摘要：本文旨在从业主对于建筑全生命周期管理需求出发，分别探讨了BIM、BIM技术应用和BIM技术体系工程的必要性与可行性。随后结合工程建设项目分析了BIM化管理方法，最后围绕建筑成果运维保障阶段的实际情况，解析如何通过BIM统筹管理建筑实物相关各个系统，以期通过真正的BIM技术应用，提高运维保障服务效率，降低运维保障成本等方面。
前言
笔者在日常建设工程的建设、运维保障等管理过程中，经常会听到人们谈起何为BIM，且众说纷纭和莫衷一是。尤其对BIM技术及其应用场景等技术性描述纷纷扰扰、五花八门。但实际情况却往往到实际落地时“现了原形”，总以不了了之而收场。更有观点认为： BIM或BIM技术或BIM技术应用，就是哈姆雷特（To be or not to be）。由此近20年来建筑业内对BIM技术形成了混沌局面：即对BIM或BIM技术应用诠释，各有各的定义，并凸显见仁见智和差异化极大的辨析与纷争。
其实BIM作为一项本世纪以来在建筑行业内的创新型技术，其定义应是十分明确的。至于现在有关BIM应用的描述，几乎绝大多数都以PPT形式进行演绎或诠释，然后将BIM作为自己产品标签进行宣传和推广，而其结果却往往使人雾里看花。若要深究其原因，还是没有搞明白何为BIM技术。
例如多批次一键算量、图形引擎驱动、绿色减碳计算、BIM协同平台等，几乎贴上了BIM标签。但真要深究起来，即便国外著名建筑设计软件（如Revit）等都未声称使用了BIM技术，那么国内绝大多数建筑设计软件使用的技术，也可依此判定为并非BIM技术，或与建筑全生命周期管理无关。因为即便Revit软件，也不包含建筑模型面分类设计技术和混合分类设计技术，更不要说利用这些国内外大型建筑设计软件，能够对建筑工程（项目、产品）进行全生命周管理了。
而作为建设方（业主）却苦于无法体系化、系统化、详细且明确地阐述，或提出自己工作中所遇到的BIM技术应用困境，及利用BIM技术能妥善解决的用户需求。由此，笔者通过多年的BIM技术实践，深感在类似对于BIM技术应用等前沿概念方面，需要完整、全面地理解建设方/业主的BIM技术应用困境。由于国内诸多有关BIM技术应用相关咨询领域鱼龙混杂的现状，特撰写此文，作为建筑工程的建设方（业主）对建筑物全生命周期管理实施BIM技术的切实手段，希冀抛砖引玉，去伪存真。
一、BIM技术的含义
BIM技术全称是Building Information Modeling（BIM ），中文为建筑信息模型。其定义可以表述为：在建筑物处于设计、施工、竣工、运维、拆除（退役）整个生命周期阶段；或者某个生命阶段通过数字信息进行模拟设计、施工、竣工、运维、拆除等整个生命阶段，或者某个生命阶段的单一数据源管理。
也许这样的定义有些拗口，但可以拆解开来逐项理解。
首先，定义明确了BIM技术实施对象：建筑物，包括道路、桥梁、涵隧、管线、楼宇、景观、绿化、资源要素配置、节能减排和公共设施等一切与建筑业相关的物。
其次，定义了手段：通过信息编码和数字化技术，将建筑物的信息收集、汇总、分组、聚类和集成，从而可以通过BIM构型配置，分别使用大数据管理和完成客户需求的数据信息分析。
最后定义了结果：可以进行数字化模拟建筑工程设计、施工、竣工、运维、拆除等整个生命周期阶段，或者某个生命阶段。
1.1 BIM技术应用现状分析
目前社会上绝大多数或初次接触BIM及BIM技术人员，都会直接把目光聚焦在BIM技术应用的对象上。且粗浅地理解为BIM就是3D（或多维）模型设计和展示；BIM技术就是3D（或多维）技术；BIM平台就是3D（或多维）模型展示平台，Revit绘图软件就是BIM软件。实际上，此类对于BIM技术和BIM技术应用的理解是极为错误且肤浅的。
