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梁文狄
泰莱大学工料测量系讲师、持牌拍卖官

 

BIM让建筑行业
告别图纸不同步!

大约1765年,世界迎来第一次工业革命。煤炭的发现进而大规模开采,还有蒸汽机的发明与金属锻造的技术把农耕经济进化成工业经济;机械的应用大大提高了生产力。

约100年后,1870年左右,内燃机(combustion engine)的发明,电力、天然气与石油的运用,钢铁与化学产品也进入市场推动了第二波的工业革命,电话与汽车都是这波工业革命产物。

又约100年后,到了1969年,核能与电子技术的到来,大幅度提升了工业的效率与效益,造就第三次工业革命。晶管体(Transistor)、微处理器、互联网就是第三次工业革命的骄傲。

2015年,世界经济论坛执行主席克劳斯施瓦布在《外交事务》杂志发表的一篇文章中提出了工业革命4.0。人工智能(AI)、物联网(Internet of Thing)、云端技术将真实世界与虚拟世界融合了一体;大数据、实时数据也大大提升机器做决定的能力。

把建筑物数字化

基于电脑运算能力的提升,互联网速度的进步,建筑信息模型(Building Information Modelling,BIM)在建造行业也慢慢热起来。

建筑信息模型是一个将建筑物的物理特质、功能特征生成数字代表(digital representation)和管理的过程。简而言就是把建筑物“变成”电脑可以了解与记录的格式,以方便记录和应用电脑做出精确管理的过程。

有了LOD,建筑师、工程师、土地测量师、工料测量师、承包商,乃至客户就能够更清晰,更有效的沟通。(彭博社)

6类发展水平

要知道BIM可以做什么程度的管理,就必须了解其发展水平(LOD)。

●LOD 100:概念设计(Conceptual design)—数字模型记录基本尺寸、形状,没有详细信息,只是整体设计概念。

●LOD 200:原理图设计(Schematic design)——数字模型更加精致,包含数量、尺寸、形状、位置等信息,此阶段有助分析空间关系和早期概念设计。

●LOD 300:详细设计(Details design)——数字模型包括具体尺寸、形状,组件信息详细。此阶段可用于生成施工图和协调不同工作单位。

●LOD 350:施工文档(Construction documentation)——数字模型包括详细施工级别信息。此阶段用于生成施工文件与施工图。信息也可用于生成施工日程安排。

●LOD 400:制造与装配(Fabricate and assembly)——数字模型涉及装配和连接的详细模型,可仔细到材料的品牌和编号、螺丝拧多少圈等,适合用于制造与装配。

●LOD 500:竣工或设施管理(As-built or facility management)——数字模型记录了已安装和其他建筑设施的信息,包括水管与水管结合处、电梯型号等,有助提高维护和设施管理的效率与效益。

LOD志在提供标准化定义,有了LOD,建筑师、工程师、土地测量师、工料测量师、承包商,乃至客户就能够更清晰,更有效的沟通。

数字孪生增设计敏捷性

长久以来,工地最常发生的沟通问题就是,各个工程参与方持有不同版本的图纸。

但有了BIM,大家都从云端读取实时数据资料,不会再有不同版本图纸的问题。

由BIM生成的数字模型也称为数字孪生(Digital twin)。数字孪生就是现实建筑物的数字模型,只要数字模型的资料足够仔细,建筑师改一改设计,工料差异将显示与数字模型中。倘若工料价钱也在模型中,价钱差异也将自动生成,省下许多重算的工作。

除了可以“一改全改”之外,BIM还有许多好处。最广为人知的好处是检测冲突(Clash detection)。BIM模型可在施工前看到建筑物的数字孪生模型,若有哪些建筑系统有冲突,比方说水管与防火水管重叠,数字孪生模型可清楚呈现,可提前处理,进而减少施工时的问题。

维护更有效

增进工程参与方的协调带来好处是更高的生产力、更省钱、更省时、更高品质。一次过把项目管理的金三角:时间、成本、品质一并提升。

施工过程有好的协调也可以提升工地安全,减少建材浪费,也间接减少建筑工地的风险。

综合以上好处,BIM大大增加建筑行业中经济、社会与环境的可持续发展,满足联合国鼓吹的可持续发展目标。

其实BIM也对建筑物完工后的维护与设施管理,带来极大方便,数字孪生模型对于工料的品牌和型号等都有记录,维护起来会比没完整记录更方便更有效。

大马数字科技待普及

在中国,许多有数字孪生模型的建筑物被加上了不同传感器,记录着建筑物对环境的反应,比方说:建筑物被安装了室内与室外的温度传感器和电力消耗记录,传感器可记录太阳轨迹、建筑物的包层(cladding),对冷气的耗电量做出准确记录,成为以后设计的参照资料。

优大副教授谢华才博士在多篇学术论文中都提到数字科技对整个马来西亚建筑业的好处,也提到马来西亚对数字科技的采用率,还未达到先进国般普及,其中除了应用BIM的投资金额,也涉及各个工程参与方的意愿问题。

大家也许会发现BIM对整个工程前期的参与方,主要是建筑师和工程师没有什么直接的好处。好处是中后期的参与方,例如工料测量师、承包商甚至维护管理团队。

设计软件符合规格

要是客户没要求BIM,建筑师工程师是可以不必用符合BIM标准的软件做设计,这会导致后期不容易生成数字孪生模型。这就是多年前BIM未能快速“占领”建筑业的原因。

随着越来越多设计软件都开始符合BIM的规格,BIM也可以开始大放异彩。