专有名词的定义往往经过了高度抽象。对经验丰富者，抽象结果就像 d/dx(x)=1 一样自然，但对于新手，这些定义就会给人一种好像懂了又好像没懂的感觉。因此这里只是暂时列出 BIM 的一个定义：建筑信息模型（BIM）是一种应用于工程设计、建造与管理的数字化工具。通过建立建筑的数字化模型，使数据可以在项目策划和运维的全生命周期中共享传递；使工程人员可以对建筑信息作出正确理解和高效应对；为设计、建筑与运营等各方建设主体提供协同工作的基础。
而对这个定义，我个人有一些浅显的非抽象理解。
- 在几乎每个行业中，最终量产前通常都会先制作几个原型产品。但可惜现在我们面对的是建筑业而不是制造业，总不能真正开始建鸟巢前，先在北京市郊建几次鸟巢试验一下吧。但信息技术成熟后，我们可以创建一个数字模型来达成原有目的，这就实现了使用 BIM 的其中一个目标：在实地工程之前发现不合理之处并降低成本。
- 但有了反应项目方方面面的数字模型，我们不应该局限于此。因为有了模型，就意味着可以从更高视角上把控一个项目的整体，这对于有此需求一些高端物业管理公司而言，同样是极有潜在应用价值的革新。
从编程思想角度思考BIM
我近期在学习 BIM 与 CAD 的异同之处时，看到过这样一种说法：
CAD 是面向过程，而 BIM 是面向对象。
关于面向对象和面向过程这两种程序语言思想，我在以前的文章里写过自己的一点浅显理解。现在才发现这两种思想的应用原来是可以超越程序设计，扩展到其他领域并加以应用的。CAD 我倒是经常在各种课程作业中简单运用过，而 BIM 我目前还没机会实际使用过，但是我也许可以根据面向对象的核心思想，来推测一下可能存在的区别，如有错误之处还请斧正：
其实在图形的角度看，CAD 也算半个面向对象，但从整体工程角度却显然没有，更像是面向过程那一套，而 BIM 看起来就比 CAD 正统的多。回忆一下我当初在课程作业中使用 CAD 的经历，我的操作单位大多是点、线、矩形、平面图形等，通过对各种图形对象的组合来画图。而据我了解，BIM 则是通过对柱，梁，墙等三维建筑构件的组合来进行建模的。
那么这些三维建筑构件，我认为完全可以看作是对二维图形和属性进行抽象和封装后的对象。这样一来，虽然看起来我们的操作层级更高更抽象，但实际上 BIM 中的几何细节并不会比 CAD 少。因为这些几何细节虽然经过了封装与抽象，但会留给外部世界一个操作窗口。这个窗口就像编程语言中的“接口”，只会暴露出需要我们工程设计人员进行操作的属性，而不必要的信息则会被完全封装。（本段完全属于个人推测）
最后还有一些其他的好处，比如要描绘一个事物，用 CAD 我们需要从不同角度描绘该事物，但每一次都得从头开始画。而 BIM 则是雕塑，关注的是客观对象，因此雕像可以展现事物的真实形态。只需要一次“雕塑”，其他任何角度的观察都不再需要额外工作。
学习BIM的方向
在这里，我想先把学习软件使用放在一边。因为这很大程度依赖于实际的项目经验和长时间的水磨功夫，而且会造成个人能力严重受限于软件本身。最重要的是，我目前并没有能到实际项目中锻炼的机会。那么其他方面呢？通过这段时间的了解，我意识到编程能力对BIM技能的提升至关重要，体现有两点：参数化设计的需要，BIM二次开发的需要。
关于参数化设计的意义，假如画一栋楼需要 20000 个构件，但是有 3000 个是类似的。那么把这里类似的构件用参数代替，通过代入不同的值会得到不同的类型模型，无疑可以极大降低人们的重复劳动，解放人们的精力以专注于更有价值的部分。
至于BIM二次开发的意义，实际工程项目千差万别、国外软件在国内水土不服、甲方定制功能的巨大需求……是这些因素共同催生出了这个巨大的市场：BIM二次开发，从而满足各种各样的实际需求。
因此我认为，之后对相关编程能力的提升可以从下面几点切入：
- 学习 C#。通过我的一些了解，目前市面上关于 Revit 二次开发的书籍资料，语言基本使用的都是 C#，这意味学习时遇到问题更容易在网络上找到答案。并且 Revit 二次开发的主流语言同样是 C#，比如对 IFC 这种中间数据标准的开发，通过 XBIM 对 IFC 进行二次开发效率非常高。
- 学习使用 rhino、dynamo 等建模效率化软件，并学习一些脚本语言以备解决特定需求。另外据说 python 支持 dynamo 中的自定义节点，为了可以更好的理解 dynamo 节点等知识，同样可以加入学习计划。
- 对于 rhino、dynamo 等建模效率化软件，同样有巨大的二次开发需求，主流语言同样也是 C#。
