CAD與BIM在建筑工程制圖中的對比分析汪信

（蘭州現(xiàn)代職業(yè)學(xué)院，甘肅蘭州730300）

0引言

現(xiàn)階段，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為我國多個行業(yè)領(lǐng)域提供了重要支持。CAD技術(shù)在建筑工程制圖中的應(yīng)用主要以人力為主，需要在多方軟件的支持下開展相應(yīng)工作。而新發(fā)展起來的BIM技術(shù)能夠根據(jù)工程情況建立起信息化模型，幫助設(shè)計人員進(jìn)一步判斷當(dāng)前設(shè)計方案是否可行，并對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以提高工程設(shè)計水平和建設(shè)效果。因此，有必要對BIM和CAD的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行對比分析，提高對二者的應(yīng)用水平，促進(jìn)建筑工程的進(jìn)一步發(fā)展。

1CAD與BIM概述

1.1關(guān)于CAD

CAD技術(shù)指的是以計算機(jī)相關(guān)設(shè)備為基礎(chǔ)，在各類圖形軟件的幫助下，由設(shè)計人員根據(jù)工程的實際要求進(jìn)行圖形的設(shè)計。CAD技術(shù)主要是幫助建筑人員完成二維平面圖紙的設(shè)計與修改工作，CAD設(shè)計技術(shù)能夠顯著減少在傳統(tǒng)人工設(shè)計模式中人工設(shè)計、繪圖易出現(xiàn)的設(shè)計失誤，并且能夠在保障設(shè)計質(zhì)量的前提下，提升設(shè)計效率。在20世紀(jì)80年代，CAD系統(tǒng)開始成為各大建筑工程中的常見技術(shù)之一，在短時間內(nèi)取得較好的應(yīng)用效果，完全取代傳統(tǒng)手工繪圖方式。目前，CAD技術(shù)在建筑、機(jī)械、航天等多個行業(yè)領(lǐng)域都得到了廣泛而有效的應(yīng)用。

1.2關(guān)于BIM

BIM技術(shù)是在現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展過程中興起的一種新興技術(shù)，以傳統(tǒng)CAD計算機(jī)繪圖技術(shù)為基礎(chǔ)，它將建筑工程建設(shè)的各種相關(guān)數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的創(chuàng)建，從而實現(xiàn)對相關(guān)設(shè)計方案的全過程模擬。在三維立體模型和三維圖像的幫助下，設(shè)計人員可針對設(shè)計方案當(dāng)中存在的問題進(jìn)行調(diào)整修改和優(yōu)化。BIM技術(shù)由于優(yōu)勢明顯，已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑工程中的常用技術(shù)之一。BIM技術(shù)通過建立三維立體模型，能夠?qū)⒄麄€施工過程中的數(shù)字信息、功能要求等進(jìn)行有效整合，并實現(xiàn)對建筑工程全生命周期的信息化管理。通過連接不同階段的工程項目信息，BIM技術(shù)能夠?qū)ㄖこ痰囊?guī)劃設(shè)計、施工過程、后續(xù)驗收進(jìn)行綜合處理，除了能夠提高信息數(shù)據(jù)的處理效率之外，還能夠建立起較為完善的數(shù)據(jù)庫，對整個工程進(jìn)行動態(tài)管理[1]。

2BIM與CAD的對比

2.1BIM技術(shù)先進(jìn)性

（1）BIM技術(shù)能夠以甲方的實際需求和情況為基礎(chǔ)進(jìn)行合理設(shè)計，提高設(shè)計過程的可視化、直觀化和合理性。在三維設(shè)計環(huán)境中，BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對實際建筑情況的仿真模擬，相比起二維設(shè)計中的點(diǎn)、線、面構(gòu)成元素來說，BIM設(shè)計技術(shù)中具有墻、窗以及門等圖形，能夠更好地呈現(xiàn)建筑的實際情況。設(shè)計人員可以在此過程中對建筑進(jìn)行深入了解，及時排查設(shè)計中存在的問題，并進(jìn)行優(yōu)化和整改。二維設(shè)計中主要是利用不同顏色的線條來表示管道的差異，但BIM技術(shù)能夠通過數(shù)字化渲染的方式來表示管道具體情況，使得設(shè)計效果能夠更貼近現(xiàn)實要求。

