中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系框架研究

■ 李華良 楊緒坤 王長進(jìn) 王召祜 魏英洪 韓祖杰

中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系框架研究

■ 李華良 楊緒坤 王長進(jìn) 王召祜 魏英洪 韓祖杰

BIM起源于建筑領(lǐng)域，現(xiàn)有的BIM標(biāo)準(zhǔn)基本上都是面向民用建筑領(lǐng)域，沒有針對鐵路的標(biāo)準(zhǔn)，給BIM在鐵路工程領(lǐng)域的全面應(yīng)用帶來不可逾越的障礙。研究現(xiàn)有國內(nèi)外BIM標(biāo)準(zhǔn)，分析現(xiàn)有BIM標(biāo)準(zhǔn)對鐵路的適應(yīng)性，提出中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)的框架體系的設(shè)想，為BIM技術(shù)在中國鐵路應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

BIM；標(biāo)準(zhǔn)；鐵路；體系

根據(jù)鐵路工程建設(shè)信息化總體方案的部署，BIM是實(shí)現(xiàn)鐵路工程建設(shè)信息化的主要技術(shù)發(fā)展方向，為此，中國鐵路總公司推動(dòng)了BIM技術(shù)在鐵路工程上的應(yīng)用研究。應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn)，BIM技術(shù)對鐵路工程建設(shè)有著巨大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用價(jià)值，同時(shí)也存在著許多難題和挑戰(zhàn)。BIM起源于建筑領(lǐng)域，BIM標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用軟件基本上都是面向民用建筑領(lǐng)域，沒有針對鐵路的標(biāo)準(zhǔn)，給BIM在鐵路工程領(lǐng)域的全面應(yīng)用帶來不可逾越的障礙。經(jīng)前期調(diào)研發(fā)現(xiàn)，雖然美國、英國、日本、新加坡等國都制定過相應(yīng)的BIM標(biāo)準(zhǔn)，我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部也于2012年啟動(dòng)了我國BIM標(biāo)準(zhǔn)的編制工作，但這些BIM標(biāo)準(zhǔn)所涵蓋的領(lǐng)域都局限為民用建筑。鑒于鐵路工程領(lǐng)域所涵蓋的專業(yè)領(lǐng)域要遠(yuǎn)大于建筑領(lǐng)域，并且BIM技術(shù)本身也在不斷發(fā)展過程中，因此有必要在開展專業(yè)BIM應(yīng)用研究試點(diǎn)的同時(shí)，開展鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系的研究，以在大范圍開展專業(yè)BIM應(yīng)用時(shí)，統(tǒng)一指導(dǎo)、規(guī)范應(yīng)用。中國鐵路總公司于2012年已經(jīng)啟動(dòng)了《基于BIM技術(shù)的鐵路隧道施工圖交付標(biāo)準(zhǔn)研究》等BIM相關(guān)課題的研究工作，之后還會(huì)陸續(xù)開展更多鐵路專業(yè)領(lǐng)域BIM技術(shù)應(yīng)用研究；2013年啟動(dòng)了BIM標(biāo)準(zhǔn)體系的前期研究工作，提出了中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)的體系框架，2014年將全面啟動(dòng)中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系的研究工作。

1 國內(nèi)外BIM標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

1.1 國際BIM標(biāo)準(zhǔn)

1.1.1 美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)（NBIMS）

美國建筑科學(xué)研究院（National Institute of Building Sciences）分別于2007年和2012年發(fā)布了美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)第一版（National Building Information Modeling Standard version1-Part1：Overview，Principles，and Methodologies）和美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)第二版（National BIM Standard-United States Version 2），旨在通過引用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和制定信息交換標(biāo)準(zhǔn)為建筑工程施工工業(yè)整個(gè)生命周期的信息化提供統(tǒng)一操作憑據(jù)。

美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)第一版（NBIMS-US V1P1）并沒有提出具體的BIM標(biāo)準(zhǔn)體系，而是著眼于介紹BIM相關(guān)基礎(chǔ)概念、建立BIM體系的需求和提出BIM標(biāo)準(zhǔn)編寫的原理和方法論。它認(rèn)為NBIMS的目標(biāo)是為每個(gè)設(shè)施建立標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器可讀的信息模型，該信息模型包含此設(shè)施的所有適當(dāng)信息，可以被整個(gè)生命周期中所涉及的所有用戶使用，從而達(dá)成一個(gè)改良的計(jì)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營和維護(hù)的過程。

