正向设计存在的问题与发展研究

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随着我国建筑业信息化的不断发展，BIM技术在建筑行业中的重要性日益提升。国家对BIM技术推广的大力支持，建筑信息化行业正朝着“智能建造、物联网、工业信息化、绿色建筑以及正向设计”的方向发展。因此，探索我国BIM技术正向设计发展推进中存在的问题与障碍，对我国建筑行业信息化未来的发展与完善有着重要的现实意义。

1正向设计原理及意义

1.1正向设计原理

正向设计是与传统反向设计相对应存在的一种设计方式。在传统的工程建设项目中，设计步骤一般由设计方完成项目二维CAD图纸的设计，再由建模人员将图纸导入AutodeskRevit中，根据二维图纸信息进行三维模型的翻模搭建。正向设计则是设计师直接根据业主方的要求，在Revit中直接进行模型建立，后续有关项目造价、采购、施工和运维等阶段的工作都将通过最初的三维模设计型进行协作和推进。

1.2正向设计意义

1.2.1提升设计创意

在传统方式设计过程中，若在设计后期或者设计完成后对其进行修改，由于二维图纸的修改量较大，则需要对修改的必要性和修改成本进行权衡，再进行决策。但是在三维正向设计中则不存在类似的问题，模型中某一部分的修改完全可以自动同步到其他区域，整个过程并不会消耗多余的时间和人力成本。在一定程度上可以保证设计师尽可能发挥创意，满足业主方的设计要求。

1.2.2节省成本

在传统模式中，设计单位完成的图纸在三维建模过程中很容易出现各种图纸错误，因此，需要BIM技术人员反复对比后进行记录，并与业主方和设计方进行沟通交流，在修改图纸后再次修改和补充模型。三维模型的正向设计可在设计阶段尽可能避免类似问题出现，即便出现错误，修改和调整的成本相对较低。传统模式中BIM技术人员按照设计方提供的图纸进行三维建模后，需要进行以下工作：对模型中的管线综合进行碰撞检测；对管线的标高和间隔进行调整；提供建筑物室内净高报告；对建模过程中发现的错误、图纸缺失等信息进行记录。在这些工作完成后，需要与业主方进行沟通交流，对上述工作中出现的问题进行修改和补充。然后需要将上述四项工作重新进行，以此循环往复直至全部完成无误。由此可见传统模式工作效率低下，浪费了大量的时间和人力成本。在BIM正向设计中，实现项目的全专业协同设计、可视化设计、精细化设计及全程信息化管控，相较传统模式将更多信息提前、工作前置、内容整合，以充分发挥设计价值。不仅提高设计效率、降低设计错误，还节省时间成本、人工成本以及项目总费用。

1.2.3提升效率

在BIM正向设计中，由设计方完成的三维模型可以在后续的采购、造价、施工、运营阶段反复应用，不仅节省了大量的重复建模工作，而且节省了沟通成本、时间成本和人力成本。三维模型的正向设计不仅可在项目的设计阶段节省成本，对于项目产品下游的运营维护人员来说，完备的三维模型也可以帮助其提高管理效率。

2正向设计发展应用中存在的问题

2.1BIM设计观念认知错误

现阶段较多的BIM专业的人员已经从传统的设计模式转向了BIM三维正向设计模式，但其最终的目的依旧还是通过三维建模后再次导出二维图纸进行后续的使用，这并不符合BIM设计最初的意义与理念。项目交付模式的选择，也直接决定了项目的最终质量。目前行业内的最终交付审查依旧采用传统的二维图纸，这对BIM三维正向设计有较大的阻碍。这种做法不仅忽略了正向设计的本质和目的，不利于BIM三维正向设计的推广与发展。

2.2规范标准的不完善

按照正向设计的目标，三维模型可以直接共享施工单位的后续施工工作。但是事实上部分施工单位在从事施工管理工作前，由于标准的不统一需要自行再次构建三维模型，或由三维模型导出二维图纸进行作业。同时也存在项目不同参与方出于对自身利益的考虑而采取不同的建模软件，会导致不同软件的模型在共享信息时出现不统一的情况。造成此现象主要原因是BIM模型在制作和共享过程中缺乏统一规范和标准，影响BIM正向设计流程中的统一性及高效性。目前，国内BIM应用研究多以施工阶段为主，对BIM标准和集成应用研究相对较少。为了解决项目在不同阶段的模型统一性，以及达到不同软件制作的模型相互交换的目的，需制订符合我国建筑信息环境的基础规范标准，直到2022年3月我国已经实施与在编的BIM技术相关基础规范标准见表1。

2.3专业人才的缺乏

正向设计要求项目设计最初就需要使用Revit进行操作，因此所需的BIM专业技术人才相较于之前也更大。然而我国虽然引入BIM技术多年，但是BIM专业技术人才依旧较为匮乏。目前，正向设计团队构成主要有两种模式：（1）招收社会成熟BIM工程师，配合设计师完成正向设计。（2）从自有年轻设计师中，培养成具备正向设计能力的设计师。但从现有实践来看，两种模式的效率均相对低下，且不具备可持续性。校企合作、产学合作已经推广多年，但是我国高校中对建筑信息模型的培养课程依旧较少，且有部分高校仍停留在概念普及、熟悉软件操作的阶段，或者仅有部分专业开设建筑信息模型相关课程。这极大影响高校BIM相关人才的培养与发展。

