑借資金優勢和規模優勢向項目全過程總包方向發展。

（3）對咨詢單位而言，BIM咨詢業務發展迅速，現階段主要是設計優化、碰漏缺失。后面會向虛擬建造模擬分析，裝配式建筑及裝配式機電咨詢服務發展。

（4）而設計院目前BIM發展比較緩慢，處于猶豫徘徊階段正向設計成本高效率低，翻模意義不大，深化設計又不懂施工，迷茫。

因此，在各行業BIM發展分析下，目前設計院在推進BIM設計中所面臨的困境主要有：

（1）設計院普遍對BIM缺乏深刻認識理解，還停留在CAD階段。

（2）設計創造價值沒有很好的體現出來。

（3）樹立BIM思維是未來競爭的關鍵點。

如果設計院在不進行BIM設計或者不把上述所面臨的困境問題解決，將會面臨前期設計階段利潤被建設方拿走，后期設計利潤被咨詢企業、施工企業拿走，而剩下的中間部分利潤將不足以支撐設計院的正常運轉或者慘淡經營，將變成一個只負責出流水線式的施工圖加工廠及替各方擔責任的背鍋俠。

因此，設計院需不斷地加的對BIM設計，并且需要各專業全部進行全員BIM設計，方能解決目前的困境。

1、什么是BIM正向設計

（1）BIM設計不只是代替現在傳統的CAD設計。

（2）是基于項目全過程的設計應用。

（3）BIM正向設計對設計院業務拓展。

2、BIM正向設計價值

圖8

Kelly(1982)的研究發現一個項目80%的造價在方案設計階段就已經確定，所以后續的控制只能影響到其余的20%投資（圖8）。

Wootoon(1982)認為項目總造價中能受現場直接控制的部分在6%-20%之間（圖8）。

因此通過BIM把運維模擬、施工模擬、能耗分析、日照采光、風環境等前置到方案階段，創造新的價值。

3、BIM設計在設施全生命周期中的應用

美國在設計階段的常見BIM應用主要有：設計方案論證、設計創作、節能分析、結構分析、采光分析、機構分析、其他工程分析、綠色建筑評估、規范驗證、三維協調。

中國在設計階段的常見BIM應用主要有：方案論證、可視化設計、協同設計、性能分析、工程量統計、管線綜合。

4、BIM正向設計涵蓋的階段

PD：設計前期  SD：方案設計  DD：擴初設計  CD：施工圖  PR：采購  CA：施工管理  OP：運營

麥克利米曲線(MacLeamy Curve)（圖9）

通過表格（圖9）可以看出設計未來的發展路線為第四條藍線的發展過程。因此未來BIM正向設計階段應該覆蓋四個階段：方案決策、施工圖深化設計、預建造分析、智能運維設計。

方案決策主要為：方案分析，運用BIM進行方案創作，多種展示手段，設計師推敲更細致，開發商體驗更直接，通過對BIM模型的量化分析，對單體設計進行優化。性能分析，通過室外CFD模擬、日照分析，優化了建筑布局及各建筑朝向、開窗位置等，保證整個園區在冬夏季主導風向下人行高度有合理的風速、風壓場，各建筑有良好的自然通風效果及日照時數，提升室內空氣品質，減少建筑供暖、空調、通風能耗。

施工圖深化設計，以碧桂園鳳凰公館（房建）為例。該項目BIM服務面積6.8萬平方米，BIM服務階段設計為施工階段，BIM技術應用主要體現為全專業BIM模型搭建及深化；BIM的管線綜合深化設計；核查預留預埋洞口，提供準確的預留洞口圖；可視化工程；現場三維BIM施工交底。

因此，在此階段配合中所發現為以下幾類問題（圖10）：

注：問題分為A、B、C三類（圖10）

A類：影響工程施工或建成后會影響使用功能的問題。

B類：專業間有沖突，但現場有空間或余地調整的問題。

C類：圖紙類問題，比如圖紙不完整，前后矛盾等問題。

所以在施工圖階段，深化過程的可視化使得項目設計意圖更加直觀，方便各方溝通協調。較于傳統的二維設計，項目可視化更加容易發現潛在的隱藏的設計問題，提升了深化設計的質量。

