你好，這里是。我們在德國工作的一位朋友@段晨光，最近給我們寫了一篇長文，詳細講述了他作為一名建筑師，在德國用BIM做正向設計，參與了法蘭克福近年來最大項目的親身經歷。我們認為他的故事和觀點，對國內BIM現狀有很大參考價值，尤其是他在最后總結 HPP 和 ATP 兩家公司發展模式的區別，談到了全生命周期與項目階段利益的根本矛盾，簡直就是一針見血。他的原文比較長，BOX今天就不多啰嗦了，咱們直接上熱菜。
第一次聽說BIM是在2011年，當時還在國內學建筑，有個英國回來的老師給我們開設了Revit 課程，說這個代表著未來，趕快學。當時就記住了BIM這三個字母，那個階段我整天研究的是空間、流線、功能、設計之類的東西，對軟件技術沒有太大興趣，這門課也就去了兩三次。平時畫圖還是 加 ，經常是改了模型又改圖紙，改了平面又改剖面，交作業的時候模型和圖紙對不上也是常事。在一次劇院設計時，有個同學設計進度一直很慢，本來還有7天左右的工作量，結果人家最后用 Revit 建模出圖，兩天之內整套圖紙出好了，效果還挺好，這讓我第一次覺得，原來用 Revit 工作效率可以這么高，我是不是也該學一學。從小就一直想去外面看看，2014年大學畢業，我申請到了比較滿意的一家德國學校開始讀碩士，發現這里的同學都是用 ，為了方便模型交流，又自學了這個軟件。
▲段晨光就讀的 TU （達姆施塔特工業大學）在做學校作業的時候，開始嘗試建模和出圖結合到一起的方式。來德國第一個學期我開始在一個13人的建筑事務所打學生工，一方面可以接觸到德國事務所的實際工作狀態，讓學習和實踐有個互補，另一方面是為了經濟獨立。
▲當學生工的小事務所，同事間關系很親近德國建筑專業的學業挺繁重的，我所在的學校又是出了名的難畢業，所以經常下班回家再繼續弄學校的東西到很晚。
▲建筑學院中庭，平時是咖啡角，有時也在這里評圖
整個碩士階段兩年半時間，差不多一半時間在學校，一半時間在公司打工，忙碌倒也充實。學業并沒有因為工作而耽誤，期間的一個設計作業獲獎還上了當地報紙。
▲笑這么開心不是因為旁邊的美女兩年半下來，兩個項目從初設一直跟到了竣工，其中一個項目的細節大樣圖基本都是我一個人負責，畫了差不多整整一年，夯實了不少的專業基礎，期間也經常有機會去工地。
▲底層實驗室加物流中心，上面兩層辦公，細節大樣基本都是一個人所畫現在回想起來，這段經歷對后來的工作很有幫助。但這個小公司對的應用還是停留在傳統的2D畫圖模式，這兩年半我對BIM的認知也沒有什么提升。真正認識到BIM的重要性，并開始提升水平，是在正式工作后。2018年碩士畢業之后，我來到了歐洲第二大事務所 ATP 的法蘭克福分部，在這里受到了公司系統的培訓，也參與了三個BIM項目。后來機緣巧合，因為 FOUR 這個項目我跳槽來到了 HPP建筑事務所，然后跟這個項目直到今天。開始也是從建模員和繪圖員的工作做起建筑設計師需要用到的表格，認認真真在做，建模就把模建干凈，畫圖就爭取不出錯，一路走來也慢慢成長。從旁聽會議，到參會討論，再到獨自主持會議，有了一定的決策權，現在做地下室部分的項目副負責人，管理7個人的團隊。
▲HPP建筑事務所這次主要想和大家聊聊 BIM 在 Four 這個項目中的具體應用情況。然后根據我在兩個大公司的經歷，說說BIM在德國市場的現狀、問題和前景。
這個項目是法蘭克福近年來體量最大的一個項目，可以理解為德國版的上海陸家嘴，是集辦公、住宅、商業、幼兒園、健身、餐飲等為一體的商業綜合體。四個塔樓被裙房連接起來，裙房屋頂是空中綠地，裙房底部一半面積作為城市公共空間。
我打算從甲方、建筑師、專業溝通這三個視角來談談BIM在這個項目的應用。