（2）BIM技術(shù)可以實現(xiàn)建筑企業(yè)所有相關(guān)部門的協(xié)同設(shè)計和功能優(yōu)化。在BIM協(xié)同平臺的支持之下，各專業(yè)設(shè)計人員可以共同針對相同設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行溝通和交流，在發(fā)現(xiàn)問題時及時進(jìn)行聯(lián)系和反饋，制定合理措施進(jìn)行整改。通過這樣的方式能夠大大提高設(shè)計的合理性，減少設(shè)計存在的問題，從而提高施工效率。

（3）BIM技術(shù)可以對若干種設(shè)計方案進(jìn)行合理的對比和分析。在對比過程中，能夠?qū)⒚恳环N方案的優(yōu)勢和劣勢進(jìn)行充分展現(xiàn)，便于設(shè)計人員及時進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，與此同時，在使用BIM設(shè)計技術(shù)開展設(shè)計工作的過程中，如果需要更改設(shè)計參數(shù)或是設(shè)計方案，只需要將參數(shù)進(jìn)行更改，與其相關(guān)聯(lián)的設(shè)計就能夠?qū)崿F(xiàn)自動更改，能夠有效地提高設(shè)計工作效率。在此過程中就能夠制定出性價比較高、科學(xué)性較強(qiáng)的合理的設(shè)計方案，促進(jìn)建筑工程更高效，更迅速，更高質(zhì)量地完成[2]。

（4）BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更加復(fù)雜的計算和設(shè)計。BIM技術(shù)以現(xiàn)代信息化技術(shù)和三維數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)，能夠利用信息數(shù)據(jù)的便捷性進(jìn)行合理設(shè)計和優(yōu)化。因此，通過BIM技術(shù)建立起的三維仿真模型具有一定的復(fù)雜性，本身包含著實體建筑的信息、空間信息、幾何信息、基礎(chǔ)構(gòu)建信息等重要數(shù)據(jù)。與此同時，BIM技術(shù)還能夠?qū)σ陨闲畔⑦M(jìn)行整合和優(yōu)化，在各類數(shù)據(jù)的支持下提出相應(yīng)的方案，為設(shè)計提供有效支持。此外，在BIM技術(shù)的應(yīng)用過程中，還能夠?qū)ㄖこ痰倪M(jìn)度、成本等重要內(nèi)容進(jìn)行有效模擬，確認(rèn)設(shè)計方案是否可行。

2.2CAD相對BIM的單一性

（1）CAD設(shè)計技術(shù)只能夠在平面上顯示建筑的設(shè)計效果，相較于傳統(tǒng)人工繪制設(shè)計圖紙的方式，CAD設(shè)計技術(shù)雖然能夠有效減少由于人工繪制失誤帶來的設(shè)計缺陷，提升設(shè)計工作效率，但始終是二維設(shè)計模式，無法直觀顯示設(shè)計方案是否合理。例如，在CAD建筑平面圖中，只能用兩條平行的粗實線來表示墻體，而沒有辦法對墻體的具體情況進(jìn)行展示，包括厚度、質(zhì)量、所采用的材料和最終效果等。除此之外，由于CAD設(shè)計技術(shù)在使用過程中只能夠通過點(diǎn)、線、面的形式來表現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)，在設(shè)計圖紙當(dāng)中存在有很多的線條，很容易就會出現(xiàn)線條混亂的情況，并且無法在同一平面內(nèi)展現(xiàn)設(shè)計的三維圖。但使用BIM設(shè)計技術(shù)就能夠通過三維立體模型直接展示出設(shè)計的建筑結(jié)構(gòu)，便于設(shè)計人員了解設(shè)計結(jié)構(gòu)的多種角度，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的不足之處并進(jìn)行修改。

