BIM在工程中的应用及相关主流软件有哪些？

本文将全面阐述BIM的相关概念，介绍我国BIM政策近年来发布趋势。接着，详细介绍了BIM技术在建筑工程领域中工程设计、准备与施工和运维管理这三个主要阶段的应用中的两大优势及对国内外主流的 BIM软件和相关厂商进行了详细的列举。

一、BIM 技术概述

《美国国家BIM标准委员会(NBIMS)》 将BIM定义为:

BIM是一个设施(建设项目)物理和功能特性的数字表达;

BIM是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个设施的信息，为该设施从建设到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程;

在项目的不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。

《建筑信息模型应用统一标准 GB/T 51212-2016》将BIM定义为：

在建设工程及设施全生命周期内，对其物理和功能性特性进行数字化表达，并依此设计、施工、运营的过程和结果的总称。简称模型。

B - Building

不能狭义理解为“建筑”，应该是整个建设领域全过程。

美国BIM标准对BIM服务范围的定义BIM的“B”包含下列三种类型的设施或建成物：Building - 建筑物。Structure - 构筑物。例如，厂房、水坝、电站等。Linear Structure - 基础设施。例如，公路、铁路、管道等线状结构。

I - Information

Information是由尺寸、定位、空间拓扑关系等几何信息，名称、规格型号、材料和材质、生产厂商、功能与性能技术参数，以及系统类型、施工段、施工方式、工程逻辑关系等非几何信息构成。BIM技术的基础核心，就是以三维模型为载体通过信息数据的采集传递，进行专业分析及后期的预测、优化方案，为建筑工程产业带来真正变革动力。

M - Model、Modeling、Management

M - Model当M的全称为Model时，BIM表达的是工程项目物理和功能特性的数字化模型。初期的BIM发展以建模为主，大多数的BIM项目均以交模型为目的。

M - ModelingModeling翻译为“模型化”，这里的模型化指代的是建筑信息模型化的工作方式/应用。

在2019年4月人社部等三部门发布的13个新职业中，对建筑信息模型技术员的工作做了详细的解读：

负责项目中建筑、结构、暖通、给排水、电气专业等建筑信息模型的搭建、复核、维护等工作;

协同其他专业建模，并做碰撞检查;

通过室内外渲染、虚拟漫游、建筑动画、虚拟施工周期等，进行建筑信息模型可视化设计;

施工管理及后期运维。

这一阶段BIM发展以模型深化应用为主，项目全过程与BIM模型关联，以BIM模型为基础进行深化应用，达到为项目建造过程辅助降本增效及提升工程质量的目的。

M - ManagementManagement翻译为“管理”，这里的建筑信息管理是一个未来态的工作流程。

建筑信息管理：通过使用BIM中的信息，使项目各参与方在全生命周期内信息共享、协同作业的流程组织和控制过程。

这一阶段项目的各参与方打破各自独立工作的模式，避免了信息不对称、不及时的问题，各参与方以BIM为载体，开展工作及信息的同步交互，真正实现数字化转型升级。不仅在建设阶段，以孪生模型为基础的数字化运维管理也为楼宇、园区及城市管理注入新的活力。

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二、我国BIM政策的发展

早在10年前，我国相关部门就已经出台过BIM的相关政策，引导BIM技术在建筑工程领域的应用。从最初的探索、初步发展到现如今的全面发展和调整期，这一系列政策的出台，标志着我国在BIM技术领域的研发不断深入及技术应用的落地不断深化。到如今，随着BIM技术应用的不断成熟和标准的不断完善与实施，BIM进入行业调整发展期，并不断突破现有应用领域束缚，全面助力建筑工程行业数字化转型。

2021年03月11日，十三届全国人大四次会议表决通过了关于国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要的决议。我国经济进入新的五年规划历程，而加快数字化发展，建设数字中国，打造数字经济新优势也成为未来发展重点之一。

