海绵钛公司建筑信息模型(BIM)与建筑智能化分析.docx
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1、海绵钛公司建筑信息模型(BIM)与建筑智能化分析xxx集团有限公司目录第一章 建筑信息模型BIM与建筑智能化分析3一、 BIM技术应用价值价值3二、 BIM技术发展趋势5三、 新一代智能制造技术在建筑业的应用9四、 智能建筑与智慧城市12第二章 行业背景分析22第三章 公司基本情况24一、 公司简介24二、 核心人员介绍24第四章 宏观环境分析26第五章 项目基本情况28一、 项目名称及投资人28二、 结论分析28第一章 建筑信息模型BIM与建筑智能化分析一、 BIM技术应用价值价值BIM应用对工程项目参建各方均具有重要价值,归纳起来,其主要有以下六个方面的应用。(一)提高生产效率利用BIM技
2、术可以大大加强各参与方协同工作,提高信息交流的有效性,从而提高决策速度和有效性,减少返工率,提高生产效率,节约成本。此外,与基于2D图纸的费用预算相比,基于BIM模型的工料测量和预算更加快速、准确,可节约大量计算时间和人力。在美国OneISlandEaStOfficeTOWer项目中,由于采用BIM算量方法,业主的不可预见费支出比平常更低。在HillWOOd项目中,工程造价人员采用BIM算量方法节约了92%的时间,降低了人工成本,并且误差与手工计算相比只有1%(二)提高业主对设计方案的评估能力在项目进展的各个阶段,业主都需要有管理和评价设计方案的能力。在传统建设模式下,二维图纸限制了业主对设计
3、方案的理解,业主对设计方案的管理和评价都是依靠设计人员对业主的描述及效果图来判断的,业主需求经常会发生变化,但有时很难判断新的需求是否已被实现。BIM的可视化功能可以为业主在设计阶段提供建筑产品的模拟效果,极大地提高业主对设计方案的理解能力,使得使用方在项目建设早期即可对建筑效果、性能进行审视和校核,将许多不满意及隐患(如设计碰撞等)解决在规划设计阶段。同时,有助于业主和设计人员及其他项目参与方之间进行更好的沟通。(三)提高业主对市场的反应速度1、利用BIM技术,可以通过可视化交流和信息共享来加强团队合作,改善传统的项目管理模式和信息沟通模式,实现建设工程策划、设计、采购、加工预制、现场施工的
4、无缝对接,减少延误,大大缩短了工期。在美国通用汽车厂房扩建工程中,业主需要提高建设速度来抓住市场机遇,但同时又希望预算不要超支。项目团队运用全新的建设流程-基于BIM的建设工程项目集成化交付模式(IPD)运用自动化设计出图、模拟、场外构件生产等一系列创新方法,最后比业主要求的工期还提前了5%。由此可见,采用BIM技术可以有效地提高建设速度,缩短项目工期,从而帮助业主更加快速地对于市场变化作出反应。(四)为设施管理提供更好的平台利用BM竣工模型,可以迅速、准确、全面地向设施管理机构提供项目设计、采购与施工阶段信息,方便项目设施管理和维护。在美国海岸警卫队建筑设施规划中,设施管理者利用BIM来更新
5、和编辑数据库,比传统的方法节省了98%的时间。由此可见,BM技术不但可提高信息管理效率,同时可节省很多用来输入这些信息的人力成本。(五)有利于技术与管理创新BIM技术可以实现对传统项目管理模式的优化,便于各方早期参与设计,在群策群力模式下,有利于吸收先进技术与经验,实现项目创新。BIM正在改变建筑业内外部团队的合作方式。为了实现BIM的最大价值,需要重新思考项目管理团队成员的职责和工作流程,基于BIM的工作方式打破了原来不同的企业和数据使用者之间的固有界限,他们将通过协同工作实现信息资源共享。BIM技术的应用,能带来生产力和企业效率的提升,但在短期内却有可能因为对新技术的消化不够,而引起对工作