（2）CAD技術(shù)難以利用數(shù)字化的方式來保存建筑信息。在應(yīng)用CAD技術(shù)時，只能夠應(yīng)用較少的數(shù)字信息，無法實現(xiàn)較多信息的儲存，缺乏設(shè)計數(shù)據(jù)庫的建立，對于過往數(shù)據(jù)的讀取、調(diào)用非常困難，并且無法實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計資料管理工作，無法將以往設(shè)計圖紙轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化模式，無法解決設(shè)計資料保存困難、損壞以及遺失等問題。

（3）CAD技術(shù)會造成不同工種之間聯(lián)系的割裂。建筑工程包含的內(nèi)容眾多，包括結(jié)構(gòu)、水電、暖風(fēng)、通信、安全等專業(yè)內(nèi)容。在CAD的應(yīng)用過程中雖然能夠明確不同專業(yè)的任務(wù)，但并沒有對其具體工作內(nèi)容和要求進(jìn)行規(guī)定。例如，在二維設(shè)計環(huán)境中，即使相關(guān)部分的圖紙、數(shù)據(jù)、資料等都齊全準(zhǔn)確，匯總之后也難以實現(xiàn)有效融合，反而會出現(xiàn)各種問題，導(dǎo)致銜接不暢，使得實際施工難以進(jìn)行。在這樣的情況下，即使對其進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，也會大大浪費(fèi)時間、精力和成本，不利于工程的進(jìn)一步開展。

（4）對CAD設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化需要消耗大量的成本。在CAD技術(shù)的應(yīng)用過程中，如果需要對具體設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，就需要對每個方案重新計算、分析，不僅會消耗大量的時間、精力和成本，還會在一定程度上延誤工期，不利于工程的順利進(jìn)行。

（5）CAD的工程計算效果較差。CAD技術(shù)中的計算無法滿足建筑工程實際計算的需要，由于CAD所采用的二維設(shè)計中，數(shù)據(jù)、圖表等信息相互獨(dú)立，如果是跨專業(yè)計算就很難進(jìn)行融合，不僅浪費(fèi)時間，還會引起成本的消耗，也無法避免計算出錯的情況。

（6）CAD設(shè)計需要改動的地方較多。在基于二維的設(shè)計環(huán)境中，由于圖元之間較為獨(dú)立，導(dǎo)致整體設(shè)計的效率較低。在CAD中，設(shè)計以點(diǎn)、線、面的形式來表示，而設(shè)計對象的相關(guān)屬性則以文字標(biāo)示，由于不同設(shè)計師的設(shè)計細(xì)節(jié)不同，這也導(dǎo)致設(shè)計過程無法實現(xiàn)統(tǒng)一，修改設(shè)計對象時，需要一一修改相應(yīng)的圖元，時間耗費(fèi)較大，且容易在修改過程中出現(xiàn)遺漏或錯誤，無法保證設(shè)計質(zhì)量。

3BIM與CAD在建筑工程制圖中的對比

3.1可視化特點(diǎn)

在建筑工程中，傳統(tǒng)的CAD主要以點(diǎn)、線、面組成的二維平面圖的形式出現(xiàn)，再配合相關(guān)的建筑符號或標(biāo)志來展示具體內(nèi)容。施工的平面圖、剖面圖、立面圖等圖形和數(shù)據(jù)，如果其中任何部分發(fā)生更改，則必須檢查和更正所有圖紙。因此，傳統(tǒng)CAD在使用過程中必須確保工作人員的連續(xù)性和專業(yè)性，提升信息傳遞的效率和對稱性，避免過程中出現(xiàn)的問題。而BIM技術(shù)的三維視圖中可以直觀地將各類數(shù)據(jù)和圖形，根據(jù)實際需求和變更需要進(jìn)行調(diào)整，以便設(shè)計師或其他項目利益相關(guān)者能夠掌握所有構(gòu)件及參數(shù)的情況，提升對建筑的整體感知[3]。

