建筑信息模型技术员:让一砖一瓦都智慧起来

2019-07-11 13:24:48 8

在图纸上一笔一画画建筑施工草图,还是用电脑输入数据自动生成一个逼真的建筑模型?随着大数据和云计算的发展,建筑行业正发生着巨变,越来越多的建筑设计人员更倾向于采用功能更强大的后者。由此,建筑信息模型技术员这一新职业应运而生。

今年4月,人社部公布建筑信息模型技术员等13个新职业。建筑信息模型技术员,就是利用计算机软件进行工程实践过程中的模拟建造,并监控建筑“一生”的技术人员。作为建筑老行业里的新行当,建筑信息模型技术员是“建筑师+程序员”的跨界强强组合。

原来建筑画图还可以这么弄

早在2011年,中国市政工程华北设计研究总院第一设计院副院长孟昭辉就开始研究建筑信息模型技术(BIM)。在那时,不光外行人,就算是建筑业内的人,对其也知之甚少。孟昭辉觉得发现了“宝”:“原来建筑画图还可以这么弄。”孟昭辉说,最重要的是其在设计、施工以及维护等阶段强大的附属功能。

在孟昭辉所在单位松北区一栋名为“九〇四”的大楼内,孟昭辉向记者展示BIM工作机房。孟昭辉说,简单地讲,建筑信息模型就是在建筑项目设计时,利用建筑专业计算机软件建立虚拟的建筑三维模型。它与普通建筑三维立体效果图的区别是,效果图只能看,而BIM里边包含着完整的与实际情况一致的建筑工程信息库。大到建筑结构、墙面,小到一根管线、一台空调都能在模型里看得一清二楚,而且与真实尺寸是成比例的。

微缩模型可以根据设计者的意愿随意更改。“在项目前期,可能有10个设计方案报上来。过去评审人员都是根据平面图纸看样子,或者设计者作出小模型来看效果。而采用BIM模型后,评审人员可以在电脑中打开设计方案的任何一个房间并虚拟走进去,身临其境看建筑全貌。”孟昭辉说,“这还不是最神奇的。当评审人员觉得某一个设计方案的某一设计很好,想把这一设计增加到选中的设计方案中时,只需输入一串命令,一个结合两种甚至更多设计方案的新建筑模型就会立即呈现。”

在建筑设计阶段,设计人员最头疼的问题就是暖通、给排水、电气等各种设备的安置。“每种设备材料尺寸、数量等参数只要有一点变化,整个设计图纸都要重新修改。”孟昭辉说,采用BIM模式,房间和所有安装设备的尺寸都已经预先输入电脑,在BIM建模之前,会预先进行“碰撞检查”,施工管线遇到变压器或消防栓会自动绕过,到管线交叉的地方会自动生成最合理的管线交叉方案。“通过BIM技术建造模型,若设计有不合理的地方,在模型上就能发现,并及时调整。这意味着,原本施工时才会发现的许多问题前移到设计阶段就可解决。

重大建筑项目基本都采用BIM技术做支撑

BIM机房,中国市政工程华北设计研究总院第一设计院副院长臧国辉正在与设计室主任安吉认真核对建筑数据,研究讨论建筑信息模型代码的设置等细节问题。“简单地说,BIM就是用代码形式把建筑大数据输入软件。”臧国辉说,经过程序员操作,整个建筑模型就展示出来了。

说起来简单,做起来并不容易。安吉说,BIM建模是一个各个专业协同完成的工作,其中包括建筑、结构、给排水、电气、供暖、通风、消防、动力等各个专业的配合和协作,“制定统一的标准就显得特别重要。比如命名标准,对于同一类构件要制定统一的命名规范,以免出现命名混乱。”安吉说,BIM技术员的工作细小而繁琐,每个专业项目从楼层开始绘图采集数据,再具体到柱、梁、板、墙、楼梯、屋顶、线管、风管、阀门、配电箱、开关、插座等,最后进行各专业的BIM模型整合、碰撞检查、管线综合、修改完善模型。目前,国内比较重大的建筑项目基本都采用BIM技术做支撑,哈尔滨机场、地下管廊建设等重大项目也采用了BIM技术。

对整个建筑全生命周期的监管

实际上,BIM是对整个建筑全生命周期的监管。BIM技术从设计方案起步,但最大的优势却往往在施工及后期运维期间发挥出来。项目开工和建后维护,各相关单位都是根据BIM技术来实现协同工作。

朋友圈中曾经疯传过一个德国乡村造房子的视频:建筑工人按照设计方案,不需要使用水泥砖头,不需要切割材料,就像小孩子搭积木一样,几小时内搭好房屋。“这就是用BIM技术来建模,所有材料在工厂内切割完毕,工人只需按要求拼搭即可。”孟昭辉说,这种模式能极大地节约工期、减少物料损耗、降低成本。

