李明軍 王利偉 張魯明

摘 要：目前，建筑信息模型（BIM）技術在國內城市軌道交通行業(yè)的應用已經(jīng)逐步展開，但各地的 BIM 技術應用均以局部應用為主，缺乏系統(tǒng)性。文章通過分析城市軌道交通行業(yè) BIM 技術應用存在的問題及其原因，提出 BIM 技術應用的總體目標，并指出實現(xiàn)該目標的具體途徑，即優(yōu)化組織管理，加強標準體系建設及數(shù)據(jù)庫建設，落實 BIM 技術在設計、建設、運維等不同階段的應用點，以使 BIM 技術應用貫穿建設項目的全生命周期并覆蓋項目管理的各個方面，發(fā)揮其真正價值。

關鍵詞：城市軌道交通;BIM 技術;應用

中圖分類號：TU3

2016年9月，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布《 2016 — 2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，提出“十三五”時期應全面提高建筑業(yè)信息化水平，著力增強BIM、大數(shù)據(jù)、智能化、移動通信、云計算、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）等信息技術的集成應用能力。此后，建筑業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化水平得到顯著提升，初步建成了一體化的行業(yè)監(jiān)管和服務平臺，數(shù)據(jù)資源利用水平和信息服務能力明顯提高，產(chǎn)生了一批具有較強信息技術創(chuàng)新能力、信息化應用達到國際先進水平的建筑企業(yè);擁有關鍵自主知識產(chǎn)權的建筑業(yè)信息技術企業(yè)也日漸增多。城市軌道交通行業(yè)應結合目前技術發(fā)展及行業(yè)政策的背景，積極探索“互聯(lián)網(wǎng)+”形勢下的管理和生產(chǎn)新模式，深入研究BIM、物聯(lián)網(wǎng)等技術的創(chuàng)新應用，以實現(xiàn)跨越式發(fā)展。

1 存在的問題及其原因

目前，BIM技術在我國城市軌道交通行業(yè)的應用已經(jīng)逐步展開，上海、廣州等城市在這方面做了較多嘗試。但是，由于缺乏統(tǒng)一的國家和行業(yè)標準，加上各單位存在認識的局限性，組織管理有欠缺，軟件不完備，團隊專業(yè)性不強等諸多因素，目前各地的BIM技術應用以局部應用為主，缺乏系統(tǒng)性。而導致這些問題的主要原因如下。

（1）應用軟件不統(tǒng)一。BIM技術相關的應用軟件多達幾百種，雖然國際標準化組織（ISO）正在努力推廣工業(yè)基礎類（IFC）等數(shù)據(jù)交換標準的應用，但由于軟件廠商利益格局難以打破，軟件之間的互通性仍然非常差，這必然導致應用BIM技術的成本上升。

（2）標準不統(tǒng)一。城市軌道交通行業(yè)的BIM技術應用涉及規(guī)劃、設計、建設、咨詢、施工、材料設備供應、運營維護等多家單位，而這些單位采用的軟件、標準、數(shù)據(jù)格式往往各不相同，因此各個應用環(huán)節(jié)之間無法進行信息的連接和傳遞，形成一個個信息孤島，導致BIM技術的效能難以發(fā)揮。

（3）缺乏統(tǒng)一、規(guī)范的建筑材料與設備編碼庫。由于城市軌道交通行業(yè)的建筑材料與設備品種繁多、規(guī)格不一，制訂統(tǒng)一、規(guī)范的編碼標準難度較大，因此極大影響了城市軌道交通行業(yè)信息化的進程。

（4）城市軌道交通工程基本構件需進一步開發(fā)。城市軌道交通工程涉及專業(yè)眾多，除建筑、結構、風、水、電之外，還涉及線路、限界、軌道、通信、信號、牽引供電、自動售檢票（AFC）、綜合監(jiān)控、乘客信息（PIS）、屏蔽門等10多個專業(yè)的20多種設備系統(tǒng)。國內城市軌道交通行業(yè)對BIM技術的應用才剛剛起步，許多基礎性工作尚未完成，尤其是與城市軌道交通各專業(yè)相關的大量基本標準化構件需要建模開發(fā)。

