建筑信息模型（BIM）是一个涉及地点物理和功能特征的数字表示的生成和管理的过程。建筑信息模型（BIM）是文件（通常但不总是以专有格式并包含专有数据），可以提取，交换或联网以支持关于建筑物或其他建筑资产的决策。当前的BIM软件由个人，企业和政府机构使用，他们计划，设计，建造，运营和维护各种物理基础设施，如水，垃圾，电力，燃气，通信设施，道路，铁路，桥梁，港口和隧道。

一、BIM的起源

自20世纪70年代以来，BIM的概念就已存在。

“建筑模型”（在今天使用的BIM意义上）这个术语最初是在20世纪80年代中期的论文中使用的：1985年由Simon Ruffle撰写的论文最终发表于1986年，后来在1986年由Robert 撰写的论文中。 Aish- 然后是RUCAPS软件开发商GMW Computers Ltd--指的是该软件在伦敦希思罗机场的使用情况。“建筑信息模型”一词首次出现在GA van Nederveen和FP Tolman的1992年论文中。

然而，术语“建筑信息模型”和“建筑信息模型”（包括首字母缩略词“BIM”）直到10年后才被广泛使用。2002年，Autodesk发布了一份名为“建筑信息模型”的白皮书，其他软件供应商也开始主张他们参与该领域。通过主办Autodesk，Bentley Systems和Graphisoft以及其他行业观察员的贡献，2003年， Jerry Laiserin帮助推广和标准化该术语，作为建筑过程数字表示的通用名称。以前，Graphisoft将“虚拟建筑”，Bentley Systems称为“集成项目模型”，以及Autodesk或Vectorworks作为“建筑信息模型”，以不同的术语提供便于数字格式信息的交换和互操作性。

RUCAPS，Sonata和Reflex等应用的先锋作用得到了Laiserin以及英国皇家工程院的认可。

由于Graphisoft开发此类解决方案的时间超过其竞争对手，因此Laiserin将其ArchiCAD应用视为“市场上最成熟的BIM解决方案之一”。自1987年推出以来，ArchiCAD被一些人视为BIM的第一个实现，因为它是个人计算机上第一个能够同时创建2D和3D几何图形的CAD产品，以及个人电脑的第一款商用BIM产品。

二、定义

美国国家建筑信息模型标准项目委员会的定义如下：

建筑信息模型（BIM）是设施的物理和功能特征的数字表示。BIM是一种共享知识资源，用于获取有关设施在其生命周期中作出决策的可靠依据的信息; 定义为从最早的概念到拆迁。

传统建筑设计在很大程度上依赖于二维技术图纸（平面图，立面图，剖面图等）。建筑信息建模将其扩展到3D之外，增加了三个主要空间维度（宽度，高度和深度），时间作为第四维度（4D），成本作为第五维度（5D）。最近，还提到了代表建筑环境和可持续性方面的第六维（6D），以及用于终身设施管理的第七维（7D），尽管存在相互矛盾的定义（6D BIM）。因此，BIM涵盖的不仅仅是几何。它还包括空间关系，光分析，地理信息以及建筑构件的数量和属性（例如，制造商的详细信息）。

BIM涉及将设计表示为“对象”的组合 - 模糊和未定义，通用或产品特定的实体形状或面向空隙空间（如房间的形状），其承载其几何，关系和属性。BIM设计工具允许从建筑模型中提取不同视图以用于绘图生产和其他用途。这些不同的视图是自动一致的，基于每个对象实例的单个定义。 BIM软件还以参数方式定义对象; 也就是说，对象被定义为参数和与其他对象的关系，因此如果修改了相关对象，则相关对象也将自动更改。每个模型元素都可以携带用于自动选择和排序的属性，提供成本估算以及材料跟踪和排序。

 

对于参与项目的专业人员，BIM可以将虚拟信息模型从设计团队（建筑师，景观设计师，测量师，土木，结构和建筑服务 工程师等）交给主承包商和分包商，然后再业主/经营者; 每个专业人员都会将特定于学科的数据添加到单个共享模型 这减少了传统上在新团队获得项目“所有权”时发生的信息损失，并为复杂结构的所有者提供更广泛的信息。