首先，3D模型仅包括了建筑物的三维信息，而未包含建筑物的其他属性和相关特征。例如该建筑工程或建筑模型单元的设计宿主是谁、参建方信息、指挥部功能、系统架构、功能架构和逻辑构型等，还要包含若干个主系统分类、建造时间、当前建筑模型单元的物理位置、建筑材料分类与供应商、施工工艺、新材料与新技术应用、与工程相关装配件、工程建设工装、水电风相关设备及提供方、各专业维保周期等。所有上述一切信息，都应该作为BIM信息进行分类一并设计、设置和使用。
其次，BIM技术的最大优势，就是对建造过程及运维过程中，整个建筑工程相关建筑全生命周期数字化模拟。该过程一定是连续的、单源的、可追溯和信息编码化的，且是可以随时通过BIM数字化技术检索，知晓建筑物任意时间点的不同状态。而目前建筑市场内的绝大多数BIM应用软件，仅可对建筑物某个时间点的某些建筑模型单元进行检索和查看，不仅在时间上是不连续，且在体系上不连续，更与当前建筑工程总体上无关联。
第三，需要再一次明确的是，建筑模型和工程建造过程的实景模拟，应该根据完全不同的客户需求进行展示，而客户需求在本质上有很大区别。建筑模型一旦设计完成（形成成果）就将是固态或相对静态的，但实际上工程建造模拟（需求）却是动态且连续的。
二、BIM技术要点
2.1 BIM技术应用研究范畴
对于BIM或BIM技术应用，首先需要廓清几个问题，即究竟何为BIM，BIM技术特征是什么，BIM的核心技术有哪些。现就上述几个疑问给出笔者总结出对于BIM技术研究和实施过程中需要面对如下几个关键技术。
A、BIM技术与BIM技术应用目标：建筑全生命周期健康管理。
B、BIM技术基础：建筑信息分类标准和相关信息编码体系引用（应用），包括将建设指挥部作为建筑信息分类标准的一部分。
C、BIM数字化模型：基于建筑信息分类标识和和可执行体系，使其具有构型结构特征及数字化处理依据。通过BIM数字化模型标识，使当前建筑模型不仅具备物理构型结构特征，同时具备功能逻辑构型结构特征。
D、BIM管理架构：构型管理、并行管理、模块化管理、构型配置器应用、线分类（含面分类/混合分类）信息编码的编辑器/解析器，及建筑模型单元的单一建筑工程数据源（SSBD）技术管理。
E、BIM数据结构：采用具有独立性、唯一性、单源数据、原子性特征的数据模块技术，及构型或并行结构。
F、BIM模型属性和特征：标准建筑信息模型（SBIM）体系。
G、BIM技术应用：首先是基于BIM技术体系工程（软件）的全程和全域管理；其次是BIM化应用环境设计与构建。
H、BIM技术应用环境：BIM技术应用，需要构建一个BIM化技术应用环境，其中包括建筑工程（项目、产品）所有参与方、物联网、仓储材料、辅助设施、机电设备和构件化生产供应商。
I、BIM技术应用管理：以建设工程指挥部（业主）为BIM技术应用实施的主要管理方和监督方。此处需要补充说明的是，具有中国特色的建设工程指挥部，应作为BIM技术应用中的建筑信息分类标准的重要系统分类的一部分，且须以主系统分类角色参与其中，并作为具有普适性建筑模型单元，与当前建筑工程一并设计。
J、BIM技术应用实施难点：建筑模型单元的线分类设计技术、面分类设计技术与混合分类设计技术实施。
K、BIM技术应用痛点：标准建筑信息模型（SBIM）体系的研究、设计、构建和部署。
L、BIM技术主要特征：建筑模型单元具有原子性、唯一性、单一建筑工程数据源（Single Source of Building Data–SSBD）和独立性。
M、BIM数据库技术：公共建筑资源数据库（CommonBuilding Sources Database– CBSDB）技术。
N、BIM元数据：建筑信息分类标准和信息编码体系，以及标准建筑信息模型体系（SBIM），将作为BIM技术体系工程的元数据字典，以及建筑模型单元标识被唯一引用的编码字典。
