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建筑结构丨BIM的过去和现在是这样的,那么将来呢?

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来源:学术小镇(ID:DrXuZhen)。

BIM 是英文Building Information Model或Building Information Modeling的缩写,国内一般称之为 建筑信息模型 。

如今,BIM一词在建筑领域已广为人知,但是如果说到BIM的诞生过程,似乎有很多人都不太清楚。今天就闲谈一下BIM简史。

1. 开山:鼻祖痴人说梦

BIM的概念最早诞生于Charles Eastman在1974年发表的一篇论文,也就是An Outline of the Building Description System. Institute of Physical Planning. Carnegie-Mellon University, September 1974.

BIM概念开山之作

这篇文章的摘要开头就是“Many of the costs of design, construction, and building operation derive from the reliance on drawings as the description of record of the building. As a replacement, this paper outlines the design of a computer system useful for storing and manipulating design information at a detail allowing design, construction, and operational analysis.”简而言之,建筑图纸太烧钱了。为了取而代之,本文描述了一种存储和管理细节的设计、施工和分析信息的计算机系统。

现在看来,这确实就是BIM信息集成的理念,而且目的就是为了替代图纸,目标宏大啊!但是,从当时来看,这篇论文估计会被很多人认为是痴人说梦。1974年左右的电脑都是下图这个样子,售价几千美元一台,折合到现在应该是几万美元一台。前辈的论文说,图纸烧钱,可是那个时候计算机更烧钱啊!

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所以,这篇论文虽是BIM理念的开山鼻祖,然而当时并没有太大反响。Google Scholar显示在1974年至2019年,45年的总引用数只有93次。

2.首次亮相:生不逢时,遭遇十年冷宫

“building information model”一词最早出现在G.A. van Nederveen和F.P. Tolman在1992年发表的论文中,也就是Modelling multiple views on buildings. Automation in Construction, 1992, 1(3): 215–24. doi:10.1016/0926-5805(92)90014-B.有兴趣的读者可以自行下载阅读。

创建building information model一词的论文

这篇文章的摘要开头为“The building practice is characterized by its loose organization of the different participants, that each perform a specific role in a building project and have a specific view on the building project data. When modelling building information, it is useful to base the structure of a building model on these views.”简而言之,建筑工程中的参与方对建筑数据各有所需,建筑信息建模有助于形成满足这些需求的建筑模型结构。

现在看来,文章提出的概念就是BIM的数据共享性和协同性。其中,这篇文章的一个关键词就是“building information models”,这是BIM首次出现的铁证。这里提一下:“building information model”第一次出现的期刊就是Automation in Construction,这个期刊至今也是BIM领域影响最为广泛的期刊。如果读者想了解前沿的BIM技术,推荐阅读此刊。

尽管这篇文章正式创建了building information model一词,但是当时依旧缺乏BIM兴起的条件。在1992年,第一台ThinkPad命名的笔记本电脑诞生,就是下图这个样子。售价方面折合现在价格是4000多美元。另外,注意哦,这台笔记本用的PenPoint系统,还不是微软Windows。

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应该说,当时软硬件条件还可以,但是当时有一个更接地气的主儿——CAD开始横行天下。美国建筑师协会(American Institute of Architects, AIA)的Dennis Neeley画了这样一张图来说明CAD与BIM的发展过程。

CAD与BIM的兴起过程

在1992年的时候,CAD发展正旺,AutoCAD R12发布。在那个时候,我国建筑行业正在经历一场“甩图板”的革命。“甩图板”是指从上世纪90年代开始在全国范围内开展的“CAD应用工程”,即采用计算机CAD绘图替代铅笔在米格纸上画图、蜡纸描图的过程。这在当时被认为是一场壮举,那个时候没什么人知道BIM。

90年初设计院的绘图室(图板上手绘图纸)

尽管“building information model”在1992年就正式露面了,但是“生不逢时”,遇上CAD正得宠,BIM几乎是呆了十年“冷宫”,少有人问津。Google Scholar显示在1992年至2019年,这篇文章27年的总引用数173次,而且2000年前的引用不到30次。