2022年01月12日，国务院印发《“十四五”数字经济发展规划》(文件编号：国发〔2021〕29号)，明确了数字经济是继农业经济、工业经济之后的主要经济形态，是以数据资源为关键要素，以现代信息网络为主要载体，以信息通信技术融合应用、全要素数字化转型为重要推动力，促进公平与效率更加统一的新经济形态。同时要求大力推进产业数字化转型，加快企业数字化转型升级，全面深化重点产业数字化转型。

同月，住房和城乡建设部印发《“十四五”建筑业发展规划》(文件编号：建市〔2022〕11号)，在主要任务中，提出要加快智能建造与新型建筑工业化协同发展，完善智能建造政策和产业体系，夯实标准化和数字化基础。加快推进建筑信息模型(BIM)技术在工程全寿命期的集成应用，健全数据交互和安全标准，强化设计、生产、施工各环节数字化协同，推动工程建设全过程数字化成果交付和应用。

作为中国经济先行示范区的深圳，在2021年12月07日就发布《关于加快推进建筑信息模型(BIM) 技术应用的实施意见(试行)》(文件编号：深府办函〔2021〕103号)，要求到2025年末，全市所有重要建筑、市政基础设施、水务工程项目建立BIM模型并导入空间平台，对接城市信息模型(CIM)平台，实现城市全要素数字化、城市运行实时可视化、城市管理决策协同化和智能化，打造国际新型智慧城市标杆和数字中国城市典范。

在当前的调整发展期，BIM技术的落地实例越来越多，使用范围越来越广。特别是在东部经济发达的沿海城市，BIM技术在建筑工程的应用越来越广泛，且正逐渐向中部、西部地区省会城市转移。BIM相关的技术迭代也正在加快发展，从BIM建模、造价算量到协同办公、正向设计，都让建筑工程领域向智能化发展更迈进一步。这些有着巨大影响力的BIM政策，都标志着我国在迈入新时期这一阶段，建筑工程领域也在随之发生巨大变化，BIM技术的全面应用将影响着整个行业的不断变革与创新，为我国经济发展提供更加充沛的原始动力。

三、BIM在建筑工程领域中的应用

BIM作为建筑工程领域数字化设计与管理的一种工具，正在成为行业智能化变革的核心动力。而建筑工程作为是一门工程学科，它与水力学、生态学、测量学等众多其他学科相互相交，且拥有较长上下游产业链的一门综合性学科。在面对不同业主时，因具体需求的不同，项目整体的设计、施工和后期运维都有显著差别，但相对整个工程建设行业来说，其项目运作流程和项目管理流程的基本趋同。下面我们将以划分的建筑工程五个阶段来具体看下BIM在其中的实际应用。

对所有建筑工程项目来说，大致可分为五个阶段：

投资决策阶段：

对项目需求及可行性进行调查研究，从而选择最优方案，保证业主利益最大化，保证整个项目能够顺利进行。

工程设计阶段：根据业主需求，对建筑工程进行全面、详细的设计，以保证建筑工程的外观、空间安排及实用性能最大化满足业主需求，并能确保实施落地。这阶段中的概念设计、方案设计、初步设计、施工设计需要不同专业人才协同配合作业，共同为同一目标而不懈努力。

准备与施工阶段：设计图纸就是指南针、方向标。“按图索骥”进行施工前的材料准备、人员安排、流程管理等工作，从而确保整个项目施工流程符合设计要求和项目标准。

验收交付阶段：对整个项目进行的一次大体检，保证整个建筑物符合最初设想和相关质量要求。

运维管理阶段：整个建筑工程项目生命周期中最长的一个阶段，也是经济收益不断产生的阶段。漫长的运维管理阶段不只是维持整个建筑物的正常运营使用，还要不断挖掘其他的潜在经济价值，在其整个生命周期中尽最大可能的创造经济效益。