- 目前的认识还较为浅薄，以后会逐渐修改补充。
一些BIM的成功应用
在基于CAD/BIM+GIS的渝赤叙高速公路工程项目中，成功结合了 BIM 和 GIS 各自的优越性。在我的认知中，这两项技术本质均为对现实世界的数据化，在道路建设中，它们本来就应该是天作之合的一对。
- 通过将 GIS 模型数据导入至设计选线软件中，直观展示线路方案与工程环境及相关控制因素之间的关系，使设计可以充分考虑线位适应性、对环境影响、对涉水设施影响等。当有多个比选方案时，可以将多个方案同时集成至GIS模型中展示，直观展示各论证方案的优缺点。
- 三维 GIS 模型和精细化 BIM 模型完成后，项目对其进行了充分集成，成功做到了数据集中管理与展示。之后利用 GIS 平台丰富的分析功能，轻松实现了工程定位和空间、淹没、日照、火灾分析、通视分析等。更重要的是辅助工程勘察设计，比如沿线查看环境敏感点、辅助分析地质灾害已经辅助拆迁分析，显著提高了工作效率。
济南市“三环十二射”高快一体规划中的快速路项目中，K3+570 至 K4+650 标段应用了 BIM+GIS 技术。
- 目前国内 BIM 技术广泛应用的建筑工程多为点状、相对集中、标准化程度较高，而公路工程涉及范围广、基础数据大、与地理信息关系密切。因此该项目首先解决了 BIM 与 GIS 的整合问题，其次解决了大体量 BIM 模型的承载问题。
- 该项目通过二次研发，成功把传统路线软件与 BIM 建模软件给连起来了，完成设计时可直接转化为 BIM 模型，避免了翻模和重复劳动。
- 充分利用参数化工具开发专业族与部件，实现同类工程构件快速参数化建模，大幅改善了建模效率与工作量。
- 为了保障标段施工期间车辆正常通行，项目中通过 BIM+GIS 提前模拟了车流量和项目所处环境，为交通组织提供了必要的数据，显著减少了施工现场的人员、物资、时间等浪费。
关于上海中心大厦项目，我专门去看了一遍央视的《超级工程》纪录片，BIM 技术作为辅助技术得到了广泛的应用，并很大程度改进了传统设计上的一些弊端，这点同样也在参与方同济大学建筑设计院的论文中有清晰的描述：
- 纪录片中提到，大厦用到的某些钢构件长宽达三四十米，预制后为保证运到现场还能严丝合缝对上，往往需要预拼装。但全部预拼装不仅耗时长，运输更是麻烦。最终用全站仪精确测量了构件尺寸，输入至在 BIM 模型中进行预拼装检验，完美解决了问题。
- 在管线方面，显然三维管道系统更能反映真实空间状态。但由于存在大量桁架，可用于管道的空间异常紧张且变化多端，且图纸上很难表达管道彼此关系。但是通过 Revit MEP 搭建 BIM 三维管道模型后，可以用碰撞检测轻易发现并检测出各专业间设计冲突。
在德国法兰克福的某商业中心项目中，则是全程采用了 BIM 进行正向设计。下面是阅读深度参与该项目的一个工程主管的分享后，总结出的一些优越性：
- 项目开始和审批阶段的图纸，可直接从 Revit 模型中导出。虽然在建模和设计参数时会投入更多精力，但避免了传统设计中改了平面改剖面，牵一发而动全身的重复劳动。
- 传统施工图阶段流程是：建筑师提供图纸给工程师，工程师以此为依据设计预留口 $\longrightarrow$ 工程师与建筑师经过多轮协商后递交预留口终稿，建筑师出施工图作为混凝土施工依据 $\longrightarrow$ 混凝土施工结束后，表达剩余建筑部分图纸如轻质隔墙，吊顶等。但有了 BIM 后，前两个阶段完全不用出一张图纸，全部工作都在模型上即可完成。
暂时性的问题
由于本人没有实际经验，因此我在网络上筛选了很多讨论并进行了学习，这些讨论大多来源于拥有一定实际工程经验或 BIM 应用经验的人，因此大概有一定参考价值。
- 目前的国内施工图审查标准还是二维的，因此 BIM 并不能作为最终施工依据。
- 当前主流 BIM 软件仍然较为偏“重”，缺乏互联网时代的简明高效风格。
- 公路工程受外界影响较多，沿线地质情况复杂多变，地形测量准确性较低，因此边施工边调整设计的现象很常见。因此为了现场更改设计的需要，我个人认为可以通过增加 BIM 软件的易用性加以解决。假如十年后，我们的 BIM 软件能做到连乡级施工队的技术员都喜欢拿出来看看模型，也许自然而然就会得到自发的推广。
- 建筑领域的 BIM 已有较为成熟的 IFC 数据标准，可以用来跨软件跨部门数据交流。但其它工程领域，包括道路工程，似乎尚无统一标准。为实现模型属性，各开发者各自开发私有接口，很不利于推广和互通。