2.2 动态模型处理要求
若要将BIM技术应用到三维到多维的连续动态查询和检索过程中，需要遵循以下几点。现仅以从3D看图绘图软件能够“活”起来，其关键点就是要让一个个固定（静态）的模型动起来，那么如何才能串联起一个个固定的模型呢？我们需要分别定义状态和动作：
1）状态
把建筑物相关的一个个固定的模型，定义为其在某个时间点的状态。其中国际标准有LOD100、LOD200、LOD300、LOD350、LOD400、LOD500等，国内主要是通过给建筑模型添加附加标识进行分类。
2）动作
把建筑物从一个模型变化为另一个模型的行为定义为动作。
3）状态+动作
当建筑物从状态A通过动作x，就会变为状态B，可以通过下式表达：
若两个状态间需要多个动作时，建筑物从状态A通过动作x，y，z…n，就会变为状态B，可以通过下式表达：
不论两种状态A、B之间的动作是同时发生的或有先后顺序，都可以通过描述动作X将其整合进一个动作中。
同样的，状态A可能通过动作Y变化为状态B1、B2….Bn,不论其是否同时存在或有先后顺序，都可统一描述为状态B。
X，B也可按照实际工作情况进行拆分为x、y、z….n及B1、B2….Bn
可见，在建筑全生命周期过程中，所有时间的建筑信息都能通过状态N+动作X串联起来。
4）动作信息数字化
若要将状态和动作结合起来，那么第一步就是将状态和动作进行数字化和体系化处理，该处理过程就必须遵循建筑信息分类标准和信息编码体系。其中状态的数字化和体系化，可以通过Revit等绘图软件变为工程数据信息，而动作的数字化和体系化则是通过各类文档存储为数据信息。这些数字化信息，可以是合同、标准、规范、施工方案、协议、维保计划、安全生产规范、质量检测文件、监测数据和工程技术标准等等。
5）抽象
抽象定义：把现实世界的具体事物通过抽取其特征，并使用多种格式实现数字化后存储在计算机内即为抽象。
例如：CAD图纸是建筑物的抽象，以dwg文件存储在计算机内；施工方案是施工过程的抽象，以doc或pdf文件形式存储在计算机内；维保计划是维保实施时间的抽象，以exl文件形式存储在计算机内；指挥部发布工程管理模板，是建筑工程体系化管理的职能抽象（如会议纪要、协议、甘特图等），以多种文档形式存储在计算机内。
这些文件格式不同，互相之间无法辨识，文件体量占用空间也较大，若没有按照建筑模型进行分类管理，会给工程管理工作开展带来极大麻烦。所以，需进一步根据每一个文件的共性和特性，按照建筑信息分类标准进行编码，二次抽象形成BIM编码，一并纳入到标准建筑信息模型（SBIM）体系内进行统一管理。
6）BIM（状态+动作）的实现
对于BIM（状态+动作）的实现（实施），不仅需要把建筑模型本身及相对应的构件进行编码化和数字化管理，还要将各类与模型相关联的文件进行统一编码（赋值、标识）。最后，还需要再对执行动作的自然人、法人、公司进行编码，这样就能通过编码体系，构建起某个建筑物的所有构型数字信息，从而能模拟：建设过程中的某个状态，通过某人执行某个动作转变为另一个状态。之所以需要建立统一的信息编码体系，是便于不同类型文件的互相识别及建立关联关系，最终便于编码文件之间的解析，并通过编码器解析后，形成与建筑模型相关的大数据计算与分析研究。
三、基于BIM的业主方应用
3.1基于BIM的建筑建设项目管理
业主方若需实施基于BIM技术应用的管理，首先应与参建各方充分协商，将业主方（指挥部）的组织架构、管理职能、资源要素协调等，均作为建筑工程（项目）中BIM体系的建筑模型主系统分类的一部分。即将与业主方（指挥部）所有与项目有关的行为，按照建筑信息分类标准进行系统分类，且以线分类为主方式与BIM模型进行匹配和关联。