BIM技术作为辅助工具，在整个建筑工程的生命周期运行中，能在每个阶段满足不同阶段各参与者的需求，极大提高参与者工作效率和使用便捷性。同时，作为管理者，借助BIM技术不仅能很好的把握整个项目全局，还能随时随地的浏览具体实施细节，从而让管理决策更加高效、可靠。但就目前行业整体发展来看，BIM技术的应用主要体现在工程设计、准备与施工和运维管理等三个阶段，特别是在前两个阶段的使用，得到了建设方的普遍认可。而运维阶段的应用因各地区城市级BIM/CIM平台的不断建设与完善，也在快速发展中。

BIM在建筑工程的全生命周期管理中有其独特的两大优势：

第一，BIM技术作为一种三维空间建模技术，可以轻松加载各类庞大而复杂的信息，用于多维数据的集成与融合。如它将建筑工程的前期决策、设计、施工、验收和运维的各种信息进行融合贯通，并通过BIM技术，将项目管理团队、设计团队、建筑师、工程师、建筑施工管理人员和设施管理人员等整个项目的参与者连接在同一个平台上，从而实现所有建筑工程信息的实时共享与访问，进而极大提高整个团队的默契度和协同办公效率。

第二， BIM技术的三维可视化，是利用计算机图形学和图像处理技术，将数据图纸转换成图形或图像的方式在屏幕上显示出来，并进行人机交互处理，让使用者更加直观地查看建筑工程模型和相关信息，增加建筑整体的真实性及体验感。BIM技术的三维可视化，在建筑设计阶段，能让设计师实时直观感受到所设计的三维建筑体，从而提高设计工作效率;在施工阶段，通过预先模拟施工流程，减少可能发生的真实施工差错，从而节约建造成本;在运维阶段，可以通过AR/VR技术身临其境地探索建筑体空间布局和监控各项物业设备，模拟设备空间安装，让运维更加方便快捷。

四、BIM相关主流软件

BIM技术作为一种先进的技术，其应用与软件是密不可分的。目前BIM软件数量已达几十种，甚至上百种之多，主要用来实现参数化建模、出图、碰撞检查、能耗分析、渲染、进度可视化等。

BIM软件分类及主流软件和功能特点：

BIM技术可以针对建筑工程行业全生命周期进行使用，能有效提高行业工作效率，降低各环节生产成本，为企业数字化转型提供基础，为企业研发创新提供动力。BIM软件可按不同功能划分而成，共11个类别，包含有整个建筑工程行业全生命周期的设计、实施和过程管理。其中核心建模软件是BIM技术的核心所在，如同房屋的梁柱，支撑着整个房子的结构。而深化设计、造价管理、碰撞检查、模型浏览、可视化等软件都是以核心建模软件为基础进行的应用开发，更加丰富了BIM这项技术的应用范围。

而就目前我国市场上各软件的占有率来看， Revit软件是BIM设计行业标准软件，也是建筑业BIM体系中使用最广泛的软件之一。其主要针对建筑、结构、机电、基础设施、工业设计等方面基础建模，支持各类使用人士以三维空间设计建筑物外观、结构，及其相关对象与族群。并可以利用平面设计中的图形元素对模型进行开发和解释，从建筑模型或构件数据库中获取材料、尺寸和构造方法等信息，为后续的建筑施工、运营维护和最终的拆除都能提供完整的数据基础。也为业主、设计师、工程师、建造人员提供更加便捷、直观的设计方案和沟通方式，有效提高整个行业的运转效率。

BIM相关主流厂商简介：

国外主要有6家从事BIM软件开发，分别是：Autodesk公司、Bentley公司、Graphisoft公司、Trimble公司、Rhino公司、达索公司。

1. Autodesk公司

成立于1982年，是全球最大的二维和三维设计、工程与娱乐软件公司之一，总部位于美国加利福尼亚州。公司拥有超过13000名员工，遍布全球40多个国家和地区。

9款代表软件：AutoCAD、Revit、Maya、3ds Max、Inventor、Civil 3D、SimLab、Rhinoceros、SketchBook。

