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【BIM头条】美国BIM教什么(1~3)综合版

来源丨本土有志青年潘土土新浪微博



——从开始讲Computer Applications in Construction和Building Information Modeling到现在有两年了。这两年里一边是我对学生讲课,一边是自己不停的学习。然而我曾经和依然面对的最大的一个问题就是,这些知识作为本科生教学来说是否合适呢?


——我学校的本科生毕业后90%会去企业工作。大体情况是一大半去总包(GC, General Contractor),一小半去各种分包(MEP, Mechanical, Electrical, and Plumbing),还有一小半去surveyand landscaping,剩下的就是零零散散的其他类型。对这些学生来说,实用性是最重要的。他们最需要的有关BIM的知识和技能应该是能够一参加工作就能为单位带来便利甚至效益的。


——我博士毕业时自己开发了一个做施工计划的计算机工具(因为是个prototype,称不上是软件),我花了非常大的精力在开发这个工具上,而这期间我学到的有关计算机编程的东西,不客气的说,学生们是丝毫不感兴趣的,对他们中大多数奔着项目经理去的职业生涯来说,大概也没什么用。


——带着问题,我加入了Associated General Contractors (AGC)的ConstructionTechnology Committee。这个委员会的前身就叫做BIM Committee,一年前刚改的名字。委员会里是一群很有情怀很有远见的业界人士。我们大概每一到两个月见一次面,每次都会有不同数量的新成员加入。往往我是其中唯一一个来自于学术圈的人,所以大家对我大都很重视和尊敬。不得不说在美国顶着个博士头衔还是很有分量的。在会上我会听大家讨论自己公司对BIM的应用以及发展情况。我也经常问同一个问题,你们在实际项目中,最需要什么样的BIM人才。


——另一个帮助我解决问题的渠道是学校的Advisory Board。这个委员会也是由来自业界的人士组成,不同的是,这些人大多是校友,是带着帮助母校发展的心来无偿服务的。这里一句潜台词就是,里面的人混的都不错。委员会的成员与我们教授会有定期的见面会,他们会很诚恳也很不客气的提出对毕业生技能也是对我们教学的各种要求。这期间我与委员会里的几个朋友建立了良好的关系,他们都是BIM的先驱应用者,每年公司都会有专门拨款来做这方面的研发。他们不仅对我教的学生有要求,对我个人也有期待。我们现在也正在谈几个有可能合作的项目。


——我的BIM课是400级别的,也就是说只有大四的学生才能选,偶尔有大三的对计算机特别感兴趣的;再加上这门课不是必修,课上的学生一般都有一定的基础(AutoCAD等),并且有强烈的学习欲望。虽然不是必修,但每次也都会被选满,除了我工程管理系的学生,还有很多结构工程甚至环境工程的研究生来选。这使得我可以把这门本来就比较难的课程变得更有挑战性。


——经过不断地咨询,思考,改进,我一边对课程材料进行了持续的更新,一边也对BIM在美国Construction公司的现状有了更深的了解。总的说来,大多数项目在摸索。在摸索的过程中,大家都比较谨慎,所以数据上看来很漂亮。基本上只要把BIM用上就会多多少少有些好处,但实际发展空间还非常大。业界对BIM的期待有两点,一是硬件方面 ——BIM的商业软件能够更好的支持Construction,而是软件方面——最好有一个系统性的方法来指导怎样更有效的使用现有的BIM。

——“一个学生今晚上完我的bim 课兴奋的说,this is cool stuff! I am gonna start my own company!”

