本研究得到“十二五”国家科技支撑计划项目（编号：2014BAH25F04）的资助

The research was supported by the National Technological Support Program for the 12th-Five-Year Plan of China （2014BAH25F04）

施工图设计阶段BIM协同化设计探析

■ 中国建筑设计院有限公司·BIM设计研究中心    石磊  韩智华  郄崇霄  徐阳

    民用建筑工程一般分为设计前期、方案设计、扩大初步设计、施工图设计和施工5个阶段。设计工序为：编制各阶段设计文件、配合施工和参加验收、工程总结。

    施工图设计是建筑设计的最后阶段。借助BIM技术，施工图设计在信息时代发生了深刻的变化：在满足施工需求（即初步设计或技术设计）的基础上，综合建筑、结构、设备各专业，相互交底、核实校对，深入了解材料供应、施工技术、设备等条件，把对工程施工的各项具体要求反映在BIM建筑信息模型上，以BIM建筑信息模型作为设计意图或者设计信息载体，将设计信息（或设计意图）归总为数字化数据库，以数据库的方式代替传统的图纸模式来传递设计信息，得以使建设工程中的信息快捷、准确地查询、删除、更新和保存，延续至建筑全生命周期下一阶段。

    基于BIM发展现状，当下施工图BIM设计落脚于设计质量提升和设计效率提高。施工图BIM设计相较于传统二维设计，设计质量的成效提高比制图效率更为显著。本文基于分析施工图设计阶段BIM协同化设计与传统设计的差异，重点详解施工图阶段BIM协同化设计流程、协同方式以及相应的设计管理工作。

    在建筑工程领域，协同化设计分为二维协同化设计及三维协同化设计。二维协同化设计在基于二维工程图纸的传统设计方法（以下简称“传统设计”）中已经有所应用，它是以计算机辅助绘图软件的外部参照功能为基础的文件级协同，是一种文件定期更新的阶段性协同模式（即定期、节点性地相互提取资料的协作模式，以下简称“提资配合”）。三维（BIM）协同化设计是指项目设计师在同一个环境下用同一套标准来完成同一个设计项目，在设计过程中，各专业并行设计并融合设计手段本身（设计交流、组织和管理手段），基于三维信息模型的及时准确的信息协作模式，即基于BIM协同化设计。

    目前，建筑工程设计正处在从传统设计到BIM协同化设计的过渡阶段，一些设计单位在一定程度上已经完成了设计成果从仅有二维图纸到二维图纸和BIM模型的转变，但协作方式仍然是二维协同设计或者提资配合。由于BIM协同设计增加了很多工作量，例如，传统二维设计协作流程，管控重点主要是提资内容外，而BIM设计协作流程中，管控重点除提资内容外，还对建筑、结构、机电各专业的模型深度有要求，否则无法做到协同设计。处在这个过渡阶段的设计生产企业面临巨大的生产压力，如果没有足够完善的BIM协同设计方法，工作效率会非常低。只有完成传统设计到BIM协同化设计的转变，使建筑设计各专业内和专业间配合更加紧密，信息传递更加准确有效，减少重复性劳动，才能实现设计效率的提高。

    目前，几乎所有工程项目的施工图设计周期都非常紧张，针对过渡阶段，为使整个设计团队实现更有效的协作，本文重点论述施工图阶段BIM协同化设计流程与协作方式，以供开展BIM项目工作者参考学习，旨在规范优化生产项目中各专业内、各专业间生产流程及与其他顾问合作方之间的协作过程，提高生产工作效率，达到降低项目成本目的，以期共同推进BIM协同化设计成长完善。（注：本文所提出基于BIM的协同化设计实施流程与目前大多数设计单位先完成二维设计施工图，再根据施工图建立BIM模型的BIM辅助协作模式做法截然不同，是建筑设计师直接利用BIM核心建模软件进行协同化设计，并基于BIM模型输出设计成果的协作流程，即BIM设计协作模式。）

施工图阶段的

BIM协同化设计协作流程

    BIM协同化设计工作的实施开展必然会改变原有的项目设计流程与协作管理，当然也包括BIM施工图设计阶段。BIM协同化设计流程能保证一个BIM项目顺利运转，并在运转过程中更新完善。

    首先，我们需要界定现有BIM施工图设计的主要任务需求与范围，只有根据任务需求、范围和生产实践的不断循环指导、实践、总结、再指导、再实践才能得出贴合并不断完善的BIM协同设计流程。