6、流程的干扰,导致旧有业务失衡,产生项目风险。因此,在充分了解BIM应用价值的同时,也应深刻理解BIM技术应用可能带来的问题。研究表明,大约70%的针对BIM技术应用而进行的业务工作流程改造项目,会因为三个原因导致失败:一是缺乏持续有力的中高层领导的支持,二是不切实际的BIM项目目标和期望,三是项目成员对改变的抗拒。二、 BIM技术发展趋势BIM技术发展意味着其要素,即BIM应用点、BIM应用软件及BIM应用标准的发展。其中,BIM应用点是源头。根据BIM特性及工程实践中的问题,有关人员首先提出具有应用价值的新BIM应用点,会成为相应BIM应用软件开发的起点。而BIM应用软件发展直接带动BIM技
7、术发展。在面对一个工程项目时,即使相关人员懂得可用的BIM应用点及其应用价值,如果不能获得相应的、适用的BIM应用软件,BIM技术应用也无从谈起。目前,市场上BIM应用软件已有很多,但大多是一些基础性软件,如建模软件、碰撞检查软件等,发展潜力还很大。如何结合我国工程实际,开发具有自主知识产权的、基础性、关键性BIM应用软件,是我国建设工程信息化努力的方向。在BIM应用软件发展方面,除新软件开发外,对既有软件进行二次开发也是一个重要方向。例如,在一些已经成熟的平台软件上进行二次开发,结合我国相关规范完善其数据库和方法库是一种投资少、见效快的方法。另外一些国内软件开发商和应用单位一起,结合一些标志
8、性工程开发BIM技术的新应用点并与管理软件集成在一起,是目前我国BIM技术发展的一个突出现象。而BIM应用标准的发展可为BIM技术的应用和发展创造一个良好环境。BIM应用标准可分为数据标准、内容标准、协同工作标准等。数据标准规定BIM数据格式,内容标准规定BIM所应包含的内容,而协同工作标准规定数据提交方式。有了这些标准,工程项目多参与方、多专业之间基于BIM技术的协同工作就变得十分有序,并可使各方及各专业之间为进行沟通所花费的精力大大减少,从而降低成本。国外在BIM应用标准方面已开展大量工作,形成了一些实用标准。我国目前虽然已开展BIM应用标准的编制工作,但进展缓慢,亟待汲取国外经验,加快步
9、伐,迎头赶上。(1)BIM模型自动检测是否符合规范和可施工性。在新加坡,一些项目的BIM模型已具备自动检测是否符合规范与可施工性的性能。而一些议创新为主的公司,如SOlibri和EPM已基于IFC标准开发出具有模型自动检测功能的软件(如JOtneSOlibri2007)。(2)制造商启用3D产品目录。越来越多的制造商顺应BIM发展趋势,将其产品目录以3D格式上传网络,用户可以下载需要的3D产品,并将其插入到已构建的BIM模型中检查是否符合要求。(3)多维(nD)项目管理模式。未来项目管理的维度将由三维(3D)发展到四维(4D)、五维(5D)甚至是多维(nD)虚拟建设模式已不再停留在研究领域而是
10、被广泛应用到项目管理中,并且越来越多的软件涌现出来支撑其应用。(4)实现预制加工工业化与全球化。依靠BIM模型详尽且准确的信息,场外预制加工得以实现,且未来发展将是实现预制加工的工业化与全球化,这些都可大大节省工期,提高生产效率。(5)BIM与GIS。地理信息系统(GIS)是用来收集、存储、分析、管理和呈现与地理位置有关的城市信息数据,如城市的道路、燃气、电力、通信和供水等。在2D图纸时代,建筑信息与其他城市信息一起仅能呈现其位置,其间的联系与影响无从体现与管理。而到了3D模型时代,BIM参数模型融入GIS系统中,二者相互联系,相互影响。BIM建模过程需要充分考虑到是否与周围的城市信息数据相冲