預建造分析主要為：工藝工序（施工方案、技術交底、工藝工序）；進度（工期安排、資金安排、交叉作業）；質量（確保每個施工節點的建造質量）；

安全（危險品管理、施工防護、危險加工、場地管理）；成本（項目造價、合理的管控、人材機有序安排）這五個過程。

智能運維設計主要為智慧運維設計是安全和物聯網相關聯，生命周期任何變化都是動態體現，比如支吊架的變形、人流異動、智慧消防早期處置等，每個構件、材料都有追蹤。

5、政策支持——2017年全過程工程咨詢相關政策文件

2017年2月國務院《關于促進建筑業持續健康發展的意見》提出:完善工程建設組織模式，培育全過程工程咨詢。鼓勵投資咨詢、勘察、設計、監理招標代理、造價等企業采取聯合經營、并購重組等方式發展全過程工程咨詢，培育一批具有國際水平的全過程工程咨詢企業。

2017年4月住建部《建筑業發展“十三五”規劃》要求：提升工程咨詢服務業發展質量，改革工程咨詢服務委托方式，引導有能力的企業開展項目投資咨詢、工程勘察設計、施工招標咨詢、施工指導監督、工程竣工驗收、項目運營管理等覆蓋工程全生命周期的一體化項目管理咨詢服務。

2017年5月住建部《工程勘察設計行業發展“十三五”規劃》提出：培育全過程工程咨詢。積級利用工程勘察設計的先導優勢，拓展覆蓋可行性研究、項目策劃、項目管理等工程建設全生命周期的技術支持與服務，提高工程項目建設水平。

2017年5月底住建部《關于開展全過程工程咨詢試點工作的通知》提出：要引導大型勘察、設計、監理等企業積極發展全過程工程咨詢服務，拓展業務范圍，在民用建筑項目中充分發揮建筑師的主導作用，鼓勵提供全過程工程咨詢服務。

2017年7月住建部《關于促進工程監理行業轉型升級創新發展的意見》，提高監理多元化服務水平，創新服務模式，優化行業組織結構，提升行業核心競爭力，形成以市場化為基基礎、國際化為方向、信息化為支撐的工程監理服務市場體系。培育一批智力密集型、技術復合型、管理集約型大型工程建設咨詢服務企業。

因此，BIM未來發展主要應用在建設方（業主）主導在建設過程形成BIM閉環；設計院應用VDC走向項目全過程咨詢，在虛擬設計及建造形成BIM閉環。BIM正向設計體現在創造價值，體現在降本增效。

設計院在進行全員BIM設計時，都會面臨上手難（有經驗的設計師難于快速應用BIM軟件進行設計）；效率低（在傳統CAD設計中，設計師本應做而未做的工作，需要在BIM設計中體現）；質量憂（多數BIM設計人員設計經驗少，模型存在需要合規性校核的問題）；出圖難（圖紙標注工作量大，標注實體常丟失，快速成圖效率低）等問題。

設計院在進行CAD設計時，在二維設計中，設計沒有聯動性，如平面、立面、詳圖中門窗由于分開設計，會導致圖紙不一致。設計碰撞多，二維中無法立體、協同看設計，如結構與建筑墻體位置不重合，結構墻與二次砌筑墻不扣減等。設計圖紙差，在設計過程中無法進行自動化的合規性設計校核，同時由于工期緊、任務重、項目復雜，難以保證優良的設計質量。設計信息少，二維設計數據信息量少，難于有效的進行性能分析和校驗。

因此，設計院在通過全員BIM設計，就能夠把在CAD設計中所為解決的問題，都能快速的解決掉，并且能夠保證圖紙模型一致、減少重復工作量、各專業質量提高、設計溝通成本降低、反饋圖紙信息多、問題暴露及時反饋。

綜上所述，如果跟不上時代的潮流，設計院利益將會被各行業進行蠶食及瓜分，因此，設計院全員BIM設計是一個設計發展趨勢，勢在必行。并且在順應時代趨勢的前提下，通過自身的底蘊反超各行業，引領時代潮流。

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