若是通过业主方（指挥部）进行项目的BIM化管理，那就必须申明一点，任何建筑模型的标识体系或属性内，必须包含业主方（指挥部）标识（BIM基因植入）和相关职责和职能。
对于业主方（指挥部）而言，其主要职能是能够从项目中干系人、范围、资源、进度、质量、安全、变更等方面的所有行为和相关文件进行BIM化编码。若把项目（工程、产品）实施理解为状态A（资源），并通过一系列动作（进度、质量、安全等管理行为）变化为状态N。
当与指挥部相关的管理动作（行为）都实施编码化后，项目管理者就能通过程序预演，知晓项目的后续变化。如从目前项目状态出发，及时调整，并通过增/删/改/查动作与权限设置，实现理想和智能化管理的状态。同时，由于干系人、资源等全部实现编码化后，每个动作都有明确的执行人、可调用资源和可支配要素等。由此使得每个干系人都可预先（或实时）获知自己在项目实施过程中，何时需要承担什么责任（职能）、调用或配置何种资源、执行何种管理动作（行为），以及需要达到何种状态等。以下举例阐述BIM技术的实际应用场景。
3.1.1 缺漏项与管线碰撞
现在所谓的BIM协同平台都在解决管线施工过程中，不同专业图纸的所标管线的碰撞问题，依然是某个时间点的碰撞。如真正使用BIM技术，那么首先在出图阶段，所有图纸都将按照建筑信息分类标准进行编码（标识）。因此，可实现相关重合区域的图纸通过标识体系由编码关联起来，而不是现在的分专业汇总，这样只要比对其三维位置信息，就能很大程度解决图纸阶段的碰撞问题。
其后，通过对施工方案的BIM体系编码（标识），可以对不同专业在交叉施工期间，利用BIM技术体系工程，进行自动化、智能化管线碰撞分析和缺漏分析，包括物理上相互关联建筑模型之间缺漏项分析，这样就便于生产经理妥善安排各专业的施工时间与施工区域，包括分阶段的施工工艺实施。
3.1.2 场布（场景）模拟
随着施工进度，施工现场也是动态变化的，通过BIM编码施工方案和场布方案，就能预判未来某个时刻施工现场的人员分布情况，作业面情况、重型器械分布、危险源分布以及能耗计算分析等，这样就能方便管理者合理分配劳动力和生产器械，规避安全风险等。
3.1.3工序模拟
可以根据施工进度，编制详细的施工工序计划，然后由BIM协同平台进行拟合。相较于传统方式，在BIM协同平台应实现多工种的拟合，能够发现不同工种在施工过程中发生的工序碰撞点，从而合理规划施工计划，避免现实施工过程中的多次结构拆改、管线重排等变更发生。
3.1.4变更与算量
目前工程变更因涉及项目中多方以及变更原因、变更内容等众多现象，故往往实际变更流程与现场实施脱节、滞后。通过BIM技术体系工程，针对不同的变更，分类编码，关联变更相关模型，可方便在变更流程执行过程中对比查看变更前后的模型，核算因变更引起的造价增减，更精确的控制整个项目实施过程中的成本。
3.2基于BIM的建筑物维保日常管理
在传统的建筑工程和建筑成果的管理模式中，建筑物在维保过程中往往会遇到因隐蔽工程图纸缺失，作业指导书和设备操作说明缺失等，造成维修维保难以进行的困难。尤其是很多10年以上建筑物，在更换多批维保人员后，就会丢失（遗失）之前维保人员积累的经验资料。因此造成反复排摸设备设施路径，产生不必要的重复投入等。很多随建筑物竣工后的资料图纸，且不说其是否如实反映了建筑物内各专业的物理位置，纸质版一般都被尘封在档案室，电子版一般也分专业存储在不同系统和单位目录下，造成了对维保人员的找图、读图能力有不低的门槛。
3.2.1建筑工程运维阶段需求
