宋辰

魯班，土木建筑業(yè)鼻祖，匠人精神最初的標(biāo)志人物。

在未來(lái)的智慧城市和工程建設(shè)領(lǐng)域，注定是高度信息化和智能化的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程，需要精細(xì)化的生命周期管理，BIM就是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要推手。

在天津市寶坻區(qū)京津中關(guān)村科技城項(xiàng)目上，筑路工人老劉發(fā)現(xiàn)，這次的施工過(guò)程和往常不一樣，每施工200米就會(huì)有工程管理人員拿著手機(jī)到工地來(lái)填報(bào)進(jìn)度，一堆堆的數(shù)字讓老劉恍惚地以為自己是流水線上的工人。

在云南官渡文化新城市政公用配套建設(shè)項(xiàng)目中，工程運(yùn)維人員小張?jiān)僖膊挥脫?dān)心項(xiàng)目建成后因?yàn)檎也坏浇ㄔO(shè)過(guò)程中的數(shù)據(jù)而面對(duì)工程維護(hù)無(wú)從下手了。

這些，都要得益于BIM應(yīng)用帶來(lái)的管理價(jià)值。

BIM≠模型，是工程全生命期管理工具

BIM是英文Building Information Modeling的縮寫，可以理解為建筑信息模型。在這個(gè)解釋下，BIM字面意思的重點(diǎn)在于“模型”，以至于很多人將BIM等同于3D建模。用戶花了不少錢上了一套BIM應(yīng)用，投入了大量的人力，最后就得到一個(gè)電腦中的模型，看起來(lái)很直觀很炫，然而在實(shí)際的工程項(xiàng)目中并沒(méi)有起到什么作用。

“BIM的內(nèi)涵已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于建筑，現(xiàn)實(shí)生活中所有與基礎(chǔ)設(shè)施類相關(guān)的都應(yīng)該涵蓋在其中?！敝铝τ谕七M(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)的綜合軟件解決方案提供商Bentley軟件公司大中華區(qū)高級(jí)區(qū)域銷售總監(jiān)俞興揚(yáng)對(duì)記者表示。

也就是說(shuō)，BIM是由完全充足的信息構(gòu)成、用以支持生命周期管理的，并可由電腦程序直接解釋的工程信息模型。BIM應(yīng)用提供了一套新的方法論，把原本牽一發(fā)而動(dòng)全局的工程項(xiàng)目提到實(shí)施前，真正做到了成本可控，工期可控，資源少浪費(fèi)，管理高效率。

BIM價(jià)值如何實(shí)現(xiàn)？

既然BIM是由數(shù)字技術(shù)支撐的工程項(xiàng)目的全生命期管理，那么在實(shí)際的工程中，BIM是如何應(yīng)用到工程項(xiàng)目的全生命期中的呢？

在縱覽基礎(chǔ)設(shè)施2018大會(huì)上，中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司、天津京津中關(guān)村科技城發(fā)展有限公司和中交總承包經(jīng)營(yíng)分公司獲獎(jiǎng)的“京津中關(guān)村科技城市政基礎(chǔ)設(shè)施一期工程BIM技術(shù)應(yīng)用”頗具代表性。

京津中關(guān)村科技城位于天津市寶坻區(qū)，該項(xiàng)目整合了中關(guān)村、寶坻區(qū)政府以及社會(huì)各方的優(yōu)勢(shì)資源，包括道路、橋涵、公用設(shè)施管道、公園及道路綠化等建設(shè)內(nèi)容，占地面積約14.9平方公里。項(xiàng)目方實(shí)施了協(xié)同 BIM流程，并協(xié)調(diào)諸多工程專業(yè)，使用 Bentley的集成BIM軟件解決方案，創(chuàng)建了整個(gè)項(xiàng)目的BIM信息模型。為數(shù)字城市建設(shè)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

“基礎(chǔ)設(shè)施部分實(shí)際包含16條道路，78公里雨污管線，40多公里的中水、熱力配套工程基礎(chǔ)設(shè)施。選擇Bentley，在設(shè)計(jì)階段就解決了我們很多問(wèn)題，比如在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了百余處管線的碰撞問(wèn)題;施工過(guò)程中通過(guò)移動(dòng)端填報(bào)工程進(jìn)度及安全質(zhì)量數(shù)據(jù)，借助阿里云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)在移動(dòng)端、客戶端和網(wǎng)頁(yè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)同步?！敝薪凰\(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司科技開發(fā)中心主任助理、BIM研究室主任王帥博士在縱覽基礎(chǔ)設(shè)施2018大會(huì)間隙接受采訪時(shí)對(duì)記者表示，“更重要的是，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)維提前的思路，在設(shè)計(jì)施工階段已經(jīng)開始考慮后期運(yùn)維的事情了。這一改以往市政工程建設(shè)中粗放的管理方式。”