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甲方與BIM項目開始之初，甲方就明確了使用BIM來正向推進設計，但是傳統項目合同不能直接套用，為此甲方咨詢了第三方BIM公司，草擬和各個參與方的合同，制定工作流程和邏輯框架。合同規定為 Open BIM，要求模型算量，BIM 等級介于一級和二級之間。甲方以此為基礎要求和事務所簽合同。除了合同約束方面，甲方自己也配備了人員，設置BIM例會，監督大家使用BIM手段推進項目。一般來說，建筑師和工程師有自己的 BIM ，這個項目的特別之處是，甲方也聘請了自己的 BIM ，他負責解決建筑設計之外的 BIM 問題，大部分是軟件問題。如果有某個具體問題需要開發插件，甲方會先判斷開發這個插件帶來的經濟效益，如果合理的話會委托第三方BIM公司來開發，然后設置針對性的BIM例會，跟進監督這個插件的應用情況，例會時所有的項目參與方都來。舉個例子。在施工圖階段，有個費時費力但必要的工作，就是把機電、水暖在墻和樓板上的預留口，在施工圖里表示出來，施工單位需要在澆筑和砌墻的時候把它們空出來，結構工程師也需要根據它調整自己的鋼筋配比圖。預留口的位置信息來自于機電和水暖工程師，傳統的做法是把這些預留口作為單獨的圖層或者2D圖紙鏈接到建筑圖紙中，但是受制于2D的局限很難全面查錯，這個項目有十幾萬個預留口，而這些問題在施工才被發現的話，各方要付出的代價比設計階段要高出很多倍。用 Revit 3D 建?？梢匀娌殄e，不需要通過空間想象去判斷，兩個不同標高的預留口有沒有打架。
現在的任務是要把這些開口按照項目的進度，從機電水暖工程師那里轉移到建筑師的模型里，建筑師才可以出施工圖。要實現這個過程，我們面臨著兩個困難。
? 首先是不同軟件的數據格式不統一，不能簡單相互拷貝，工程師們用的是 和 ，我們用的Revit。? 其次，并不是說這些預留口轉移到建筑師的模型里就大功告成了，這只是第一步，有很多開口互相打架，或者位置不合適，都需要開會協商，工程師們改動后，要給這批數據加個新的索引，再發給建筑師，那我們又得把這些預留口再轉移到建筑模型。直到所有開口處在合適的位置。這個項目我們是從地下向地上，以層為單位逐步把開口加入到建筑模型里，四棟塔樓加起來一共160層左右，整個項目下來這個過程要重復接近1000次。所以簡化和這個過程勢在必行，為此甲方專門組織了個 ，建筑師和工程師根據各自經驗表達了想法，BIM公司根據大家達成的共識開發了插件，解決了這兩個問題。? 第一步是解決數據格式不統一，它把工程師提交的數據轉化為帶著空間坐標和預留口編號信息的Revit族。? 第二步把這些族像導入列表一樣導入到建筑師的 Revit 模型里面。要注意的是，插件需要檢測導入過程中空間坐標有沒有丟失和出錯，以及有沒有遺漏的預留口，所以插件所帶的這個列表可以報錯。
這張圖里，綠色部分表示導入正常，并且前后兩次數據一致，紫色部分表示新導入的預留口和之前的預留口不一致，一般是因為預留口在協商后做出了改動， 也可能是導入過程中發現錯誤，每次導入檢查紫色部分就可以，也順便檢查預留口有沒有根據商量好的來改。
還有一點非常重要，就是預留口編號信息一定不能丟失，它是后來多次改動過程中自動化的鑰匙。開完會之后有很多預留口的位置需要修改，工程師會在 里挪動，再向建筑師提交一次數據，這個時候預留口有了新的空間坐標，但是和以前一樣的編號，再次導入的時候，會自動更新到正確的位置。
▲預留口（橙黃色）通過插件導入到建筑模型里
我們目前使用這個插件完成了地下室部分所有預留口的協調工作，雖然還是會偶爾出錯，但是對項目進度和質量有很大提升。
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建筑師與BIM在德國，建筑師對BIM還是普遍接受的。這個項目里它從下面幾個方面提高了工作效率。1.化整為零，又化零為整。因為形體復雜，體量巨大，項目一開始就敲定了從三個層面分開建模的思路。先按照塔樓及和裙房分為四個大部分，再把每個部分又分為塔樓、裙房及地下室的局部子模型。最后再根據建造順序，分為混凝土模型、砌體及隔墻模型、租戶模型、立面、軸網系統、面積等等細分模型。這樣一層層拆下來，一共有98個模型。在模型數據儲存上，我們采用了 的 。