三、整个项目生命周期中的BIM 

BIM的使用超出了项目的规划和设计阶段，延伸到整个建筑生命周期，支持流程，包括成本管理，施工管理，项目管理和设施运营。

建筑信息模型管理

建筑信息模型跨越整个概念到占用时间跨度。为了确保在整个范围内有效管理信息流程，可以指定BIM管理员（有时也称为虚拟设计到施工，VDC，项目经理 - VDCPM）。BIM经理由设计构建团队代表客户保留，从设计前阶段开始，根据预测和测量的性能目标开发和跟踪面向对象的BIM，支持驱动分析，计划的多学科建筑信息模型，起飞和物流。公司现在也正在考虑开发各种详细程度的BIM，因为根据BIM的应用，需要或多或少的细节，并且在不同的细节水平上生成建筑信息模型有不同的建模工作。

BIM在施工管理中

尽管预算紧张，人力有限，时间表加速以及信息有限或相互冲突，建设过程中的参与者仍然面临着成功项目的挑战。建筑，结构和MEP设计等重要学科应该得到很好的协调，因为在同一个地方和时间不能发生两件事。建筑信息建模有助于在初始阶段进行碰撞检测，确定差异的确切位置。

BIM概念设想在实际物理构造之前虚拟构建设施，以减少不确定性，提高安全性，解决问题，并模拟和分析潜在影响。来自每个行业的分包商可以在开始施工之前将关键信息输入到模型中，并有机会预先制造或预先组装一些非现场系统。现场可以最大限度地减少浪费，并且可以及时交付产品，而不是在现场堆放。

可以轻松提取材料的数量和共享属性。可以孤立和界定工作范围。系统，组件和序列可以与整个设施或设施组以相对比例显示。BIM还通过启用冲突或“冲突检测”来防止错误，其中计算机模型在视觉上向团队突出显示建筑物的某些部分（例如：结构框架和建筑服务管道或管道）可能错误地相交。

设施运营中的BIM 

BIM可以将与处理项目相关的信息损失从设计团队，施工团队和建筑物所有者/操作员桥接起来，允许每个团队添加并参考他们在为BIM模型做出贡献期间获得的所有信息。这可以为设施所有者或运营商带来好处。

例如，建筑物所有者可能会发现建筑物泄漏的证据。他可能会转向模型，看到水阀位于可疑位置，而不是探索物理建筑。他还可以在模型中具有特定的阀门尺寸，制造商，部件号以及过去曾经研究过的任何其他信息，等待足够的计算能力。Leite和Akinci在开发设施内容和威胁的漏洞表示时最初解决了这些问题，以支持识别建筑物紧急情况中的漏洞。

关于建筑物的动态信息，例如来自建筑系统的传感器测量和控制信号，也可以包含在BIM软件中，以支持建筑物操作和维护的分析。

已经尝试为较旧的，现有的设施创建信息模型。方法包括参考关键指标，例如设施状况指数（FCI），或使用3D激光扫描调查和摄影测量技术（单独或组合）来捕获可用作模型基础的资产的准确测量。试图对建于1927年的建筑物进行建模，需要对设计标准，建筑规范，施工方法，材料等进行大量假设，因此比在设计过程中建造模型更复杂。

正确维护和管理现有设施的挑战之一是了解如何利用BIM来支持对建筑管理实践的全面理解和实施以及支持建筑物整个生命周期的“ 拥有成本 ”原则。名为APPA 1000的美国国家标准- 设施资产管理的总体拥有成本将BIM纳入生命周期中的各种关键要求和成本因素建筑物，包括但不限于：更换能源，公用设施和安全系统; 不断维护建筑物的外部和内部以及更换材料; 更新设计和功能; 和资本重组成本。

BIM在土地管理和地籍

BIM可以为管理城市建筑环境中的分层地籍空间提供一些好处。第一个好处是加强非专业人员交织，堆叠和复杂地籍空间的视觉交流。关于模型内部物理结构的大量空间和语义信息可以帮助理解地籍边界，提供对所有权，权利，责任和限制的明确界定。此外，使用BIM管理地籍信息可以将当前的土地管理系统从基于2D的模拟数据环境推进到3D数字，智能，交互和动态数据环境。BIM还可以通过在信息与交互式生命周期和建筑物管理之间架起桥梁来释放地籍信息的价值。

