BIM技术在高校教学应用初探
BIM技术在高校教学应用初探
西安培华学院 魏舒乐
陕西建工集团总公司建筑设计院 程晨
【摘要】通过分析BIM技术在国内外应用现状,以及分析BIM技术在高校实施面临的实际问题,并结合我国建筑工程类专业人才培养方案和教学条件,探究在高等院校开设BIM教学还需准备的工作，为相关院校的BIM技术人才培养提供参考。
【关键词】BIM应用/高校教学/发展
1.绪论
BIM建筑信息模型的建立是建筑行业的一次巨大革命。BIM技术是一种应用于工程设计、建造管理的数据化工具，通过参数模型来整合各种项目之间的信息，尤其是在项目策划、运行以及维护的全生命周期过程中，进行数据的共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出精准高效的理解和应对，为整个设计团队以及建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高效率和节约成本、缩短工期方面发挥着十分重要的作用。
BIM全称Building Information Modeling，中文指建筑信息模型，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。BIM不是将数字信息简单的进行集合，而是一种数据的应用，并且可以用于设计、建造、管理的数字化方法。这种方法支持建筑工程的集成管理环境，可以使建筑工程在其整个进程中显著提高效率、大量减少风险。目前，各大高校都已经加大力度建设BIM实验室，以满足新形势下企业对BIM人才的真正需求。
2.国内外BIM应用现状
2.1现状分析
美国政府从2003年就开始实行国家级3D-4D-BIM计划，自2007年起，规定所有重要项目必须使用BIM技术来进行规划设计。英国政府明确要求2016年前，企业实现3D-BIM的全面协同发展。在韩国，政府计划于2016年前，实现全部公共工程使用BIM技术。新加波政府已成立BIM基金，并且计划在2015年前，将有超过80%的建筑企业广泛应用BIM技术。在日本，建筑信息技术软件产业成立国家级国产解决方案软件联盟。在香港，2014年至2015年期间，政府计划将BIM应用作为所有房屋项目的设计标准。在中国，无论政府还是行业巨头，对BIM的发展预期远不如上述国家明确乐观，对数字化目标和标准制定表述暧昧，但数据分析发现，相比2014年，中国BIM普及率超过10%，BIM试点提高近6%。
中国第一高楼上海中心、北京第一高楼中国尊、华中第一高楼武汉中心等多个大型工程的BIM应用工程项目层出不穷。其中，中国博览会会展综合体工程证明：通过应用BIM技术可以排除90%的图纸错误，减少60%的返工，缩短10%的施工工期，大幅度提高项目效益。更多招标项目要求工程建设的BIM模式。还有部分企业开始加速BIM相关的数据挖掘，聚焦BIM在工程量计算、投标决策等方面的应用，并实践BIM的集成项目管理。因此，总体来说，BIM趋势已经逐步明朗。
2.2业务模式
在国外行业发展中，注重长期性，行业市场化、专业化、标准化、规范化程度高，项目规划有成熟环境和机制，一旦启动，很少返工或大幅度改动，这本身就体现了BIM一以贯之的作风。而在国内，目前还是偏重短期的利益，工程管理粗放式发展。赶设计、抢工期、临场变阵的工程节奏，与BIM的本质有着明显冲突。目前，IPD模式也开始在国内工程使用，在该模式下，业主开工前即召集设计单位、施工单位、材料供应商等项目参与方，共同确定统一的BIM模型。一旦模型确立，既不允许施工过程的设计改图，也不允许材料应用的方案变更。
2.3人力支持
