BIM的理论基础主要来源于制造业集成CAD和CAM的CIMS()计算机集成制造系统的概念和基于产品数据管理PDM和STEP标准的产品信息模型。 BIM是基于三维数字技术，集成建设项目各种相关信息的工程数据模型。 BIM是工程项目设施实体和功能特征的数字化表达。 一个完整的信息模型，能够连接建设项目生命周期不同阶段的数据、过程和资源，是对工程对象的完整描述，可以被建设项目的所有参与方广泛使用。 BIM具有单一的工程数据源，可以解决分布式、异构工程数据之间的一致性和全局共享问题，支持建设项目全生命周期动态工程信息的创建、管理和共享。 BIM一般具有以下特点。

模型信息的完整性。 除了对工程对象的三维几何信息和拓扑关系的描述外，还包括完整的工程信息描述，如对象名称、结构类型、建筑材料、工程性能等设计信息； 施工程序、进度、成本、质量、物力等人力、机械施工信息； 工程安全性能、材料耐久性等维护信息； 对象之间的工程逻辑关系等。

模型信息的关联性。 信息模型中的对象是可识别的、相互关联的，系统可以对模型的信息进行统计和分析，并生成相应的图形和文档。 如果模型中的对象发生变化，则与其关联的所有对象都会更新，以保持模型的完整性和健壮性。

模型信息的一致性。 模型信息在建筑生命周期的不同阶段是一致的，不需要重复输入相同的信息，信息模型可以自动演化，模型对象可以在不同阶段简单修改扩展，无需重新创建，避免信息不一致的错误。

BIM的价值

具体来说，BIM的应用具有以下价值。

1、解决当前建设领域信息化瓶颈问题

建立单一的工程数据源。 项目的所有参与者都使用单一信息源，以确保信息的准确性和一致性。

实现项目各参与方之间的信息交流与共享。 从根本上解决项目参与各方基于纸质媒体进行信息交流而形成的应用系统之间的“信息鸿沟”和“信息孤岛”问题。

推广应用现代CAD技术。 全面支持采用不同设计方法的数字化工程设计，尽可能采用自动化设计技术，实现设计的集成化、网络化、智能化。

推进建筑全生命周期管理，实现建筑全生命周期各阶段工程性能、质量、安全、进度和成本的一体化管理，分析、预测和控制建筑全生命周期的总成本、能耗、环境影响等。建设项目生命周期。

2. 基于BIM的工程设计

实现3D设计。 它可以根据3D模型自动生成各种图形和文档，并且始终与模型逻辑相关联。 当模型发生变化时，与之关联的图形和文档会自动更新； 在设计过程中创建的对象之间存在一种内置的逻辑关联关系，当一个对象发生变化时，与之相关联的对象也会相应地发生变化。

实现不同专业设计之间的信息共享。 各种专业CAD系统都可以从信息模型中获取所需的设计参数和相关信息，无需重复录入数据，避免了数据冗余、歧义和错误。

实现各学科间的协同设计。 当一个专业设计中的一个对象被修改时，其他专业设计中的对象也会随之更新。

实现虚拟化设计和智能化设计。 实现设计碰撞检测、能耗分析、成本预测等。

3、基于BIM的建设与管理

实现一体化项目交付IPD()管理。 在设计阶段汇集项目主要参与者，关注项目全生命周期，运用BIM技术进行虚拟设计、施工、维护和管理。

启用动态、集成和可视化的 4D 施工管理。 将建筑物和施工现场的3D模型与施工进度联系起来，并与施工资源和场地布置信息相结合，建立4D施工信息模型。 实现建设项目施工阶段工程进度、人力、材料、设备、成本、场地布置的动态一体化管理和施工过程的可视化模拟。

实现项目所有参与者的协同工作。 项目所有参与方共享信息，实现基于网络的文件、图纸、视频文件的提交、审核、审批和使用。 项目参与方通过网络协同工作，进行项目谈判和协调，实现对施工质量、安全、成本和进度的管理和监控。