对于BIM或BIM技术应用而言，其主要含义是建筑全生命周期管理，也就是既包括建筑工程（项目、产品）建设期间的BIM化管理，而且更应包括建筑工程形成建筑成果并交付业主后的BIM化管理，这才是能够形成建筑工程（项目、产品）的全生命周期管理的生命链、数据链和信息链。更为重要的是，建筑工程形成建筑成果后，交付业主进行运维管理的关键，是基于BIM技术应用的全生命周期的健康状态管理，而且极为重要的是基于完整数据链的BIM化管理，即基于单一数据链检索和查询。因此，建筑工程全生命周期管理中的建筑物运维管理，其时间长度，远比建筑物建设所花费时间要长得多，几乎占整个建筑物生命周期约90%以上。
因此，对业主而言，复杂或综合性很高的大型建筑工程建设，其最为关心的并不是建筑物的建设过程，而是对于形成建筑成果交付后的运维保障和高效管理，及建筑成果的健康管理（Building Health Management–BHM）过程。如何能够基于BIM技术应用来开展规范、标准的运维保障和高效管理，才是业主最为迫切的需求。唯有将基于BIM技术应用的竣工验收工程资料和数字化工程数据，包括基于BIM编码体系应用的完整数据链技术（功能），作为业主运维保障和高效管理的执行基线，才是业主迫切希望得到的解决之道，才是真正的BIM技术应用完整性体现。
3.2.2 基于BIM技术维保平台
如果基于BIM信息编码技术，对建筑物图纸进行规范化的标识，同时构建基于BIM编码的维保平台，对于每一个需维修或保养的建筑物构件（组件、部件、设备）等，都有一系列工程数据信息作为运维保障行为的依据。这样的工程数据集，不仅应该包含其物理位置信息，还应该包含相对应的系统分类信息。如：其上下级电源开关的位置、强弱电控制箱位置、就近维修通道（维修孔）、桥架与径路、维修灯是否具备、辅助设施与设备、保养周期、产品说明书、作业指导书等。
若对建设成果都进行BIM编码化一并管理，并通过BIM技术体系工程（软件）实施BIM技术应用，那么在建筑物的日常管理中，就可实现跨系统联动和集成控制。如将空调、排风与照明、电梯、自动门等系统结合起来，通过AI智能算法，实现在人员行进的路径（路由）上自动启/闭一系列设备和设施。尤其是在火灾等应急情况下，能够自动启动应急预案，实现自动开启应急广播、关闭防火门等；在维修维护时，可提前告知维保人员，并通过建筑模型多维展示，全面揭示当前设备状态及维修维护方法等。
四、总结
因文章篇幅受限，本文仅简要地介绍了BIM的部分关键技术点，及如何判别或构建真正基于BIM技术的应用体系。最后，笔者结合实际工作经验，将一系列在建筑物设计、建设、竣工交付和运维过程中的场景作为案例描述，展示了BIM技术如何解决业主实际问题，以及业主方对BIM技术应用的真正需求。
1、BIM技术研究、设计和实施难点，并不取决于采用何种建筑设计软件、驱动引擎、算法工具、管理平台，以及模型关联技术等。而是如何通过BIM技术，通过模拟建设在建设工程的设计、建造和运维等阶段协同参建各方。BIM技术的关键，是对建设工程的各个阶段工程数据信息交付模式进行管理。
2、利用BIM技术中信息编码规范与标准，进行建设工程数据模型的结构化处理（物理、逻辑），以求实现功能完整、无缝衔接、无差错场景模拟，以及灵动多变的多维度揭示。
3、BIM或BIM技术，并不是用于解决任何建设工程设计过程中技术问题的灵丹妙药，也不是建筑行业的时髦标签，更不是随处可用的创可贴。BIM的本质与技术特征，就是一个技术协同平台。这个平台将要解决的问题是：如何将BIM技术与设计嫁接，并逐步扩展到模拟施工过程、把控项目投资、进度、质量、安全等方面，进而竣工验收并交付业主运维的建筑物全生命周期管理过程中，从而实现设计、建设、竣工、运维的整个过程电子化或数字化再现及管理。
4、建筑工程、项目、产品和成果的形成，是业主意愿、需求或要求的完整表达形式，只有通过BIM技术体系工程（软件）才能真正帮助业主资产的保值与增值。
来源：民航基建，作者：施颖东