四、BIM软件

为建筑物建模开发的第一批软件工具出现在20世纪70年代末和80年代初期，其中包括Chuck Eastman的建筑描述系统和GLIDE，RUCAPS，Sonata，Reflex和Gable 4D系列等工作站产品。早期的应用程序以及运行它们所需的硬件都很昂贵，这限制了广泛采用。ArchiCAD的Radar CH于1984年发布，是第一台在个人计算机上提供的建模软件。

由于在建筑项目中使用BIM时收集所有相关信息的复杂性，一些公司开发了专门设计用于BIM框架的软件。这些包与AutoCAD等建筑绘图工具不同，它允许在建筑模型中添加更多信息（时间，成本，制造商的详细信息，可持续性和维护信息等）。

开源CAD软件FreeCAD中有一个BIM模块。

非专有或openBIM标准

BIM通常与工业基础类（IFC）和aecXML相关联- 用于表示信息的数据结构。IFC由buildingSMART（前国际互操作性联盟）开发，作为在不同软件应用程序之间共享BIM数据的中立，非专有或开放标准（一些专有数据结构由CAD供应商开发，将BIM整合到他们的软件中） 。

长期以来，糟糕的软件互操作性一直被视为行业效率和特别是BIM采用的障碍。2004年8月，美国国家标准与技术研究院（NIST）报告保守估计美国资本设施行业每年损失158亿美元，因为“行业高度分散的性质导致互操作性不足，行业继续基于纸张的商业惯例，缺乏标准化，以及利益相关者之间不一致的技术采用“。

 

国家批准的BIM标准的早期例子是AISC（美国钢结构协会）批准的CIS / 2标准，这是一种源自英国的非专有标准。

五、国际BIM发展

亚洲

香港

香港建筑信息模型研究所（HKIBIM）成立于2009年。香港房屋委员会在2014/2015年设定了全面实施BIM的目标。BuildingSmart香港在香港特区设立于2013年四月下旬在香港的政府强制要求所有政府项目超过HK $ 30M采用BIM的自2018年1月1日。

印度

在印度BIM也被称为VDC：V irtual d ESIGN和Ç。施工。由于人口和经济增长，印度的建筑市场正在扩大。尽管如此，2014年调查中只有22％的受访者报告了BIM的使用情况。

伊朗

伊朗建筑信息模型协会（IBIMA）由伊朗五所大学的专业工程师于2012年成立，其中包括Amirkabir技术大学的土木与环境工程系。虽然目前尚未开展活动，但IBIMA旨在分享知识资源，以支持建筑工程管理决策。

马来西亚

BIM实施的目标是到2020年由建筑业发展委员会（CIDB Malaysia）领导的BIM第二阶段。根据2016-2020建筑业总体规划，希望在项目生命周期中更多地强调技术采用将提高生产率。

新加坡

建筑管理局（BCA）已宣布BIM将用于建筑提交（到2013年），结构和M＆E提交（到2014年），并最终用于提交总建筑面积超过5,000平方米的所有项目的计划2015. BCA学院正在培训学生参加BIM。

韩国

即使在20世纪90年代，韩国也存在小型BIM相关研讨会和独立的BIM工作。然而，直到21世纪后期，韩国工业才开始关注BIM。第一次行业级BIM会议于2008年4月举行，之后，BIM的传播速度非常快。自2010年以来，韩国政府逐步扩大BIM授权项目的范围。麦格劳希尔于2012年发布了一份关于韩国BIM采用和实施状况的详细报告。

阿拉伯联合酋长国

迪拜市于2014年发布了一项通告（196），要求将BIM用于一定大小，高度或类型的建筑物。一页通知引发了对BIM的浓厚兴趣，市场做出了回应，准备了更多的指导方针和方向。2015年，市政府发布了另一份题为“关于扩大在迪拜酋长国的建筑和设施上应用（BIM）”的通告（207），通过减少需要BIM的项目的最小尺寸和高度要求，使BIM成为更多项目的强制性要求。第二轮通告进一步推动了BIM的采用，几个项目和组织采用英国BIM标准作为最佳实践。2016年，阿联酋质量与合规委员会成立了一个BIM指导小组，负责调查全州范围内对BIM的采用情况。欧洲