美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)第二版（NBIMS-US V2）依據(jù)第一版的需求和方法論明確了BIM標(biāo)準(zhǔn)體系，大體包括引用標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)和BIM實(shí)施實(shí)用文件。其中引用標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)讀者為軟件開發(fā)者與銷售者，BIM實(shí)施實(shí)用文件的目標(biāo)讀者為AEC工業(yè)實(shí)施者。引用標(biāo)準(zhǔn)即已被國際認(rèn)證或在世界范圍內(nèi)投入使用的標(biāo)準(zhǔn)，包括工業(yè)基礎(chǔ)類（IFC）、可擴(kuò)展標(biāo)記語言（XML）、建筑信息分類體系Omni Class、國際數(shù)據(jù)字典框架庫（IFDLibrary）；數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)基于IDM和MVD指定了數(shù)據(jù)管理、信息控制擔(dān)保、信息可靠性的標(biāo)準(zhǔn)，并為具體的應(yīng)用場景定義了不同的交換標(biāo)準(zhǔn)，包括施工運(yùn)營建筑信息交換標(biāo)準(zhǔn)（COBie）、空間分析（SPV）、建筑能耗分析（BEA）、數(shù)量與成本估算（QTO）；BIM實(shí)施實(shí)用文件為AEC工業(yè)的使用者提供BIM項(xiàng)目實(shí)施指導(dǎo)，包括BIM能力與成熟度判別模型（CMM），BIM項(xiàng)目執(zhí)行計(jì)劃指南和內(nèi)容模板，機(jī)電系統(tǒng)(MEP)建筑安裝模型的空間協(xié)調(diào)與交付，計(jì)劃、執(zhí)行和管理信息移交向?qū)АBIMS-US V2體系框架見圖1。

目前，美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)第三版（NBIMS-US V3）正在編制當(dāng)中，計(jì)劃2014年秋季發(fā)布。

1.1.2 英國BIM標(biāo)準(zhǔn)

英國于2000年發(fā)布了《建筑工程施工工業(yè)（英國）CAD標(biāo)準(zhǔn)》（AEC（UK）CAD）來改進(jìn)設(shè)計(jì)信息交付、管理和交換過程，隨著設(shè)計(jì)需求和科技的發(fā)展，此標(biāo)準(zhǔn)逐漸擴(kuò)大涵蓋了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和信息交換的其他方面。該項(xiàng)目委員會(huì)于2009年重組，吸納了在BIM軟件和實(shí)施方面擁有豐富經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)公司和咨詢公司作為新成員，旨在滿足英國AEC行業(yè)對于在設(shè)計(jì)環(huán)境中實(shí)施統(tǒng)一、實(shí)用、可行的BIM標(biāo)準(zhǔn)的日益高漲的需求。2009年11月和2012年先后發(fā)布了《建筑工程施工工業(yè)（英國）建筑信息模型規(guī)程》（AEC （UK）BIM標(biāo)準(zhǔn)）第一版和第二版，與NBIMS的不同之處在于，英國的BIM標(biāo)準(zhǔn)只著眼于設(shè)計(jì)環(huán)境下的信息交互應(yīng)用，基本未涉及BIM軟件技術(shù)和工業(yè)實(shí)施。

1.1.3 日本BIM標(biāo)準(zhǔn)

日本建筑學(xué)會(huì)（JIA）于2012年7月發(fā)布了日本BIM指南，從BIM團(tuán)隊(duì)建設(shè)、BIM數(shù)據(jù)處理、BIM設(shè)計(jì)流程、應(yīng)用BIM進(jìn)行預(yù)算、模擬等方面為日本的設(shè)計(jì)院和施工企業(yè)應(yīng)用BIM提供了指導(dǎo)。日本軟件業(yè)較為發(fā)達(dá)，在建筑信息技術(shù)方面也擁有較多的國產(chǎn)軟件，日本BIM相關(guān)軟件廠商認(rèn)識(shí)到，BIM是需要多個(gè)軟件來互相配合，而數(shù)據(jù)集成是基本前提，因此多家日本BIM軟件商在IAI日本分會(huì)的支持下，成立了日本國產(chǎn)BIM軟件解決方案聯(lián)盟。

