· BIM：面對的現實挑戰和未來的效益潛力

知道什麼是 BIM（建築資訊建模）嗎？

不只是縮時，還有粉塵、噪音、位移偵測

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建築技術的採用一直很緩慢，但該行業越來越意識到 BIM 在該領域的潛力。BIM 承諾在專案項目的整個生命週期中做出更好的決策。

由於 BIM 以更具成本效益的方式，解決了古老的問題，並能更好地解決問題、更有效的溝通和更快的專案建設，因此在實施成為常態之前，已經確定了一些 BIM 挑戰。

BIM 回顧

建築資訊建模 (BIM) 被定義為「涉及在整個生命週期內，對建築物的數位資訊進行結構化共享和協調的過程」（Eastman 等人，2011 年）。BIM 被視為一種協作技術，它消除了行業中大多數與通信相關的交付挑戰（Navendren 等人，2014 年）。

在過去的二十年中，有效益和高效率的交付，一直是建築行業面臨的主要挑戰，而分散化是該行業交付過程的關鍵因素。衍生的問題是：交付過程中缺乏成本和時間確定性；成品品質；對抗性文化；無法管理的委託風險和回報（Navendren 等人，2014 年）。

鬆散計劃的交付過程中，缺乏整合會阻止任何形式的有效溝通或協作。

將其整合為一個協調良好的流程，似乎是改善建築業的催化劑（Arayici 等人，2011 年）。虛擬 3D 通信正在成為一種新的過程，它將徹底改變與專案交付系統的整合和協作程度（Eastman 等人，2011 年）。這個過程就是BIM。

BIM 預測

儘管 BIM 自 80 年代就已經存在，但它只是在最近幾年才被廣泛使用（Eastman 等，2011）。在英國，由於英國政府的建設策略是在 2016 年底之前，在所有政府專案中實施 BIM 2 級，從而在整個行業中普遍採用 BIM 的路線圖中，BIM 得到了更廣泛的討論（Navendren 等人，2014 年） .

英國政府的期望，包括透過系統地採用 BIM 來提高效率、改善碳排放，以及將公共專案項目的成本降低 20%（Navendren，2014 年）。預計這些目標的實現，將透過與 BIM 相關的優點來實現。

然而，有幾個社會技術問題，正在破壞這些好處的實現。它們將在下一節中與 BIM 的優點一起討論。

BIM 優勢

BIM 的潛力是廣泛的。在建築專案中實施 BIM 的好處很多，但包括以下主要方面（Azhar，2011）：

更快、更有效的流程：資訊更容易共享，可以增值和重用。
更好的設計：可以嚴格分析建築方案，快速執行模擬，並進行性能基準測試，從而實現改進和創新的解決方案。
受控的全生命週期成本和環境數據：環境績效更可預測，生命週期成本更易理解。
更好的生產品質：文檔輸出靈活並利用自動化。
自動化組裝：數位產品數據可用於下游流程，並用於結構系統的製造和組裝。
更好的客戶服務：透過準確的可視化，更好地理解提案。
生命週期數據：需求、設計、施工和營運資訊可用於設施管理。

在對 32 個重大專案的案例研究中，史丹佛大學綜合設施工程中心報告了統計數據，帶來的以下好處（CRC Construction Innovation，2007）：

高達 40% 的預算外變更消除
與傳統估算相比，成本估算準確度在 3% 以內
生成成本估算所需的時間最多減少 80%
透過衝突檢測節省高達 10% 的合同價值
專案完工時間減少高達 7%

不同的專案參與者也有特定的好處：

客戶：透過加強與設計團隊的溝通，更好地捕捉需求
設計師：提高設計意圖的清晰度，輕鬆測試設計選項，並在團隊中輕鬆分發設計文檔。
承包商：獲得用於估算和投標的更優質資訊，早期參與以促進可施工性和有效調度，以及由於能夠在實際施工前進行模擬，而實現無衝突施工。
設施管理：提高竣工和移交資訊的品質，更容易整合到電腦輔助設施管理系統中，以進行維護和使用後評估。

建築信息模型 Aproplan smartbuilding — 圖片由博世安全提供。

為了評估提議的投資，通常會分析投資報酬率 (ROI)。它將投資的預期收益與投資成本（ROI = 收益/成本）進行對比。在對 10 個專案的詳細成本研究中，各種專案的 BIM 投資報酬率從 140% 到 39,900% 不等。所有專案的平均值為 1,633%，沒有規劃或價值分析階段的專案為 634%。

由於數據傳播量大，很難得出 BIM ROI 的具體範圍。其他專案透過實際施工階段，直接碰撞檢測成本避免，或規劃/價值分析來衡量 BIM 節省。上述成本數據均未考慮因實施 BIM 所帶來的間接、設計、施工或行政，或其他形式的成本節約。

在 2014 年 McGraw Hill Construction BIM 研究中，全球 75% 的承包商報告了正的投資報酬率。BIM 的實際投資報酬率可能遠高於報告的。

BIM 風險

BIM 實施中涉及的風險可分為兩類：法律（或合同）和技術（Azhar，2011）。

法律：缺乏對 BIM 數據所有權的確定，以及透過版權法和其他法律管道對其進行保護的必要性。數據所有權沒有簡單的答案，因為團隊成員提供專有資訊，用於由專案所有者支付的專案設計。當業主和建築師/工程師以外的專案團隊成員，提供整合到 BIM 中的數據時，可能會出現許可問題。另一個問題是，誰將控制數據進入模型，並對任何不準確性負責。整合的概念模糊了風險和責任，可能增加的責任級別。
技術：隨著成本和進度作為附加維度，添加到建築資訊模型中，不同專案之間適當技術接口的責任，也成為一個問題。必須以合同方式解決成本和調度數據的準確性和協調責任 —— 使用 BIM 的風險與回報一起在專案參與者之間分擔。