奥地利

奥地利数字建模标准在2015年3月15日发布的ÖNORMA6241中进行了总结。取代ÖNORMA6240-4的ÖNORMA6241-1（BIM 2级）已在详细和执行设计中得到了扩展。阶段，并在缺乏定义时纠正。ÖNORMA6241-2（BIM Level 3）包括BIM Level 3（iBIM）的所有要求。

捷克共和国

捷克BIM理事会成立于2011年5月，旨在将BIM方法应用于捷克建筑，并设计流程，教育，标准和立法。

爱沙尼亚

在爱沙尼亚，数字建筑集群（Digitaalehituse Klaster）于2015年成立，旨在为整个建筑生命周期开发BIM解决方案。该集群的战略目标是开发创新的数字化建筑环境以及新的VDCM产品，电网和电子建筑门户，以提高爱沙尼亚企业在建筑领域的国际竞争力和销售。该集群由欧洲结构和投资基金通过企业爱沙尼亚和集群成员共同资助，2016 - 2018年期间的总预算为60万欧元。

法国

在法国，建立了一个建筑过渡数字计划 - 法语首字母缩略词PTNB--（自2015年至2017年以及几个部委下设）。还有建筑 SMM 的法国分支，称为Mediaconstruct（自1989年以来一直存在）。

德国

2015年12月，德国交通部长Alexander Dobrindt宣布了从2020年底开始为德国公路和铁路项目引入强制性BIM的时间表。 2016年4月，他说数字设计和施工必须成为标准。在德国建设项目，德国在实施BIM方面落后荷兰和英国两到三年。

爱尔兰

2017年11月，爱尔兰公共支出和改革部启动了一项战略，增加数字技术在交付关键公共工程项目中的使用，要求在未来四年内逐步使用BIM。

意大利

通过新的Dl 50，意大利在2016年4月已将若干欧洲指令纳入其自身立法，包括2014/24 / EU公共采购。该法令规定了公共采购的主要目标之一是“通过逐步采用数字方法和建筑和基础设施信息建模等电子仪器，使设计活动和所有相关验证过程合理化”。为了支持过渡，我们还编写了8个部分的规范：UNI 11337-1，UNI 11337-4和UNI 11337-5于2017年1月出版，一年内还有五个章节。

2018年初，意大利基础设施和运输部颁布法令，制定政府BIM授权，迫使公共客户组织在2025年之前采用数字方法，增加的义务将于2019年1月1日开始。

立陶宛

立陶宛正在通过建立一个由13个协会管理的公共机构“Skaitmeninstatyba”（数字建筑）来采用BIM基础设施。还有一个由LietuvosArchitektSjunga（立陶宛建筑师团体）建立的BIM工作组。该倡议旨在使立陶宛采用BIM，工业基础类（IFC）和国家建筑分类作为标准。自2012年以来，每年都举办一次国际会议“SkaitmeninstatybaLietuvoje”（立陶宛的数字化建设）。

荷兰

2011年11月1日，荷兰住房，空间规划和环境部管理政府大楼的机构Rijksgebouwendienst推出了Rgd BIM标准，^[51]于2012年7月1日更新。

挪威

在挪威，自2008年以来，BIM的使用越来越多。一些大型公共客户要求在大多数或所有项目中使用开放格式的BIM（IFC）。政府建筑事务管理局以开放形式建立BIM流程，以提高流程速度和质量，所有大型和中型承包商都使用BIM。国家BIM开发以当地组织为中心，建设斯堪的挪威，占挪威建筑业的25％。

波兰

BIMKlaster（BIM Cluster）是一家非政府，非营利组织，成立于2012年，旨在促进波兰的BIM发展。 2016年9月，基础设施和建设部开始召开一系列关于BIM方法在建筑行业应用的专家会议。^[53]

葡萄牙

BIM标准化技术委员会CT197-BIM于2015年创立，旨在促进BIM在葡萄牙的采用及其正常化，为葡萄牙建筑4.0制定了第一份战略文件，旨在使该国的工业围绕一个共同愿景，而且比简单的技术变革更有野心。