主要特点：Revit是BIM设计的行业标准软件之一，可用于建筑、结构、机电、给排水、暖通空调等多个领域的设计和建模，可为建筑项目中的各个阶段和领域提供支持。包含三维建模、信息管理、协同工作和技术支持等各种特征。

2. Bentley公司

一家全球领先的多行业集成的全信息模型(BIM)解决方案厂商，产品主要面向全球领先的建筑设计与建造企业。Bentley软件提供了一系列用于建筑、工程、基建以及施工的软件产品。

5款代表软件：AutoCAD Plant 3D、AutoCAD Civil 3D、Bentley Navigator、Bentley Revit Server、Bentley OpenRoads。

主要特点：Bentley提供非常广泛的建筑建模工具，几乎能够应对AEC行业的各个方面。Bentley的参数化建模插件，可进行复杂参数化几何图形组件的定义，并已经用于很多获奖的工程项目中。它很多构件为一些大型项目提供了一定规模的支持，能提供多平台和服务器方面的功能。

3. Graphisoft公司

于1982年在匈牙利首都布达佩斯创建，现属于德国内梅切克(NEMETSCHEK)国际集团旗下品牌之一。专为建筑师打造的BIM软件 ARCHICAD，结合其创新的BIM生态系统解决方案持续引领行业进步和BIM变革。

3款代表软件：ARCHITECTURE MASTER PRO、REVIT FAMILY、DEVELOPER TOOLKIT。

主要特点：同时支持macOS及Windows系统的BIM软件，运行速度快，在性能和速度方面拥有较大优势，可以在设计大体量模型的同时将模型做得非常详细，真正起到辅助设计和施工的作用。ArchiCAD还具有强大的剖面功能，配合其虚拟建筑概念，于各个视图中修改建筑信息，将同时反应在其他视图中。

4. Trimble公司

一家全球领先的GNSS(全球导航卫星系统)定位技术、地理信息系统(GIS)、建筑信息模型(BIM)和无人机解决方案提供商。其产品和服务广泛应用于土木工程、建筑工程、公用事业、政府机构、农业和环境等领域。

5款代表软件：Tekla Civil 3D、Tekla Structures 2023、Tekla Structural Designer 2023、Tekla Tedds 2023、Tekla PowerFab 2023。

主要特点：Tekla其钢结构建模功能强大，大多应用于钢结构建筑项目使用，亦可于建模完成后，直接输出施工图。在钢结构的制造与预铸的细部设计方面，大大提升了使用者的生产效率以及准确性，同时输出报表控制成本。

5. Rhino公司

美国Robert McNeel & Assoc开发的强大专业3D造型软件，广泛地应用于三维动画制作、工业制造、科学研究以及机械设计等领域。能轻易整合3DS MAX 与Softimage的模型功能部分，对要求精细、弹性与复杂的3D NURBS模型，有点石成金的效能。能输出obj、DXF、3dm等不同格式，并适用于几乎所有3D软件，尤其对增加整个3D工作团队的模型生产力有明显效果。

8款代表软件：EasySite、T-Spline、RhinoGold 、Rhinojewel、hinoResurf、Keyshot、Flamingo、RhinoDirect。

主要特点：从设计稿、手绘到实际产品，或只是一个简单的构思，Rhino所提供的曲面工具都可以精确地制作所有用来作为渲染表现、动画、工程图、分析评估以及生产用的模型。Rhino可以在Windows系统中建立、编辑、分析和转换NURBS曲线、细分曲线、四边面重新拓扑曲面和实体，不受复杂度、阶数以及尺寸的限制。Rhino也支持多边形网格和点云。

6. 达索公司

成立于1981年，总部位于法国巴黎。公司的业务遍及全球市场，拥有近20000名员工，在近140个国家中拥有29万企业客户。主要从事3D设计软件、3D数字化实体模型和产品生命周期管理解决方案，为各行业提供工业软件系统服务，以及技术支持。