2.4信息化程度较低

虽然我国BIM技术发展多年，但是信息化程度不足仍是制约建筑信息技术发展的一个关键因素。我国的建筑业信息化程度与国际平均水平相差甚远。这将导致了BIM技术的普及和发展较为缓慢，使很多从业机构和人员在实际工程中依旧选择传统设计模式。

2.5项目各参与方利益分配不合理

BIM技术正向设计改变了原来传统模式中项目各参与方的工作和责任。传统设计模式转向正向设计后，项目各参与方都会获益，但各方获益比例有所不同，业主方和施工方相对获益更多。但对于设计方来说，正向设计迫使其需要增加更多的预算更换配套设施，同时培养更多的专业技术人员，但是设计方并非最大受益者，会导致其对BIM技术正向设计积极性的下降，甚至会出现消极抵制心理。因此，如果想要充分调动各方的积极性提高工作效率，应重新分析各方在项目中的责任义务、工作范畴、成本利润等内容，并对项目利润进行重新分配，实现真正的公平合理。这样的转变，不仅有助于项目各参与方之间的信任与配合，可提升BIM正向设计工作的双向反馈。

3正向设计发展建议与思考

3.1管理模式的创新

IPD管理模式是一种在项目各个阶段将项目各参与方集中管理，发挥各方优势，共同协作完成项目，并对项目的风险和利润共同承担的一种管理模式。对于BIM正向设计来说，全过程数字化需要集成化的管理模式才能将其最大的优势发挥出来。从上述BIM技术正向设计发展应用中存在的问题可以看出，很多问题都是各方进行协作与分享阶段所出现的。那么如果大力推动工程总承包模式的发展，将会极大促进BIM技术正向设计的发展。

3.2设计人员的培训

目前，在我国BIM技术应用发展现状下，仅仅依靠就业培训已经完全不足以提供足够的BIM技术人员。应当从高校入手，加大相关专业学生BIM技能的教学，开展BIM技能大赛，提升学生对BIM的学习兴趣，并增加高校BIM专业证书考试，降低相关报名费用，鼓励学生积极报名参加。在行业中，加大对BIM技术人员的认定，以及BIM专业人员证书的普及。

3.3BIM与互联网计算机技术的结合

2020年7月住建部制订的《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》中提到：“加快推动新一代信息技术与建筑工业化技术协同发展，在建造全过程加大建筑信息模型、互联网、物联网、大数据、云计算、移动通信、人工智能、区块链等新技术的集成与创新应用。”而BIM正向设计提倡在工作流程中将传统的二维图纸替换为三维模型，并且从项目开始贯穿至结束，因此建设各方对于三维模型的依赖性将大幅提升。但三维模型相比二维平面来说，所包含的信息复杂繁多，因此需要将BIM正向设计与我国高速发展的计算机互联网技术相融合。5G网络技术的建设与发展可以方便项目参与方在高速的传输速度和低延迟的网络下进行三维模型的读取、修改和协作；而且更大的储存数据平台，可以使项目各参与方通过云端技术更加便捷地访问完备、详细的建筑模型。在此基础上，AI人工智能与物联网的结合使项目各种管理、审核和施工验收等均可通过云平台实现。

3.4专业软件的研发与相关政策鼓励

目前，国产软件开发服务商相比于建设方、设计院、施工方等项目参与方来说，所拥有的话语权和资金都是最为缺失的，因此应当加大对国产软件的扶持与宣传，出台相关政策对知识产权进行保护，对其税收进行适当的减免，鼓励国产软件的开发。并出台相关规定政策，使建筑信息模型的数据交换标准、数据共享标准统一，加大设计人才培养与扶持，激励设计人员转向BIM正向设计。

3.5参数化模型构件的编制

DynamoRevit中通过单位模块的赋值和运算逻辑的连接，可以实现更为精确和复杂的建筑模型制作。并且DynamoRevit的可视化编程工具可以降低一定的使用门槛，无需在设计制作中浪费更多的时间，使得设计工作更加高效。

3.6交付模式的转变

交付模式对于项目的成功有着十分重要的意义。项目交付模式的选择，确保了项目能否在预定的工期范围内保证质量的完成。尤其对于使用BIM技术完成的项目，合理的交付模式对工期、质量等因素的影响更为关键，在不同的工程项目中选择合适的交付模式，能够使工程项目在新的技术环境条件下更好地控制项目成本、缩短工期、提高工程质量。

4结束语

BIM技术的广泛应用改变了传统的建模思维，促进了三维到多维信息建模的技术革新，同时也不断有新理论、新技术的出现，充实了信息化集成应用领域。但现阶段BIM正向设计的发展与使用仍存在诸多问题有待解决，应当从BIM技术设计标准化与信息化的发展、管理模式与交付模式的创新、政府相关政策的出台、专业人员培养等方面着手推动BIM技术的发展，同时BIM正向设计技术的发展也离不开国家政策的支持与行业、个人的努力。

参考文献

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作者:黄海荣 郭勇博 任旭升 单位:河南工业大学土木工程学院