前文提到的，很多用戶出現(xiàn)的上了一套BIM應(yīng)用卻苦于“白花冤枉錢”的狀況，還有一個(gè)重要的原因，就是缺少業(yè)主方的支持。在開始動(dòng)工前，不僅僅是設(shè)計(jì)方的參與，業(yè)主需要召集設(shè)計(jì)方、施工方、材料供應(yīng)商、監(jiān)理方等各方面一起進(jìn)行項(xiàng)目BIM方案實(shí)施策劃?！袄?，使用BIM技術(shù)的各方就經(jīng)常忽略建設(shè)中材料和設(shè)備供應(yīng)商在前期流程中起到的作用?！蓖鯉浗忉尩?，“在實(shí)際建造的過(guò)程中，最好的辦法就是在一開始各參與方共同進(jìn)行該項(xiàng)目的‘虛擬建設(shè)，參與到‘?dāng)?shù)字模型的創(chuàng)建中來(lái)，共同發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。如果在建模的時(shí)候有一方?jīng)]有參與，比如施工方，那么這個(gè)數(shù)字化模型在實(shí)施的時(shí)候，同樣也會(huì)遇到和傳統(tǒng)方法一樣的問(wèn)題。”

國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的最新數(shù)據(jù)顯示，截至2017年末，我國(guó)高速鐵路里程達(dá)到2.5萬(wàn)公里，占世界高鐵總量的60%以上。而作為世界上第一條設(shè)計(jì)時(shí)速350km的有砟軌道高速鐵路，京張高鐵需要同時(shí)面臨高寒、大風(fēng)沙的考驗(yàn)，京張高鐵作為2022年冬奧會(huì)籌備工作的一部分，可以將北京和張家口之間的出行時(shí)間從3小時(shí)減少到50分鐘。京張高鐵在解決北京西北部運(yùn)輸問(wèn)題的同時(shí)，還需要做到環(huán)境問(wèn)題可預(yù)測(cè)、可感知、可分析、可控制，為實(shí)現(xiàn)“綠色京張”“智慧京張”提供支持。

項(xiàng)目正線全長(zhǎng)約170公里，共有71段路基、64座橋梁、10座隧道和10座車站，其中包括中國(guó)埋深最大的暗挖地下車站。中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司負(fù)責(zé)初步和詳細(xì)設(shè)計(jì)及施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。通過(guò)使用Bentley軟件，該公司實(shí)施了協(xié)同BIM策略創(chuàng)建其要交付的成果。不僅將“一橋兩站三隧”BIM應(yīng)用、重點(diǎn)工程無(wú)人機(jī)傾斜攝影、BIM與GIS融合三維可視化管控等技術(shù)應(yīng)用于京張高鐵，還利用BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大量、多維度數(shù)據(jù)的綜合展示分析功能，從而提升對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)的綜合利用，達(dá)到環(huán)境在線監(jiān)測(cè)設(shè)備獲取現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)與管理手段的緊密結(jié)合。

PPP項(xiàng)目既有政府出資，也有社會(huì)資本參與運(yùn)營(yíng)，由于項(xiàng)目參與方眾多，通常一個(gè)項(xiàng)目的跨度都很長(zhǎng)，十幾二十年的項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)周期會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，如果沒(méi)有數(shù)據(jù)的積累，績(jī)效評(píng)價(jià)也就無(wú)從談起。在云南省昆明市，官渡文化新城市政公用配套建設(shè)項(xiàng)目市政道路新建工程PPP項(xiàng)目中，昆明市五甲塘片區(qū)快速交通系統(tǒng)工程覆蓋范圍為20平方公里，工程涵蓋23條道路以及橋梁、隧道和城市地下管廊。云南云嶺工程造價(jià)咨詢有限公司作為這一項(xiàng)目的BIM咨詢機(jī)構(gòu)，通過(guò)使用Bentley軟件實(shí)施BIM 解決方案，讓PPP項(xiàng)目自立項(xiàng)開始，就將所有文檔、資料全部放到項(xiàng)目協(xié)同平臺(tái)上，方便項(xiàng)目參與方推進(jìn)項(xiàng)目，并且可為長(zhǎng)效運(yùn)營(yíng)周期、績(jī)效評(píng)估后付費(fèi)的計(jì)價(jià)方式提供數(shù)字支撐。

“數(shù)字雙胞胎”，讓BIM更真實(shí)

