2023年，BIM發(fā)展3大趨勢(shì)、4項(xiàng)新技術(shù)融合！你都了解嗎？

現(xiàn)階段，建筑業(yè)已由高速增長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，迫切需要數(shù)字信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)。而BIM技術(shù)作為建筑數(shù)字化的獨(dú)有技術(shù)，必然會(huì)成為企業(yè)數(shù)字化平臺(tái)搭建核心要素。

同時(shí)，企業(yè)數(shù)字化平臺(tái)會(huì)打破封閉孤立擁抱開放共贏，通過(guò)構(gòu)建開放平臺(tái)，為產(chǎn)業(yè)賦能BIM等平臺(tái)能力，逐步打造互利共贏融合發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)圈是未來(lái)的一個(gè)趨勢(shì)。

此外，建筑業(yè)對(duì)于BIM技術(shù)的認(rèn)知基本普及，從模型應(yīng)用向集成、數(shù)據(jù)應(yīng)用拓展范圍越來(lái)越廣，BIM技術(shù)與新技術(shù)融合創(chuàng)新的需求愈發(fā)強(qiáng)烈。

從BIM關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，主要在三個(gè)方面為主，即BIM能力成為企業(yè)數(shù)字化平臺(tái)搭建核心要素、BIM開放能力成為構(gòu)建數(shù)字化生態(tài)圈的原動(dòng)力以及BIM與新技術(shù)融合持續(xù)深入，實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)管理。

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1、BIM能力成為企業(yè)數(shù)字化平臺(tái)搭建核心要素

區(qū)別于一般行業(yè)數(shù)字平臺(tái)，BIM是建筑企業(yè)數(shù)字平臺(tái)特有的核心技術(shù)。

2020年9月21日，在國(guó)務(wù)院國(guó)資委印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)國(guó)有企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作的通知》中，針對(duì)建筑企業(yè)數(shù)字化明確指出”重點(diǎn)開展建筑信息模型、三維數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)、人工智能等技術(shù)的集成應(yīng)用”，把BIM放到一個(gè)極其重要的地位。

政府期望通過(guò)BIM與其他先進(jìn)技術(shù)的集成創(chuàng)新，提升施工項(xiàng)目數(shù)字化集成管理水平，推動(dòng)數(shù)字化與建造全業(yè)務(wù)鏈的深度融合，助力智慧城市建設(shè)，強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)、智慧調(diào)度、物資監(jiān)管、數(shù)字交付等能力，進(jìn)而有效提高人均勞動(dòng)效能。

以BIM為中心的建筑數(shù)字平臺(tái)建設(shè)大致會(huì)經(jīng)歷三個(gè)發(fā)展階段：

①搭建以BIM為核心，融合各種先進(jìn)技術(shù)的技術(shù)平臺(tái);

②圍繞BIM+IOT+AI形成支撐工程服務(wù)的智能大數(shù)據(jù)平臺(tái);

③通過(guò)構(gòu)建開放平臺(tái)，為產(chǎn)業(yè)賦能BIM等平臺(tái)能力，逐步打造互利共贏融合發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)圈。

基于具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，業(yè)界先進(jìn)的三維渲染引擎和圖形算法庫(kù)，結(jié)合GIS、大數(shù)據(jù)、AI、VR等先進(jìn)技術(shù)，搭建以BIM為核心的技術(shù)平臺(tái)。支持建筑行業(yè)全生命周期設(shè)計(jì)、招投標(biāo)、施工、運(yùn)維的多方協(xié)同。

同時(shí)對(duì)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)與模型進(jìn)行集成，幫助發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工的潛在問題。解決傳統(tǒng)模式下信息不一致、數(shù)據(jù)孤島等問題，為工程全生命周期數(shù)字化建造提供強(qiáng)有力的底層支撐。

