新加坡技术应用考察报告
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欧阳东 王春光 曹颖 魏辰 张亚斌 赵瑷琳
根据＂十二五＂国家科技支撑计划项目＂基于BIM服务建筑工程设计的共性平台技术研究＂科研考察要求，课题组从新加坡的BIM政策、BIM软件应用情况、BIM项目应用情况等三个方面，进行了技术考察和调研，并提出本技术考察报告，以期对使用BIM技术的相关人员有所帮助。
国家课题 BIM政策 BIM技术 BIM应用
为了更好地研究＂十二五＂国家科技支撑计划＂基于BIM服务建筑工程设计的共性平台技术研究＂课题，应新加坡Autodesk公司邀请，课题负责人欧阳东率课题组成员王春光、魏辰、曹颖、张亚斌、赵瑷琳一行6人于2016年5月底赴新加坡，执行BIM技术应用实践调研和技术交流任务，主要访问了新加坡Autodesk公司、中国建设科技集团的下属企业CPG设计集团、新加坡建设局（BCA）等三个机构，实地考察了Autodesk公司最新技术研究展厅、CPG新办公楼、新加坡建设局精益与虚拟建设中心、新加坡国家美术馆、南洋理工大学新一代学习中心、南洋理工大学艺术学院、新加坡建设局BIM学校、新加坡公共住房达士岭组屋共8个项目，与新加坡的BIM相关人员进行了广泛而深入的技术交流。现将此次技术考察的内容进行总结，并与大家分享。
1新加坡的BIM政策
新加坡政府十分坚定地推广BIM技术，使新加坡成为广泛应用BIM技术的国家之一。对于一项新技术的发展和推广，政府的政策导向、资金支持、教育推广都是推动技术进步的关键因素。
1.1新加坡建设局政策导向
新加坡建设局作为政府部门，除了管理军用外的所有建设（包括房屋建筑、工厂设施、交通设施等），在新加坡BIM技术推广上也起到了决定性的作用。目前，新加坡已发布了BIM应用指南2.0版、BIM发展路线、BIM建筑指南、BIM结构工程指南、BIM机电工程指南、BIM施工指南，也即将发布BIM设备管理指南。新加坡建设局出版了Singapore BIM Guide Verson 2，其中列明了模型深度，并以不同的建筑工程阶段进行划分。从LOD100到LOD600规定了不同的模型深度：LOD100-概念设计阶段；LOD200-初步设计阶段；LOD300-详细设计阶段；LOD400-施工阶段；LOD500-竣工阶段；LOD600-设备管理阶段。建筑公司只要按照规范建模即可。此外，新加坡建设局已制定了强制BIM电子审查制度，工程建设项目必须进行BIM成果提交审查，并正在研究制定强制BIM施工的相关政策。
1.2新加坡BIM技术实施计划（见下表）
1.3推动新加坡CORENET项目
新加坡政府在1997年就启动了建筑信息化项目CORENET（Construction and Real Estate NETwork），其目的是将建筑工业中琐碎的业务联系起来，形成新的建筑体系，提高建筑的质量和生产率。为此，新加坡政府联合了建设局、城市发展局、土地流转局、新加坡电力、住房发展部等多个部门，共同推动CORENET项目。但是，由于基于2D的建筑表达方式，应用程序的使用责任主体不清晰，无法覆盖所有的规则条款，因此最初的项目在建筑信息化技术的应用上仍有局限。
2000年，新加坡政府在已有工作基础上积极开发了CORENET 项目的e-Plan Check，提供对建筑业国际工业标准IFC（Industry Foundation Classes）格式的建筑图纸的自动审图功能。2003年，开发完成了集成建筑规划IBP（Integrated Building Plan）系统；2004 年，开发完成了集成建筑服务IBS（Integrated Building Services）系统。