俄罗斯

俄罗斯政府已经批准了一系列法规，这些法规为建筑中的建筑物信息建模提供了法律框架。

斯洛伐克

斯洛伐克BIM协会“BIMaS”成立于2013年1月，是第一个专注于BIM的斯洛伐克专业组织。虽然在BIM中没有标准或立法要求来交付项目，但许多建筑师，结构工程师和承包商以及一些投资者已经在应用BIM。由BIMaS创建并由土木工程师协会和建筑商协会支持的斯洛伐克实施战略尚未得到斯洛伐克当局的批准，因为他们对此类创新的兴趣不高。

西班牙

2015年7月在西班牙基础设施部举行的会议[Ministerio de Fomento]启动了该国的国家BIM战略，使BIM成为公共部门项目的强制性要求，可能的开始日期为2018年。继2015年2月在巴塞罗那举行的BIM峰会之后，在西班牙的专业人员自治区的加泰罗尼亚建立了BIM委员会（ITEC），以推动地区采用BIM的。

瑞士

自2009年以来，通过建设瑞士瑞士的倡议，到2013年，由于巴塞尔菲利克斯普拉特医院的公开竞争，BIM协调员被寻求，因此在更广泛的工程师和建筑师社区中提高了BIM意识。BIM也是瑞士工程师和建筑师协会SIA的活动主题。

英国

2011年5月，英国政府首席建筑顾问 Paul Morrell呼吁对英国政府建设项目采用BIM。Morrell还告诉建筑专业人士采用BIM或“Betamaxed out”。 2011年6月，英国政府公布了其BIM战略，宣布其计划在2016年之前在其项目中要求协作3D BIM（所有项目和资产信息，文档和数据都是电子的）。最初，合规将需要构建以供应商中立的“ COBie ”格式提供的数据，从而克服了市场上可用的BIM软件套件的有限互操作性。英国政府BIM任务组领导政府的BIM计划和要求，包括一套免费使用的英国标准和工具，定义'2级BIM'。2016年4月，英国政府发布了一个新的中央门户网站，作为BIM 2级行业的参考点。 BIM任务组继续在政府部门内部开展BIM采用。

在政府之外，2016年BIM的行业采用由英国BIM联盟领导，旨在支持和支持到2020年实施BIM 2级，并连接和代表致力于数字化转型的组织，团体和个人英国的建筑环境产业。作为一个独立的，非营利性的，以协作为基础的组织，英国BIM联盟的结构围绕一个执行团队和三个核心活动领域开发：参与，计划和运营（内部支持和秘书处职能）。

由英国皇家建筑师协会（RIBA）拥有的国家建筑规范（NBS）发布了英国BIM采用的研究。现在已有六次年度调查。2016年4月对1,000名英国建筑专业人士的调查显示，BIM的采用率已从2010年的13％上升至2015年的54％。

北美

加拿大

一些组织支持BIM采纳和实施加拿大：加拿大BIM理事会（CANBIM，成立于2008年），该研究所BIM在加拿大，和buildingSMART加拿大（加拿大章buildingSMART国际）。

美利坚合众国

美国和美国合同公司的联合总承包商已经制定了各种BIM工作定义，将其描述为：

面向对象的建筑开发工具，利用三维建模概念，信息技术和软件互操作性来设计，构建和运营建筑项目，并传达其细节。

尽管承包商，建筑师和开发人员正在探索BIM和相关流程的概念，但该术语本身也受到质疑和争论，其中包括虚拟建筑环境（VBE）和虚拟设计与构造（VDC）等替代方案。与英国等一些国家不同，美国尚未采用一套国家BIM指南，允许不同的系统保持竞争。

BIM被认为与综合项目交付（IPD）密切相关，其主要动机是在项目早期将团队聚集在一起。BIM的全面实施还要求项目团队从初始阶段开始协作，并制定模型共享和所有权合同文件。

在美国建筑师协会定义BIM为“与项目信息的数据库链接的基于模型的技术，这反映了数据库技术一般依赖为基础。将来，可以搜索结构化文本文档，例如规范，并将其链接到区域，国家和国际标准。