3. 兴起:行业龙头的自我改革

学术界是诞生理念的地方,但是要改变整个行业的状况,就必须企业主导。在推动BIM发展上,不得不说Autodesk等软件企业发挥了巨大作用。

1990年到2000年初期,建筑领域几乎都是CAD占主流的时代。特别是AutoCAD,几乎成为国内外建筑图纸的标准格式,可以说,Autodesk当时是天天躺在床上数钱的状态。下图是CAD的经典界面,很多人应该都印象深刻。

AutoCAD经典界面

BIM是一个金矿,而Autodesk公司也颇具慧眼,认识到了BIM的价值和潜力。于是,在2002年,CAD行业龙头公司Autodesk发布了BIM白皮书,其他公司也纷纷开始发展BIM。

2002年Autodesk的BIM白皮书

这份白皮书开篇就说“Building information modeling is Autodesk’s strategy for the application of information technology to the building industry.”简而言之,BIM是Autodesk针对建筑产业信息技术应用的战略。而且白皮书直言了CAD系统植根于图形,难以充分创建和管理建筑信息的问题,“But object-oriented CAD systems remain rooted to building graphics, built on graphics-based CAD foundations, and as a result are not fully optimized for creating and managing information about a building.”。当时处于CAD垄断地位的公司能有这样深刻的自我剖析实在不容易。

而且,在2002年,Autodesk也收购了创立于1996年的Revit,此举对日后的BIM软件市场影响巨大,形成了当今全球流传度最广的BIM软件。

4. 大爆发:BIM时代来了

事物发展总是有过程,人们对新事物的接受总需要时间。

尽管Autodesk等巨头从2002年就开始关注BIM了,然而BIM在全行业的大爆发又等了差不多10年的时间。“学术小镇”检索了1985年到2018年间BIM相关的国际高水平期刊SCI论文发文情况。

1985到2018年间BIM相关SCI论文发文量

从此图可以看出,2002年到2008年间BIM发展比较缓慢,从2008年以后有了明显提升,特别是从2012年以后,BIM高水平论文呈井喷状态。

“学术小镇”通过Google Scholar初步检索了BIM相关论文的引用情况,引用最高的一篇文章为Azhar S. Building Information Modeling (BIM): Trends, Benefits, Risks, and Challenges for the AEC Industry. Leadership and Management in Engineering, 2011, 11(3): 241-252. 引用次数为1305次。

显然,这是一篇综述,与BIM理念的开山论文和BIM词语出现的原始创新论文是无法相提并论的。但是,恰逢其时,发表年份2011年正好赶上BIM大爆发,于是引用量也大爆发,比原始创新者多了一个量级,而且只用了9年的时间。So, what should I say?时势造英雄吧。

2010年前后,随着BIM的流行,很多业内公司也加速了BIM布局。就拿Autodesk来说,继续强化建模软件Revit,并多方收购用模软件,包括Robobat、Ecotect、Horizontal Glue和Qontext等,而后推出BIM360产品,并推出了基于Revit的Dynamo可视化编程插件。目前,Autodesk产品阵营占领了BIM领域较大份额。

随着在BIM领域的崛起,Autodesk的股价自然也是涨涨涨!Autodesk长长的K线图也体现了BIM的发展历史。

BIM软件龙头Autodesk的股价情况

5.结语:但BIM的故事并未结束

整体上来看,BIM理念诞生于1974年,而后18年,也就是1992年,才第一次出现了building information model一词;又过了10年,到2002年左右,BIM才开始兴起;再过差不多10年,到2012年左右,BIM开始大爆发。BIM这一当今在行业人人皆知的技术,从理念到普及,前前后后大概用了40年左右的时间。

从BIM发展史中,我们看到了原始创新的不易,也看到了新技术发展过程中的漫长等待,更看到了抓住历史机遇而高速发展的成功案例。

BIM的故事并未结束,而现在我们也正在经历和创造着BIM的历史。在BIM的未来,谁又能把握先机呢?让我们拭目以待。

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