這樣的框架雖然看上去有些繁瑣，但是在實際操作中確實是提高了效率，因為精確的分類允許多個人同時在一個區域工作，每個人改動的內容又可以被所有人實時看到。
更重要的是，通過把模型拆分為多個子模型，避免了單個模型數據過于龐大建筑設計師需要用到的表格，節省了數據同步所耗費的時間，減少了傳輸誤差。整個項目參與到建模的建筑師有30人左右，分布在三個不同的城市，保證所有人及時了解項目變動和修改是至關重要的。2.標準化建模如果每個人都按照自己的邏輯和思路工作的話，那光在建筑師內部就會有解決不完的沖突。所以標準化建模在這個項目中特別重要。為了達成這一點，項目首先制定了一個標準化的命名系統。這里規定了族、視圖、樣板等文件該如何命名。我們建立了獨立的 Revit 文件作為族庫，里面儲存了所有在項目中出現的族，大到混凝土柱子，小到門的標注，都在這個族庫文件中標準化定義。
▲族庫中的一部分門把整個項目看作一篇文章的話，族庫就相當于這篇文章的詞匯庫，所有的作者都必須使用庫里的詞匯來寫這篇文章，確保大家說同一種語言。這些族是根據以往的項目經歷先拷貝了一些，然后隨著項目的發展，會產生新的族群需求，再往族庫里豐富。在管理上，只允許BIM部門的同事在族庫里添加和更改族群，其他人只能用不能改。3.避免重復勞動
這個項目，擴充設計階段和項目審批階段的圖紙，是直接從 Revit 模型導出來的。當然在建模和設計參數時候會投入更多精力，但是像傳統設計方式中那種改了平面改剖面的重復勞動完全可以避免。BIM 真正體現出它的優勢應該是施工圖階段，施工圖要基本解決建筑的一切技術問題，在傳統的建筑設計過程中是勞動量最大、產生圖紙最多的階段，在德國施工圖按照建造順序分為三個等級, 我在這里標記為 WP1,WP2,WP3。? 建筑師提供 WP1 圖紙給工程師，工程師以這份圖紙為依據設計預留口。? 工程師設計預留口初稿，提交給建筑師，開會協商，改動預留口位置，經過多輪協商調整后，工程師遞交預留口的終稿。建筑師把它們表達到施工圖上，這時候的圖紙是 WP2，工地以此為準進行混凝土和砌體施工。? WP3 是指在混凝土砌體施工結束后，表達剩余建筑部分的圖紙。比如輕質隔墻，吊頂等。因為 Four 有了精確的模型，施工圖階段的 WP1 我們提交的是模型而不是圖紙。工程師直接以模型為基礎設計預留口，然后提交給建筑師，我們使用插件把它們讀取到模型中，項目就到了 WP2 階段。在這個階段之前，正式交換的文件是沒有一張圖紙的。4.參數信息提升工作效率Revit 每個族都附有各種參數，也可以隨著項目的進行，使用 添加新的參數。通過提取想要的參數，可以對擁有共同參數的族進行算量，出示意圖。我舉兩個例子。? 直接出量。一般在寫招標文件的時候，都需要再對各種面積和體積手動算一遍量，在這個項目中直接用 Revit 模型導出了每層混凝土的體積，這個數值直接用到招標文件中。同樣的步驟也會應用到隔熱材料、砌體結構、玻璃立面等建筑材料中。? 導出門列表。門列表是繁瑣又容易出錯的一個環節，它在項目不同階段需要的深度不同，由剛開始的幾個參數，到最后的幾十個參數，改動會一直持續到項目竣工。我之前做小項目都是在Excel表格里手動做這個列表，一方面很難迅速反映列表中門的具體位置，浪費時間在找這個門上，另一方面隨著門的數量和參數增多，重復勞動也加倍增多。在Four這個項目中，一個門的參數，比如種類、防火等級、材料等信息直接填進門族里，然后門的列表通過 Revit 直接導出。
▲門的列表局部
