BIM｜CIM技术助力建设工程全生命周期管理数字化转型升级

吴毓

摘要： BIM/CIM技术的融合应用，提升了BIM技术在宏观场景上的多源数据融合、高逼真效果表达及快速场景调度等能力，搭建起建设工程在宏观场景下的数字孪生场景，并通过融合各类业务数据及感知数据，打造“规设建管”四个阶段的“智慧大脑”，推进建设工程全生命周期管理数字化管理转型升级。

关键词：BIM；CIM；BIM/CIM技术；数字孪生；映射；建设工程全生命周期数字化管理；智能建造技术；智慧大脑；

一、定义概述

BIM是随着建筑工程领域技术不断创新而逐渐发展起来的多维模型信息集成技术，是以建筑信息模型为载体，对实体建筑工程的虚拟映射，形成实体建设工程的空间数据库。

CIM是以建筑信息模型BIM、地理信息系统GIS、物联网IOT等技术为基础，整合城市地上地下、室内室外、历史现状及未来等多维多尺度信息模型数据和城市感知数据，构建起三维数字空间的城市信息有机综合体，是精准映射城市运行细节，挖掘洞悉城市发展规律、推演仿真城市未来趋势的综合信息载体与核心平台。

BIM/CIM技术的融合应用，提升了BIM技术在宏观场景上的多源数据融合、高逼真效果表达及快速场景调度等能力，搭建起建设工程在宏观场景下的数字孪生场景，并通过融合各类业务数据及感知数据，打造“规设建管”四个阶段的“智慧大脑”，推进建设工程全生命周期管理数字化管理转型升级。

二、场景应用

在各类信息化软硬件技术、5G技术、AI技术等的加持下，采用BIM/CIM技术，通过多源数据融合、海量数据承载、数据轻量化、大场景实时调度、高逼真可视化渲染等能力，构建起实体工程在城市宏观尺度下的孪生场景，以BIM/CIM平台为载体，搭建起物理世界与虚拟世界的实时数据交换“桥梁”，辅助支撑实体工程宏观规划决策、精细化设计分析、智能建造管控、智慧运维管理，实现建筑实体全生命周期的智慧决策与数字化管理升级。

1. 宏观规划决策。是指在城市级视角下，通过平台融合区域现状多源数据及未来规划多源数据，结合项目的不同设计方案的虚拟场景搭建，展示设计布局、功能分区等，进行多设计方案对比，支撑上位规划决策。其中现状数据包括城市建筑、市政道路、轨道交通、山体、湖泊等数据；未来规划数据包括用地规划、市政规划等数据。
2. 精细化设计分析。基于BIM/CIM技术，打造的项目设计仿真场景，实现对项目设计方案的高逼真表达，结合BIM与CIM能力，完成对建筑性能、使用功能、空间关系、设计效果与理念、第六立面效果、建筑主体及交通与周边建筑的协调关系等分析，支撑各阶段设计过程审核，方案评审与会商决策。
3. 智能建造管控。基于BIM/CIM技术，打造的项目建造孪生场景，支撑项目施工策划、施工深化、施工模拟等场景再现，通过融合项目施工质量、安全、进度、投资、合同各维度管理数据，接入视频监控、环境监测、深基坑监测等物联感知数据，打造具有生命力的建造孪生体，支撑施工现在可视化交底与统筹管控。
4. 智慧运维管理。基于BIM/CIM技术，打造的建筑或园区运维孪生场景，通过接入综合态势感知、环境监测、安防监控、智慧闸机、设备运维、能耗监测、智慧物管等各类物联数据与管理数据，实现数据与孪生场景的空间联动，支撑智慧楼宇、智慧园区等运维管理。

三、提升空间

要持续激发BIM/CIM的潜能，推进建设工程全生命周期管理数字化转型升级，需要着力五个方面的提升：一是模型创建与更新维护效率提升，确保模型更新维护及时高效，且能够降低成本；二是软件分析成果融合共享能力提升，实现分析成果的集中展现，提高设计方案会商决策效率与可视化交底质量；三是设施设备性能改进提升，满足匹配数据驱动智能化应用的要求；四是加强数据治理与数据资产沉淀，保障数据共享顺畅，支撑智慧大脑建设；五是强化复合型技术型人才梯队建设，发挥信息技术优势，直击行业痛点。

