从CAD到BIM:建筑技术的演进

从计算机辅助设计(CAD)到建筑信息建模(BIM)的转变标志着建筑项目工作流程的重大革新,涵盖了设计、协作、项目管理和设施管理等方面。对于建筑工程专业人士来说,跟上这一变革是至关重要的。

CAD带来了一场革命,用计算机取代了手工绘图,使得可以在计算机上制作详细设计。它为绘图过程带来了精确性和速度。然而,BIM将事情推向了更远。它将数据整合到三维模型中,为建筑的整个生命周期提供了完整的图景。AEC行业的BIM解决方案提高了准确性、团队合作和效率,从而取得更好的项目成果。

从CAD到BIM的转变是一种对建筑项目思考和工作的新方式。 BIM的数据丰富的三维模型改变了游戏规则,提供了建筑生命周期各个方面的详细视图。这导致了在建筑的规划、执行和管理方面的显着改进,无论是在项目还是在建筑物方面。

CAD + BIM的起源和发展

计算机辅助设计的历史可以追溯到20世纪60年代初,当时首次尝试自动化传统的制图过程。以下是CAD发展及其创作者的简要时间表:

1950年代

1957年:由Patrick J. Hanratty博士开发的Pronto系统标志着对计算机辅助绘图的早期尝试。这为将来CAD技术的发展奠定了基础。

1960年代

1963年:Ivan Sutherland开发了Sketchpad,这是最早的交互式计算机图形系统之一,允许用户创建和操作形状。

1970年代

Patrick J. Hanratty:被称为CAD之父,他创立了MCS公司,并于1970年代中期开发了PRONTO CAD系统。

1980年代

1982年:由John Walker和其他十二人创立,Autodesk推出了AutoCAD,成为2D和3D设计软件的领导者。

1990年代

1988年:PTC推出了Pro/ENGINEER,这是第一款基于参数特征的实体建模CAD系统,是3D设计的重大进展。

1992年:建筑信息模型(BIM)这一术语出现,着重于信息丰富的3D模型。

2000年代

达索系统:是CATIA(计算机辅助三维交互应用程序)的创作者,这是一款在航空航天和汽车行业广泛使用的强大CAD软件。

早期的BIM软件开始得到认可,强调数据整合和参数建模。

BIM的采用扩展到建筑、工程和施工领域。

2002年:IFC格式推出,用于BIM软件之间的互操作性。

2010年代

2012年:Trimble从Google收购了SketchUp,有助于用户友好的3D建模软件的演进。

2000年代至2010年代:BIM在建筑、工程和施工领域的采用不断扩大。

2010年代:为了推动全行业采用,政府实施了BIM要求的强制性政策。

2010年代:BIM软件开始利用云技术以增强协作。

2012年:BIM平台整合了仿真工具并扩展了其生命周期能力。

持续发展:BIM软件不断增强,以解决互操作性、仿真和协作功能方面的问题。

CAD的局限性及转向BIM

随着CAD成为行业标准,某些局限性变得明显。传统的CAD工具在首次出现时具有开创性,但它们难以满足今天复杂建筑项目的需求。随着项目规模和范围的增加,这些工具在协作和信息管理方面存在不足。CAD系统的不足导致了效率低下和错误,妨碍了建筑师、工程师、承包商和其他相关方之间的协作,增加了项目成本。

面对这些挑战,行业认识到需要一种更全面、协作的建筑技术方法。BIM作为一种响应崛起,引入了3D参数建模以及丰富的数据属性。

BIM服务不仅解决了结构的几何表示问题,还整合了有关材料、成本、进度和项目管理等方面的信息。这种演进旨在增强协作,减少错误,并提供对整个建筑生命周期更准确的表示。

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挑战

尽管BIM具有许多优势,但其采用也面临着挑战。显然,较小的公司没有以与较大公司相同的速度利用BIM软件。

在2021年,97%的大公司(50名或以上员工)采用或目前在计费项目中使用BIM,而只有52%的小公司(10名以下员工)使用BIM软件。1仅有8%的小公司计划最终采用,突显了在较小规模上利用时的实施问题。1

对于一些公司来说,可能是成本的原因,而对于其他公司来说,可能是咨询顾问和客户需求的缺乏。

在进一步了解BIM的使用方式时,91%的公司在计费工作中使用BIM进行设计可视化,而只有32%的公司使用BIM进行数量提取/估算,31%用于能源/性能分析,28%用于在施工过程中管理模型数据,只有6%的公司将BIM用于4D调度和排序。1

从这些数据中可以看出,对于BIM软件的全面使用、范围和意图的理解存在差异。此外,可能存在关于要遵循哪些统一标准的混淆。虽然有推荐的BIM标准,但这往往是相对于地区的,可能会影响软件的变更和使用。

BIM的未来

从CAD到BIM的演变标志着建筑技术的一个转折时期。BIM在精度、协作和效率方面的优势突显了它在现代建筑实践中的地位。

随着建筑行业的发展,技术必须跟上。曾经主要用于建筑和建筑物的BIM解决方案,现在也在土木、结构和设施管理中得到应用。预计随着需要,它将继续增长并吸引更多的参与者。

加强协作可能导致更顺畅的数据共享和在设计、建造和使用阶段之间的团队合作。这可能会推动向更多基于云的服务的转变。

将BIM与AR和VR结合可能是另一种方向。这将使参与者在真实环境中看到并与BIM模型互动,提高设计讨论、建筑准备和设施维护。

BIM数据不仅对可视化有价值,而且对分析也很重要。这将涉及在BIM中更深入地整合数据分析和人工智能,以提取有用且有意义的见解,优化设计决策,并通过阶段性预测潜在问题。

虽然已经存在,但可持续性分析工具将进一步发展,以评估更准确的环境影响数据、能源效率和生命周期评估。在实施方面,我们可以看到BIM的使用规模会更大,引入更多的规范以标准化项目。

BIM将继续发展并适应建筑行业的环境,就像过去一样。

案例研究

埃及的医院

需求: 该公司正在埃及建造一座价值500万美元的医院,需要确保充分有效地利用可用的区域,实施适当的材料规划,并执行生命周期评估。

BIM解决方案: 制作具有信息丰富组件和家族的协调Revit模型,并提取材料和所需数量的BOQ。使用碰撞协调确保大规模规划的适当性。符合COBie和LOD400标准,以确保一致可靠的详细和数据。

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美国宿舍楼

需求: 当前的建模方法缺乏用于顺序和计划的信息和功能。当前方法中繁琐而冗长的协调以及不清晰的时间表。

BIM解决方案: 需要具有增强功能的模型,以允许对施工活动和时间表的阶段模拟。这包括通过Navisworks实现的4D BIM调度程序,以表示相对于每个阶段的时间表。所有施工阶段从模型中提取的文档和图纸与客户共享,以支持更好的项目管理。

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