2 BIM 技術應用的總體目標

2.1 實現(xiàn)系統(tǒng)性應用

實現(xiàn)BIM技術的系統(tǒng)性應用是指使BIM技術應用貫穿建設項目的全生命周期，覆蓋項目管理的各個方面，且做到信息共享、數(shù)據(jù)傳承。系統(tǒng)性應用的特征如下：

（1）統(tǒng)一性，即采用統(tǒng)一標準、統(tǒng)一管理和統(tǒng)一模型;

（2）延續(xù)性，即模型可沿用更新，數(shù)據(jù)可流轉傳承;

（3）全程性，即貫穿項目的全生命周期，包括項目的設計、建設、運維等階段;

（4）全面性，即滲透到協(xié)同、投資、進度、質量、安全、信息等各方面的管理工作中;

（5）廣泛性，即涉及建設、設計、施工、監(jiān)理、咨詢、設備供應商等多個參建單位。

2.2 實現(xiàn)平臺化應用

將BIM技術應用與項目管理結合起來，建立BIM技術應用管理平臺，使其在投資、進度、質量、安全、信息等方面真正發(fā)揮項目管理的作用。該平臺包含的模塊及其功能如下：

（1）協(xié)同管理模塊，負責計劃、圖紙及設計協(xié)同的管理;

（2）規(guī)劃設計模塊，負責路網(wǎng)規(guī)劃、線路規(guī)劃、管線綜合、方案比選等;

（3）信息管理模塊，負責標準體系、建模標準、應用標準、數(shù)據(jù)標準、構件庫的管理;

（4）投資控制模塊，負責投資統(tǒng)計、概算、招標、竣工管理及驗工計價;

（5）進度控制模塊，負責控制總體進度、形象進度、實物量進度，以及進行進度模擬和偏差分析;

（6）施工管理模塊，負責材料管理、交通導改、拆遷管理;

（7）質量控制模塊，負責質量問題統(tǒng)計、追蹤記錄、資料管理、檢驗批管理;

（8）運維管理模塊，負責資產(chǎn)管理、隧道監(jiān)控，以及軌道、車輛和信號系統(tǒng)的檢測維護等。

2.3 實現(xiàn)數(shù)字化、智能化建設與管理

利用大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、地理信息系統(tǒng)（GIS）、虛擬現(xiàn)實（VR）等現(xiàn)代信息技術，對城市軌道交通BIM信息進行集成利用，推進城市軌道交通建設的自動化、智能化。

3 目標實現(xiàn)途徑

3.1 優(yōu)化組織管理

對BIM技術應用的組織管理進行優(yōu)化應遵循以下4 個原則。

（1）統(tǒng)一領導原則。城市軌道交通項目參建單位眾多，職能各異，對BIM技術的認識水平、掌握程度、應用理解與實踐經(jīng)驗差異較大。為實現(xiàn)有效管理，保證項目科學、有序地開展，必須由建設單位作為主體責任方，負責統(tǒng)籌計劃、組織、領導，以控制項目進程，協(xié)調各參與單位的工作。

（2）領導決策原則。BIM技術應用是“一把手”工程，各級應用部門應由建設單位主要領導直接負責，明確各方分工及職責，建立管理制度，及時溝通交流信息，匯報階段進展，協(xié)商解決問題。

（3）分層管理原則。BIM技術應用管理實行總公司和項目公司2級管理?？偣矩撠熁A性、整體性的BIM技術應用管理工作，包括總體協(xié)調、平臺、接口、服務器、標準、培訓以及常規(guī)技術支持等。項目公司負責組織BIM技術應用實踐，包括各階段建模、方案比選、設計優(yōu)化、投資優(yōu)化管理、管線綜合排布、技術交底、方案模擬、進度管理、運維管理等。

（4）專業(yè)指導原則。鑒于BIM技術的專業(yè)性，可聘請BIM技術咨詢單位協(xié)助各級應用部門的組織管理工作，并提供技術支持，其具體職責包括：編制BIM技術實施方案，為各方開展BIM技術應用制定統(tǒng)一標準、工作流程等，建立示范模型，提供培訓支持，協(xié)助建設方進行竣工管理及模型試運營等。

3.2 建設 BIM 技術標準體系

城市軌道交通BIM模型的創(chuàng)建和交付需要具有可操作性、兼容性強的統(tǒng)一標準和統(tǒng)一的模型數(shù)據(jù)端口，以實現(xiàn)城市軌道交通參建單位在同一數(shù)據(jù)體系之下的工作與交流，以及廣泛的數(shù)據(jù)交換和共享。