圖1 NBIMS-USV2體系框架

1.1.4 新加坡BIM指南

新加坡建設(shè)局（BCA）于2012年5月和2013年8月分別發(fā)布了《新加坡BIM指南》1.0版和2.0版?！缎录悠翨IM指南》是一本參考性指南，概括了各項(xiàng)目成員在采用建筑信息模型（BIM）的項(xiàng)目中不同階段承擔(dān)的角色和職責(zé)。該指南是制定《BIM執(zhí)行計(jì)劃》的參考指南。《新加坡BIM指南》包含BIM說明書和BIM模型及協(xié)作流程。

1.1.5 韓國BIM標(biāo)準(zhǔn)

在韓國，多家政府機(jī)構(gòu)制定了BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。韓國公共采購服務(wù)中心（Public Procurement Service，PPS）于2010年4月發(fā)布了《設(shè)施管理BIM應(yīng)用指南》和BIM應(yīng)用路線圖。韓國國土交通海洋部也于2010年1月發(fā)布了《建筑領(lǐng)域BIM應(yīng)用指南》。該指南為開發(fā)商、建筑師和工程師在申請四大行政部門、16個(gè)都市以及6個(gè)公共機(jī)構(gòu)的項(xiàng)目時(shí)，提供采用BIM技術(shù)時(shí)必須注意的方法及要素的指導(dǎo)。

1.2 國內(nèi)BIM標(biāo)準(zhǔn)

我國BIM標(biāo)準(zhǔn)研究起步較晚。2010年11月清華大學(xué)對外公布《中國BIM標(biāo)準(zhǔn)框架體系研究報(bào)告》，2012年1月住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部將五本BIM標(biāo)準(zhǔn)列為國家標(biāo)準(zhǔn)制定項(xiàng)目。

1.2.1 中國建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)框架（CBIMS）

2010年11月清華大學(xué)對外公布《中國BIM標(biāo)準(zhǔn)框架體系研究報(bào)告》，2011年12月由清華大學(xué)BIM課題組主編的《中國建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)框架研究》（CBIMS）第一版正式發(fā)行。

CBIMS的體系結(jié)構(gòu)與NBIMS類似，針對目標(biāo)用戶群將標(biāo)準(zhǔn)分為兩類：一是面向BIM軟件開發(fā)提出的CBIMS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，二是面向建筑工程施工從業(yè)者提出的CBIMS實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)（見圖2）。

1.2.2 中國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)

2012年1月住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)建標(biāo)［2012］5號文件，將五本BIM標(biāo)準(zhǔn)列為國家標(biāo)準(zhǔn)制定項(xiàng)目。五本標(biāo)準(zhǔn)分為三個(gè)層次（見圖3）：第一層為最高標(biāo)準(zhǔn)：建筑工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；第二層為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：建筑工程設(shè)計(jì)信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)，建筑工程信息模型存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)；第三層為執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：建筑工程設(shè)計(jì)信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)，制造業(yè)工程設(shè)計(jì)信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.3 北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑信息模型(BIM)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)》

該標(biāo)準(zhǔn)是北京民用建筑設(shè)計(jì)中BIM應(yīng)用的通用原則和基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。主要內(nèi)容包括：總則、術(shù)語、基本規(guī)定、資源要求、BIM模型深度要求、交付要求。

1.3 國內(nèi)外BIM標(biāo)準(zhǔn)的分析

目前國外BIM標(biāo)準(zhǔn)主要分成了兩個(gè)層級：一類是以國家或行業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)，以美國的NBIMS為代表性，從軟件技術(shù)和工業(yè)實(shí)施兩方面對BIM的實(shí)現(xiàn)提出標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)；一類是基于某個(gè)BIM平臺(tái)軟件，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目BIM實(shí)施過程的規(guī)范和統(tǒng)一為目標(biāo)，以英國和新加坡制定的基于特定軟件的實(shí)施指南為代表?，F(xiàn)有國內(nèi)BIM標(biāo)準(zhǔn)基本可分為三類。