11、突,而城市设施的改造等也将考虑到既有建筑,其BIM模型将为决策提供指导意义。到了“3D+环境”的时代,BIM与CIS的结合将发挥更智能化的作用,但无论是技术还是管理,所面临的挑战也无疑是巨大的。因此,BIM技术发展趋势可归纳为:基于BIM的特性及工程建设中遇到的实际问题,更多新的BIM应用点将被确定,并带动BIM应用软件发展;而BIM应用软件将朝着新BIM应用软件的开发、现有软件的二次开发和完善及BIM应用软件与管理软件的集成三者并行的方向发展;此外,BIM应用标准的发展可为BIM技术的应用和发展创造一个良好环境,而BIM应用标准的编制将朝着更多地借鉴国外先进经验、更加实用的方向发展三、 新一
12、代智能制造技术在建筑业的应用智能制造可归纳为三个基本范式,即数字化制造、数字化网络化制造、数字化网络化智能化制造-新一代智能制造。新一代智能制造是新一代人工智能技术与先进制造技术的深度融合,贯穿于产品设计、制造、服务全寿命期各个环节及相应系统的优化集成,不断提升企业的产品质量、效益、服务水平,减少资源能耗,是新一轮工业革命的核心驱动力,是今后数十年制造业转型升级的主要路径。“人-信息-物理系统”(Human-Cyber-PhySicalSyStemS,HCPS)揭示了新一代智能制造的技术机理,能够有效指导新一代智能制造的理论研究和工程实践。(1)传统制造与“人-物理系统”(Human-PhyS
13、icalSyStemS,HPS)。传统制造系统包含人和物理系统两大部分,是完全通过人对机器的操作控制来完成各种工作任务。动力革命极大地提高了物理系统(机器)的生产效率和质量,物理系统(机器)代替了人类大量体力劳动。传统制造系统中,要求人完成信息感知、分析决策、操作控制及认知学习等多方面任务,不仅对人的要求高,劳动强度大,而且系统工作效率、质量还不够高,完成复杂工作任务的能力还很有限。(2)新一代智能制造与新一代“人-信息-物理系统”。与传统制造系统相比,智能制造系统的本质变化是在人和物理系统之间增加信息系统,形成“人一信息-物理系统”。随着新一代人工智能技术的发展,“人一信息一物理系统”发生质
14、的变化,形成新一代“人一信息物理系统”。新一代智能制造系统最本质的特征是其信息系统增加了认知和学习功能,信息系统不仅具有强大的感知、计算分析与控制能力,更具有学习提升、产生知识的能力。(二)3D打印技术1、基本原理(1)建筑3D打印技术作为新型数字建造技术,集成了计算机技术、数控技术、材料成型技术等,采用材料分层叠加的基本原理,由计算机获取三维建筑模型的形状、尺寸及其他相关信息,并对其进行一定处理,按某一方向(通常为Z向)将模型分解成具有一定厚度的层片文件(包含二维轮廓信息)然后对文件进行检验或修正并生成正确的数控程序,最后由数控系统控制机械装置按照指定路径运动实现建筑物或构筑物的自动建造,也
15、被称为“增材建造(additivecOnStructiOn)三维模型建立与近似处理。三维建模方法有两种:首先,通过建筑参数化建模软件(如Revit,3Dmax等)直接建模;其次,利用逆向工程(reverSeengineering,RE)或反求工程(如三维扫描等)通过点云数据构造出三维模型。然后用软件将三维模型导出为特定的近似模拟文件,如STL格式文件等,为后续工作做好准备。(2)模型切片与路径规划。将三维模型模拟文件导入建筑3D打印数控系统,系统对模型进行两步处理用一系列平行、等间距的二维模型进行拟合,即分层切片处理。将切片得到的层片轮廓转化为打印喷嘴的运行填充路径,即层片路径规划。2、机器人