列表里所需要的信息，也可以有多種方式批量填充，比如門的編號。這里用到的邏輯是房間編號加后綴來組成門的編碼，比如房間編碼為：1-U4-LAG-00-04, 那這個房間的第一個門就加后綴1，門的編號就是1-U4-LAG-00-04-01。這樣每個房間的編碼都是獨一無二的，由此產生的門編號也是獨一無二的。那房間的編碼又是怎么來的？因為模型做了分離，房間的編號信息在面積模型里，一個房間的編號是由所在區域、樓層、功能、類型、房間號這五個參數組成，五個參數連接起來就是房間的編碼?，F在需要做的就是把這五個參數的信息從面積模型轉移到門所在的模型里，通過 讀取面積模型里的這五個參數，導入門所在的模型，然后根據房間里門的數量添加數字后綴，再把這六個參數按順序通過 連起來，就有了門的編碼。項目一共有接近1萬個門，通過這樣的操作節省了很多時間。
當然，這個項目也有它自身的問題，有施工經驗的建筑師基本都是上了年紀的，不了解也不愿意學習BIM，有BIM經驗的建筑師，基本都比較年輕，工地經驗少。
這樣會增加公司內部的溝通難度，比如年輕的建筑師有時在一個并不重要的點上投入了很多時間，或者過度建模。而老一輩的建筑師因為對BIM不了解，在項目進度把控上有時出現偏差，嚴重的情況甚至沒有按時交圖。這個問題也只能通過在實踐的過程中慢慢磨合了。
▲磨合不下去的時候，就到公司附近的廣場思考人生
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不同專業之間的溝通如果要用一個詞來說明在項目推進過程中什么最重要，那這個詞非「溝通」莫屬。
不同專業之間在 BIM 方面的溝通，主要體現在模型數據交換和修改意見交換這兩個點。先說模型數據交換。如果項目所有參與方都使用同樣的軟件，當然是最理想的，但現實中幾乎是不可能。Four 這個項目中建筑師和結構師用的是 Revit，給排水和配電用的是 ，各個專業之間需要一個共同的媒介來溝通。這個媒介我們選擇了IFC，各個專業的模型都可以導出為IFC格式。需要注意的是 IFC 模型只是用來交流和進行碰撞檢測，并不能直接在 IFC 模型進行修改，修改意見會被記錄為BCF，它是由 開發，以 IFC 為基礎，項目參與方修改意見的標準化記錄。它包含了改動理由，改動時間，改動內容和改動人的信息。
針對 IFC，我們使用了 zoom 和 ，這兩個軟件都可以同時打開多個 IFC 模型，可以截取任意局部位置。各個專業能隨時對比其他專業的模型來輔助自己的設計工作。
比如結構師要把一堵墻從20厘米加厚到50厘米，我們要在空間上判斷是否可行，還要需要考慮給排水和配電。這時候我們就可以把建筑模型和水電模型一起打開，找到這個墻的位置，判斷出這個改動會不會影響給排水和配電，如果有影響，就需要聯系他們協調可不可以挪動。如果沒影響，這個改動基本就可以接受。IFC還有個重要用途就是碰撞檢測，甲方為了控制項目質量很強調碰撞檢測，為此還會在項目進度例會之外單獨設置例會。比如下次開會要討論地下負四層的內容，我們建筑師得在會議召開兩周之前收集各個專業最新的地下負四層 IFC 數據，用 做碰撞檢測，然后把問題整理成 BCF，再上傳到線上 讓其他專業過目，在開會的時候討論出修改結果。
再說說修改意見交換。開會后，做出的改動也要被BCF記錄。BCF分為 BCF和 BCF。我們認為對項目推進有實質幫助的是離線的，它要和模型一起上傳，相當于以前給圖紙上畫云線和索引來記錄圖紙。
對 的應用，目前有些流于形式，我就不詳細說了。
這樣的流程設計和記錄方式，本身是很高效的。但是在實際操作中，這個過程也給大家帶來了大量額外工作，建筑師需要在完成本來就很緊迫的任務同時，去準備所有的碰撞檢測，整理BCF，而碰撞檢測的結果并沒有給設計本身帶來很大的改善。有時候寶貴的時間并沒有用來解決一個棘手的問題，而是花時間去滿足了這個流程。其實降低了整個項目的工作效率。引發這個問題的原因，我覺得是有以下兩點:? 首先，建筑師的施工圖階段和其他工種的施工圖階段不同步，水電施工圖都是等建筑師的施工圖結束以后才開始，大家在同一個時間點發布模型時，建筑師的模型是LP5的深度，但是水電的模型有可能只是LP4的深度，這樣做的碰撞檢測，有一半的碰撞都是沒有意義的。如果碰撞檢測可以在所有人都把施工圖做完之后進行，效果肯定會好很多。但甲方不可能允許這么做，這意味著工地停工等圖紙。
