提高交通基礎(chǔ)設(shè)施效益的BLM技術(shù)

□李英 盧毅 陳強

近幾年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)量也在大幅增長，為交通行業(yè)設(shè)計企業(yè)帶來了重大機遇。面對交通行業(yè)激烈的市場競爭，為了滿足“更大的設(shè)計量、更短的設(shè)計周期、更高的服務(wù)質(zhì)量”這一要求，可以運用建筑行業(yè)的建筑工程周期管理（building lifecycle management，BLM）技術(shù)來解決提高交通基礎(chǔ)設(shè)施低效率的問題。BLM 技術(shù)可以使交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)管理得到改善，可以減少溝通交流時間和項目的流轉(zhuǎn)時間，而全壽命周期也可以縮短，資金也得到相應(yīng)的節(jié)省。因此，BLM的運用對于提高交通基礎(chǔ)設(shè)施效益具有很大的現(xiàn)實意義。

BLM技術(shù)在一些發(fā)達(dá)國家早已得到迅速發(fā)展和應(yīng)用，它是作為繼CAD技術(shù)后出現(xiàn)的建設(shè)領(lǐng)域又一重要的計算機應(yīng)用技術(shù)。CAD技術(shù)是從傳統(tǒng)的手繪圖過渡到電子計算機制圖，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計模式，但是，CAD設(shè)計的二維圖紙應(yīng)用的局限性很大，不能直接地表現(xiàn)出建筑物的各種信息。而BLM技術(shù)的建筑信息模型（building information modeling，BIM）通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物的所有真實信息，建立了一個虛擬的建筑物，將設(shè)計從基于幾何元素的二維設(shè)計變成基于BIM的建筑三維設(shè)計，為建筑工程設(shè)計領(lǐng)域帶來了一次真正的信息革命。與此同時，運用BLM技術(shù)來提高交通基礎(chǔ)設(shè)施效益也會給交通行業(yè)帶來一次信息革命。

一、BLM概述

1.BLM的定義

BLM指貫穿于建筑全過程（從概念設(shè)計到拆除至再利用全過程），用數(shù)字化的方法創(chuàng)建、管理、共享所建造的資本資產(chǎn)信息。從BLM的定義上來看，它主要包含以下幾點：第一，BLM擺脫了陳舊的技術(shù)理念，是一種新興的、全新的技術(shù)理念，主要目的是尋求信息的價值，為項目全壽命周期的增值服務(wù)，它貫穿于項目從設(shè)計、施工、管理、竣工到運營的整個過程。第二，BLM技術(shù)的核心是信息管理，將業(yè)主、設(shè)計方、承包商提供的信息通過信息集成的方法進行信息的整合、管理和共享，通過BIM將各參與方的信息進行及時的溝通與協(xié)作，從而提高了信息的準(zhǔn)確度、傳遞信息的效率。第三，BLM技術(shù)得到實行必須得到一系列的軟件支持。比如，建筑產(chǎn)品集成化信息創(chuàng)建的軟件，信息管理和共享的軟件，以及信息利用的軟件等。這些軟件是BLM技術(shù)運用不可或缺的。

2.BLM實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

BIM是通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。這些信息既包括有形的、摸得到的、看得到的基本信息，還包括很多觀察不到的、隱形的信息（如項目材料的用量、材料的價格、裁量的數(shù)量等）。BIM技術(shù)不但可以將人們想得到的、計算得到的、考慮得到的相關(guān)信息高效率地組織起來，而且還可以將這些基本特性的一部分空間關(guān)系和邏輯關(guān)系組合起來，進行協(xié)調(diào)溝通與管理，建立一個虛擬的空間的數(shù)字化建筑物，形成一個層次分明、信息全面的系統(tǒng)。憑著BIM的這種承載能力，能夠運用信息集成的方式將關(guān)于整個項目的信息建立一個完整的、有關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫，不僅能夠減少信息沖突、溝通不暢的問題，而且BIM模型能夠使得項目各個階段相互協(xié)同工作，達(dá)到信息的共享和信息的有效溝通。

3.BIM實現(xiàn)的關(guān)鍵階段

BLM實現(xiàn)的關(guān)鍵是BIM技術(shù)的構(gòu)建，而BIM技術(shù)構(gòu)建的關(guān)鍵在工程項目的設(shè)計階段，因此，設(shè)計階段是BLM 實現(xiàn)的關(guān)鍵階段。在項目的實施過程中會遇到工程項目的變更，而這種變更大多發(fā)生在工程后期，這樣就容易給工程帶來很大困難，同時造成了很大的成本損失。為了及時地解決建筑工程問題，降低工程成本，必須保證各參與方所提供信息的準(zhǔn)確、流暢和共享，在設(shè)計階段就將錯誤的信息排除和解決，為后期提供真實可靠的數(shù)據(jù)信息。BLM就是通過BIM技術(shù)在設(shè)計階段將信息集成和協(xié)同工作，使信息得到優(yōu)化，從而提高工程的效益。

