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摘要：以建筑信息模型（BIM）为基础的虚拟设计与施工（VDC）技术，越来越广泛地被应用于建筑工程的设计、施工。许多大型项目通过方案模拟、碰撞检测、精细化生产等技术手段的应用，在成本降低、进度加快、质量提升方面取得一定成效。但是，这只是该技术的简单应用，国内该技术的运用并不成熟，其支持系统及外部环境的发展并不完善，阻碍了其进一步发展。通过介绍VDC支持系统的组成及其作用，分析研究国内研究现状，为今后的研究提供参考。
关键词：虚拟设计施工技术；VDC支持系统发展方向BIM
1虚拟设计施工概念
虚拟设计施工（VirtualDesignConstruction，简称VDC），是设计施工项目管理的综合多学科绩效模型，包括建筑设计和项目施工，工作流程和组织。通过虚拟仿真和虚拟现实技术，对建筑信息模型进行能耗、结构、成本等各项因素分析，使建筑物设计达到舒适美观、节能环保、安全可靠的目的，并为项目决策、风险分析提供依据。模拟施工过程，优化施工方案、精简施工流程、预测施工危险点，并实时反映施工过程中的各种原材料、机械设备等资源能源的使用状况，增强施工风险抵抗能力。“达到项目的可控性，并降低成本、缩短工期、减少风险，增强施工过程中的决策、优化与控制能力”。国内的设计过程和虚拟施工过程并没有很好结合起来，基本单独引入概念，虚拟施工（VirtualConstruction，简称VC），实际应用上也是如此，很少在设计阶段有施工方参与协商，考虑施工过程中难点、成本等因素。由于企业能力有限，大多数项目采用的是设计－招标－建造（DBB）模式，在这种模式下，大多数设计阶段不包含施工过程（施工和管理信息），目前国外推行综合项目交付实施（IPD）模式，解决此问题。
2虚拟设计施工支持系统
虚拟设计施工支持系统，指的是使虚拟设计施工技术更好地在项目中被利用的配套设施，核心内容包括:VDC的路线图、VDC的成熟度和性能评价工具、BIM图书馆、BIM信息分类系统、VDC过程执行系统、BIM质量验证系统。
2.1VDC的路线图
“整个建筑工程和施工（AEC）行业的VDC支持系统发展和应用路线图”。单单通过采购BIM软件系统和仿照国外的应用路线很难推动BIM的实际运用，需要对其应用环境、标准等的研究。合理制定正确的VDC路线图，为企业指引方向，帮助企业提高实施应用的成功率，避免企业走歪路。
2.2国内VDC成熟度现状
目前对VDC系统和VDC支持系统在建设项目中应用水平的评价，国内缺少符合中国社会的成熟度模型和评价标准，因此造成应用路线的制定不完善，企业对BIM的认识局限，误认为软件的使用即是该技术的成熟应用。VDC的成熟度和性能评价工具应用范围很广、并且有待开发与研究。韩国关于VDC行业成熟度模型的思路和框架的概念已经很成熟了。
2.3BIM图书馆
由于整体建筑模型的构建需要各种不同类别的族库，因此对BIM图书馆的建设非常重要。目前大都使用的是软件自带的族库，但是这些很难满足项目建设的全部需求，通过BIM图书馆，这个资源共享平台，可以减少族的重复搜索和制作。比较常见的族库有鹏宇成Ｒevit族库、筑龙网族库、Ｒevit自带族库等。
2.4VDC过程执行系统
“一个有效执行VDC过程的系统，应提供以下三个VDC的执行过程作为制度化的指导方针”：（1）规划和交付建筑项目所需的执行程序；（2）构建信息建模所需的执行过程；（3）建设信息运行、管理和利用所需的执行过程。
2.5BIM质量验证系统
BIM模型具有直观性的特点，通过数据采集、录入，在管理平台上实时的反映出工程现场的施工情况，展示现场施工质量信息记录，通过计算机验证系统，按照国内相关的标准，对其进行自动化的检测，并将不合格的地方及时通报给监理方、施工方和业主方，保证工程质量，提高施工作业的安全性。
3国内研究现状
3.1国内VDC路线图的研究