圖2 CBIMS體系框架

圖3 中國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)層次

第一類：CBIMS標(biāo)準(zhǔn)框架，主要是從信息化的角度，從理論層面論述BIM標(biāo)準(zhǔn)體系的框架和方法論。該標(biāo)準(zhǔn)框架的理論和方法與NBIMS標(biāo)準(zhǔn)類似。CBIMS標(biāo)準(zhǔn)框架可以作為我國國家和行業(yè)BIM標(biāo)準(zhǔn)編制的理論基礎(chǔ)。

第二類：中國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)系列。為住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部主持編寫的建筑領(lǐng)域國家BIM標(biāo)準(zhǔn)，研究思路參照借鑒國際BIM標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)兼顧國內(nèi)建筑規(guī)范規(guī)定和建設(shè)管理流程要求。

第三類：地方BIM標(biāo)準(zhǔn)。主要是對地域內(nèi)建筑BIM應(yīng)用的統(tǒng)一規(guī)定。例如北京市《民用建筑信息模型（BIM）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)》。

2 國內(nèi)外現(xiàn)有BIM標(biāo)準(zhǔn)對鐵路行業(yè)的適應(yīng)性分析

2.1 現(xiàn)有國內(nèi)外BIM標(biāo)準(zhǔn)未涵蓋鐵路行業(yè)

國內(nèi)外BIM標(biāo)準(zhǔn)研究基本上都在建筑行業(yè)，包括的主要專業(yè)領(lǐng)域有：建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、電氣、設(shè)備、建筑施工管理、物業(yè)管理。

現(xiàn)有的國內(nèi)外BIM標(biāo)準(zhǔn)不能涵蓋鐵路行業(yè)獨(dú)有的專業(yè)領(lǐng)域，包括：地理信息、工程地質(zhì)、線路、軌道、路基、橋梁、隧道、站場、信號、機(jī)務(wù)車輛、電氣化等。在編制鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，所有鐵路行業(yè)獨(dú)有專業(yè)領(lǐng)域的信息模型都需要補(bǔ)充定義。

2.2 鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是完整的標(biāo)準(zhǔn)體系

由于中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)必須支持軟件開發(fā)和工程應(yīng)用，因此中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)視一個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)體系，包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、信息語義標(biāo)準(zhǔn)、信息傳遞標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)主要用于指導(dǎo)和規(guī)范鐵路行業(yè)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)管理、運(yùn)營企業(yè)實(shí)施BIM標(biāo)準(zhǔn)。中國鐵路BIM的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的專業(yè)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了現(xiàn)有建筑領(lǐng)域BIM標(biāo)準(zhǔn)的范疇，因此只有制定一套完整的標(biāo)準(zhǔn)體系，才能在鐵路工程中實(shí)現(xiàn)BIM應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化。

2.3 鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系制定的難度和工作量巨大

由于建筑領(lǐng)域BIM標(biāo)準(zhǔn)中引用的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)（IFC、IFD、Omni Class等）不能涵蓋鐵路專業(yè)領(lǐng)域，因此鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系中必須對這些基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定義、擴(kuò)充，定義的方法可以借鑒現(xiàn)行的國際標(biāo)準(zhǔn)。但該項(xiàng)工作的難度和工作量是巨大的。IFC、IFD、Omni Class等基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)每一個(gè)都是一個(gè)專業(yè)的研究領(lǐng)域，需要專業(yè)人員去研究應(yīng)用、擴(kuò)展等技術(shù)問題。

建筑工程是工點(diǎn)工程，鐵路工程是線路工程，與建筑業(yè)相比，鐵路行業(yè)具有自身的特殊性，主要表現(xiàn)在：與地形結(jié)合緊密，區(qū)域范圍廣，因此要求鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)還要涵蓋GIS領(lǐng)域，BIM與GIS的結(jié)合是一項(xiàng)技術(shù)難題。

