建筑信息模型

建筑信息模型（BIM）是由各种工具，技术和合同支持的过程，涉及生成和管理场所的物理和功能特征的数字表示形式。建筑信息模型（BIM）是文件（通常但并非总是采用专有格式并包含专有数据），可以将其提取，交换或联网以支持有关已建资产的决策。当前的BIM软件供个人，企业和政府机构使用，他们可以规划，设计，建造，运营和维护各种物理基础设施，例如水、垃圾、电力、天然气、通讯设施、道路、铁路、桥梁、港口和隧道。

BIM的概念自1970年代就存在。

术语“建筑模型”（即今天所使用的BIM）最早是在1980年代中期的论文中使用：1985年由西蒙·拉夫（Simon Ruffle）于1986年发表，后来又由罗伯特（Robert）在1986年发表。 Aish –后来在RUCAPS软件的开发商GMW Computers Ltd工作 –提到该软件在伦敦希思罗机场的使用。“建筑信息模型”一词最早出现在1992年GA van Nederveen和FP Tolman的论文中。

然而，直到大约十年后，术语“建筑信息模型”和“建筑信息模型”（包括首字母缩写“ BIM”）才被广泛使用。2002年，Autodesk发布了一份名为“ Building Information Modeling”的白皮书，并且其他软件供应商也开始断言他们在该领域的参与。通过在2003年获得Autodesk、Bentley Systems和Graphisoft以及其他行业观察家的支持，Jerry Laiserin帮助将该术语推广并标准化为建筑过程数字表示的通用名称。以前，以不同的术语提供了便利的数字格式信息交换和互操作性，Graphisoft将该术语称为“虚拟建筑物”，Bentley系统作为“集成项目模型”，而Autodesk或Vectorworks则作为“建筑物信息模型”。

诸如RUCAPS、Sonata和Reflex等应用的开拓性作用已被Laiserin以及英国皇家工程学院认可。

由于Graphisoft开发此类解决方案的时间比其竞争对手更长，因此Laiserin认为其ArchiCAD应用程序是“当时市场上最成熟的BIM解决方案之一”。继1987年推出以来，ArchiCAD中成了被一些人视为率先实行认为BIM，因为它是能够创建2D和3D几何形状在个人电脑上的xxx个CAD产品，以及首款用于个人计算机的商业BIM产品。

美国国家建筑信息模型标准项目委员会的定义如下：

建筑信息模型（BIM）是设施物理和功能特征的数字表示。BIM是有关设施信息的共享知识资源，可在其生命周期中为决策提供可靠依据；定义为从最早的构思到拆除。

传统的建筑设计在很大程度上依赖于二维技术图纸（平面图、立面图、剖面图等）。建筑信息建模将其扩展到3D之外，增加了三个主要空间维度（宽度、高度和深度），其中时间作为第四维度或使用（4D）和成本作为第五维度（5D）。

也有其他尺寸或用途的参考：尽管有相互矛盾的定义，但所谓的6D代表建筑环境和可持续性分析，而7D代表生命周期设施管理。

因此，BIM不仅涵盖几何。它还涵盖了空间关系，光照分析，地理信息以及建筑组件的数量和属性（例如，制造商的详细信息）。

BIM涉及将设计表示为“对象”的组合，这些对象是模糊的和未定义的，通用的或特定于产品的，实体形状或面向空白空间（例如房间的形状），并带有其几何形状，关系和属性。BIM设计工具允许从建筑模型中提取不同的视图，以进行图纸生产和其他用途。这些不同的视图基于每个对象实例的单个定义自动保持一致。BIM软件还通过参数定义对象；也就是说，将对象定义为参数以及与其他对象的关系，以便在修改相关对象时，从属对象也将自动更改。每个模型元素都可以携带用于自动选择和订购属性的属性，从而提供成本估算以及物料跟踪和订购。

对于参与项目的专业人士，BIM使虚拟信息模型可以从设计团队（建筑师、景观设计师、测量师、土木、结构和建筑服务、工程师等）移交给主承包商和分包商，然后再转交给所有者/经营者；每个专业人员都将特定学科的数据添加到单个共享模型中。这减少了传统上由新团队获得项目“所有权”时发生的信息丢失，并为复杂结构的所有者提供了更广泛的信息。

BIM的使用超出了项目的规划和设计阶段，延伸到了整个建筑生命周期。建筑生命周期管理的支持过程包括成本管理，建筑管理，项目管理，设施运营以及在 绿色建筑中的应用。

建筑信息模型涵盖了从概念到占用的整个时间范围。为了确保在整个过程中对信息流程进行有效管理，可以指定BIM管理器（有时也定义为虚拟的设计施工 VDC，项目经理– VDCPM）。BIM经理由设计构建团队代表客户，从设计前阶段开始，以针对预期和测量的性能目标开发和跟踪面向对象的BIM，并支持多学科的建筑信息模型，以推动分析，进度，起飞和物流。公司现在也正在考虑开发各种详细级别的BIM，因为根据BIM的应用，或多或少需要详细信息，并且在不同详细级别生成建筑物信息模型的建模工作也各不相同。

