近年来，我们见证了BIM逐渐发展成为建筑业的主流技术，许多富有远见卓识的BIM预言家的预言已经成为现实（非全部）。

未来几年将看到越来越多的成功案例、建筑业的变革以及在现有BIM应用之外的新的试验性应用和扩展应用。

了解了迄今为止的BIM发展轨迹，考虑到当前趋势以及变革的驱动因素和障碍，我们现在开始推测未来。

我们对以下领域的未来发展做出预测：建造流程和技术、建筑信息的交付方式、设计服务、建筑产品规范、合规性检查、工程管理实践、就业要求、职业角色以及建筑信息与业务系统整合。

1、全面实现数字化设计与施工（仍需努力）

设计和施工将完全数字化，为建造项目提供信息的BIM是数字化的中流砥柱。物联网(IoT)将提供新的输入数据流，包括来自塔式起重机、混凝土泵、楼宇监控系统、摄像头、工人和无人机携带的传感器、供应链中的建筑材料等方面的信息。

所有这些数据流经过解析后即可与建筑模型整合。这些信息将以许多今天难以实现的方式使用。例如，通过位置监控，可以识别钻机将要钻过的材料(来自BIM模型)，并向操作员推荐操作方式和合适的钻头。在施工安全方面，工人在未受保护的洞口临边附近时，会收到防止坠落危险的提醒。综合信息将为施工班组赋予环境感知能力，使其能够做出更好的决策，确保安全条件下成熟工作包的施工先于尚不具备安全条件工作包的施工。

在施工现场和建筑使用期间收集的信息也将反馈给设计，使用实际性能数据校准性能模拟将成为可能。同时，前所未有的用于机器学习的充足训练数据也将准备就绪。BIM和互联网提供了获取项目和行业建筑信息的公平竞争环境。

信息流几乎是即时的，项目中所有相关人员之间的协作都将同步，这是传统异步工作流的一种模式变革。按顺序生成、提交、审查图纸的传统工作流程--会由于返工造成重复和浪费--将不再适用。

与这些传统工作流程相关的专业和法律架构，同样不适合能够缩短工期、信息流紧密整合的协作设计和施工流程。虽然学术研究在定义信息流新概念和测量方式以提升其完整性和价值方面扮演着重要角色，但行业开拓者在实际需求驱动下付出的试错努力将促使新型BIM工作流程诞生。新的合同形式、职位描述、商业路线和采购计划，需要整合、测试和完善。这些都将需要不断调整，有时需要重新定义，以符合当地法规、工会规定和其他管控要求。这些工作将支持、促进学术界和产业界开发新工具。

数字化建造将跨越项目现场边界，将BIM模型与街区信息模型(PIM)、城市信息模型(CIM)或“智慧城市”系统联系起来。BIM模型和地理信息系统(GIS)之间的接口将通过映射数据交换标准创建。IFC和 CityGML模式之间的映射已取得长足进展(1sikdag，2014)。BIM模型数据为城市信息系统提供了建筑内部空间布局和资产数据，而GIS系统为各个项目的设计师和施工人员提供了有关场地和公用基础设施的详细信息。

AEC教育将继续演进，虽然有时领先，但大多数时候滞后于行业发展。向全数字化流程的转变，将要求毕业生不仅能够胜任数字化工作，而且能够在整个职业生涯中适应和学习新的工作流程。

2、建筑创新文化兴起（部分已经开展）

传统上，建筑业在研发方面的投入不多，创新很少。

行业的碎片化、模块化扼杀了整体创新(即在实施过程中跨越组织边界的创新;Sheffer，2011)。

然而，BIM模型的出现为基于详细产品和流程信息的技术创新打开了大门。如图所示：

从2010年到2015年，每年成立的建筑技术初创公司的数量均有大幅增加。

自20世纪90年代初以来，在BIM发展的整个过程中，学术研究界开发了许多建筑模型概念性应用程序，但由于没有面向对象的建筑模型数据，这些应用程序无法在实践中使用。其中的一些BIM工具既不够成熟，也没有得到广泛使用。例如，施工设备的自动化控制工具，如起重机、铺路机器人和混凝土表面修整机的自动化控制工具；性能监测的自动化数据收集工具；施工安全规划工具；电子采购与物流工具等。虽然仍有障碍需要克服，但计算机算力、遥感技术、计算机控制生产机械、分布式计算、信息交换技术和其他技术的进步，为软件供应商提供了新的机会。日益增强的移动计算、定位、识别和遥感技术(GPS、RFID、激光扫描等)将使建筑信息模型在现场的应用更加广泛，从而实现更快和更准确地施工。