- 我国目前的公路养护系统应用一般仍采用传统二维地图显示方位信息，无法全面表示立面目标之间准确的相对关系，无法通过信息系统对立面设施进行查询、观察和分析，严重影响了 GIS、BIM 技术在公路领域的应用。
- 由于我国公路系统内包括运营、路政、养护等多个部门，各部门有各自的信息系统，数据格式和交换格式也不同，导致无法整合到统一的地理数据平台上进行统计分析和数据挖掘。这就导致各部门间难以高效协同，决策者难以通过统一平台掌控公路整体状态。
- 按 BIM 软件逻辑，设计者制图时应该直接使用 BIM 软件进行绘制，但现状则是设计院普遍用 CAD 绘制完成后再进行翻模。这种重复劳动造成了设计院在人工和投入上的双重浪费。
- 传统设计院不太擅长全周期的统筹管理工作，据从业人员反映，很多设计院在将模型交给甲方后，设计院 BIM 团队基本不会提供模型维护服务。
- 施工方使用 BIM 进行施工管理的优势显而易见，在足够详细的模型和施工中及时进行模型数据更新的前提下，BIM技术对施工管理和成本控制上优势巨大。但与此同时也导致各细节数据都被摆在台面上，很多原本的隐性收入消失，减少了施工方实际收益。
BIM前景展望
国外，美国联邦公路局已经将 GPS、GIS 及多媒体视频等技术应用到公路资产管理中，可以迅速定位损坏公路资产视频，保障道路安全。而我国在这方面的应用才刚刚起步，在阅读完长安大学几位老师的一篇综述性论文后，我个人觉得这项事业最大的挑战应该在于文中的“采集感知层”，因为这一步代表了现实与数字的界面：
文章中提到，现阶段路面信息采集在传感器耐久性、数据采集类型、数据内在关联挖掘等方面还有一定差距。我在想，如果随着技术的进展，可以建立一个成本可以接受、数据搜集全面高效的信息采集系统，那么公路工程的全生命周期管理不就像早霞后的日出一样自然吗。
在建筑领域，BIM 除了对设计施工阶段的助力，全周期管理也大有可为，但据相关人员的介绍，国内目前的应用还比较空白。
对于全周期管理的理解，我脑海里倒是有个比较直观的图景——在很多科幻电影里，经常看见主角随手扯出一块三维立体投影，投影里可以显示目标建筑或城市地段的三维空间模型。我认为这就是典型的 BIM 在全周期管理中的应用。从这个角度看，BIM 更像是一种基础设施，本身不直接产生价值，却是很多其他活动的基础条件。但是基础设施的建设往往是漫长而艰难的，这点应该做好心理准备。
除了软件本身，我还了解到有一种专业门类叫设施管理（Facility Management）公司，比如常说的 FM 五大行：仲量联行、戴德梁行、第一太平戴维斯等。从个人的理解来看，这类公司对 BIM 的全周期管理概念应该会比较热衷，但我国国内似乎还没有能与五大行对应的知名大型企业，这是一个潜在的发展方向。
从更高的层面推论，BIM 必然有很大的发展空间。这个判断基于一个简单的事实，人类大脑对世界的理解，天然就是三维的。过去是因为技术能力不足而将其分解为平面图，并以此为工具进行设计和施工，这是不得已的过渡措施。这种强行用人脑把二维图纸还原成三维空间，进而检验质量的过程是非常疲劳和痛苦的。
在施工方面，据从业人员分析可知，由于工程规模巨大、建设速度巨快、人才流失断层，单纯依靠平立剖图纸来完成一个复杂建筑项目时已经很困难了。因为能通过一大堆单色线条密密麻麻的建筑图纸，在脑中重建三维形态，从而读懂整个建筑工程设计的施工员，已经非常非常少了。大量现场技术员读基本图纸都错漏百出，建筑师驻场几乎要变成刚需。
在设计方面，能依靠二维线图进行建筑设计的设计师也有严重的人才断层。以前的设计师都学过画法几何、手工求三维透视图，但如前文所说，这种事情本应只是过渡措施。
结束语
因此我坚持认为，未来一定会来。信息技术对于很多传统行业的改造都接近完成，但工程行业在这方面却吊在了车尾。我觉得这并不代表工程行业不需要更高水平的数字化，而是因为这个行业的粗犷、下沉和标准化欠缺本身就意味着高难度，君不见连谷歌的数字城市计划最近都听不见什么声音了。
但我觉得整个人类物质环境的数字化趋势依然不可阻挡，因为数字化就意味着简洁、效率和生产力。虽然目前工程领域的数字化大大落后于机械等高度标准化的行业，但发展空间本身就意味着事业、机会和热情，谁敢打包票工程行业不会成为第一次工业革命里的纺织业呢？如果我今年能有幸上岸，希望我能为这项事业贡献一份微薄的力量。
Reference
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