实现虚拟施工。 在计算机上执行施工过程，虚拟模型可以在实际施工前预测工程项目的功能和可施工性等潜在问题，包括工法试验、施工过程模拟、施工方案优化等。

4、基于BIM的建筑运维管理

综合应用GIS技术，将BIM与养护管理计划相结合，实现楼宇物业管理的智能化、可视化和楼宇设备的实时监控。

基于BIM的运行阶段能耗分析与节能控制

结合运行阶段的环境影响和灾害破坏，对建筑结构的结构破坏、材料劣化和灾害破坏进行分析和预测，以保证建筑结构的安全性和耐久性。

BIM研究

国内外一些知名高校率先开展了卓有成效的BIM基础研究。 1996年斯坦福大学提出

4D模型，将建筑构件的3D模型与施工进度的各项任务联系起来，动态模拟这些构件的变化过程； 新加坡南洋理工大学提出了基于IFC的网络工作平台，利用网络和XML技术进行信息交换，支持从建筑设计到结构分析的模型转换； 英国索尔福德大学提出的基于IFC信息模型的4D计划管理工具，实现建设计划模拟、预算估算和建设项目假设分析。 作者和清华大学研究团队于2002年开发的4D施工管理扩展模型，将建筑物及其施工现场的3D模型与施工进度联系起来，并与施工资源和场地布置信息相结合。 2006年开发了基于IFC和BIM的4D建筑施工管理系统和物业智能管理系统。

随着信息建模研究的深入，一些知名软件开发商也提出了不同名称的信息模型概念。 美国某公司基于全信息化建筑模型（Model，SBM）推广

1、基于IFC的BIM基本结构 基于IFC的BIM基本结构是一个包括数据层、模型层和应用层的网络结构体系。 从规划到设计、建设和运营，针对不同的应用建立不同的子信息模型。 每个子信息模型都可以自动进化。 这一阶段的信息模型可以通过对前一阶段的模型进行抽取、扩展和整合而形成。 它还可以集成某个应用程序的模型数据，生成应用程序子信息模型。 形成面向建筑全生命周期的完整信息模型。

2、面向设计与施工的BIM建模系统，引入建筑行业国际标准IFC，将建筑3D模型与设计、施工、管理信息相融合，实现3D模型的参数化创建与展示。

建筑构件及体积、材料、进度、造价、质量、安全等的显示、信息关联、查看、编辑和扩展，IFC格式模型的导入导出等。本系统适用于BIM建模编辑各种建筑设计和施工阶段，并提供BIM创建工具。

2、面向设计与施工的BIM建模系统，引入建筑行业国际标准IFC，将建筑3D模型与设计、施工、管理信息融合，实现3D模型、建筑构件的参数化创建与展示与卷、材、进度、成本、质量、安全等信息关联、查看、编辑和扩展、模型的IFC格式导入导出等功能。 本系统适用于建筑设计、施工各个阶段的BIM建模和编辑，为BIM创建提供工具。

3、基于IFC的BIM数据集成管理平台

基于BIM工程数据库可以进行信息存储、管理和高效访问，基于子信息模型技术可以实现施工过程中BIM数据的积累、管理和共享。 平台提供BIM数据存储、维护、管理以及三维几何模型、材料、进度等工程信息的浏览查询功能，实现多用户权限控制和并发访问。 该平台为基于BIM的AEC/FM系统提供底层数据支持，是建筑全生命周期工程信息化管理的平台支撑。

4、建筑施工IFC数据描述标准结合我国建筑施工信息化管理的特点和相关国家、行业标准，在IFC标准研究的基础上，编制了IFC建筑施工数据描述标准。 该标准在IFC原有结构的基础上，应用了IFC实体扩展和属性集扩展机制，针对建筑的成本管理、进度管理、质量管理、安全管理和绿色施工五个方面扩展了IFC实体和属性集。建造。 共有91个IFC实体和126个IFC属性集，构成了建筑施工信息模型的IFC数据描述和体系结构。 为实现工程设计、施工和运维的信息共享和交换，新一代建筑施工管理系统的开发提供了数据标准，填补了建筑施工统一数据描述标准的空白。

5、基于BIM技术的建筑施工优化控制与管理系统

本系统研究基于IFC标准，定义了施工管理领域涉及的人力、机械、材料等资源信息模型。 构建优化信息模型。 综合应用离散事件模拟、蒙特卡洛随机模拟和粒子群优化算法的理论与方法，分析建设资源与工期的动态关系，以及建设资源与工期的动态关系及其影响施工期的不确定性事件。 实现合理工期条件下施工资源和场地的优化，以及一定资源和场地条件下施工程序的优化，将4D施工管理系统（4D-GCPSU）与基于离散事件仿真的施工相结合. 集成优化系统（SDESA）），实现4D施工过程优化和施工作业可视化模拟。 该系统已在北京奥林匹克国家体育场、广州珠江新城西塔等多个大型项目进行示范应用。 有效协助设计和施工人员安排和优化施工进度，优化现场布局和施工作业，显着提高关键工序的施工效率和准确性。 ，提高信息化管理水平。

