邓雪原: BIM应用，推进整个建筑行业的高效协同

畅言网：建筑设计中二维与三维空间的概念具体指什么？二维、三维和BIM的关系又是什么？

邓雪原：简单地讲，数学上定义一个点如果需要x、y两个坐标，称为二维；定义一个点如果需要x、y、z三个坐标，称为三维。我们认识到自然界中的物体是在一个三维空间，它的准确的几何表达应该采用三维方式。不过经过专业训练的工程师也可以用二维方式表达三维空间的较为规则的物体，也就是我们日常使用的工程图纸。

运用计算机进行图形显示，首先是从二维图形的点、线、面开始的，后来技术发展了，可以对三维图形进行显示与操作。与二维图形比较，计算机对三维图形的处理要复杂得多，对机器性能要求更高。所以工程师应用计算机进行辅助绘图和设计是从二维开始的，用二维的平面图、立面图、剖面图表达建筑物，必要时通过符号和文字给予说明。随着信息技术的快速发展，计算机硬件水平的提升，三维软件技术的成熟，工程师可以应用计算机进行三维图形表达建筑物，必要时还是要通过符号和文字给予说明。

可以看到前面说的二维、三维都是建筑物的几何表达方式，但是几何表达并不是建筑物的全部，除了几何表达外，组成建筑物的各个部分还包含很多非几何的属性信息，如材料强度、密度、热膨胀系数等，单价、出厂日期等技术参数，各部分之间的关联属性等，这些可以统称为非几何属性，是各部门各专业做建筑分析、设计、施工、管理所需要的。建筑物的几何属性加上这些非几何属性统称为建筑信息，组合成的模型称为BIM。所以三维比二维进了一步，BIM又比三维更进了一大步。

畅言网：您怎样看待目前国内建筑设计企业二维协同设计，可以为设计企业的二维协同设计提些意见和建议吗？

邓雪原：现在全球范围内BIM炙手可热，甚至有人提出建筑不采用BIM技术建筑就建不起来了，显然这是对建筑工程没有清楚认识的错误观点。土木建筑工程的源头虽然是政府与业主的规划和投资，但是最关键、最核心的还是设计阶段。为什么这么说？设计阶段所产生的图纸或模型是后续施工阶段的依据，也就是按图施工；建筑物的长期使用和运营管理都是设计成果的延续。

虽然BIM现在这么热，但是这里有很多是“虚热”，是在并没有真正理解BIM的情况下的附和。尤其对于设计企业，应该有清醒客观的认识。建筑行业由于其不同于机械行业的综合性、个性，体量大，更复杂，更不确定，施工现场的人工调整，在过去很少采用机械行业的三维设计方式，大量采用二维设计，具有其存在的合理性和必然性，这是值得深入思考的。是土木建筑工程师比机械工程师能力低么？显然不是的，那又是什么原因呢？我们认为这是建筑行业不同于机械行业的特点所造成的，正是建筑行业的特点使得二维设计得以大量使用。

我们认为建筑行业在过去，现在和将来的一段时间，对于大量体型规则（符合建筑抗震基本原则）、结构简单的建筑工程项目，采用二维设计是最优的选择；对于少量体型不规则、结构复杂、异形建筑工程项目，采用三维设计是更好的选择。

随着各种专业设计软件的成熟与普及，对于国内大多数设计企业，工程师的个人设计能力不再是主要问题，企业的设计管理能力却是最主要的问题。施工现场暴露出来的多专业图纸间的错漏碰缺问题大多数是由于设计过程中频繁变更，各专业之间大量采用复制，所依赖的外专业图纸的版本有效性得不到控制造成的质量问题。企业管理层如果不能下定决心，通过企业的协同设计平台提升设计管理能力，而只是将责任归咎于设计人员，各专业图纸间的错漏碰缺问题就永远不会得到解决。

设计企业的管理层在不理解协同设计管理的情况下，寄希望于换个软件，采用新的三维或BIM工具软件就能解决图纸间的错漏碰缺问题，这是舍本逐末的想法。为什么这么说？采用三维或BIM软件，设计过程中的频繁变更依然会出现，而且由于三维和BIM软件的模型数据文件更加庞大，是二维设计数据文件的10倍甚至100倍，各专业有效模型文件的版本管理的实施难度更大，对企业网络和硬件性能的要求大为提高，各专业之间更需要采用协同设计的管理手段。

在客观认识BIM技术的前提下，对现有的二维设计应该给予肯定和坚持。认清协同设计是建筑设计企业的核心问题，关键问题，是不能回避，亟需解决的问题，不论是二维设计，三维设计，还是未来的BIM设计。由于建筑行业的特点和计算机硬件的性能，专业软件的成熟度，二维设计在过去、现在和将来的一段时间必然是量大面广的。二维协同设计的核心就是各专业通过外部参照的方式直接引用正确有效版本的外专业设计图纸。已经掌握了二维协同设计的建筑设计企业要坚持，不要断然放弃；还没有掌握二维协同设计的建筑设计企业要想尽一切办法，早日掌握和普及二维协同设计。考虑到我国新一轮城镇化建设的需求，在未来的50年，我国依然是全球基础建设最大的市场，建筑工程项目数量将继续饱和。不同于国外建筑设计企业的专业独立性，国内建筑设计企业专业齐全，非常适合企业内部协同设计的应用与普及。

基于IFC标准的建筑结构模型转换平台研究

畅言网：您怎样看待协同不仅是在设计阶段，整个建筑行业是否都需要协同？

邓雪原：前面讲到，协同是自然界中一个群体呈现有序的行为。在建筑设计阶段，这个群体是指一个建筑设计企业，通过协同设计提高设计企业的管理能力。没有采用协同设计的建筑设计企业，各专业的设计人员通过邮件、QQ各种方式获得其他专业设计人员的图纸副本。由于多次变更，项目繁多，这样的设计企业的个体经常在无效的副本上工作，是一种无序的行为。而采用协同设计的建筑设计企业，各专业的设计人员能有序地通过外部参照的方式引用正确有效版本的外专业设计图纸，从而提高设计图纸的质量，这使得整个建筑设计企业呈现有序的行为。

如果站得更高，不是停留在建筑设计企业，而是将整个建筑行业当作一个群体，我们就可以看得更清楚。建筑设计企业是建筑行业多个部门中的一个部门，建筑行业还有其他的部门包括政府、业主、信贷、施工、供应商、运营、维护等等。如同建筑设计企业，这么多部门下又分多个专业，各专业下又有多名参与人员。围绕同一个建筑工程项目，各部门各专业的参与人员都需要以设计图纸（模型）和文档为基础开展各自的工作，才能在保证工程质量的前提下，在给定的时间，给定的预算内共同完成一个项目。这就是BIM的最终目标。

特别值得指出的是，一个建筑工程项目中，如同建筑设计企业内部，各部门各专业的参与人员之间往往都是相互依赖的，一方需要其他方的图纸、文档的同时，所提出的变更（修改）对其他方都可能产生重要的影响，可能导致链式反应，项目参与人员越多问题就越复杂。如果没有采用协同的方式进行管理，项目中各部门各专业的各参与方就很容易呈现无序的行为，当然不是全面的无序，而是部分的无序。无序的具体体现就是建筑工程项目规划、设计、施工、运营、维护管理全生命过程中出现的各种问题与冲突。

在建筑行业这个大群体中解决这些问题与冲突，就是将土木建筑工程与最新信息技术相结合，采用协同的方式进行管理，使得各部门各专业的参与人员呈现有序的行为，这正是BIM的意义所在，是BIM提出的初衷，通俗点说也就是提倡整个建筑行业的协同。