现有BIM施工图设计的主要任务是满足施工需求，即在初步设计或技术设计的基础上，综合建筑、结构、设备各专业，相互交底、核实校对，深入了解材料供应、施工技术及设备等条件，把对工程施工的各项具体要求反映在BIM信息模型上，以BIM建筑信息模型作为设计意图或者设计信息载体，延续至建筑全生命周期下一阶段。而在BIM设计生产实践过程中，相比较传统设计流程的制定，BIM施工图协同设计流程的制定更为复杂，不能仅仅依据文字类的规章制度类流程所包含，BIM协同设计流程更需要整体配套式（如图1所示）的保障措施才能得以实施、得以保障。本文以《BIM施工图设计协作流程》（如表1所示）为重点进行简析。

图1 中国院BIM本土化解决方案框架图

BIM施工图设计协作流程

    考虑交互性和易于设计人员准确理解与项目实践，制定《BIM施工图设计协作流程》表格式以供参考。其涵盖施工图设计阶段BIM设计过程中设计协作相关方，并明确各相关方在项目不同协作设计阶段中的职责，按照项目进度计划规定BIM设计协作流程。（注：建筑工程类型多样、复杂程度各异，不同设计团队的BIM应用情况不同，实际使用可根据具体情况进行必要的调整。）

BIM施工图设计协作流程与

传统二维设计流程的差异

（1）模型深度协调

    传统二维设计协作流程的管控重点主要是提资内容，而BIM设计协作流程中，管控重点除提资内容外，还对建筑、结构、机电各专业的模型深度有要求，否则无法做到协同设计。

BIM协同化设计中项目设定的流程，相当于统一技术措施，需要选择统一的构件、材料做法、命名规则等，其中也包括模型深度要求的确定（如表2所示）。在项目的初期，制定这样的深度要求能够有效地统一各专业协同的进度，避免进度不同产生的信息不对称情况的出现。

表2 BIM模型各不同的深度等级所需的信息内容示例

（以上表格为部分内容，详细内容见《民用建筑信息模型(BIM)设计基础标准》）

（2）专业配合前置

    ◎结构专业配合前置。传统二维协作流程中，结构专业初步设计和施工图第一版提资在设计周期的55%左右，设计深度为30%；而在BIM协同化设计中，结构专业会在设计周期的10%左右即进入土建模型，且具有20%的完成深度，并采用土建合模的模式一直到项目完成，从而保证整个协同设计阶段建筑结构的一致性。

    ◎机电路由和末端规划前置。相较于传统二维协作流程，BIM协同化设计流程将机电专业大路由规划从设计周期的30%提前到了15%，并将机电专业的第一版作业图（50%深度）由初步设计周期的70%、施工图设计周期的50%分别提前到了45%和40%。

    ◎管线综合前置。传统二维协作流程中一般将管综配合设定在设计周期的70%甚至更后，而BIM协同化设计中将管综分成多次进行，分别在设计周期的45%、70%、90%，并且对于每版管综的深度和重点部位有明确的要求和指导，保证管综的阶段性、有效性。

    综上所述，各专业配合的前置使得在BIM协同设计流程中，设计能够更有预见性、目的性，从而提高设计效率。以管线综合工作为例，在二维协同流程中往往在70%以后，甚至遗留很多问题交由施工方现场解决。而BIM 设计流程要求各个阶段都有管综的工作，由大到小、由粗到细进行，进度可大大提前。

（3）工作量前置

    ◎初步设计阶段工作量前置。与 CAD 相比，项目中使用 BIM 软件要求的前期工作要多得多， 这是由BIM设计的特点所决定的。由于模型一开始就存在，模型中的错误和碰撞都可见，由此带来模型设计修改的工作量。此外，由于BIM设计采用基于模型的协同设计模式，尤其在设计前期协同带来的工作量大，但后期由碰撞引起的修改时间大大缩短。并且BIM模型中很多涉及信息的内容方便进行，设计流程中将这部分工作前置，从而利于施工图阶段减轻工作量。例如，BIM协同化设计中会在项目的初步设计阶段就将防火分区、门窗表等搭建完成，便于之后的统计和修改，而这部分工作在施工图中就可以沿用，使得施工图的工作量减轻。

    因此，BIM 设计流程中初步设计的设计时间比传统二维设计时间长，施工图设计阶段时间可以缩短。通常在传统二维协同设计流程中初步设计阶段工期为1个月月～2个月，BIM协同化设计流程中初步设计阶段增加20%～40%工期，但其出图深度要远远大于二维出图深度，有利于施工图的深入。

     ◎布图前置。BIM模型设计中能够快速生成、导入、导出和管理图纸目录，并且在布图工作完成后能够快速估算并细化工作量，还能自动生成详图索引和编号，大大有利于后期设计工作的进行。所以，BIM协同化设计流程中通常将传统二维协同设计中位于设计周期60%的布图工作提前到设计周期的60%。