6款代表软件：CATIA 3D、CATIA V5、CATIA PrimeView、CATIA NX、CATIA PLM、CATIA SIMULIA。

主要特点：达索系统是全球工业软件巨头，特别是在工业软件的研发设计领域，毫无疑问的龙头。以研发设计为核心，辅助仿真系统，从而加强研发设计领域领导地位。

国产化三维建模软件厂商：广联达、构力科技、中望软件、斯维尔。

1. 广联达科技股份有限公司

数字建筑平台服务商，围绕工程项目的全生命周期，为客户提供数字化软硬件产品、解决方案及相关服务。广联达拥有员工9400余人，在全球建立80余家分子公司，服务客户遍布全球100多个国家，为34万企业客户，提供百余款专业应用产品及服务。

4款代表软件：MagiCAD、BIM5D、BIMMAKE、PMCore成本管理。

主要特点：开创了我国自己的轻量化图形平台，操作流程简单，符合国人的使用习惯。在BIM方面，有很多的创新和探索，BIM5D是BIM在施工管理方面，深入应用的探索和尝试。操作简单，软件采用了Auto CAD图形操作平台，操作界面更是简明易懂。

2. 北京构力科技有限公司

构力科技积极承担解决建筑行业“卡脖子”关键技术“BIM平台”的自主研发，打造自主知识产权的BIMBase平台，成为建筑行业国产BIM二次开发平台，建立我国自主BIM的软件生态 。基于自主BIMBase平台推出PKPM-BIM全专业协同设计系统、装配式建筑全流程集成应用系统、BIM报建审批系统、智慧城区管理系统等BIM全产业链整体解决方案，助力我国建筑行业数字化转型与升级。

3款代表软件：PKPM、BIMBase、绿色低碳系列软件

主要特点：构力科技根植于中国建筑科学研究院博大精深的技术底蕴，一直肩负着成为中国建筑业软件与信息化发展的引领者的使命，坚持自主创新研发，PKPM产品涵盖了建筑、结构、机电、绿色建筑全专业应用，以及面向设计、生产、施工、运维各阶段的应用软件或系统，其中PKPM结构设计软件市场覆盖度达95%以上，成为国内房屋建筑的主要设计软件，为国内工程建设做出了卓越贡献!

3. 广州中望龙腾软件股份有限公司

领先的All-in-One CAx(CAD/CAE/CAM)解决方案提供商、国内A股第一家研发设计类工业软件上市企业(股票代码：688083)，专注于工业设计软件超过20年，建立了以“自主二维CAD、三维CAD/CAM、电磁/结构等多学科仿真”为主的核心技术与产品矩阵。

4款代表软件：中望CAD、中望3D、中望结构仿真、ZWMeshWorks。

主要特点：中望软件将持续聚焦于CAx一体化核心技术的研发，以经过30多年工业设计验证的自主三维几何建模引擎技术为突破口，打造一个贯穿设计、仿真、制造全流程的自主三维设计仿真平台，同时建立可持续发展的、多赢的产业生态系统，为全球用户提供可信赖的All-in-One CAx软件和服务，为世界工业进步贡献力量。

4. 深圳市斯维尔科技股份有限公司成立于2000年5月，是由深圳清华大学研究院发起组建，专业致力于为工程建设行业(包括工程建设、工程设计、工程施工、工程监理、造价咨询、专业院校及政府相关主管部门)提供行业信息化产品及解决方案和BIM及绿色建筑咨询服务的专业性科技公司。

9款代表软件：三维算量 for CAD、安装算量 for CAD、CAD图纸工具、CAD看图软件、建模快手、审模 for Revit、算量 for Revit、BIM5D、uniBIM系列。

主要特点：斯维尔科技现已形成涵盖工程设计、工程造价、工程管理、智慧政务、智慧建造五大产品线，以及基于BIM技术和互联网+大数据的建设行业信息化整体解决方案，提供BIM及绿色建筑咨询服务。

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