2005年，通过采用学术会议、使用BIM设计的经济奖励政策、对新采用BIM系统提供培训、BIM项目全程跟踪和服务等一系列手段，使系统顺利启用。新加坡的e-Plan Check是国际上政府机构支持IFC和BIM技术的最大建筑集成服务系统工程，不仅表现了新加坡政府对建立基于IFC的建筑集成服务系统的信心，而且多个政府部门联合对系统的发展付出了很大的努力。2008～2009年，新加坡政府7个部门联合通过了3D电子提交建筑BIM模型；2010年，新加坡政府通过了3D电子提交结构BIM模型。
1.4 BIM图纸法律依据
新加坡目前是以从BIM的3D模型中抽取的不可修改的二维电子图纸（注册师电子签名，并使用加密狗）作为法律文件。建筑设计单位在BIM模型上传权限（加密狗），通过加密后将BIM模型和从模型生产的2D图纸（dwf文件格式）提交审批，对交付的模型需要抽取对应的二维图纸。现在仍然以2D图纸为法律文件，以BIM模型作为参考。计划2020年，要求实现对BIM的3D文件的在线审核，并最终作为官方要求的法律文件，自动审核可能达到90%。
1.5对于BIM技术应用的经济支持
新加坡政府对使用BIM技术的公司进行适当的补贴，总额度达2.5亿新币（相当于12.5亿人民币）。目前，补贴对象包括使用BIM技术的设计和施工公司，补贴额度根据单专业或全专业应用BIM技术以及模型的精细程度而定（BIM设计程度一般要到LOD300以上）。每个项目的补贴额为2～7万新币，单个公司获取BIM补贴累计的上限为7万新币。专项补贴可用于BIM 技术的培训、网络、软硬件使用等。
新加坡建筑商BIM使用的奖励情况和新加坡设计咨询公司BIM使用的奖励情况分别如图1、2所示。
2新加坡的BIM应用情况
2.1 BIM技术应用状况
目前，新加坡一级注册建筑师约3 000人。据统计，共有102个公共建筑项目已使用BIM技术；181个政府投资的项目强制要求使用BIM技术。政府已奖励了707家BIM技术应用的公司，合计2 000万新币。
BIM的使用效能企业主要体现在以下五个方面：1）减少失误和遗漏41%；2）业主和设计公司沟通效率提高35%；3）空间的想象力提高32%；4）减少重复工作量31%；5）降低建造成本23%。BIM的使用效能比例如图3所示。
新加坡努力将BIM技术应用于包含从2D（平面）到3D（立体），再到4D（时间）、5D（费用）、6D（绿色）、7D（物业）的各阶段。当前新加坡政府没有对施工企业进行强制BIM施工，对于一般项目BIM技术带来的效益有限，导致4D施工模型仅仅停留在演示层面。由于缺少相关软件配套，BIM模型非几何信息的数据处于基本无法使用的状态。对于工程量、造价等方面没有实质帮助，BIM在5D资金链及周期链的作用也停留在理论层面。竣工模型没有物业管理的数据，而且物业管理软件与BIM软件也不能完全衔接和兼容，因此利用BIM技术进行物业管理也有待研究解决。在6D绿色模拟方面，虽然有很多绿色软件，如Autodesk Simulationcfd、Ecotect等，但Revit模型无法直接导入使用（导入绿色计算软件会有大量信息丢失，造成模型不可用），还需要重新建模，设计工作量大幅增加。目前在7D物业方面的应用还很少，不太成熟。
新加坡政府规定设计报审必须提交BIM设计成果。但由于BIM设计带来的额外工作量较大、BIM软件本身不够成熟、设计人员对软件的掌握不够熟练等原因，新加坡设计企业（包括CPG设计集团等）在设计过程中一般采用＂二维设计+BIM设计＂的方式。项目团队在设计团队的基础上配置建模团队，以保证按时完成。建模团队通过在设计过程中与设计团队配合，在二维设计基础上完成建模。在配合二维设计进行优化的同时，BIM成果主要用于报政府审批。
与国内外多数设计企业一样，CPG设计集团在BIM使用上，主要利用BIM模型的几何信息进行基本的可视化辅助设计和管线碰撞优化检查等工作。在CPG设计集团推广BIM技术应用的早期，对率先使用BIM技术的人员和团队进行了经济奖励。
2.2 Autodesk软件在新加坡的使用情况