尽管预算紧张，人力有限，进度加快，信息有限或相互矛盾，但参与构建过程的参与者仍面临不断挑战以交付成功的项目。诸如建筑，结构和MEP设计之类的重要学科应得到很好的协调，因为两件事不能在同一时间和地点发生。BIM还能够帮助进行碰撞检测，从而确定差异的确切位置。

BIM概念设想在设施实际进行物理建造之前先对其进行虚拟建造，以减少不确定性，提高安全性，解决问题以及模拟和分析潜在影响。每个行业的分包商都可以在开始构建之前将关键信息输入模型中，从而有机会在现场预制或预组装一些系统。废物可以在现场最小化，产品可以按时交付，而不是在现场堆放。

可以轻松提取材料的数量和共享属性。可以隔离和定义工作范围。系统，组件和顺序可以相对于整个设施或一组设施以相对比例显示。BIM还通过启用冲突或“冲突检测”来防止错误，从而计算机模型在视觉上向团队突出显示建筑物的某些部分（例如：结构框架和建筑物服务管道或管道）可能相交的地方。

BIM可以通过允许每个小组添加和引用他们在为BIM模型贡献期间所获取的所有信息，来弥补与从设计团队，施工团队以及建筑物所有者/运营商处理项目相关的信息丢失。这可以为设施所有者或运营商带来好处。

例如，建筑物所有者可能会发现建筑物泄漏的证据。他可能不去探索物理建筑物，而是转向模型并看到水阀位于可疑位置。在适当的计算能力之前，他还可以在模型中包含特定的阀门尺寸，制造商，零件号以及过去研究过的任何其他信息。莱特（Leite）和阿金奇（Akinci）最初在开发设施内容和威胁的漏洞表示形式以支持识别紧急情况中的漏洞时解决了这些问题。

也可以将有关建筑物的动态信息（例如来自建筑物系统的传感器测量值和控制信号）并入BIM软件中，以支持建筑物运行和维护的分析。

已经尝试创建用于较早存在的设施的信息模型。方法包括引用关键指标（例如设施状况指数（FCI）），或使用3D激光扫描调查和摄影测量技术（单独或组合使用）来捕获资产的准确度量，这些度量可以用作模型的基础。要对例如1927年建造的建筑物进行建模、需要对设计标准、建筑规范、施工方法、材料等进行多种假设，因此比在设计过程中构建模型更为复杂。

对现有设施进行适当维护和管理的挑战之一是了解如何利用BIM来支持对建筑物管理实践的全面理解和实施以及支持建筑物整个产品生命周期的“ 拥有成本 ”原则。名为APPA 1000 –设施资产管理总拥有成本的美国国家标准结合了BIM，以考虑生命周期内的各种关键要求和成本建筑物，包括但不限于：能源，公用事业和安全系统的更换；持续维护建筑物的外部和内部以及更换材料；更新设计和功能；和资本重组费用。

绿色建筑中的 BIM 或“绿色BIM”是可以帮助建筑、工程和建筑公司提高建筑业可持续性的过程。它可以使建筑师和工程师在建筑物的整个生命周期中整合和分析其设计中的环境问题。

为建筑物建模开发的xxx个软件工具出现在1970年代末和1980年代初，包括工作站产品，例如Chuck Eastman的建筑物描述系统和GLIDE、RUCAPS、Sonata、Reflex和Gable 4D系列。早期的应用程序以及运行它们所需的硬件非常昂贵，从而限制了其广泛采用。ArchiCAD的Radar CH于1984年发布，是首款可在个人计算机上使用的建模软件。

由于在建筑项目中与BIM合作时收集所有相关信息的复杂性，一些公司已经开发了专门设计用于BIM框架的软件。这些软件包与建筑制图工具（例如AutoCAD）不同，它允许在建筑模型中添加更多信息（时间、成本、制造商的详细信息，可持续性和维护信息等）。

BIM是一个行业中相对较新的技术，通常不易采用变化。但是，许多早期采用者都相信BIM将成长为在建立文档方面发挥更加关键的作用。

支持者声称BIM提供：

1. 改进的可视化
2. 易于检索信息，提高了生产率
3. 加强施工文件的协调
4. 嵌入和链接重要信息，例如供应商的特定材料，详细信息的位置和估计和招标所需的数量
5. 交货速度加快
6. 降低成本

BIM还包含建筑性能分析所需的大多数数据。BIM中的建筑物属性可用于自动创建用于建筑物性能模拟的输入文件，并节省大量时间和精力。此外，该过程的自动化减少了建筑物性能模拟过程中的错误和不匹配。

绿色建筑XML（gbXML）是一种新兴的架构，是建筑信息模型工作的一部分，专注于绿色建筑的设计和运营。gbXML在多个能源模拟引擎中用作输入。随着现代计算机技术的发展，可以使用大量的建筑性能模拟工具。在选择使用哪种仿真工具时，用户必须考虑到工具的准确性和可靠性，并考虑他们手头的建筑信息，这些信息将作为工具的输入。Yezioro、Dong和Leite开发了一种用于评估建筑性能模拟结果的人工智能方法，发现更详细的模拟工具在供暖和制冷耗电量方面的最佳模拟性能在平均xxx误差的3％以内。