2.4 BIM軟件對標(biāo)準(zhǔn)的支持至關(guān)重要

BIM專業(yè)設(shè)計(jì)軟件的發(fā)展以及對標(biāo)準(zhǔn)的支持非常重要。一方面BIM專業(yè)設(shè)計(jì)軟件多集中在建筑和設(shè)備相關(guān)的專業(yè)，鐵路工程中很多專業(yè)還沒有BIM軟件；另一方面，有實(shí)力占市場主導(dǎo)地位的軟件廠商對開放標(biāo)準(zhǔn)的支持不積極，對鐵路專業(yè)設(shè)計(jì)軟件的開發(fā)支持力度也較弱。沒有軟件的支持，BIM標(biāo)準(zhǔn)很難落地應(yīng)用。

2.5 中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)必須適合中國鐵路建設(shè)的需要

BIM標(biāo)準(zhǔn)隱含著工程建設(shè)的法律法規(guī)、政府監(jiān)管、建設(shè)管理模式、市場等一系列約束和需求，BIM標(biāo)準(zhǔn)的背后是一個(gè)國家對工程項(xiàng)目的管理體系，中國鐵路的BIM標(biāo)準(zhǔn)必須符合中國的國情，把國外的管理體系照搬到中國是不切實(shí)際、不可想象的，也無法取得成功。必須依照中國鐵路的情況來研究開發(fā)中國鐵路的BIM標(biāo)準(zhǔn)，只有符合中國鐵路的BIM標(biāo)準(zhǔn)才能規(guī)范、約束BIM技術(shù)在鐵路工程建設(shè)中應(yīng)用，滿足中國鐵路工程建設(shè)的需求。

3 中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系框架

3.1 中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)序列

中國鐵路行業(yè)領(lǐng)域BIM標(biāo)準(zhǔn)序列應(yīng)分為三個(gè)層次：

第一層，中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)。作為一種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該滿足和遵守國家BIM標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求和規(guī)定。同時(shí)鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)一些對其他行業(yè)領(lǐng)域具有強(qiáng)制要求、指導(dǎo)或借鑒意義的規(guī)定可以上升為國家標(biāo)準(zhǔn)。

第二層，企業(yè)BIM標(biāo)準(zhǔn)。鐵路設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)管理、運(yùn)營企業(yè)，在BIM國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)的約束指導(dǎo)下，為實(shí)施本單位BIM項(xiàng)目制定的工作手冊或作業(yè)指導(dǎo)書。

第三層，企業(yè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)針對具體的建設(shè)項(xiàng)目制定的，具有高度項(xiàng)目相關(guān)性的項(xiàng)目BIM工作原則。

中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)序列與中國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)、地方BIM標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域間的關(guān)系見圖4。

3.2 中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系框架

中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)兩大部分（見圖5）。

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、信息語義標(biāo)準(zhǔn)、信息傳遞標(biāo)準(zhǔn)，其主要目標(biāo)是為了實(shí)現(xiàn)鐵路建設(shè)項(xiàng)目全生命周期內(nèi)不同參與方與異構(gòu)信息系統(tǒng)間的互操作性，用于指導(dǎo)和規(guī)范鐵路BIM軟件開發(fā)，主要面向IT工具。

實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)主要是從資源、行為、交付物三方面指導(dǎo)和規(guī)范鐵路行業(yè)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)管理、運(yùn)營企業(yè)實(shí)施BIM標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的主要目標(biāo)是為了實(shí)現(xiàn)鐵路建設(shè)項(xiàng)目全生命周期內(nèi)不同參與方與異構(gòu)信息系統(tǒng)間的互操作性，并為BIM實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的制定提供技術(shù)依據(jù)。主要用于指導(dǎo)和規(guī)范鐵路BIM軟件開發(fā)。依據(jù)CBIMS和NBIMS方法論，中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可分為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、信息語義標(biāo)準(zhǔn)、信息傳遞標(biāo)準(zhǔn)（見圖6）。

圖4 中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系與相關(guān)BIM標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系

圖5 中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系框架

（1） 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。主要研究BIM模型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式、語義擴(kuò)展方式、數(shù)據(jù)訪問方法、一致性測試規(guī)范等內(nèi)容。