BIM 挑戰

儘管大量案例研究都證明了好處，但仍然存在一些 BIM 挑戰，這些挑戰繼續阻礙 BIM 的更廣泛採用和實施。許多小公司都擔心轉向整個 BIM 流程。

2014 年，英國國家建築規範概述了組織尚未轉向 BIM 的前五個管理原因（Lymath，2014 年）。

客戶沒有需求。73% 的擁有 5 名或更少員工的小公司，被認為沒有客戶對 BIM 的需求。雖然英國政府正在強制將 BIM 用於公共資助的工作，但小公司的客戶通常不會提出類似的要求。
不符合專案切題性。71% 的小公司認為 BIM 並不總是適合他們的典型專案。他們認為他們的工作量並不複雜，無法保證使用 BIM。然而，即使是國內專案也可能很複雜，這是一個事實。
購置 BIM 的成本。轉向 BIM 確實需要花費在軟體、教育訓練和時間上。不過，需要注意的一點是，潛在的收益大於成本 —— 那些採用 BIM 的人，往往報告說結果比他們預期的要好。
專案規模。人們錯誤地認為 BIM 只對大型項目有效。BIM 實際上可以在國內專案以上的任何規模上工作。即使在較小的專案中，仍然可以實現收益。
內部技能。62% 的小型承包商（員工人數不超過 5 人）和 77% 的公司（員工人數不超過 6 人）表示，他們不具備內部當前的 BIM 技能。然而，行業的好轉正在增加對招聘的需求，應該是招聘具有必要技能的人的理想時機。較小的承包商也可以投資培訓，從而降低總成本。

這些管理問題集中在 BIM 的實施和使用上。關於如何實施或使用 BIM 沒有明確的共識。沒有單一的 BIM 文件，能提供關於其應用和使用的說明。必須對 BIM 流程進行標準化，並為其實施制定指導方針。

還需要概述誰應該開發和營運建築資訊模型，以及應該如何分配開發和營運成本。

另一方面，技術原因可以大致分為三類（Bernstein 和 Pittman，2005 年）。

需要定義明確的事務建構過程模型，來消除數據互操作性問題，
數位設計數據可計算的要求，以及
需要製定完善的實用策略，以便在建築資訊模型組件之間，有目的地交換和整合有意義的資訊。

事務性業務流程演進

BIM 可能會簡化資訊流並連接流程，但它不會解決業務挑戰。在基於模型的設計到建構過程中，整合設計數據可以消除潛在的衝突，但不能解決基本業務流程整合的潛在缺乏（Bernstein 和 Pittman，2005 年）。

數位設計資訊的可計算性

建築業目前使用的電腦輔助設計 (CAD) 工具，只能創建沒有可計算資訊的圖形數據。這些表示在人類閱讀時是有意義的，但包含的資訊很少，可用於繪圖以外的目的。在大多數情況下，人類查看數據、解釋數據，並將其傳輸到新應用，以進行額外分析。

這會浪費時間並造成巨大的錯誤餘地。在行業完全接受 BIM 之前，必須了解對可計算資訊的需求，並且思維方式應該從圖片轉變為資訊模型。一旦認識到可計算數據庫的價值 —— 並為建築物創建了可計算數據庫 —— 就可以釋放新的價值形式（Bernstein 和 Pittman，2005 年）。

有意義的數據互操作性

一旦業務流程和可計算性得到解決，採用 BIM 的最後一個先決條件，是讓參與建構過程的相關方，可以訪問生成的數據（Bernstein 和 Pittman，2005 年）。這種共享設計資訊的想法被稱為「互操作性」。過去幾年，BIM 技術一直在解決與支持不同 BIM 工具格式的各種整合軟體，有意義的互操作性的問題（Wang，2011）。

該行業的研究人員和從業人員，一直在開發解決方案，來克服這些 BIM 挑戰和其他相關風險。預計 BIM 在建築工程施工行業的使用將繼續增加。

BIM 成功 Aproplan 智能建築 — 圖片來自 eCAD Studio。

建築資訊建模，極大地提高了建築性能和營運的可預測性。它正在透過虛擬設計和管理專案項目的創新方式，慢慢改變建築、工程和施工環境。

隨著 BIM 使用的增加，項目團隊之間的協作也應如此，這預示著盈利能力的提高、成本的降低、時間管理的改善，以及客戶-客戶關係的改善（Azhar，2011 年）。基於 634% 的 BIM ROI 案例研究，它還具有明顯的潛在經濟效益。

BIM 在 AEC 中帶來了一種新的範式 —— 將所有利益相關者的角色，整合到一個專案項目中可以提高效率和協調性，但也可能存在失去當前範式中重要的制衡機制的風險。

BIM 的前景一片光明；這既令人興奮又具有挑戰性。願 BIM 的日益普及，透過提高生產力和降低專案成本來推動行業發展。

在之前的部落格文章中，我們討論了 BIM 是什麼，以及它對當前快速發展的建築技術領域的意義。與這件作品一起，是涵蓋建築資訊模型 (BIM) 的系列的一部分。補充這些文章，討論 BIM 的歷史、BIM 專案項目週期中的不同角色、其未來影響，以及圍繞其使用的常見神話。我們還有一本可下載的電子書，用於提高建築工地的生產力，以幫助你選擇工具，從而為你的建築業務客製化更好的文檔流程。