- 白雪公子


——BIM不是一个软件,而是一种方法或理念。信息(Information)是BIM的中间词,也是BIM理念中最重要的一个成分。从最开始建筑设计(ArchitectureDesign)使用BIM,到现在我们致力于把BIM推广到一个项目生命周期的每一个阶段,最终极的目的之一,不外乎能够实现更有效的收集、使用和沟通信息。


——传统的工程管理模式下,我们有无数的二维图纸:设计图,修改的设计图,指导施工的每个阶段的图纸,竣工图等等。说大型项目存了小山一般的图纸毫不夸张。而这期间存在很多重复劳动和信息浪费。很多分包商的一个工作就是重新画图,把从总包那里得到的图 “翻译”成自己需要的格式,这种情况在MEP(机电等)分包商那里非常普遍。微观上说,施工过程中的变更,图纸变更的追踪,以及责任分工都会给管理造成不便。另外,这些图纸大多随着工程的竣工被打入冷宫。这使得在建筑的运营阶段,很多已有的信息居然变得不可知了。


——这些年BIM的出现似乎给这个问题带来了一个解决方案。我们看到了一个有潜力的平台,这个平台可以把信息变得高度集成,易于分享,便于管理。如果使用得当,我们可以建一个模型贯穿项目的生命周期——从设计到建造再到运营。到今天,很多项目已经或多或少应用了BIM理念。下面列举的BIM的应用领域中,有的来自成功的案例和经验,也有的来自学术界的科研成果。从任务分类的角度,BIM可以在这几个方面提供便利:


  1. 设计检阅(Virtual design review)

  2. 设计分析(Design analysis)

  3. 成本预算(Cost estimating)

  4. 施工分析(Construction analysis)

  5. 准备项目文档和准备投标(Construction document andBid preparation)

  6. 进度控制与管理(Progress control andmanagement)


  另外有很多专家和学者从其他角度来思考BIM的应用,比如多方合作,快速反应,以及设计施工一体化等等。我会尽量把这些内容融合进对以上六项的阐述中,这里就不另做解释了。以上列出的应用有大有小,对模型深度(LevelOf Development- LOD)的要求也不同。这实际上为在现阶段更好的推广BIM提供了灵活性。有的项目宜用深度模型,全方位的应用BIM,而有的项目却没有必要。因此,一套LOD的规范会对BIM的实际应用带来很大帮助。


  为此,美国有很多机构和组织在以每年一版的频率努力更新LOD规范,做出贡献的有美国建筑师协会(AmericanInstitute of Architects),总承包商协会(Associated General Contractors), BIMFORUM以及Autodesk 和Graphisoft 等开发商。今年(2015)四月起,最新的2015LOD规范草案已经公布并向社会各界征求修改意见。点击以下链接可以免费下载该草案:


  http://bimforum.org/wp-content/uploads/2015/04/Files.zip


  对该草案的意见可以提交到:


  communications@bimforum.org


  关于草案的最新消息,BIMForum一般会第一时间发布:


  https://bimforum.org/


  一个成熟的LOD规范可以为BIM应用提供巨大的便利。首先是规范化,管理层可以提出明确的要求,而建模人员在工作时也有明确的目的。其次是减少误会,在没有LOD规范的情况下,模型使用者有可能根据所见进行“推测”;而LOD则明确的规定了什么信息是在模型中包含的以及什么是不包含的。另外还便于沟通和有益于多方合作,建筑师、结构工程师、供应商、分包商项目经理等各方可以进行无缝交流,而LOD则在交流中起到一个量尺和桥梁的作用。


  LOD规范中还专门解释了LOD为什么代表Level of Development而不再是Levelof Details。大家有兴趣可以看一下。

设计检阅可能是现在BIM最广泛也是最直接的一个应用。很多人一提起BIM,最先想到的可能也是设计检阅。有三维模型,模型还是information–rich的,绝大多数情况下都要比看图纸简单方便。渲染后的模型还可以呈现比现实还漂亮的场景,这也是很多人最初喜欢BIM的一个原因。


  但BIM能做的比设计检阅要多。设计分析就是一个大课题。除了我们大家熟知的碰撞检测,BIM还可以实现其他很多功能。比如预制化。美国的预制化非常发达,家庭住宅就不说了,很多工业厂房和车间都是预制化建造。