制定BIM技術標準須遵循以下原則：

（1）合規(guī)性原則，即符合國家或地方政策和標準的框架范圍;

（2）實用性原則，即符合工程項目實施的具體情況和各個階段需求重點;

（3）全面性原則，即滿足項目全生命周期不同階段、不同內容的系統(tǒng)性應用要求;

（4）可擴展性原則，即BIM技術標準能夠在不改變原有框架體系的前提下不斷進行補充完善;

（5）系統(tǒng)性原則，即對管理、數(shù)據(jù)、應用、模型創(chuàng)建等做出系統(tǒng)的規(guī)定。

3.3 完善 BIM 數(shù)據(jù)庫管理

城市軌道交通項目在設計、建設、運維等階段均會不斷產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，而對數(shù)據(jù)進行有效的收集、管理和利用，是未來城市軌道交通建設的發(fā)展趨勢，也是智慧地鐵的核心技術。通過建立BIM數(shù)據(jù)庫管理平臺，可極大提高城市軌道交通企業(yè)的綜合管理水平。BIM技術所收集的數(shù)據(jù)包括三維模型數(shù)據(jù)（圖1），構件、構件庫、材料設備數(shù)據(jù)，管理過程中產(chǎn)生的時間進度數(shù)據(jù)，成本造價數(shù)據(jù)，運營數(shù)據(jù)等。但這些數(shù)據(jù)多是在不規(guī)范、不系統(tǒng)、不科學的數(shù)據(jù)基礎上形成的，因此數(shù)據(jù)管理的首要任務是對數(shù)據(jù)進行標準化。數(shù)據(jù)的標準化應考慮不同BIM軟件之間格式的標準化，以及對國家標準、地方標準的兼容性。

3.4 落實各階段 BIM 技術應用點

BIM技術在城市軌道交通的設計、建設、運維等不同階段有不同的應用，應根據(jù)不同階段的不同要求將其應用落到實處，具體如下：

（1）總體設計階段，BIM模型深度需達到細節(jié)級別（LOD）100級，主要應用方向有實景建模、GIS、三維線路及站位方案比選;

（2）初步設計階段，BIM模型深度需達到LOD 200級，主要應用方向有三維管線搬遷、交通導改、三維地質、建筑設計及分析等;

（3）施工圖設計階段，BIM模型深度需達到LOD 300級，主要應用方向有協(xié)同設計、管線綜合、裝修效果可視化、大型設備檢修路徑復核、三維客流仿真、三維漫游等;

（4）深化設計和建設安裝階段，BIM模型深度需達到LOD 400級，主要應用方向有二維碼應用與管理、可視化交底、施工場地管理、特殊工藝模擬、節(jié)點構造模擬、大型設備進場路徑模擬、施工數(shù)據(jù)監(jiān)測及可視化、三維激光放樣、三維掃描質量復核、預制構件信息管理、計量支付控制等;

（5）驗收階段，BIM模型深度需達到LOD 500級，主要應用方向有數(shù)字化驗交、點云掃描對比、設備部件信息錄入;

（6）運維階段，BIM模型深度需達到LOD 500級，主要應用方向有工單管理、備品備件管理、漫游巡檢、空間精確定位、設備運行監(jiān)控、故障分析、模擬實景培訓、安全防控、應急處理、虛擬應急演練、能耗管理與分析等。

4 結語

BIM技術應用“三分技術，七分管理”，因此應該首先加強項目組織管理，將其作為“一把手”項目進行推動;其次，應加強技術研發(fā)及基礎數(shù)據(jù)積累，打破不同專業(yè)、不同階段的數(shù)據(jù)格式壁壘，降低BIM技術的應用難度，提升其應用效率。雖然目前BIM技術由于受制于多方面的因素尚未得到很好的應用，但其具有強大的技術優(yōu)勢，在其引領之下，城市軌道交通行業(yè)將結束設計、建設、運維分離的狀態(tài)，進入多專業(yè)協(xié)同、基于同一模型進行全過程整體應用的新時期。

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收稿日期 2019-06-24

責任編輯 蘇靖棋