Challenges of BIM technology application in project planning

Leonas Ustinovičius, Arūnas Puzinas, Jovita Starynina,Mantas Vaiscaron;noras,Oksana Černiavskaja, Robertas Kontrimovičius

Abstract

The study aimes at identification of the difficulties in choosing the correct concept of the main building process. The use of a proper BIM design may help the user avoid mistakes and make the building process faster as well as less financial resource intensive. The authors focused on literature review, analysing the difficulties of the BIM design software technology in construction project planning. The biggest flaws in BIM design are inherent in three building process stages: 1) the preparation of a building investment project, and the analysis of the existing situation; 2) the preparation of the building execution technology project; 3) the existing standard processing and information collection in building exploitation period. The analysis shows a persistent need for a deeper BIM design research, to improve information interchange formats that would ensure as much design information saved as possible with ensured feedback. As well as in BIM design, the software packages must be improved by supplementing them with deficient tools or programme codes. After the research of BIM design software, it was determined that architectural, constructional and MEP programs work best interdependently and get analysed the most. These programs work best as they make the least number of mistakes when the model is created in one setting and has many tools. This type of design software data is kept internally, and they are converted into IFC or other information interchange format. Without changing the format, the data is not lost, and this is the reason behind fluent information interchange.

Keywords BIM, project, building process, difficulties

Introduction

The building sector, which contains the uncon- ventional building process BIM (Building Informa- tion Modeling), is undergoing rapid growth across the world. The linear projection and building man- agement structure could be considered the conven- tional building process model. In this model, it is possible to segregate projection, planning, realisation and exploitation stages (Fig. 1). The building process based on the BIM method is an unstoppable cycle where stages of the building process and information stream management are prepared as an organisational activity system, at the same time considering transi- tional design decisions and the final result, which is used for the exploitation and management of the final result after the building process is finished (Fig. 2).The authors of the article (Bryde et al., 2013) carried out an analysis regarding the benefit of using BIM during the design stage. It was determined that the use of BIM has obvious advantages, yet it can be rather unaffordable to some users. Representatives of the construction industry base their decisions to invest in BIM on its expected impact on the construc- tion project performance (Reizgevičius et al., 2018).

The BIM technology (the future technology of the constructions (Harris, 2013)) would help address such issues as high costs, terms of the construction process, life cycle, and design model construction management. BIM is one of the most promising recent developments in AEC industry (Azhar, 2011). According to Talapov (Талапов, 2017), BIM includes more lifecycle phases, integrates program controls, and standardises information management making meanings clear and consistent. It is an additional model for an engineering information database of a project, storing all the architectural designs with geometric information and the corresponding tech- nical information of all work (Ding et al., 2012). The ability to import data on buildings from BIM saves time and reduces uncertainty in building energy modelling process. BIM technology is significantly more labour-intensive compared to a traditional design model. In recent years, efforts have been made to transform the traditional three-dimensional BIM into a four- (4D), five- (5D) or even six- (6D) and seven-dimensional (7D) version based on the appli- cation of PLM (Product Lifecycle Management) in the construction sector (Ustinovičius et al., 2015). The 4D technology allows the construction planner to produce the more rigorous schedules (Heesom amp; Mahdjoubi, 2004; Migilinskas et al., 2013).

Users may avoid mistakes by choosing the appro- priate concept of the main building process and using the suitable BIM design (Reizgevičius et al., 2015). This way, the building process becomes faster and financial costs can be reduced. The result of a geo-metrical design is a model, which is the object of modelling and depends on the chosen geometrical parameters, such as realisation span, expenses, etc. Model BIM facilitates the efficient and automatic creation of some documents, such as data statements, expenses and calendar schedules (projection in 4D and 5D settings) (Tomana, 2016), and substandard tools, such as management of design amendments (Juszczyk et al., 2016; Migilinskas amp; Ustinovichius, 2006). There are rules in the BIM method that help in the process of integrating human resources connected to building investment projects (Tomana, 2016), in which the main attention is given to organisational and legal aspects in the building project management. BIM allows exploring and optimising various qualita- tive, financial and graphical aspects while modelling a building. This ensures productivity and more pre- cise predictions that are necessary for productive coordination of various disciplines and creation of optimum workforce. The literature analysis suggests that pieces of design software developed by the same producer interact the best. In these programmes, a fluent information alternation proces

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BIM技术在项目规划中的应用挑战

摘要

本研究旨在找出在选择正确的主要建筑过程概念时所遇到的困难。使用合适的BIM设计可以帮助用户避免错误，使建筑过程更快，减少财务资源的密集。本文以文献综述为主，分析了BIM设计软件技术在建设项目规划中的难点。BIM设计中最大的缺陷存在于三个建设过程阶段:

（1）建筑投资项目的编制，以及对现状的分析；

（2）建筑施工技术项目的编制；

（3）现有建筑开发周期的标准处理和信息收集；

分析表明，对BIM设计的深入研究是一种长期的需求，需要改进信息交换格式，以确保尽可能多的设计信息被保存，同时确保反馈。在BIM设计中，软件包也必须通过补充不足的工具或程序代码来改进。通过对BIM设计软件的研究，确定建筑、构筑物和MEP程序相互依赖，相互作用最好，分析最多。这些程序工作得最好，因为当模型在一个设置中创建并且有许多工具时，它们犯的错误最少。这类设计软件数据保存在内部，并被转换成IFC或其他信息交换格式。在不改变格式的情况下，数据不会丢失，这就是流畅信息交换背后的原因。

关键词BIM，项目，施工过程，难点

建筑行业，包括传统的建筑过程BIM(建筑信息建模)，正在世界范围内快速发展。线性投影和建筑管理结构可以看作是传统的建筑过程模型。在这个模型中,可以隔离投影,计划、实现和开发阶段。基于BIM方法的构建过程是一个不可阻挡的循环阶段的建设过程和信息流管理准备作为一个组织的活动系统,同时考虑做出一对设计决策的最终结果,用于建筑过程完成后最终成果的开发和管理。本文作者(Bryde et al.， 2013)对BIM在设计阶段的好处进行了分析。我们认为BIM的使用具有明显的优势，但是对于一些用户来说，它可能是相当昂贵的。建设产业基地的代表他们的决定投资为BIM在其预期的影响,项目性能(Reizgevičius et al ., 2018)。

BIM技术(The future technology of The construction (Harris, 2013))将有助于解决高成本、施工过程条款、生命周期、设计模型施工管理等问题。BIM是AEC行业近期最有前途的发展之一(爱资哈尔，2011)。包括更多的生命周期阶段,集成项目控制和标准化信息管理含义明确、一致的。它是一个项目工程信息数据库的附加模型，存储所有建筑设计的几何信息和相应的所有工作的技术信息(Ding et al.， 2012)。从BIM导入建筑数据的能力节省了时间，减少了建筑能耗建模过程中的不确定性。与传统的设计模式相比，BIM技术的劳动密集型程度要高得多。近年来,一直在努力将传统的三维BIM转换为四(4 d), 5 - (5 d)甚至六(6 d)和7维(7 d)版本的基础上,应用-阳离子的PLM(产品生命周期管理)建筑业(Ustinovičius et al ., 2015)。4D技术使建筑规划师可以制定更严格的时间表(Heesom amp; Mahdjoubi, 2004;(Migilinskas et al.， 2013)。

用户可以通过选择appro避免错误——私人主楼的概念过程和使用合适的BIM设计(Reizgevičius et al ., 2015)。这样，建筑过程就会变得更快，财务成本也会降低。地质测量设计的结果是一个模型，它是建模的对象，取决于所选择的几何参数，如实现跨度、费用等。BIM模型有助于高效、自动地创建一些文档，如数据报表、费用和日程表(4D和5D设置下的投影)(Tomana, 2016)，以及不合格的工具，如设计修改的管理(Juszczyk等，2016);Migilinskas amp; Ustinovichius, 2006)。BIM方法中有一些规则有助于整合与建筑投资项目相关的人力资源(Tomana, 2016)，其中主要关注建筑项目管理中的组织和法律方面。BIM允许探索和优化不同的质量，财务和图形方面，而建模的建筑。这确保了生产力和更多的预先预测，这对于不同学科的生产协调和创造最佳劳动力是必要的。文献分析表明，同一厂商开发的设计软件交互效果最好。在这些方案中，确保了流畅的信息交替过程，其中不需要额外的格式进行信息传输，并且通过连接各种工具在同一模型中执行工作。这些类型的程序交互良好，并且在选择一个选项时，当导出的模型可以由包含在不同设计软件中的其他规程的信息补充时，可以提供反馈;此外，可以在不丢失建模信息的情况下恢复以前的版本。