（4）从关注结果管控到关注过程管控

    BIM设计流程中，在各大节点均有模型深度和质量要求，只有做好设计过程中各节点管控，才能达到BIM应用目标和要求。一旦个别设计专业与统一的步调有偏差，模型设计就会出现问题，无法达到预期的效果。因此，过程管控至关重要。

从表3可以看出，BIM协同化设计中整个流程的控制节点大大增多，其中，初步设计阶段节点从24个提升至28个，提前节点11个，新增16个，其中重要的新增节点包含具有BIM特色的导出工程量清单等；施工图阶段将二维协同的33个节点主控增加到40个，其中相同节点9个，提前节点11个，新增节点19个，包含4版管综与导出施工图预算工程量清单。详细的节点控制和具有BIM设计优势的新增节点都能够精细控制协同化设计进程。

施工图阶段的

BIM协同化设计协作管理

    相较传统设计流程的制定，BIM施工图协同设计流程的制定更为复杂，不能仅仅依据文字类的规章制度类流程所包含，BIM协同设计流程更需要整体配套式的协同管理（保障措施）才能得以实施、得以保障。BIM项目运行后，重点在于各专业的协作与管理，协作包括对不同设计角色间的协同、对文件的共享及对人员的调配等，良好的协作和流程能够使项目运行流畅，保质保量地完成既定目标。BIM协同化设计管理主要包含以下4个步骤：

编制企业级BIM协同设计手册

    编制企业级BIM协同设计手册已经成为业内开展BIM项目的前提共识。目前，BIM的国家标准也在编制过程中，部分地方标准已刊发。企业可参照这些规范和标准，结合自身情况编制自己的企业BIM导则，指导生产实践。

企业级BIM协同设计手册主要内容应包括BIM项目执行计划模板、BIM项目协同工作标准、数据互用性标准、文件夹结构及命名规则、显示样式标准等。

制定BIM项目执行计划

    企业承接BIM设计项目后，首先要做的就是针对该项目制定出BIM项目的执行计划。由于BIM设计的工作要求较高，所需资源也较多，BIM设计团队必须充分考虑自身情况，对项目实施过程中可能遇到的困难进行预判，严格规定协同工作的具体内容，才能保证项目的顺利完成。在一个典型的BIM项目执行计划书中，应包含项目信息、项目目标、协同工作模式以及项目资源需求。

组建BIM协同工作管理团队

    BIM设计团队由3类角色组成，即BIM经理、BIM设计师和BIM协调员。上述3类角色的权责在具体的BIM项目中可能会进一步细分。例如，BIM经理可能会分为商务经理和项目经理，前者主要负责和委托者接洽沟通，后者主要负责领导和管理项目团队。BIM设计师一般按照建筑设计的专业划分为建筑BIM设计师、结构BIM设计师、MEPBIM设计师、幕墙BIM设计师等；BIM协调员可能会分为BIM构件库管理员、协同平台管理员以及冲突协调员等；BIM项目负责人可根据项目需要灵活分配每种角色的权责。

建立BIM协同工作管理平台

    为保证各专业内和专业间BIM模型的无缝衔接和及时沟通，协同工作平台应具备的基本功能是信息管理和人员管理。

    信息管理最重要的一个方面是信息共享。所有项目相关信息应统一放在一个平台上管理使用。设计规范、任务书、图纸、文字说明等文件应当能够被有权限的项目参与人很方便地调用。BIM设计传输的数据量比传统设计大很多，通常一个BIM模型文件几百兆，如果没有一个统一的凭条承载信息，设计的效率非常低。信息管理的另一方面是信息安全。

    BIM项目中很多信息是企业的核心技术，这些信息的外传会损害企业的核心竞争力。如BIM构件库这类需要专人花费大量时间、精力才能不断完善的技术成果，不能随意复制给其他公司使用。既要信息共享又要信息安全，这对协同平台的建立提出了较高的要求。

    笔者坚信，随着技术的发展和应用手段的日趋成熟，基于BIM协同化设计的不断发展，其价值和潜力会逐渐被市场接受，建筑设计行业必定会逐步转向基于BIM协同化设计模式。（本文作者石磊系中国建筑设计院有限公司BIM设计研究中心项目总监助理、项目主管）

参考文献

[1] 高兴华，张洪伟，杨鹏飞.基于BIM的协同化设计研究[J].中国勘察设计，2015.

[2] 宁冉.基于BIM技术的协同化设计[J]中国建设信息，2014.

[3] 张晓菲.探讨基于BIM的设计阶段的流程优化[J] .工业建筑，2013.