6、基于BIM的建筑工程4D施工管理与安全分析系统。 本系统研发4D模型理论，综合应用BIM技术，建立4D施工信息模型，实现施工进度、资源、成本、场地的4D一体化动态管理和管理。 4D可视化模拟。 系统引入IFC标准，开发IFC文件解析器和IFC数据转换接口，建立用于建筑施工安全管理和结构分析的IFC数据描述，实现设计和施工信息的交流和共享。 通过直接获取结构设计信息并自动生成4D施工安全信息模型，对施工过程中的时变结构和支撑系统进行安全分析，对进度、资源和成本进行冲突分析和预测，以及相应的早期实现预警机制和决策支持。 通过建立施工现场设施时变空间模型，实现施工过程中施工设施与设施、设施与建筑构件之间的动态碰撞检测。

该系统已在北京奥林匹克国家体育场、青岛海湾大桥、广州珠江新城西塔、上海金融交易广场等多个大型项目进行示范应用，提高了施工效率，保障了施工过程中的结构安全，减少施工冲突，改善信息管理。 水平，并取得了显著成效。

BIM应用

BIM是一个全新的概念，涉及从规划设计理论到施工和养护技术的一系列创新和变革，是建筑行业信息化的发展趋势。 BIM的研究对于实现建筑全生命周期管理，提高建筑业设计、施工和运营的科技水平，促进建筑业全面信息化和现代化，具有重要的应用价值和广阔的应用前景。

目前，BIM的应用在欧美发达国家发展迅速。 例如，美国推出了BIM国家标准，规定建筑设计必须应用BIM技术，实施一体化项目交付IPD管理模式。 同时，行业的大力推广使得BIM工程师、BIM

经理、BIM 咨询公司等的新型职业和商业机会已经出现。 与欧美发达国家相比，我国BIM应用起步并不晚，但受施工企业和项目管理模式及水平的限制，其推广应用难度较大。 但国家的重视和行业发展的需要，将极大地推动BIM的深入研究和广泛应用。 目前，我国BIM应用的主旨表现在以下三个方面。

一、国家支持的BIM研究成果应用

我国BIM技术基础研究得到了国家的大力支持，取得了丰硕的研究成果。 例如，笔者完成的国家“十一五”科技攻关项目“基于IFC的建设项目4D施工管理系统”，已成功应用于国家体育场、青岛市等多个大型复杂项目。海湾大桥和广州西塔。 国内首创，填补国内空白，达到国际先进水平，2009年荣获“华夏建设科学技术奖一等奖”。国家“十一五”科技支撑项目清华大学与中国建筑科学研究院合作开展的“建筑设计与施工一体化信息共享技术研究”重点开展BIM基础研究，完成了基于IFC的BIM系统架构搭建，开发了BIM建模系统设计与施工，BIM数据集成管理平台和BIM数据库。清华大学承担的另一个国家

“十一五”科技支撑项目课题“基于BIM技术的下一代建筑工程应用软件研究”重点研究BIM应用软件，即将开展建筑设计、建筑造价预测、建造基于BIM技术的节能设计、建筑施工。 建筑工程优化、安全分析、建筑工程耐久性评价等一系列应用软件。 这些软件正在实际项目中得到示范和应用，它们的进一步推广将有力推动BIM的应用进程。

2、行业BIM标准的制定

IFC ( ) 是 BIM 数据表达和交换的标准。 “十一五”期间，我国建筑业开始推广应用IFC标准。 2007年推出行业标准《建筑对象数字化定义》，即将出版《工业基础平台规范》。清华大学承办

“十一五”科技支撑项目成果《建筑施工IFC数据描述标准》已经完成，中国的BIM标准也在编制中。 这些相关标准的制定是BIM应用的基础和保障。

三、建筑行业信息化应用的实际需求

当前，我国正在进行世界上最大规模的基本建设。 工程项目规模日益扩大，结构形式日趋复杂。 特别是超大型工程项目层出不穷，使企业和项目面临着巨大的投资风险、技术风险和管理风险。 但是，现有的管理模式和信息化手段已经不能适应现代化的需要。 建筑企业应用BIM技术从根本上解决建筑生命周期各阶段与各专业系统之间的信息鸿沟问题，全面提升设计、施工技术的信息化水平和应用效果，已成为建筑企业的迫切需求。管理。 国家体育场、青岛海湾大桥、广州西塔等工程项目成功实现4D施工动态一体化管理，并荣获2009年、2010年华夏建设科技一等奖上海中心工程总承包招标明确要求应用BIM技术。 上海金融交易广场和广联达信息大厦项目均规划了建筑全生命周期的BIM应用总体方案，并在方案设计阶段引入BIM技术楼宇自控系统设计cad，BIM在这些大型工程项目中的应用和推广备受关注必将对BIM技术在我国建筑行业的广泛应用发挥重要作用。