▲預制地下室混凝土柱子已經躺在工地上了
任何一個大規模項目都是在極大的時間壓力下進行的，甚至是邊施工邊設計，每一個時間點卡著另一個時間點，誰在自己的時間點沒有完成任務，都會承受經濟后果，甲方在這一點上絲毫不留情面。? 其次，BIM是基于建筑全生命周期的思考方式，很多后期的問題會在前期出現。作為甲方，當然希望這些問題在前期得到解決。但是，根據德國的相關法律，建筑的整個建造過程定為9個階段，通常每個階段乙方都會和甲方簽訂一次合同，甲方也可以在不同的階段更換事務所。
在這個制度下，甲乙雙方是以各個階段為工作范圍并實施結算的，甲方并不會因為其他公司提前解決問題多付錢，出于經濟性的考慮，就不會有公司在擴充設計階段去解決施工圖階段的問題。這種以各個階段為基礎的思考及運行方式，和以整個建筑全生命周期為基礎的正向設計，本質上是存在矛盾的。這個矛盾不解決，BIM的落實總會遇到阻力。
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寫在最后：BIM在德國Four是我所接觸到的所有項目中對BIM應用最為廣泛和深入的。它在一定程度上改變了我對設計過程的認知。
每次經過這座橋時，我都會想象項目落成后的樣子，想到法蘭克福天際線的塑造也有我一份，就有種很強的自豪感。
作為建筑師，一般會對純設計的東西很執著，而輕視技術和工作方法，但是建筑是一個牽扯到十幾種行業的復雜社會活動，比起單純設計建筑，完成建筑的整個過程是一個更加寬廣的世界。
當然，建筑師要不斷提高自己的設計水平，但是同樣要提高工作效率和改善工作方法。站在一個更高的角度來說，從方法上優化設計過程也是設計的任務之一。大公司開始嘗試把 BIM 應用于項目之中，HPP 在推動 BIM 技術的發展中還是走在前面的，他們也追求更高的效率來優化繁重的建筑設計任務。但是，一個很重要的出發點是，HPP是基于現實條件來推進BIM，它首先拿下了 Four 這個項目，拿下項目是這之后一切的前提。與之不同的是我之前工作過的 ATP，它總部在奧地利，歐洲第二大建筑公司，在德國市場發展得卻不是很好。單獨說 BIM 水平的話，ATP 應該是全歐洲走在最前面的，它有專門的BIM研發部門，負責模型管理和插件研發，同時也開發自己的族庫，有一套完善的培訓體系。它同時擁有全套的設計人員。建筑師、結構工程師、給排水、配電、建筑物理等都在同一個公司，有點像國內的大院，這樣創造了所有工種都使用同一個軟件的有利條件。公司成立之初就定下參與建筑全生命周期設計的理念，項目一般只接從設計直到最后工程監理一條龍的項目，以保證BIM在項目中應用的連續性。ATP 的公司創始人說，總有一天，設計師給工地只需要交一個模型就夠了。這也是 ATP 發展的方向。
▲ATP & 我認為，ATP堅持只參與項目全生命周期設計的理念很有前瞻性，但是也恰好是這個堅持讓它在德國市場的發展受到了限制。ATP做好了一切準備去拿項目，而德國的法規是以階段性委托設計任務，它在德國很少能拿到項目。是應該從現實條件出發，邊做邊學的推進BIM，還是從理想條件出發，像武林高手一樣，閉關修煉成絕世高手再來一掃天下，這個就見仁見智了。但有一點可以肯定，隨著這些年德國建筑行業的發展，BIM 已經初步應用于建筑行業并彰顯了其巨大的商業價值，以目前的應用現狀來看，雖然BIM還存在很大的局限性，但是從業者都認識到，BIM 引領的建筑設計革命所創造的經濟效益和社會效益，目前還只是冰山一角。推進 BIM 技術的運用會成為傳統建筑行業的一項重大任務，我們每個從業者都可以貢獻自己的力量，找到自己的機會。
原文作者 建筑師段晨光
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