从项目施工开始,BIM模型对施工质量、安全、环保、效率等方面都有严格测算及分析。孟昭辉说,在施工阶段,工程技术人员从BIM中调出设计方案,房间里几组暖气片、管径是多少,这些数据一点就能出来,而且建筑所需材料已经在工厂提前加工完成,工人在现场不用再切割,直接像搭积木一样连接起来就可以。切割好的材料不会出现切割误差,减少了工人操作不当造成的施工方原材料不必要损失。据业内人士粗略估计,应用BIM技术,建筑施工将节省人力和缩减工期至少在三成以上。

在后期运营维护阶段,BIM意义更加巨大。而在BIM软件中,建筑项目中柱子、钢筋、门窗等所有建筑物件,都标注着产品出厂日期、使用寿命、维护要求等细节,“比如在日常管理中发现哪里出问题,都能精准地判断出附近区域哪个结构出现问题,哪个部件需要更换。”安吉说。

面对火灾等突发事件,在BIM技术支撑下,管理人员只需点击电脑,即可启动自动切断系统,防止火灾进一步蔓延,同时第一时间系统自动向消防部门报警,最大可能减少损失。

从一栋“智慧楼”到智慧区到智慧城

BIM只是一种建筑信息化工具,但它的出现彻底改变了行业的发展进程。“就比如过去我们坐火车、坐汽车去北京,现在我们坐飞机,以后可能坐火箭,效率成倍提高。”孟昭辉说,BIM技术是建筑与信息技术的深度融合,这种新型的应用技术无疑会加速建筑行业的跨越式发展。

目前,在BIM技术领域,国内BIM系统平台开发水平还要比国外差一些。但在应用领域,国内要比国外应用范围广,体量大,堪称世界第一。“因为中国地域广,大型建筑多,国内上规模的大型建筑项目基本都已经应用这项技术了。”孟昭辉说,目前我国正致力于CIM(CITY INFORMATION MODLLING)建设,即城市信息模型,它是通过采集城市中各个建筑信息,最后汇总成整个城市的建筑信息,并为其赋能。

最近,哈尔滨新区正在努力打造智慧新区,基本途径之一就是把新区每个建筑的建筑模型做出来,其中包括每个房子的功能、消防、弱电、照明都能植入系统,并实现智能管理。而这一诉求目前正在雄安新区实现。所有建筑的数据都输入BIM软件,即通过电脑建立一个电子雄安城。“比如要建一所学校,设计施工方把方案拿来,通过电脑演示效果图,了解会不会对周围建筑有影响,与其他建筑相邻关系等。”孟昭辉说。

目前国内BIM还处于初级阶段,实现的功能也很有限,目前大多数只在项目设计、施工环节应用,在后期运维等领域的应用还是空白。由于功能少、投入资金大,因此对于大部分建筑企业吸引力并不大。但BIM技术必将是建筑行业未来的发展方向,“在这个行业,跟上就能生存,跟不上就是等死。”孟昭辉说。

30万年薪招不到人,BIM人才非常稀缺

“国家这次公布建筑信息模型技术员这一新职业,是对建筑领域未来发展方向的一个定位和引导,鼓励更多的建筑项目应用这个技术,实现行业‘提档升级’。”孟昭辉说,BIM将成为未来行业发展趋势,但现实问题是,BIM技术人才目前非常稀缺。哈尔滨师范大学环境艺术设计专业副教授车宇宁说,在哈尔滨,即便许多单位挂出年薪30万以上的招聘广告,实际上能真正运用这种技术的人员却很少。合格的BIM工程技术人员要有传统建筑专业背景,要懂结构、设计、水暖、电气、景观绿化,还要懂计算机软件编程,但传统工程技术人员对编程不擅长,因此目前不得不采取“建筑技术人员+计算机编程人员”模式的折中办法。

2011年5月,住建部发布《2011—2015年建筑业信息化发展纲要》,正式拉开BIM在中国应用的序幕。2014年,黑龙江也出台配套政策推动BIM技术发展。然而,因为前期投入较大,需要大量购买软件,配备大量懂编程设计人员,因此目前只有大型设计单位和施工单位才采用这种模式。去年,中国市政华北设计研究院建立BIM智能研究院,投入3000万元用于购买建筑信息模型软件及配备编程技术人员。

“现在,我们经常组织建筑师和编程技术人员参加BIM业务培训,让建筑师知道数据如何转换成代码,让程序员知道如何抓取建筑上的数据。”臧国辉说,现在一些高校已在建筑设计等专业开设BIM技术相关方向的课程。作为应用单位,他们建议建筑学院在课程内容设置上,应当设置基本的计算机编程技术,以便毕业生入职后迅速适应岗位。“可以预见,几年之后,具有一定建筑信息模型技术的专业人员将遍布建筑行业。”

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