非洲

尼日利亚

BIM有潜力在尼日利亚AEC部门发挥重要作用。除了潜在的清晰度和透明度之外，它还可以帮助促进整个行业的标准化。例如，Utiome 建议，在将工业化经济中基于BIM的知识转移框架概念化为发展中国家的城市建设项目时，通用BIM对象可以从产品库中规范参数内的丰富建筑信息中受益，并用于高效，流线型的设计和施工。同样，Kori对当前“最先进”的评估发现大中型企业正引领行业采用BIM。较小的公司在流程和政策遵守方面不太先进。由于建筑行业的阻力变化或新的做事方式，在建筑环境中几乎或少采用BIM。到目前为止，尼日利亚建筑行业仍在使用2D传统CAD系统进行服务和结构设计，尽管生产可以在3D系统中进行。4D和5D系统的利用率几乎为0％。

南非

南非BIM研究所成立于2015年5月，旨在使技术专家能够讨论可由建筑行业专业人士采用的数字化建筑解决方案。其最初的任务是推广SA BIM协议。

南非没有强制性或国家最佳实践BIM标准或协议。组织最多实施公司特定的BIM标准和协议（有跨行业联盟的孤立示例）。

大洋洲

澳大利亚

2016年2月，澳大利亚基础设施部建议：“政府应强制使用建筑信息模型（BIM）来设计大型复杂基础设施项目。为支持强制推出，澳大利亚政府应委托澳大利亚采购和建设理事会与业界合作，围绕采用和使用BIM制定适当的指导;以及在使用BIM时应用的通用标准和协议。“ 

新西兰

2015年，许多重建克赖斯特彻奇的项目正在使用BIM的计算机上进行详细组装，然后工人才会踏上现场。新西兰政府成立了BIM加速委员会，作为生产力伙伴关系的一部分，其目标是到2020年提高建筑业效率20％。^[84]

六、预期的未来潜力

BIM是一种相对较新的技术，通常在采用变革方面很慢。然而，许多早期采用者相信BIM将在构建文档方面发挥更加重要的作用。

支持者声称BIM提供：

1. 改进了可视化
2. 由于易于检索信息，提高了生产力
3. 加强施工文件的协调
4. 嵌入和链接供应商等重要信息，以获取特定材料，详细信息的位置以及估算和招标所需的数量
5. 提高交货速度
6. 降低成本

BIM还包含构建性能分析所需的大部分数据。BIM中的建筑属性可用于自动创建用于构建性能模拟的输入文件，并节省大量时间和精力。此外，这一过程的自动化减少建筑性能仿真过程中的误差和失配。

绿色建筑XML（gbXML）是一种新兴的模式，是建筑信息模型工作的一个子集，专注于绿色建筑的设计和运营。gbXML用作多个能量模拟引擎的输入。随着现代计算机技术的发展，可以使用大量的建筑性能模拟工具。在选择使用哪种模拟工具时，用户必须考虑工具的准确性和可靠性，考虑他们手头的建筑信息，这些信息将作为工具的输入。Yezioro，Dong和Leite 开发了一种人工智能方法来评估建筑性能模拟结果，并发现更详细的模拟工具在加热和冷却电耗方面具有最佳模拟性能，在平均绝对误差的3％以内。

 

正在进行探索，将计算机网络用户的个人，私人和公共认证选择，地理测绘系统和不断发展的云计算安全架构模型结合在一起，为地理空间证券化服务的客户提供直观的新方式来组织他们的个人，私人和公共应用程序。存储。对于生成和管理建筑信息的个人，企业和政府机构，将提供在地球特定地点范围内发现，共享和处理数据的新方法。美国建筑师协会的David Plager推测，今天的网络将让位于明天的地理网络，其中数据将首先按地点（例如邮政地址）然后按空间（个人（一个用户），私人（一组用户）和公共（所有用户））。

七、BIM-GIS集成

1. 工业基础课程（IFC）和城市地理标记语言（CityGML）是BIM- GIS集成的两个主要和流行标准。
2. BIM通过时空分析支持BIM-GIS集成，提供满足用户需求的改进解决方案。

建筑信息科学

 

BIM将发展为建筑信息科学，涉及系统理论，概念，方法，技术，应用和管理，用于建筑，工程和建筑（AEC）行业中整个项目生命周期的数字化，可视化，定量分析和决策。