依托以BIM為核心的數(shù)字技術(shù)平臺(tái)，通過(guò)大數(shù)據(jù)、IOT和AI技術(shù)搭建工程大數(shù)據(jù)平臺(tái)，推動(dòng)建筑工程從物理資產(chǎn)到數(shù)字資產(chǎn)的轉(zhuǎn)變。圍繞工程項(xiàng)目進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、集成、分析和共享，使工程建造由“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”到“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”再到“智能驅(qū)動(dòng)”轉(zhuǎn)變，支撐未來(lái)業(yè)務(wù)發(fā)展各類場(chǎng)景，從而創(chuàng)造數(shù)據(jù)資產(chǎn)價(jià)值和工程業(yè)務(wù)價(jià)值。

通過(guò)打造開放平臺(tái)，將數(shù)字平臺(tái)中的技術(shù)能力及數(shù)據(jù)服務(wù)能力賦能產(chǎn)業(yè)鏈全參與方，進(jìn)而建立“工程建設(shè)命運(yùn)共同體”，構(gòu)建工程數(shù)字化生態(tài)圈。

通過(guò)平臺(tái)+生態(tài)的模式，重構(gòu)產(chǎn)業(yè)全要素、全過(guò)程和全參與方，把傳統(tǒng)工程管理、傳統(tǒng)基建融入到信息化、數(shù)字化平臺(tái)。形成新設(shè)計(jì)、新建造和新運(yùn)維，打造規(guī)?；瘮?shù)字創(chuàng)新體，帶動(dòng)關(guān)聯(lián)建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展和催生建造服務(wù)新業(yè)態(tài)。

2、BIM開放能力成為構(gòu)建數(shù)字化生態(tài)圈的原動(dòng)力

如上節(jié)所述，打造開放平臺(tái)，構(gòu)建工程數(shù)字化生態(tài)圈是未來(lái)一個(gè)重要的發(fā)展方向。在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，把網(wǎng)站的服務(wù)封裝成一系列計(jì)算機(jī)易識(shí)別的數(shù)據(jù)接口(API)開放出去，供第三方開發(fā)者使用，提供開放API的平臺(tái)本身就被稱為開放平臺(tái)。

通過(guò)開放平臺(tái)，不僅能提供對(duì)Web網(wǎng)頁(yè)的簡(jiǎn)單訪問，還可以進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)交互。第三方開發(fā)者可以基于這些已經(jīng)存在的、公開的平臺(tái)網(wǎng)站而開發(fā)豐富多彩的應(yīng)用。

建筑數(shù)字平臺(tái)，BIM是區(qū)別于其他行業(yè)平臺(tái)的重要特性。以BIM為中心，數(shù)字平臺(tái)會(huì)為用戶提供一系列服務(wù)，如基于BIM的成本管理、計(jì)劃管理等。

對(duì)于第三方開發(fā)者來(lái)說(shuō)，他們更關(guān)注這些服務(wù)背后的支撐技術(shù)，并期望平臺(tái)能夠開放這些技術(shù)，以便進(jìn)行集成開發(fā)。使開發(fā)者專注于本身業(yè)務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)，打造豐富多彩的應(yīng)用，逐步構(gòu)建數(shù)字化生態(tài)圈。

開放接口大致會(huì)分為三類：

一是BIM模型類接口，目前BIM平臺(tái)最基本的功能之一就是能導(dǎo)入多源異構(gòu)模型，并在一個(gè)空間場(chǎng)景下進(jìn)行集成和模型管理。

因此，開放模型導(dǎo)入、集成和管理API，使得第三方開發(fā)者能夠方便地訪問和使用模型數(shù)據(jù)，也是開放平臺(tái)的基本功能。當(dāng)然，開放平臺(tái)不僅僅只提供BIM模型數(shù)據(jù)，圍繞BIM的其他信息如：施工進(jìn)度計(jì)劃、工程清單、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)據(jù)也應(yīng)開放，并同時(shí)保障數(shù)據(jù)安全;

二是模型渲染類接口，目前BIM價(jià)值最直觀的體現(xiàn)，第三方開發(fā)者需求旺盛，國(guó)內(nèi)有一些開放平臺(tái)提供了類似的服務(wù)，其解決了“文件格式解析”，“BIM+GIS在Web端、移動(dòng)端瀏覽”和“BIM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)”的問題，使第三方開發(fā)者如同“滴滴打車”在“百度地圖”的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能開發(fā)一樣，用“圖紙或模型”打底，基于BIMFACE進(jìn)行功能擴(kuò)展，開發(fā)自己的BIM應(yīng)用。未來(lái)支持更大規(guī)模的渲染場(chǎng)景、支持VR/AR等虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，是開發(fā)平臺(tái)模型渲染服務(wù)的發(fā)展方向;