目前，BIM作为组合设计软件应用于建筑过程中。它被广泛使用，尽管BIM的使用既不能保证一个一致的循环设计，也不能保证它的使用，原因有以下几点:

bull;目前的BIM设计软件没有提供共同的、一致的反馈(即对于要执行的每个阶段，目前的BIM设计软件在大多数情况下没有一个共同的格式;在从一个设计软件到另一个设计软件的信息传递过程中，可能会丢失部分详细的数据);

bull;一些BIM设计软件没有统一的信息发布格式;

bull;部分领域没有BIM设计软件;

bull;单一BIM设计软件非常昂贵;

bull;用户无法最大化地使用所有可能的设计软件选项。

为了创建一个有效的建筑过程，将BIM设置中的所有部分统一起来，有必要设置适当的标准和它们的顺序。正确地应用这些标准是很重要的，这样项目的实现/创建过程就可以通过控制方法和产品质量，被视为类似于生产(计划和实现)的过程。一般来说，投资评估和风险分析是在设计阶段进行的(通过有效的变量选择)。在这个版本中，计划的管理行动以一种通过确保结构、质量、期限完成和预算条件来满足设计要求的方式进行。主要BIM建设过程的各个阶段由过程经理统一。过渡阶段链接信息必须用标准和功能进行系统的描述。BIM ena-在建筑建模的同时，探索和优化各种定性、财务和图形方面。这确保了生产力和更精确的预测，而这对于各学科的生产合作和创造最佳的劳动力是必要的。评审软件开发的最大的BIM设计软-制品生产商以及他们进步阻止开采一个建筑工地的探索和为BIM的使用不适合的环境,即许多BIM设计软件开发商提供项目建设科技项目的设计虽然不是完全自动化。在设计过程中，通过对算法的描述，估计了建立三维机构和元件模型的可能性。某些元素的技术逻辑过程是可以模拟的。单一的技术逻辑过程描述不能涵盖完整的施工操作和技术。如果不正确地分析这一过程，就不能得到合理、合理的解决方案。这种类型的建筑技术设计并没有优化整个过程，也没有描述最相关的过程，这些过程将被合理地评估，并考虑到尽可能多的实际因素。在BIM设置的设计阶段，一个已准备好的建筑技术项目将确保更快、更流畅的建造生产，有助于避免错误，并保持在计划的时间框架和财务计划之内。

本文的目的是通过建立:

bull;现有BIM软件包的不足之处——不同应用之间的交互和信息交换行为;

bull;将BIM软件包的不足之处设置为能够填补空白并使循环设计过程有序的程序。

在研究BIM系统弊端的过程中，通过对BIM软件包的工具进行实际测试，查阅文献和程序手册，分析了BIM软件包的可行性。通过分析现有的项目评审，并根据市场的流行程度对其可能性进行研究，确定了BIM设计软件生产商的三种类型:AUTODESK、BENTLEY和TEKLA。表1和表2是在对设计软件进行分析的基础上，根据设计软件的可能性和使用范围而做出的。确定BIM软件设计包中最大的开发商没有处理整个建筑周期，如图2所示为dem- onstrated。根据数据，建立了程序之间的信息交换图(表1和表2)，确定当一个BIM包中有更多的工具，并且可以在不导出信息到其他设置的情况下完成很多任务时，设计软件的功能最好。通过对设计软件研究的分析发现，在建筑设计和项目交付的过程阶段，BIM程序拥有最广泛的工具范围，可以确保各个阶段的设计动作流畅。

通过对设计软件map的分析，发现其中一个主要的缺陷是使用BIM工具进行评估的主要思路。在建设设计过程中，投资者的职责是通过对项目的功能、形态、预算、执行期限等制定解决方案，明确项目管理方向，并在整个过程周期内对其进行控制。除了投资者的期望和愿景外，处于建筑设计和开发阶段的项目必须符合建筑标准和规则。为了确保一个成功的项目，所有的信息都必须在主要的远景开发阶段进行评估。伊士曼(2009)给出了一个重要的例子，即主要投资模型的设计清单，重点是项目股权的自动化，这样就可以根据一定的标准来评估和检查拟议的主要投资组合。按照制定的具体标准重新搭建BIM投资审核新平台，将描述的模型以IFC格式上传到系统中，按照描述的标准和标准要求进行分析。该模型符合投资方的理念，通过安装BIM工具在软件设计中进行验证。这些补充的BIM工具被房地产部门用来控制投资风险(Choi amp; Kim, 2008)。决定使用BIM工具进行恰当的投资规划需要所有的标准文件和要求将直接连接到项目上，以便进行全面的项目分析(Greenwood et al.， 2010)。Hjelseth(2015)描述了一个基于标准文档的项目评估BIM系统，将标准规则转换为公式和数据描述规则。当设计模型的人员根据共同的系统需求和结构来设计模型时，该模型可以正常工作。艾哈迈德·阿卜杜勒·阿齐兹(Ahmed M. Abdel Aziz)研究了经济模型和风险分析对评估基础设施和收入以及产生诸如建造-经营-转让(BOT)等项目的重要性。作者定义了资产匹配法和现金流量法的“分类”，并建立了一个综合模型。一个分类引入了一个特定的领域——例如建筑、收入、融资、运营和维护，或者风险分析——并掌握了该领域的评估方法。