3.2數(shù)據(jù)處理

在建設(shè)工程制圖的過程中，因為各種原因引起的數(shù)據(jù)丟失時有發(fā)生，所以對數(shù)據(jù)的管理難度較大，導(dǎo)致CAD數(shù)據(jù)采集難度也隨之增加。對于BIM技術(shù)而言，則可以對工程模型進(jìn)行數(shù)據(jù)化處理，繪圖人員通過在建模過程中對信息的處理，就能夠?qū)ㄖ锏恼w情況做到有效把握。同時，將傳統(tǒng)的二維圖紙轉(zhuǎn)換為三維實體模型，并通過屬性的參數(shù)化設(shè)置，能夠為參與項目的人員提供便捷，使其能夠更好地了解項目情況，把握好整個項目的細(xì)節(jié)和重點(diǎn)。相對于CAD設(shè)計技術(shù)來說，BIM的數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式都是以文件體現(xiàn)的，所有的設(shè)計文件和建筑模型參數(shù)都存儲在一個集成的數(shù)據(jù)文件中，所有數(shù)據(jù)彼此之間相互依賴。

3.3數(shù)據(jù)使用方式

CAD的數(shù)據(jù)使用方式需要各專業(yè)單獨(dú)完成后統(tǒng)一匯總，再進(jìn)行核查和處理。但由于在設(shè)計繪制的初始階段，各專業(yè)之間的聯(lián)系不緊密，缺乏協(xié)調(diào)和溝通，往往導(dǎo)致建筑工程出現(xiàn)設(shè)計變更，影響著工期和成本的控制。而BIM技術(shù)可以同時將不同環(huán)節(jié)的各專業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實現(xiàn)信息的交互和資源的共享，從而保障工程設(shè)計的順利進(jìn)行。

3.4數(shù)據(jù)的生命周期

通常情況下，傳統(tǒng)的CAD并不具備多項處理的能力，只能夠支持單一階段的任務(wù)，難以在多個任務(wù)之間形成重疊和優(yōu)化。BIM模型從設(shè)計階段就考慮到項目建設(shè)、運(yùn)營和維護(hù)工作，并從初期就開始信息收集工作，并根據(jù)搜集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行設(shè)計模擬與共享工作，大大提高了項目數(shù)據(jù)的共享和統(tǒng)一，保障各個施工部門能夠在第一時間了解到工程項目的開展情況，為整個建筑從設(shè)計到報廢形成全生命周期的數(shù)據(jù)支撐和保障。

3.5崗位分配

在建筑工程設(shè)計中，為確保整體施工圖能夠順利完成，需要對具體人員進(jìn)行合理配置。BIM代表一種新的建筑設(shè)計方法，需要擺脫傳統(tǒng)的設(shè)計組織，選擇專業(yè)能力最強(qiáng)、經(jīng)驗較為豐富的設(shè)計人員來組建BIM設(shè)計團(tuán)隊。該團(tuán)隊需要處理建筑工程設(shè)計、施工過程管理、工程施工協(xié)調(diào)等活動內(nèi)容，建筑施工開始時一旦有BIM介入，施工企業(yè)無須花費(fèi)更多的時間以及人力成本來進(jìn)行管理，能夠節(jié)省大量的時間和人力，從而提高整個建筑工程的效率和質(zhì)量。

3.6具有協(xié)調(diào)化特點(diǎn)

在工程項目設(shè)計工作開始之前，設(shè)計人員是需要加強(qiáng)與建筑企業(yè)、業(yè)主三方的聯(lián)系的，只有詳細(xì)地溝通才能夠保障設(shè)計出的內(nèi)容符合相關(guān)要求。在設(shè)計中，也需要加強(qiáng)交流才能發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的不足之處。如果設(shè)計工具是CAD軟件，設(shè)計工作人員很難及時開展與施工單位之間的交流，經(jīng)常是在施工問題出現(xiàn)后才進(jìn)行交流，才解決更改設(shè)計方案，這樣的方式不但增加了現(xiàn)場管理工作的難度，還有可能增加施工成本。而使用BIM