目前对于VDC路线图的成功应用研究比较少，各方都在积极摸索，由于企业能力不同，国内环境复杂，不同企业有着不同的应用策略。杨宝明介绍了鲁班BIM团队制定的BIM成功应用路线图，“聘请专业BIM团队→项目试点→成立BIM中心→建立BIM管理体系→普及推广→建立企业级基础数据库→与EＲP打通”。梁晓介绍了“通过产品、技术和数据结构的标准化来实现BIM的全面应用”。
3.2VDC的成熟度和性能评价工具的研究
何关培介绍了“借鉴美国国家BIM标准提供的一套以项目生命周期信息交换和使用为核心的可以量化的BIM评价体系（BIMCMM）”。李建成，王朔又在2013年对其进行了补充介绍。印友涛通过CMM模型评分法分析了上海金融中心的应用情况。之后BIMCMM进一步细化，张晓菲介绍了“根据应用领域不同把BIMCMM划分为2类:能力成熟度模型和项目管理成熟度模型”。
3.3BIM图书馆和信息分类系统的研究
BIM图书馆的建设和信息分类系统的构建，两者之间很多内容存在重复，因此结合研究，可以避免重复的研究。赛菡介绍了“从族库架构、知识管理、信息管理和激励机制上对族库管理进行了详细的剖析”。王茹“以中国建筑信息建模标准（CBIMS）框架为基础，将我国标准和国际标准对比研究，BIM构件的信息深度等级标准、构件编码和命名标准、构件信息模型创建标准及BIM构件库创建标准”。鲁丹、张金月“运用层次分析法对BIM内容库网站进行评价研究”。
3.4VDC过程执行系统的研究
根据BIM成熟度模型和评价系统得出结论，制订符合我国目前生产力水平的交付标准，以及执行该过程所需的执行程序，建设信息运行、管理和利用所需的执行过程。赖华辉“对轨道交通基于BIM的交付形式、交付对象、交付原则进行了分析研究，并将交付对象的属性信息分为两大模块，即基本模块和外部链接模块”。
4BIM发展障碍
4.1机制不协调
BIM应用不仅带来技术风险，还影响到设计工作流程。因此，设计师应用BIM软件不可避免地会在一段时间内影响到个人及部门利益，并且一般情况下设计师无法获得相关的利益补偿。因此，在没有切实的技术保障和配套管理机制的情况下，强制在单位或部门推广BIM是不太现实的。
4.2使用要求高，培训难度大
尽管主流BIM软件一再强调其易学易用性，实际上相对2D设计而言，BIM软件培训难度还是比较大的，对于一部分技术人员来说熟练掌握BIM技术有一定难度。
4.3BIM技术支持不到位
BIM软件供应商不可能对客户提供长期而充分的技术支持。通常情况下，最有效的技术支持是在良好的成规模的应用环境中客户之间的相互学习，而环境的培育需要时间和努力。在愈来愈强调分工协作的今天，BIM技术中心将成为必不可少的保障部门。
5虚拟设计施工技术的展望
虚拟设计施工支持技术的研究，依据国内中文期刊发表的论文情况分析，研究基本从2015年开始，并且研究大都处于起步阶段，有待深入和提高。BIM图书馆、信息分类系统的研究将是未来不断发展和完善的主要方向。BIM图书馆和信息分类系统的发展，将把模型的一部分基础数据模块映射到政府监管部门，通过模型数据各方监控，减少施工安全事故的发生，规范施工过程，但是这些模型数据可能被隐藏，或者数据的采取不客观等问题，阻碍VDC支持系统的发展。随着模型构件、项目模型和数据的积累，将不断提升建模效率、质量，对于项目的投资决策，通过根据VDC性能数据库的核心绩效指标估计得出的投资回报率和投资决策所需要的各项信息，准确控制投资成本，投资风险，了解投资收益情况，减少烂尾工程的出现。
结语
BIM技术的发展给传统的建筑行业带来了一次信息技术技术革命，正对建筑业产生着深刻的影响。目前，BIM技术和BIM相关软件逐渐被一些设计院接受和使用，开始运用于建筑设计、方案展示和碰撞检查等。作为将工程项目实现的重要环节，施工环节的BIM运用前景将更加广阔。科研单位将要继续大力研发BIM软件和相关协议标准，施工单位将要逐步组建、培养自己的BIM技术团队。在整个行业氛围的带动下，基于BIM技术的4D施工进度模拟必将得到蓬勃发展。
参考文献
[1]吴保平，邓佳.BIM离施工单位有多远.建筑，2013（3）：7-12.
[2]刘占省，赵明，徐瑞龙.BIM技术在建筑设计、项目施工及管理中的运用.建筑技术开发.2013（3）：65-71.