为了保持在项目预算之内，执行计划，并适当地协调和沟通设计，设计过程需要计划和控制。在信息缺失、信息沟通不畅、文档不一致、资源分配不合理、信息不足导致决策失误等情况下，可能会出现问题。这些困难随着建筑技术的提高、产品和材料的范围的扩大、标准和规章的更加严格、特别是在设计过程的早期阶段有了更多的专业设计师而变得更加普遍。

由于缺少BIM软件来进行建筑的自动管理和地面建设，无法保证共同的循环建设过程。设计工具可以在三维空间中直观地描绘起重机的模型和图表存储位置。基于标准要求，使用BIM设计工具解决建筑地面准备任务是不可能的(Astour amp; Franz, 2014)。BIM环境下的投影仪无法解决建筑地面安装任务，其结果与实际施工现场存在很多误差。这种设计必须计划正确地评估施工价格和执行周期(Tommelein et al.， 1992;Rayes等，2005)。通过分析所有可能的变化，并对其进行优化，BIM建筑过程的设计是执行最优建筑计划的必要条件(Astour amp; Franz, 2014)。基于BIM创建大量的信息是很重要的，这些信息很容易处理和优化(Trani et al.， 2015)。建筑过程管理分为几个阶段，包括对建筑地面规划和建筑地面组织的分析。组织部分使用BIM使用不同的标准进行描述，这有助于管理流程，并通过理解系统如何以相同的方式工作，为所有参与者优化流程。

现在，及时收到信息是很重要的，而不是浪费时间去寻找文件。许多新的软件可以帮助管理和促进构建过程。

Bartos研究了项目高质量的准备阶段导致了既定目标的实现。并运用定价方法对工程造价的确定进行了研究。作者发现，自动化软件有助于为施工过程的辅助创建、准备和管理建立施工工程实现的模型。

投标管理包括数字化营销活动投标的自动化管理。投标管理工具，也称为投标优化平台，使不同项目的小型和快速投标自动化。随着实时竞价的发展，竞价管理也被用来管理显示和市场中的竞价。由于市场经理定义的算法，这种自动化管理是可能的。小型企业有时缺乏时间和资源，无法对关键字投标进行持续的监控，成为“设置和遗忘”方法的受害者，造成了资金的损失。

施工过程中最重要的标准之一是工作质量、开票和发票。Martinez-Rojas等人(2016)描述了建设项目成功依赖于良好的信息获取和管理的原因。现在，一些信息仍然存储在不同的数据库，甚至在纸上。在项目管理上下文中，最重要的文档之一是工程量清单。然而，大量不同类型的文档在支持主要管理任务方面非常重要。

作者研究了大多数项目信息仍然存储在不同的文档和数据库中，在管理每个构造中的所有账单和发票时需要大量的时间。Martinez-Rojas等人(2016)建议将所有这些信息集成到一个公共存储库中，这对于做出可靠的决策以及减少做出这些决策所花费的时间和资源是至关重要的。Isaac(2017)指出，在建设项目工作中，通常是由不同的分包商完成的。因此，致力于一个有效的工作打包过程是非常重要的，这对于后续的实施规划是至关重要的。几乎所有的建设项目都是由共享多个接口的元素和供应品的组合网络构成的。作者建议子牵引机密切配合。

Isaac(2017)的研究估计，一个项目价值的60%和70%左右通常会被减去。因此，处理这种接口的主要标准提高了，因为在建设项目中，一项重要的工作通常由分包商承担。所提供的一般解决方案是根据设计中的构建系统(组件属于哪个系统)直接限定工作包，尽管这在规划和管理此类工作包的性能方面产生了困难。合同管理是客户、客户、合作伙伴或员工参与的合同管理。参与合同管理的人员需要谈判、支持和管理有效的合同，培训和保留这些人员的费用往往很高。合同管理包括就合同中的条款和条件进行谈判，确保合同条款和条件得到遵守，并对合同实施或执行过程中可能出现的任何变更或修改进行记录和达成一致意见。它可以归结为一个系统而有效地管理合同创建、执行和分析的过程，以最大限度地降低财务和运营绩效以及风险的最小化。

作业计划包括土地和许可证的管理，这是这里的主要部分。使用这些工具，可能有助于尽早为预算和项目时间表的目的确定所有必要许可证的法律费用;审查整套计划和申请是否符合法律法规;以政府代理可接受的方式提供信息;确保包装内信息的完整性;对提交程序包进行严格审查，以确定提交过程中是否需要任何补充步骤，例如，结构表可能表明需要进行结构评审;编制土地及楼宇综合分析;准备和管理所有计划，确保其签署和盖章;审查文

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