Autodesk公司BIM技术较为成熟，BIM类软件在新加坡的市场占有率高，在BIM技术推广上十分积极，针对BIM在应用中出现的问题，努力在其软件中及时解决。Autodesk公司BIM软件产品线丰富，同时在自己的软件中保留了一定的开放性，利用API接口，BIM应用者可根据自身情况二次开发相应插件解决遇到的软件问题。此外，BIM技术在使用过程中想要达到预期效果、提高效率，BIM标准的制定是必须要完成的工作。Autodesk公司也积极参与编制BIM标准、制定BIM技术发展路线。
新加坡政府从1997年即开始推广电子化，启发了Autodesk与政府的合作。从最早的dwg格式文件到现在的BIM文件都要进行电子交付。所有的管理都要按政府要求的电子交付系统进行交付，对其中的交付要求进行了详细的规定，并检查模型是否满足交付要求。当前新加坡政府对工程项目的审批环节，要求图纸和模型都要交付，并检查模型和图纸是否一致，最终目标要在5年内实现政府审批无纸化。由于每项工程项目都需要至少7、8个部门进行配合，这就要求各政府相关部门的工作人员对BIM都要熟悉。Autodesk公司与新加坡政府各个部门保持了良好交流与技术支持。
在Autodesk公司的努力下，目前新加坡90%以上的工程项目均使用了Autodesk的BIM软件，包括Revit、Navisworks等，使用情况良好。对BIM在使用中遇到的问题，通过专门的途径解决，包括软件技术支持和针对具体问题的研发等。由于BIM技术仍处于发展阶段，还存在着不成熟的方面，且各个国家使用环境和BIM完成目标均有各自的特点，Autodesk公司当前首先集中研发资源解决客户普遍遇到的问题，努力推动BIM的发展。
2.3云计算应用
针对BIM技术在推广过程中存在的硬件投资高、软件种类多、建筑全生命周期环节众多、模型信息传递不便等问题，Autodesk公司努力开发云平台应用。利用云平台、云计算解决相应问题，为未来提供服务平台，并提供CORENET2.0的技术支持，未来可实现仅提供模型提交建筑报批文件。因BIM类软件对硬件和产业链整合的要求高，如不能充分利用云计算、互联网数据整合，BIM的推进将受到严重阻力（如硬件成本高、全流程产业链整合困难等问题），所以建议大力推进云平台技术。
2.4 BIM推广
BIM技术是三维信息化、互联网化的技术。对于工程设计应转变二维设计时代的传统思路，需要在意识上首先进行转变，因此专业的BIM培训、BIM教育必不可少。
2.4.1新加坡政府的BIM应用推广
BIM技术推进目前还处于蓝海领域，BIM全产业链的打通仍在努力中，坚持下去则大有可为。新加坡政府大力推广BIM的应用，成立BIM督导委员会，指导BIM应用、制定BIM发展策略，与大学合作进行BIM应用与研发的课程，在世界各地举办BIM峰会进行技术推广。
此外，新加坡政府还建立了相应的BIM学院，举办了一系列的BIM大赛、活动，针对需要帮助的公司提供BIM技术支持。政府还建设了虚拟现实和增强现实的展示室用以展示BIM应用，并可进行三维互动交流，以及AR、VR展示室和培训教室，租用给小型公司进行培训和应用。BCA Academy新加坡建设局学院精益与虚拟建设中心是东南亚首个类似的大型建设中心，运用BIM技术，将模型重点放在虚拟设计与施工（简称VDC）上，尤其是精益建设方面的建筑原则，让使用者通过虚拟实境和身入其境的方式感受虚拟的建设环境与建成环境（图4，5）。目的是希望业内人士在亲身体验这些技术和原则的实用和好处后，能够推动这些工具在建设领域的应用和推广。利用精益与虚拟建设中心，建筑师、工程师及承包商等建筑专业人才，在同一个设计平台上沟通和协调，并且分析建筑结构，以在施工前及早发现问题。这项技术比传统二维（2D）平面设计更精准。
2.4.2 CPG设计集团的BIM应用推广