1. 模型创建与更新维护效率提升。模型创建包括项目自身全专业模型创建及项目周边配套模型创建，目前模型创建的相关工作主要依靠人力完成。由于项目专业较多、较复杂，涉及到的服务团队也相对比较多等因素，导致建模质量难保障，模型格式也较杂，对模型的融合与更新维护造成极大不便利。国内包括广联达、斯维尔、品茗、鲁班、构力等企业正在着力国产建模软件研发，同时朝着自动翻模的方向寻求突破；项目周边配套模型通常采用倾斜摄影建模或是手工模型，国内包括51word、飞渡、上海漂视等企业也在整研发快速建模的方式。总之要实现建设工程全生命周期数字化管理升级，首先得从孪生环境的创建与更新维护的效率提升和降低成本开始。
2. 软件分析成果融合共享能力提升。建筑设计分析包括采光、能耗、噪音、风环境、空气流动、碳排放、应急疏散、净空分析等。不同分析类型基本都通过不同软件来实现，故涉及到模型格式兼容和模型更新程度是否一致等问题，导致对分析结果的准确性存疑。面对此类问题，有两个方面的解决思路：一是通过BIM/CIM技术吸纳各类软件分析算法，基于的孪生场景，进行综合分析计算；二是基于BIM/CIM技术打造可共享孪生场景，对各类软件分析应用赋能，最后再通过其他方式将成果汇聚融合。
3. 设施设备性能改进提升。随着外墙乳胶漆喷涂机器人、地砖铺贴机器人、室内喷涂机器人、建筑废弃物再利用制砖车、地面整平机器人、砂浆喷涂机器人、地坪漆涂敷机器人等建筑机器人相继问世，数据驱动建筑机器人的智能应用也就有了新的突破，但要实现建造过程的智能化，设施设备改进升级还有相当大的空间，既要实现设施设备的个体信息化升级，又要提升设施设备间的协同运作。

4.加强数据治理、数据资产沉淀及数据共享。数字化与智能化转型升级的动力来源主要是数据，故需加强项目各阶段数据归集与治理，进行数据资产沉淀，形成数据共享机制，才确保数据共享顺畅，支撑各类数字化与智能化应用。项目从规划设计、过程建造、竣工交付到运维管理，不同阶段都涉及到不同维度的管理数据，需要进行过程数据归集与治理，形成不同阶段的数据资产，实现前一阶段向下一阶段的数据共享，驱动下一阶段的智能化应用。当前，项目各级阶段的管理方式主要还停留在手动和纸质层面，数据的归集与治理仍然存在较大的挑战。

5.强化复合型技术型人才梯队建设。推进工程建设项目全生命周期数字化管理转型升级，需要兼顾施工技术、BIM/CIM技术、信息化技术、数字化技术为一体的复合型人才，才能整合不同技术优点，针对行业痛点进行攻坚，较精准、有效且快速地进行业技术变革。目前相关复合型人才的储备不足，仍需要大力发展。

四、未来畅想

（1）以数据为动力源，驱动建筑AI，从BIM/CIM构建的孪生场景映射实体工程，推进项目智能建造技术升级。

（2）以BIM/CIM构建的孪生场景为底板，汇聚融合全阶段各维度业务管理数据，实现“‘一场景’通关，全阶段数据共享”，打造智慧大脑，实现建设工程全生命周期的数字化管理升级。

参考文献：

[1]中国测绘学会智慧城市工作委员会．中国智慧城市优秀应用案例集（2023上册）[M].北京：中国电力出版社2023.9.

[2]毛志兵 李云贵 郭海山.建筑工程新型建造方式[M].北京：中国建筑工业出版社，2018.11.

[3]郑明媚 聂聪迪.新型智慧城市概述[M].北京:中国城市出版社.2020.12.

[4]刘伊生．新型智慧城市设计与建造[M].北京:中国城市出版社.2020.12.

[5]方碧玉 姜栋.新型智慧城市资源与规划[M].北京:中国城市出版社.2020.12.