三是圍繞BIM的應(yīng)用算法類接口，得益于云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展和成熟，可以為BIM計(jì)算密集性算法提供幾乎無(wú)限的算力，解決了傳統(tǒng)單機(jī)計(jì)算的性能問題，給第三方集成應(yīng)用帶了無(wú)盡的想象空間。

目前，相關(guān)的平臺(tái)服務(wù)還較少，集中于一些通用的服務(wù)，如非實(shí)時(shí)渲染服務(wù)等。而建筑行業(yè)特有計(jì)算服務(wù)，如：工程量計(jì)算、有限元分析、光照分析等，還處在預(yù)研階段，有待成熟。同時(shí)，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)/AI技術(shù)，快速進(jìn)行方案生成與評(píng)估，未來(lái)也會(huì)在BIM開放平臺(tái)中占有一席之地。

3、BIM與新技術(shù)融合持續(xù)深入實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)管理

①BIM+GIS

2020年是“十三五”規(guī)劃收官之年，也是“十四五”規(guī)劃的啟動(dòng)之年，在國(guó)家密集出臺(tái)的政策引導(dǎo)和支持下，智慧城市(CIM)也逐步邁向高質(zhì)量建設(shè)發(fā)展階段。其中“BIM+GIS”是CIM重要的支撐技術(shù)。

GIS提供的專業(yè)空間查詢分析能力及宏觀地理環(huán)境基礎(chǔ),可深度挖掘BIM的應(yīng)用價(jià)值。一方面，BIM彌補(bǔ)了三維GIS缺乏精準(zhǔn)建筑模型的空白，是三維GIS的一個(gè)重要的數(shù)據(jù)來(lái)源，能夠讓其從宏觀走向微觀，從室外進(jìn)入室內(nèi),同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。

另一方面，GIS獨(dú)有的空間分析功能拓展了BIM的應(yīng)用領(lǐng)域，BIM與GIS融合將滿足查詢與分析宏觀微觀一體化、室內(nèi)外一體化的地理空間信息的需求，發(fā)揮GIS的位置服務(wù)與空間分析特長(zhǎng)。

除了軟件技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)、激光雷達(dá)以及深度相機(jī)等硬件設(shè)備成本快速下降，在實(shí)景建模領(lǐng)域應(yīng)用更加廣泛，在輔助決策、提升效能等方面有巨大的潛力。另外，激光雷達(dá)設(shè)備迷你化之后，可以在手機(jī)等消費(fèi)端便攜設(shè)備上應(yīng)用可以激發(fā)新的應(yīng)用，比如新款iPhone的LiDAR，將會(huì)推動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的發(fā)展。硬件為圖形技術(shù)提供了底層支撐，結(jié)合新硬件可以大大拓寬圖形技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，充分挖掘硬件能力，和圖形、BIM領(lǐng)域結(jié)合，可以大大提升施工現(xiàn)場(chǎng)等應(yīng)用場(chǎng)景的效率。

②BIM+協(xié)同設(shè)計(jì)

渲染技術(shù)是建模和BIM的核心技術(shù)之一。經(jīng)典的圖形渲染是基于光柵管線渲染，速度快但渲染效果離真實(shí)場(chǎng)景有一定距離。

隨著各種新技術(shù)的出現(xiàn)，過(guò)去被認(rèn)為很慢但渲染效果很好的光線追蹤技術(shù)又一次站到臺(tái)前。基于深度學(xué)習(xí)的AI降噪技術(shù)推動(dòng)“實(shí)時(shí)”光線追蹤時(shí)代來(lái)臨，除了處理光柵化生成的低分辨率圖像，也可能通過(guò)對(duì)光追渲染輸出的1spp渲染結(jié)果進(jìn)行超采樣，使得“實(shí)時(shí)”光線追蹤某種程度上成為現(xiàn)實(shí)。