二十年后，我們的城市生活將發(fā)生怎樣的變化？作為一個(gè)重要推動(dòng)力，第四次工業(yè)革命已經(jīng)開始在城市發(fā)展中扮演重要角色，新的智慧城市與生活場(chǎng)景即將或正在出現(xiàn)。這其中不可或缺的就是各種傳感器和AI技術(shù)的應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)的功勞自不必說(shuō)。然而，智慧城市的建設(shè)中，我們更多看到的是更少的停車場(chǎng)，到智能化的行程管理、智能充電道路，再到地下空間的拓展、快速交通與飛行通勤……這些風(fēng)光的AI解決方案、智能設(shè)備廠商能否在“真”智能的城市空間里自由展翅，其實(shí)很大程度上取決于一個(gè)城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的智能，讓道路、河流、大廈有了“生命力”，才能在之上開出城市“智能之花”。而且一切的基礎(chǔ)，又是將物理世界的萬(wàn)物數(shù)字化，即“真實(shí)對(duì)象的虛擬映射”，Gartner將“數(shù)字化雙胞胎”定義為此，這意味著，數(shù)字雙胞胎可以是產(chǎn)品、結(jié)構(gòu)、設(shè)施或系統(tǒng)。

數(shù)字雙胞胎可以在早期應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì);測(cè)試期應(yīng)用于研發(fā)和工程中來(lái)改進(jìn)產(chǎn)品原型的制造;最終能夠通過(guò)工程和服務(wù)相結(jié)合，利用數(shù)據(jù)生成的數(shù)字雙胞胎，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)字化監(jiān)控與操作。簡(jiǎn)而言之，物聯(lián)網(wǎng)賦能企業(yè)的數(shù)字雙胞胎，可以推動(dòng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)對(duì)“物”的性能、運(yùn)行和質(zhì)量的跟蹤。

基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)業(yè)主及其團(tuán)隊(duì)在很多大型工程中已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了利用數(shù)字孿生模型的潛力，其中包括在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)全生命周期的模擬和決策支持中應(yīng)用分析、人工智能 （AI） 和機(jī)器學(xué)習(xí) （ML）。為了實(shí)現(xiàn)此潛力，資產(chǎn)的表現(xiàn)形式顯然需要數(shù)字化，但要安全地利用孿生模型，必須有可行的解決方案，使其與現(xiàn)實(shí)世界中不斷變化的實(shí)際情況同步。而且，如果不理解在工程或資產(chǎn)工程規(guī)范中采集的“數(shù)字 DNA”，僅僅采集和表現(xiàn)包括物聯(lián)網(wǎng)輸入數(shù)據(jù)在內(nèi)的物理狀況，永遠(yuǎn)不足以理解、分析或?qū)︻A(yù)期改進(jìn)進(jìn)行建模。

因此，要真正變得有價(jià)值，現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字孿生模型必須可靠地同步反映資產(chǎn)的物理現(xiàn)實(shí)及其“虛擬”（工程數(shù)據(jù)）。數(shù)字孿生模型可以滿足在地理空間上融合數(shù)字環(huán)境（代表著現(xiàn)實(shí)）與數(shù)字組件（代表著虛擬）的要求，因此可以為可視化和分析可視化提供一個(gè)沉浸式環(huán)境。

但是，到目前為止，已經(jīng)很難對(duì)運(yùn)營(yíng)時(shí)資產(chǎn)不斷演變的三維物理現(xiàn)實(shí)進(jìn)行數(shù)字化采集，更不用說(shuō)不斷保持更新了。與此同時(shí)，相應(yīng)的運(yùn)營(yíng)時(shí)工程信息也越來(lái)越難獲取，或者更好一些的情況，獲取的信息是過(guò)時(shí)的，往往是不透明的工程文件或非智能文檔格式中實(shí)際上不可訪問(wèn)的各種“暗數(shù)據(jù)”。

Bentley軟件公司創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官Keith Bentley認(rèn)為，技術(shù)整合使面向基礎(chǔ)設(shè)施工程的工程數(shù)字孿生模型和性能數(shù)字孿生模型成為可能。在縱覽基礎(chǔ)設(shè)施2018 大會(huì)上，Bentley宣布即將推出 iTwin Services，即面向基礎(chǔ)設(shè)施工程（工程數(shù)字孿生模型）和資產(chǎn)（性能數(shù)字孿生模型）的數(shù)字孿生模型云服務(wù)。據(jù)Bentley介紹，iTwin Services 可以為使用其ProjectWise和AssetWise產(chǎn)品套件的用戶在Bentley的互連數(shù)據(jù)環(huán)境 （CDE） 中輕松進(jìn)行配置，這一服務(wù)將在2019年初提供，每個(gè)iTwin按季度支付基本訂購(gòu)費(fèi)，收費(fèi)將依據(jù)規(guī)模、數(shù)字組件和數(shù)字環(huán)境，此外還包括云配置和 Web 可訪問(wèn)性。