CPG设计集团作为新加坡最大的设计企业，在新加坡政府的强力推广下，CPG集团在新加坡大于5 000m2的项目中均使用了BIM技术，主要使用的设计软件为Revit，同时也利用BIM技术进行管理、咨询、顾问等工程相关业务，并为本地设计企业制作适应新加坡本地要求的BIM族库。CPG设计集团成立了Dihub公司，帮助集团内的设计团队完成BIM设计，规划BIM发展蓝图（MAP）。Dihub公司从CPG ATC（Autodesk Training Center）发展起来，开始的功能只是服务CPG集团，进行内部培训和完成BIM设计模型，目前已经将服务推广到帮助集团外公司实施BIM和制定BIM应用策略。Dihub公司目前有10个员工，每人并行负责2～3个项目。CPG设计集团在BIM相关技术上的使用（如点云技术、物业管理系统开发）和BIM技术实际应用的尝试（预制构件设计生产等）值得学习。
3 新加坡的BIM项目情况
3.1 新加坡国家美术馆
新加坡国家美术馆（图6）的建筑设计由Studio Milou Singapore联合新加坡CPG设计集团完成，于2015年10月竣工，总面积达6万m2（其中1.8万m2是展厅），由新加坡前高等法院和新加坡政府大厦两座80年历史的老建筑改建而成，见证了老建筑再利用后的全新时代意义。为了建造国家美术馆，在旧有的最高法庭与市政大厅建筑旁边建起了一座有玻璃拱顶的天井，由巨大的金属树状结构所支撑。屋顶花园上开了多个时尚餐厅，同时这两栋建筑的内部保持着原貌：柱子、大理石地板、棕色天花板与鲜红色的墙壁。新加坡国家美术馆项目中应用点云技术，完成了美术馆点云扫描，同时进行BIM模型搭建，并和FM物业管理系统结合，开发API，进行相应的物业管理功能。国家美术馆项目目前已完工，但当时没有做设计BIM模型，之后是在竣工后根据二维竣工图纸建立BIM模型，并以3D激光扫描的点云数据作为最后参考依据，对BIM模型进行完善。在此基础上，开发接口软件，将BIM模型与物业管理系统进行对接，形成美术馆的物业管理系统。
3.2南洋理工大学新一代学习中心
南洋理工大学新一代学习中心（图7）由Heatherwick Studio设计，并由CPG集团执行，于2015年3月竣工，服务33 000位学生，是一座创新型教育建筑。新一代学习中心＂创新之室＂利用BIM技术进行绿色设计、参数化设计及施工模拟，尝试利用BIM模型进行面包圈式预制构件设计生产（由于预制构件生产企业更倾向使用传统方法生产导致搁置）。利用API的二次开发生成了3D幕墙，并生成算量交付给生产厂家作为幕墙生成的参考。
3.3新加坡建设局学院BIM培训学校项目
新加坡建设局BIM培训学校（图8），建筑面积2.4万m2，共10层，施工时间约20个月，零能耗，获得美国LEED认证白金奖。方案、初设、施工图均采用BIM技术进行设计。
3.4新加坡公共住房达士岭组屋项目
达士岭组屋是政府建设的公租房项目（图9），是新加坡至今最高、最优秀的公共住屋。建筑设计由ARC Studio Architecture+ Urbanism完成，占地面积2.5万m2，建筑总高度为145m。达士岭组屋由7座住宅大楼组成，约2 700个单位住户，地上50层，第二十六和第五十层是空中花园，通过7栋楼连续编织，形成一个简单但功能强大的天际线，为项目创建了一个强大的标志，并拥有两个世界之最，即最长的空中花园与最重的空中桥梁。一、二层为停车场，且7座楼的停车场连为一体。车位不需要购买，只交管理费即可。三层是幼儿园、活动室、音美陶艺舞蹈室、会议室等。
该项目先由加工工厂预制剪力墙、楼板、梁、柱、卫生间、楼梯、垃圾槽等各个部件，再进行组装，整栋建筑的预制装配率达到94%。虽然该项目的建筑成本至少比普通组屋高出30%左右，但却完美地实现了建筑产品的绿色、节能、环保、智能、全生命周期价值的最大化。
4结语
考察团通过与新加坡政府、BIM软件公司、建筑设计集团等机构进行技术交流（图10），实地考察了新加坡应用BIM的展览建筑、教育建筑和住宅建筑等项目，了解和掌握了新加坡对BIM技术推进的扶持政策、奖励措施、推进BIM的办法以及工程项目大量应用BIM技术现状等情况。通过本次BIM技术应用考察，课题组按课题计划和考察要求，较好地完成了考察任务。