雖然基于AI降噪的RTRT達(dá)到真正的real-time還有一段距離，但已達(dá)到可交互(interactive)渲染級(jí)別。由于UE4 NV分支直接集成了DLSS 2.0，眾多的廠商可以直接調(diào)用，在部分游戲測(cè)試中也證明了其潛力，基于UE開發(fā)的各種BIM應(yīng)用也可以從該項(xiàng)技術(shù)受益。

衍生設(shè)計(jì)是模仿自然的進(jìn)化設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)師或工程師將設(shè)計(jì)目標(biāo)輸入到生成設(shè)計(jì)軟件中，以及材料，制造方法和成本限制等參數(shù)。再通過(guò)算法快速生成設(shè)計(jì)所有備選方案以供設(shè)計(jì)師選擇。

傳統(tǒng)方式存在備選方案過(guò)多，需要花費(fèi)設(shè)計(jì)師大量精力去比較選擇。而引入機(jī)器學(xué)習(xí)/AI技術(shù)，可以大大減低衍生式設(shè)計(jì)過(guò)程的人工介入成本，提高智能化，讓衍生性設(shè)計(jì)在建筑領(lǐng)域更真正有價(jià)值化。

③BIM+GIS

基于BIM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計(jì)近幾年也有較快發(fā)展。像Revit 近年推出基于云端工作共享的協(xié)作方式;四方智源與中望軟件聯(lián)合研發(fā)，發(fā)布智源云設(shè)計(jì)-中望Cad2020版本等等，都標(biāo)志著協(xié)同設(shè)計(jì)進(jìn)入了一個(gè)新階段。

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以在不改變?cè)O(shè)計(jì)人員工作習(xí)慣的情況下，實(shí)現(xiàn)跨時(shí)間、空間的協(xié)作，極大地提升工作效率。同時(shí)也激發(fā)了設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、運(yùn)維、商務(wù)各環(huán)節(jié)基于同一BIM模型進(jìn)行協(xié)同工作模式，保證了數(shù)據(jù)源的唯一和信息處理的及時(shí)準(zhǔn)確。建筑的生產(chǎn)過(guò)程不再是各環(huán)節(jié)的信息孤島，而是連成一片，信息互通。

建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位、運(yùn)維單位、供應(yīng)廠商等在同一平臺(tái)上協(xié)同作業(yè)，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置，各環(huán)節(jié)基于平臺(tái)充分協(xié)作，打破企業(yè)邊界和地域邊界的限制，實(shí)現(xiàn)有效鏈接和信息共享，最終形成建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化新的生態(tài)關(guān)系圈。

④BIM+國(guó)產(chǎn)化

隨著中美貿(mào)易沖突越演越烈，美國(guó)在諸如“芯片”等高科技領(lǐng)域持續(xù)制裁中國(guó)公司，使國(guó)人充分意識(shí)到掌握獨(dú)立自主的核心技術(shù)是多么重要。

而BIM技術(shù)的核心“圖形引擎”技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化卻不容樂觀。雖然近幾年國(guó)產(chǎn)BIM軟件已成百花開放的態(tài)勢(shì)，但大部分國(guó)產(chǎn)BIM軟件缺失圖形引擎或直接使用國(guó)外廠商的圖形引擎，“缺芯”的尷尬局面在BIM領(lǐng)域再一次出現(xiàn)，在一定程度上制約了BIM在中國(guó)的應(yīng)用和發(fā)展。

同時(shí)，站在國(guó)家信息安全的角度上來(lái)看，國(guó)外主流圖形引擎都是云端架構(gòu)，BIM模型需上傳至境外服務(wù)器，建筑數(shù)據(jù)安全受到極大威脅。

因此，住建部在指導(dǎo)意見中重點(diǎn)提到，大力提升企業(yè)自主研發(fā)能力，掌握智能建造關(guān)鍵核心技術(shù)。創(chuàng)新突破相關(guān)核心技術(shù)，加大智能建造在工程建設(shè)各環(huán)節(jié)應(yīng)用。研發(fā)、應(yīng)用自主可控的BIM關(guān)鍵核心技術(shù)才是未來(lái)的趨勢(shì)。

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