16、建造特征人机共生下的全新工作模式可以归结为以下三个特征:一体化、体外化和虚拟/物质化的数字。(1)一体化。一体化的首要特征是人的思维与机器运算思维的打通,其次是设计与建造的打通。这一切是建立在建筑设计方法从几何参数化、性能参数化到建造参数化的一体化联动基础之上的。(2)体外化。体外化则是对待人体与机器的基本态度。机器不是人在思维和身体上的延伸,而是独立于人体,有着与人类不同的能力与思考方式,因此它们应作为“合作同伴(partnerShipp“参与到设计过程中。机器的目的不是主导设计,而是在预设条件下增强人的能力。(3)虚拟化/物质化的数字孪生。虚拟化/物质化的数字孪生是人机协作成果获得直接体现
17、的重要原因,无论是可视化、参数化还是性能化模拟,都在追求虚拟空间中的数字信能息与物理空间中的实体事物之间精确的映射关系,也是将可视化信息转化为实体建造的关键,这种共生关系为形式生成、材料分布带来新的可能。四、 智能建筑与智慧城市(一)智能建筑智能建筑概念源于美国。美国智能建筑学会认为:智能建筑是对建筑物的结构、系统、服务和管理四个基本要素进行最优化组合,为用户提供一个高效率并具有经济效益的环境。我国智能建筑起步于20世纪90年代,在90年代中后期达到建设高峰。2015年11月正式实施的智能建筑设计标准(GB50314-2015)将智能建筑定义为:以建筑物为平台,基于对各类智能化信息的综合应用,
18、集架构、系统、应用、管理及优化组合为一体,具有感知、传输、记忆、推理、判断和决策的综合智慧能力,形成以人、建筑、环境互为协调的整合体,为人们提供安全、高效、便利及可持续发展功能环境的建筑。1、智能建筑基本构成智能建筑以增强建筑物科技功能、提升智能化系统的技术功效和绿色建筑为目标,追求功能实用、技术适时、安全高效、运营规范和经济合理。智能建筑通常由信息化应用系统、智能化集成系统、信息设施系统、建筑设备管理系统、公共安全系统、应急响应系统、智能化系统机房工程等组成。(1)信息化应用系统。信息化应用系统是指以信息设施系统和建筑设备管理系统等智能化系统为基础,为满足建筑物各类专业化业务、规范化运营及管
19、理需要,由多种类信息设施、操作程序和相关应用设备等组合而成的系统。信息化应用系统包括公共服务、智能卡应用、物业管理、信息设施运行管理、信息安全管理、通用业务和专业业务等应用功能。(2)智能化集成系统。智能化集成系统是指为实现建筑物运营及管理目标,基于统一的信息平台,以多种类智能化信息集成方式,形成的具有信息汇聚、资源共享、协同运行、优化管理等综合应用功能的系统。智能化集成系统由智能化信息集成系统与集成信息应用系统组成,采用智能化信息资源共享和协同运行的架构形式,以实现绿色建筑,满足建筑的业务功能、物业运营及管理模式的应用需求为目标。(3)信息设施系统。信息设施系统是指为满足建筑物的应用与管理对
20、信息通信的需求,将各类具有接收、交换、传输、处理、存储和显示等功能的信息系统整合,形成建筑物公共通信服务综合基础条件的系统。信息设施系统包括信息接入系统、布线系统、移动通信室内信号覆盖系统、卫星通信系统、用户电话交换系统、无线对讲系统、信息网络系统、有线电视及卫星电视接收系统、公共广播系统、会议系统、信息导引及发布系统、时钟系统等。(4)建筑设备管理系统。建筑设备管理系统是指对建筑设备监控和公共安全系统等实施综合管理的系统,其包括建筑设备监控系统、建筑能效监管系统,以及需要纳入管理的其他业务设施系统,以节约资源、优化环境质量管理为目标,具有建筑设备能耗监测,运行监控信息互为关联、共享的功能。(
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