实现数字建筑信息的随时可用和解决存储、处理大量数据等问题，并不是推动建筑业创新的仅有因素。数字设计和施工行业之所以能够培育创新，是因为人们对技术持积极态度，愿意并有能力在工作中使用新工具。BIM促进了鼓励创新的建筑文化的发展。

因此，我们预计建筑技术初创公司、孵化器、创新实验室等创新实体的数量将呈指数级增长。他们将使用无人机或固定摄像机进行实时监控、激光扫描和摄影测量审查，并改变管理施工班组的方式。精细化生产控制将成为可能，其先进程度远非今日之生产控制可比。

3、非现场建造（部分已经成熟）

正如第7章所述，BIM促进了预制和预装配，能使工程协调基本上达到准确无误，因此比以前更节约成本。

面对既要更好、更快又要更便宜建造建筑的压力，更大、更复杂定制化建筑部件的模块化设计和制作将变得十分普遍。市场将会有更多的综合支吊架、整体卫浴、酒店客房、楼梯单元和其他模块化产品。

BIM使大规模定制成为可能，因此可以在不影响设计多样性的情况下，实现工厂生产的严格质量控制和机器自动化生产。

应用BIM和相关建造技术的建筑业将变得更像制造业，大部分工作由非现场供应商完成，他们在工厂生产模块，然后运至工地安装。

与半导体制造工厂承接芯片外包业务相同，预制工厂通过使用数控机床(CNC)实现定制制作，几乎不需要手动输入信息，就可生产预制混凝土部件、焊接钢结构部件和各种类型的碳纤维增强塑料面板。制作工厂将依赖设计人员提供的模型数据生成CNC指令，生产人员稍加检查即可输入数控机床。这将减少与定制制作相关的成本，使其更接近标准化制作，还可将工厂的资本投入分摊到许多项目。

如第7.5.3节所述，3D打印将在这方面发挥重要作用。这里有两个需要注意的地方。首先，虽然BIM支持丰富多彩的设计和商业信息的整促进了预制和预装配-将使建筑业与制造业越来越像，现场作业减到最少，然而，合这并不是批量生产，而是高度定制产品的精益生产。每栋建筑依然会有独特的设计特征，而BIM要做的则是确保所有交付的部件能够严丝合缝地组装在一起。其次，非现场建造再好也不能包揽所有项目。正如我们预测中所讨论的那样，建筑业可能出现两极分化；一些项目高度依赖BIM和其他技术；而另外一些项目则仍然采用现场施工方法，尽管生产率偏低但用工便宜。

4、建造监管：自动化合规性检查（已全部展开）

检查建筑设计模型是否符合规范要求和规划限制是BIM研究的重点。

在世界范围内，业主、设计师和承包商都向建筑监管部门施压，要求加快发放施工许可证，并期望他们能够通过高效、快速分析BIM模型完成审批。一些有远见的业主也将推动针对不同类型建筑的自动化设计评审软件的开发。

自动化检查可以通过以下两种方式之一实现:

应用程序服务供应商出售或出租嵌人BIM软件的合规性检查插件。服务供应商负责维护为不同区域提供服务的在线数据库，该插件从在线数据库提取当地数据。设计师在设计开发过程中不断检查自己的设计。

外部软件直接检查中性模型文件(例如IFC文件)是否符合规范要求。设计人员将导出的IFC模型上传到web服务器上，然后对IFC模型进行检查。

这两种方案都是可行的，但第一种对用户更有利，因为在同一软件里根据检查反馈信息直接更改设计比收到外部报告后再根据报告更改设计要方便得多。因为设计是一个迭代过程-设计师希望获得检查反馈之后更改设计，更改设计之后再次检查-因此第一种方案程可能是首选方案。

市场上已有一些用于模型检查的工具(第2.6.3节中对一些工具进行了介绍)，但存在阻碍其广泛应用的障碍:

依据规范、标准、法规或规格书对模型进行某方面检查时，需要模型对象精确满足检查前置条件。例如，考虑一个具有倾斜顶棚的阁楼空间。如果规范规定净空高度大于2.20米的区域是主要空间，而净空高度小于2.20米的区域是附属空间，那么模型中的空间对象就必须在2.20米净空高度处有一个分界线，以便检查是否满足面积限制。现有的模型检查工具在每次执行检查时都需要用户做大量的预处理工作，而这既费时费力又容易出错。

建筑规范检查工具种类繁多，硬编码编程不是定义规则和开发工具的最佳方式。与其他应用程序一样，硬编码编程，编写代码和调试成本过高，并且难以修改。相反，采用高级、专用的规则定义语言，才能推动通用建筑合规性检查软件的开发(Eastman等，2009)。