一種可行的方案是采用對建筑領(lǐng)域通用的IFC（工業(yè)基礎(chǔ)類）標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行擴(kuò)展的方式實(shí)現(xiàn)鐵路BIM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。借用IFC中資源層和核心層定義的對信息模型幾何信息和非幾何信息的邏輯及物理組織方式，作為鐵路信息模型數(shù)據(jù)格式；使用IFC現(xiàn)有的外部參照關(guān)聯(lián)機(jī)制，將鐵路BIM信息語義關(guān)聯(lián)到IFC模型。該方案需要對語義擴(kuò)展規(guī)則和方式進(jìn)行統(tǒng)一的定義。優(yōu)點(diǎn)是不用對IFC領(lǐng)域進(jìn)行大量擴(kuò)展，不會(huì)對現(xiàn)有BIM軟件帶來過多的兼容性問題。擴(kuò)展鐵路專業(yè)領(lǐng)域后的IFC框架見圖7。

（2）信息語義標(biāo)準(zhǔn)。包括分類編碼體系和數(shù)據(jù)字典兩部分。

分類編碼體系可以參照ISO 12006-2《施工工程信息的組織 第2部分：信息分類框架》，結(jié)合我國鐵路行業(yè)的情況建立。將是一個(gè)采用面分類法，面向鐵路工程全生命周期的分類體系。該分類編碼體系的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮與鐵路建設(shè)管理模式、既有鐵路定額體系、中國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)等的協(xié)調(diào)性。

圖6 鐵路BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)組成

圖7 擴(kuò)展鐵路專業(yè)領(lǐng)域后的IFC框架

數(shù)據(jù)字典可參照ISO 12006-3《施工工程信息的組織第3部分：面向?qū)ο蟮男畔⒖蚣堋方?，對行業(yè)中的概念語義，如完整名稱、定義、備注等進(jìn)行規(guī)范，數(shù)據(jù)字典中的每一個(gè)概念都對應(yīng)一個(gè)全球統(tǒng)一標(biāo)識(shí)符（GUID）。

（3）信息傳遞標(biāo)準(zhǔn)。主要研究信息的傳遞和交換過程，信息模型的交付標(biāo)準(zhǔn)、信息安全與信息模型的知識(shí)產(chǎn)權(quán)等問題。

信息的傳遞。分析和定義鐵路建設(shè)項(xiàng)目全生命周期內(nèi)信息流動(dòng)的過程、規(guī)則和場景。信息的傳遞一般發(fā)生在兩個(gè)維度：全生命周期內(nèi)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維各階段之間；業(yè)主（業(yè)務(wù)主管部門）、設(shè)計(jì)方、施工方、運(yùn)營方各參與方之間，或參與方內(nèi)部各專業(yè)之間（見圖8）。

信息模型的交付標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合我國鐵路建設(shè)管理規(guī)定，定義預(yù)可行性研究、可行性研究、初步設(shè)計(jì)、施工圖、竣工驗(yàn)收等主要成果節(jié)點(diǎn)的信息模型幾何信息和非幾何信息的精度要求。

信息安全。鐵路作為國家基礎(chǔ)設(shè)施，鐵路BIM信息模型在信息交換的過程中不可避免的要涉及基礎(chǔ)地理信息、基礎(chǔ)地質(zhì)信息等一些關(guān)系國家安全的敏感信息，如何在保證信息安全的前提下，最大限度地發(fā)揮鐵路BIM信息模型的效益是一項(xiàng)要研究的內(nèi)容。

信息模型的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。BIM應(yīng)用離不開BIM軟件，要想高效的使用BIM軟件，就離不開BIM模型庫（族庫）。BIM模型庫的豐富程度在很大程度上決定了BIM應(yīng)用的推廣程度。BIM模型庫（族庫）的建立需要持續(xù)不斷的積累和大量的人力投入，因此BIM信息模型應(yīng)該具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)。BIM信息模型知識(shí)產(chǎn)權(quán)的界定和使用規(guī)則需要研究。

圖8 信息傳遞的兩個(gè)維度

3.2.2 實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)

實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的使用規(guī)范，企業(yè)可根據(jù)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)對自身的工作程序、管理模式、資源搭建、環(huán)境配置以及成果交付物進(jìn)行規(guī)范化。實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)中一般包括：資源標(biāo)準(zhǔn)、行為標(biāo)準(zhǔn)、交付標(biāo)準(zhǔn)。