BIM应用必然导致工作量大幅度向设计单位倾斜，同时对与设计对接的BIM人才有旺盛需求。在国外，业主成立专业的咨询团队，一对一对接设计团队；并对项目启动全过程的软件类型、数据接口、信息规范等细节严格规定。在国内，很多设计单位正在组建自己的BIM团队。但进度不理想：工程经验丰富的，受困于传统图纸思维和固有工具操作习惯，难以快速掌握BIM；可以快速掌握BIM的，又往往工程经验不足。因此，高校期间推广BIM技术，使学生尽早着手学习，将更能满足社会对人才的需求。
2.4技术支持
BIM意味着海量二维数据的加工与三维数据的创建，对数据采集和处理有较高的技术要求。相比国外，国内建设行业的信息化基础还很薄弱。目前很多企业的数据采集仍然依靠人工查询、手动上传到系统。这种方法不仅周期长，而且精度低，对后续数据之间的交互，以及数据与模型的对接也很不利。并且每一家企业的数据需求、数据格式和表格形式都是不一样的，标准不一。因为BIM应用很关键的一点是实景模拟，这对于工程数据与温度、光照、人流等环境信息的即时整合分析提出更高要求。
目前国内工程软件局限于工程量计算、套价等独立环节，解决的问题偏离散、技术，难以满足集成化的项目管理和方案设计需求。同时围绕BIM的核心软件如建模软件、模型分析软件、设计模拟软件等国内还在研发阶段，实际应用时需要从国外引进。相比国外以BIM为平台的定位，现在国内对BIM主要作为软件来应用，而上升到管理层面涉足相对较少。
3.BIM在高校实施面临问题
3.1缺乏实际项目
目前，绝大多数BIM的使用主要还是在较大规模的设计项目上，普通的项目还是占到市场的绝大多数。如果没有相关硬性要求，设计院不会贸然使用，因此，学生能够接触实际项目的机会更是少之又少。而且BIM平台的应用现在主要还是面向于施工图阶段的出图，方案阶段如果将传统的CAD加SU模式，转换为BIM平台显然有些多此一举的感觉。从全国各大高校建筑专业学生来看，主要学习方向还是集中在方案能力的提高上，对于施工图的学习还是较少。
3.2增加投入成本
首先从时间成本来说，对于设计周期，当前建筑设计的模式，大部分还停留在使用CAD和SU的基础之上，实际工作中，甲方出于成本等各方面的考虑，通常不会出现太多异形的建筑，而那些方方正正的建筑，对于一个熟练的建筑师来说，用CAD与SU的组合足以胜任目前的工作，并且效率远胜于使用BIM相关软件操作，对于投入时间来说，很多项目没有必要也不可能不计时间成本用BIM去做。从高校的教学大纲来看，需要安排充足的课时去学习才能达到教学目的。
其次，如果全部将现有的教学环节增加BIM平台进行教学操作，需要耗费学校大量的培训成本与精力，这对于硬件有着一定的要求，BIM主要基于三维工作方式，其建筑模型文件大小从几十MB至上千MB，故对电脑硬件的计算能力和图形处理能力等，都提出很高要求。对于电脑硬件配置要求主要有以下几个方面：
（1）CPU：CPU在交互设计过程中承担更多关联运算，另在模型三维图像生成需要渲染,而REVIT支持多CPU多核架构的计算渲染，多核系统可提高CPU运行效率，尤其在同时运行多个程序时，提效更为显著。Revit软件在保存、渲染、清理墙链接等时候，会用到多线程技术，故推荐CPU拥有二级或三级高速缓冲存储器；采用64位操作系统，有助于提升运行速度。
（2）内存：从现有资料了解，REVIT模型文件所占用内存容量，至少在文件自身大小20倍以上；另为充分发挥64位操作系统优势，8G或16G宜成为内存标准配置。
（3）显卡：显卡性能对模型表现和模型处理而言，至关重要。显卡要求支持DirectX 9.0和Shader model 3.0以上。越高端的显卡，其三维效果越逼真，图面切换越流畅。为此，应选用独立显卡（因集成显卡需占用系统内存），且显存容量不宜少于1G。若采用revit软件，则可在Autodesk网站上搜索及查询REVIT认证的显卡驱动。