好消息是，产业界和学术界的研究人员正在努力解决这些问题并取得了新进展。

人工智能技术，特别是应用机器学习的人工智能技术，正被用于实现模型的语义丰富化，从而实现针对特定规范检查的预处理的自动化。无需将规则和条件嵌入计算机代码之中的表达规则和条件的新方法也在开发中，这将使非编程人员也能编写和编辑检查规则。鉴于建筑业的创新氛围和创新文化越来越积极向上，这一领域可能会迅速发展。

5、建筑业人工智能应用场景越来越多（正在展开）

另一个可能影响BIM进一步发展的技术是人工智能。

BIM平台将使用自然语言接口、语义万维网(包括通用推理工具)和深度学习等领域的最新技术实现各种目标，例如合规性检查、质量审查，以及生成版本比较智能工具、设计指南和设计向导等。

随着可用于机器学习的BIM模型数量的不断增多，应用机器学习的人工智能(AI)工具可能会越来越多。以模型检查为例：如果没有包含检查结果的庞大模型案例库，就没有训练模型检查系统的资源。随着监管部门开始允许通过提交BIM模型申请施工许可证-新加坡已经如此(参见第9.3.6节)所需的训练数据库将会不断扩大。

人工智能，特别是机器学习的另一个重要应用是获取竣工信息。将使用激光扫描和摄影测量技术获取的现场几何信息用于设计或施工管理，仍然受到将点云数据转化为BIM可用的有意义的建筑对象成本太高的阻碍。尽管过于耗时，限制了此类技术的应用，但最近的技术发展表明，新的解决方案可能就在眼前。在欧盟基础设施(Infravation)基金项目“SeeBridge”中，研究人员训练软件识别点云中的形体，从而重建钢筋混凝土公路桥梁的三维几何体模型。他们使用基于规则的正向推理对获得的几何实体进行分类，然后聚合对象，推断结构的连接，建立轴网，再对局部被遮挡的桥梁元素加以合理扩展。最终，获得的是可用于桥梁维护的BIM模型。

从设计模型向施工模型的转化将越来越顺利。软件向导-生成嵌入施工方法的工作包的参数化模板-将被用于由设计模型快速生成施工模型。像VicoOffice套件中的“工法”(recipes)理念，是一个我们能预料的早期模样。例如，后张法楼板的参数化模板将根据设计模型中的通用楼板对象布置楼板模板，并确定人工与设备投入、材料用量和交付进度计划。

由此得到的施工模型，可以用于分析成本、设备、物流约束和进度要求，并且与备选方案进行比较。

这样一来，施工规划水平就会大大提升。参数化模板也将成为企业知识的存储库，因为它们已将公司的工作方法嵌入其中。

ALICE (ArtificiaL Intelligence Construction Engineering)是一家初创公司基于学术研究成果开发的工具，预示着未来的发展方向。该软件基于BIM模型，先用包括施工做法的工法生成备选作业，再用不同的班组规模和方法选项生成大量的备选施工计划，从而确定最佳方案。

随着BIM的普及，设计师更倾向于选择能够提供产品模型的建筑产品，这些产品模型具有对供应商目录、价目表等的超链接引用，可直接插人BIM模型。

目前厂商提供的电子建筑产品目录将演变为智能型产品规格书，其中包括结构、热工、照明、LEED认证指标符合性和其他分析所需信息，以及用于选择和采购产品的数据。产品模型能否在仿真工具中直接使用，特别是能否在照明和能耗分析工具中直接使用，将成为产品模型与其他几何模型集成的新挑战。阻碍实现高级语义搜索的障碍将被克服，允许基于颜色、纹理和形体进行搜索的工具将会出现。

6、全球化

全球化需要消除国际贸易壁垒(Friedman，2007)。

目前，虽然建筑业已有许多全球性的建筑和工程设计公司，但建筑部件制作几乎完全是在当地进行的。

然而，当前互联网和BIM工具正在促进建筑业全球化程度提高，这不仅体现在设计和建筑产品供应方面，而且也体现在越来越复杂的定制型部件的制作方面。高度准确和可靠的设计信息为将建筑部件转移到更具成本优势的地方生产带来了可能性，因为部件不管是在多么遥远的地方制作，都不用担心安装出现问题。

纽约市第十一大道100号公寓案例研究中用于幕墙系统的钢和玻璃面板的制作(详见《BIM手册》配套网站)是一个早期的例子，在第10章的新加坡南洋理工大学北山学生宿舍案例研究中，这种持续的趋势更加明显，其中的PPVC模块在中国台湾生产，运到新加坡后，再进行内部装修和安装。BIM生成的生产数据的准确性和可靠性，使传统上在当地采购的建筑产品和部件能够在世界任何地方生产。建筑制作领域的竞争正在全球展开。