  我有三个学生承接了一个很小的私人项目(系里另外一个教授帮忙联系的)作为毕业设计——在一户人家的湖边盖一个小木屋。业主是个老农场主,年龄大了希望在自家湖边乘凉喝茶看景。前些年把地基已经打好了,混凝土抹平,由于种种原因最近才开始盖房子。这三个学生都是大四了,上完了我的BIM课和其他专业课,在这个小项目里真正实现了活学活用。他们首先用Revit画出了一个很细致的小屋模型,跟业主良好的沟通,然后修改模型。可以说这个模型画的比较专业,达到LOD350的级别。预制板结合处的铆钉等都考虑进去了。老农非常开心,因为在小屋盖好之前就能看到是什么样子的。然后他们把所有模型组件的详细信息生成了清单,拿着清单去了家得宝。美国的家得宝应有尽有,服务也很到位,过长的木板会帮你锯短,会免费帮你把木质原材料“pre–fabricate”。由于准备到位,拉回来的预制件大多可以直接使用。另外老农家也有很多工具供他们把有问题的预制件做简单的再加工。不到半年时间,三个学生每周去干三到四天,没有任何专业建筑队帮忙,就把小木屋的基本结构盖好了。


  他们的理念很清晰:盖房子需要什么,我就把什么画进模型里去。美国学生本来动手能力就很强,这下有了BIM的帮助,他们可以非常方便的做计划,项目的成功也是可以预见的。由于是以毕业设计的形式,学生们没有人工费,老农只管他们的饭钱和油钱。整体算下来这个小木屋的基本结构花了才6000刀。接下来小木屋还需要屋顶加固、内外装修和门窗安装等工作。这些工作找专业建筑队来干,估计得两三万。可以说,这个项目给那位老农朋友省了一大笔钱。


  另外一个BIM应用于预制化的例子来自我们这一个小型公司。这个公司其实是个分包商,主要业务是为总包做管道预制件供应与安装,所以他们脑中的”预制”概念非常强烈。公司正式工作人员一共大几十号,但占地巨大。他们厂址在一个小镇上,几乎占了小镇一半的面积,地价真是便宜!这两年美国建筑市场其实不错,很多Renovation的项目。该公司发展也很快。为了能接到活后快速完工,公司需要越来越多的厂房来存模板和做好的使用最多的预制件。然后他们就不停的盖厂房盖仓库。不得不说小公司很多地方比较随意比较粗放,他们的厂房和仓库在一起,这边是车床电锯机械手,那边存着小山一样的预制件。


  让我吃惊的是,他们的厂房都是自己盖的。虽说车间结构比较简单,但盖的时候得考虑到怎么方便以后的工作,也就是加工预制件,这就涉及到很多接口的问题,哪里放车床,哪里安吊架,哪里装机械手,都得提前考虑到。我问他们老板你们雇建筑队盖的吗。他自豪的拍拍胸脯,当然是我自己盖的,不过我的BIM部门帮了很大忙。我更吃惊了,一个不到一百人的公司敢称自己有个BIM部门。然后老板带我去办公楼,果然一间办公室前牌子上写着BIM设计部。里面有两个主管,带着五六个年轻人。原来他们已经用BIM有年头了。公司最初就有强大的建模部门能够把自己的预制件产品和加工能力完美的展示给业主。他们一开始主要用AutoCAD,到后来Revit用的越来越多。而他们的第一个扩建的厂房,就是自己的BIM部门设计的。由于项目不大,他们的设计模型里也是考虑进了各种具体信息。真正盖的时候,80%用的都是预制件。


  相比其他一些传统分包商,这个公司发展更快效益更好。我觉得这与他们积极使用新技术是分不开的。拿到一个潜在业主的设计图后,他们能快速的把管道结构在三维模型里重现,并把各组成部件分类、详细化、然后生成清单,这为他们赢得了业主的信任和更多的机会。我还记得老板拉着我看他的菜地,假惺惺的说,当年买的地太多,公司用不到,都用来种菜了,现在要在上面建厂房,我还真有点舍不得。


  看过一个很著名的视频,在中国一栋摩天大楼三天内完工,用的几乎全都是预制件。美国人看到时也是吃惊不已。这说明我们国内公司有能力也有意愿。希望BIM能够早日更广泛更有效的帮助国内的建筑业市场。


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