（4）硬盘：硬盘转速对软件系统也有影响，一般来说是越快越好，但其对软件工作表现的提升作用。初看没有前三者明显，故硬盘重要性常被使用者忽视。当设有虚拟内存并处理复杂模型时，硬盘读写性能显得十分重要。为提升系统及REVI运行速度及文件存储速度，可采取“普通硬盘+固态硬盘”配置模式。
（5）显示器: BIM软件多视图对比效果,可在多个显示器上得以淋漓尽致的展现。故为避免多软件间切换繁琐，推荐采用双显示器或多显示器。显而易见，如不考虑成本因素，屏显尺寸越大、显示分辨率越高、辐射越低，配置就越理想。
根据市场情况来看，不包含显示器，单纯主机价格初步预算在4000元左右。以学校现有的设备来看，这将是一笔较大的支出项目，况且现在的学校教授的制图技术，配合CAD已经可以满足进入社会的基本需求，若将高额经费支出在在这一项上，且投入产出比太高了，也是高校对BIM技术纳入实际教学犹豫的重要原因之一。
3.3颠覆传统观念
在多数高校师生的了解中不难发现，BIM推行另一个很大的阻力就是来自于其自身持有传统的设计观念。与其说高校迟迟不愿推行或者抗拒BIM，不如说对BIM的前景还不能充分预料，不知道BIM究竟是什么，对学生未来自身专业素质提升带来多大效益，看上去似乎很复杂，却又不知所措，对于行业新兴的事物抱有怀疑的态度。
4.提出建议
目前很长一段时间，BIM在国内可能先暂时会作为一个新的画图工具，而真正意义上BIM那种工作方式和那种统筹大局的管理模式很难展开。就像CAD刚刚兴起，出现了一种职业甚至一种公司专门替人画图，他们不需要掌握多少工程方面的知识，只要按照工程师说的照着描就行了。现在BIM来了，感觉这是一个新潮的理念，然而看看BIM工程师很多的工作就是拿着CAD施工图专门建模，然后再做做碰撞检查，再出三维施工图。
但是当我们回到培养学生的初衷时，以及考虑设计的本质，高校应当避免学生只是掌握一门软件技能，学习软件的本身不是为了软件，而是作为一种更加有效的设计工具，来提高我们的设计能力。只会软件操作的是绘图员，而既有专业技术又能操作软件的才叫设计师。现阶段BIM的运营、BIM培训，相对来说是一个非常大的市场，高校可以先培养部分师生学习，然后与企业之间进行校企合作，利用学生接触新鲜事物快的特点和单位有实际经验的人员进行配合，推行试点项目推行。
5.总结
其实，BIM只是一个辅助设计师的工具，就像当年CAD让设计师的工作更加方便快捷一样，最核心的始终是学生自身的设计水平，和周围工具的转变并没有直接联系。我认为高校首先要正确理解BIM的概念，BIM可以用来提升设计效率，让各专业之间的做一个较好的整合，而不是只局限于自己的专业技能。因此，未来设计师一定要理解并融入BIM的工作文化，而从设计技能的角度就应该按自身工作需要了。
BIM在建筑界的应用将会是大趋势，现有的行业文化将会和BIM文化相互适应，这个过程会经历一段时期。不过从现在的市场来看，我认为BIM有一个比较好的发展机会，房地产市场整体的开发速度降下来了，对于建筑质量和成本的控制就会提高，所以BIM是未来的市场绝对主力，加之建筑工业化的影响，也必然会有更大的发展，难点依然在于人，学习BIM，尤其是建筑设计思路的转变，对于在校生来说不是一个简单的事情。总而言之，不管年代如何变化，设计人员要做的事情的根本和目标是不变的：用更经济的方式，造更好的房子，让人类更诗意地栖居。
参考文献
[1] 曾文海，付伟明《BIM技术在高校教学中的应用研究》[D]．2014年
[2] 李宏俭《高校培养建筑信息化BIM应用人才的理念和策略探索》[D]．2014年
[3] 郝丽《BIM技术融入高校工程类专业教学的应用研究》[D]．2014年
[4] 刘红勇，何维涛，黄秋爽《普通高等院校BIM实践教学路径探索》[D]．2013年