7、支持可持续建造（正在持续展开）

可持续性为评估建造建筑花费的成本和产生的价值引人了新的维度。

从全球可持续发展观来看，设施运行的真正成本还没有按市场计价。因实现所有住宅净能使用量为零和较大设施生产能源而不是消费能源的目标而产生的压力正在增大。这将影响材料定价、运输成本和建筑的运行方式。建筑师和工程师的任务是提供使用可回收材料建造的更节能的建筑，这意味着需要更准确和更广泛的分析。BIM系统将为实现这些目标提供支持。

需要研究如何生成满足各种分析工具所需的不同类型的几何模型。虽然大多数人都熟悉结构分析软件所需的杆件-节点模型，但很少有人意识到需要使用有界曲面的细分结构界定单独管理的建筑用能分区。需要研究可用于能耗分析模型预处理以及生成不规则形状建筑表皮拼板的自动化曲面细分方法。另一种类型的几何抽象对于围合计算流体动力学计算区域是必要的。此类模型使用试探法确定捕获基本气流所需的几何区域。如果这些分析要在设计中普遍使用，则需要进一步开发自动化的几何抽象技术。必要时，可以应用新的语义丰富化技术加速完成模型数据预处理工作。

BIM可能会推动绿色或可持续建筑的发展，因为可以基于建筑信息模型分析设计是否符合能耗标准，是否使用了绿色建筑材料，以及是否满足LEED等绿色建筑认证的各项要求。建筑模型评估的自动化将使新法规更加容易实施。此类功能已可以通过gbXML实现。一些建筑规范已经要求所有建筑都应通过能耗分析检查设计是否符合能耗标准。与规定性设计标准相比，基于性能的设计标准的应用可能会增加。所有这些趋势都给行业施压，要求制定更好的指标以解决能耗和可持续性模拟的准确性问题。第一批与BIM软件集成的能耗计算工具已经投入使用，这意味着BIM将推动可持续建筑向前发展。

对整合多种类型分析以及开发新型能耗分析系统的研究，将催生新一代能耗仿真工具。例如，为了描述热流与自然对流的相互作用，空间内部材料的能量辐射模拟输出，将被用作计算流体动力学(CFD)模拟的输入。在设备方面，需要整合智能电网调控功能，以便公用事业公司能够管控向拥有可再生能源系统(如光伏)建筑提供的电量，而这需要新一代工具进行模拟。新的模拟工具将采用模块化设计，以便对不同类型的能源生产和能源消耗系统进行混合模拟。虽然已有多目标优化方法，例如各种遗传算法，但当同时考虑不同系统功能时，能够表达建筑整体性能的效用函数还有待开发。开发这些函数将允许参数化模型自动调整，以搜索与负荷、太阳能增益、能源使用和其他目标相关的性能目标。这使得为基于性能设计设立新的综合性性能水准成为可能，例如设立同时考虑机械设备性能水准和建筑围护结构性能水准的综合性性能水准，而这在今天是做不到的。

二、2026年以后BIM技术愿景

韩国首尔延世大学建筑信息研究组编制的21世纪00年代至30年代BIM发展路线图(图9-8)，简明扼要地描述了BIM的发展轨迹。21世纪10年代被称为“全BIM时期”(或者称为"BIM 3级时期"，具体特征由 BS PAS 1192系列标准和其他 BS标准定义)。"精益BIM”是描述整个21世纪20年代BIM实践的总称，因为精益和BIM的协同增效效应，BIM将基于精益制作和施工理念，为项目设计和施工在信息、材料、设备、空间和团队管理等方面提供支持。接下来的十年，即21世纪30年代,BIM发展将达到顶峰，被称为“人工智能BIM时期”,因为随着人工智能在整个社会的应用越来越多，尤其是在建筑业的应用日益广泛，BIM的应用方式可能发生重大变化。

另一个引人注目的可能性是，信息技术可使客户、设计师、供应商和施工班组通过在线平台协调工作，这将完全改变总承包商的作用。

亚马逊(Amazon)、优步(Uber)等在线平台彻底改变了各自行业的运营方式。目前，总承包商提供的服务不仅是业务方面的，还包括自甘风险、协调、质量控制、融资等。然而，如果能找到独立提供这些功能而且具有公平风险分配机制的分布式解决方案，那么平台公司就可以比当今总承包公司更灵活地承包项目并安排设计与施工工作。

BIM将在这样一个数字建造平台中发挥关键作用，提供明确的产品和流程模型，并使项目所有参与者围绕这些模型开展工作。

回顾过去，BIM自问世以来已对建筑业的变革产生了巨大影响；展望未来，BIM也必将创造一个让设计师、施工人员和其他AEC行业专业人员倍感激动的新时代。