資源標(biāo)準(zhǔn)：資源指各階段工作中實(shí)施BIM應(yīng)用所需要的條件和環(huán)境。資源標(biāo)準(zhǔn)是指資源組織和定義相關(guān)規(guī)范。如軟件要求、硬件要求、網(wǎng)絡(luò)要求、構(gòu)件庫要求等。

行為標(biāo)準(zhǔn)：行為是指實(shí)施BIM應(yīng)用工作中相關(guān)人員的活動(dòng)和過程。行為標(biāo)準(zhǔn)是指規(guī)范行為的要求和規(guī)章制度，如建模、制圖、協(xié)同規(guī)范。

交付標(biāo)準(zhǔn)：交付物是指實(shí)施BIM應(yīng)用產(chǎn)生的成果。交付標(biāo)準(zhǔn)是指定義、組織和管理交付物的規(guī)范規(guī)定。

4 展望

4.1 鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)未來可上升為國家和國際標(biāo)準(zhǔn)從現(xiàn)有的調(diào)研結(jié)果看，國內(nèi)外現(xiàn)有的BIM標(biāo)準(zhǔn)均為建筑領(lǐng)域，中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)是首次提出。待鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系達(dá)到一定成熟度后，可以考慮推薦到國家標(biāo)準(zhǔn)層面，并結(jié)合我國高速鐵路走出去戰(zhàn)略，進(jìn)一步推薦為國際標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 重視BIM軟件開發(fā)

BIM的三維、海量數(shù)據(jù)、信息共享等特性決定了沒有相關(guān)BIM軟件就沒辦法開展BIM應(yīng)用。BIM應(yīng)用的多樣性又決定了不可能有能夠完成所有BIM任務(wù)的大一統(tǒng)BIM軟件，BIM軟件一定是各種完成特定BIM任務(wù)的系列軟件的集合。鐵路BIM專業(yè)軟件的功能性和成熟度是BIM技術(shù)成功應(yīng)用的決定性因素之一，而目前國內(nèi)外針對鐵路專業(yè)領(lǐng)域開發(fā)的BIM軟件很少，許多鐵路特有專業(yè)完全沒有BIM軟件可用。沒有軟件，鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)就無法落地，鐵路BIM軟件與BIM標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)從戰(zhàn)略層面同步思考和推進(jìn)。

[1] 清華大學(xué)BIM課題組. 中國建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)框架研究[M]. 北京： 中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2] National Institute of Building Sciences. National BIM Standard-United States Version 2[S].

[3] ISO/DIS 12006-2 Building construction-organization of information about construction works-Part2：Framework for classification of information[S]，2001.

[4] ISO/PAS 12006-3 Building construction-organization of information about construction works-Part3：Framework for object-oriented information[S]，2007.

[5] GB/T 25507—2010/ISO/PAS 16739：2005 工業(yè)基礎(chǔ)類平臺(tái)規(guī)范[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

[6] AEC（UK）BIM Standard for Autodesk Revit Version 1.0[S].

[7] BCA. Singapore BIM Guide Version 2[EB/OL]. http:// www.corenet. gov.sg/integrated_submission/bim/BIM/ Singapore BIM Guide_V2.pdf.

[8] BCA. Singapore BIM Guide Version 1.0[EB/OL]. http:// www.corenet.gov.sg/integrated_submission/bim/BIM/ Singapore_BIM_Guide_Version_1.pdf

[9] 何關(guān)培. BIM總論[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

李華良：鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，副總工程師，教授級高級工程師，天津，300142

楊緒坤：鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司工程實(shí)驗(yàn)室數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室，主任，教授級高級工程師，天津，300142

王長進(jìn)：鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，副總工程師，勘察大師，天津，300142

王召祜：鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，副總工程師，教授級高級工程師，天津，300142

魏英洪：鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司信息中心，副總工程師，高級工程師，天津，300142

韓祖杰：鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司工程實(shí)驗(yàn)室航測遙感實(shí)驗(yàn)室，主任，教授級高級工程師，天津，300142

責(zé)任編輯楊倩

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1672-061X（2014）02-0012-06