二、提高交通基礎(chǔ)設(shè)施效益的BIM技術(shù)研究

交通基礎(chǔ)設(shè)施效益主要包括財務(wù)收益和國民經(jīng)濟收益。財務(wù)收益是指交通基礎(chǔ)設(shè)施對投資者所作出的回報，以及投資者從交通基礎(chǔ)設(shè)施運行中獲得的回報。通俗來說，就是投資者從交通基礎(chǔ)設(shè)施興建和營運中所獲得直接收入。國民經(jīng)濟效益是指交通基礎(chǔ)設(shè)施使用者從項目興建和運營中所獲得的直接收益，基本上表現(xiàn)為運輸成本的降低、運輸質(zhì)量的提高及運輸距離的縮短等，從而促進經(jīng)濟的發(fā)展。總之，提高交通基礎(chǔ)設(shè)施效益，其本質(zhì)上就是交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中各個環(huán)節(jié)中投入與產(chǎn)出達(dá)到最優(yōu)化的過程。而BLM技術(shù)能使交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中所涉及的設(shè)計、施工、運營階段都能達(dá)到資源共享、優(yōu)化信息資源、協(xié)同合作，給交通基礎(chǔ)設(shè)施的全生命周期帶來巨大的效益，從而降低工程成本、縮短施工工期。

1.交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)設(shè)計存在的問題

目前，我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的設(shè)計還沒打破傳統(tǒng)的二維設(shè)計，基本上還是在使用CAD技術(shù)。CAD技術(shù)雖然是一次信息革命，不僅擺脫了手繪圖紙，改善了設(shè)計過程，提高了設(shè)計效率，但是，設(shè)計方案并沒有得到優(yōu)化，不能完全適應(yīng)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迅速發(fā)展，體現(xiàn)在以下幾點。

（1）工作效率不高。對于現(xiàn)在復(fù)雜的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，設(shè)計者一般情況下是通過主觀的設(shè)計觀念構(gòu)建了二維結(jié)構(gòu)實物圖，然后，通過制圖軟件用線條描繪出來，并標(biāo)注結(jié)構(gòu)的尺寸，這樣做得工作量并沒有減少，相反還使得圖形更加的繁瑣，并沒有將更多的精力放在交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的優(yōu)化設(shè)計和創(chuàng)新的構(gòu)思上來。

（2）可觀性不強、交流不通暢。二維設(shè)計圖紙很難體現(xiàn)出交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的設(shè)計思想、設(shè)計特色及實物的功能性，也無法形象地反映出交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的整個樣貌。

（3）設(shè)計差錯難以避免。現(xiàn)代交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一般具有建設(shè)規(guī)模大、資金投入多的特點，因此，在施工過程中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)差錯。但在設(shè)計過程中有些差錯是很難避免的，這些差錯會給項目的施工帶來很大的負(fù)面影響。例如，工程返工、進度延遲等，最終將導(dǎo)致很大的損失。

（4）設(shè)計變更困難。在建設(shè)的過程中，由于種種原因，圖紙常常需要調(diào)整和變動。如果沒有數(shù)據(jù)庫的支持，設(shè)計變更就要重復(fù)很多工作，影響工作效率。

（5）信息管理困難。設(shè)計過程中，許多技術(shù)規(guī)范等信息還是要靠人工查詢，尤其是面對龐大或者復(fù)雜的工程，數(shù)據(jù)信息查詢的工作量十分龐大，如何有效地提供信息查詢和管理是工作的難點。只有建立了統(tǒng)一、規(guī)范的管理系統(tǒng)，將涉及到的所有圖紙、規(guī)范等文件都保存好，才能保證設(shè)計工作的順利進行，也能對日后的工程使用提供方便。

（6）設(shè)計版本難以控制。項目工程在設(shè)計階段的工作內(nèi)容包括設(shè)計、校對、審核、審定等多個步驟，需要對施工圖紙、設(shè)計成果等進行反復(fù)修改，每個環(huán)節(jié)結(jié)束后，都會產(chǎn)生一個版本的成果，最后就會出現(xiàn)多個設(shè)計版本，同時各個步驟人員的工作也沒用統(tǒng)一格式和標(biāo)準(zhǔn)。在缺少系統(tǒng)管理軟件的情況下，很難控制各個設(shè)計版本，甚至造成中間版本的缺失，對后期的質(zhì)量評審工作造成很大的麻煩。

2.BIM技術(shù)在交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的實踐與應(yīng)用

BIM技術(shù)能夠在一定的程度上避免各個階段的沖突和變更，能夠協(xié)調(diào)好各個參與專業(yè)，做到低成本投入、高效率產(chǎn)出，縮短建設(shè)周期。針對交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的特點，BIM技術(shù)可以給交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)帶來巨大的效益（見表1所列）。

表1 應(yīng)用BIM技術(shù)給交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)帶來的效益

在交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的各個階段，應(yīng)用BIM技術(shù)可以形成交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程項目的全生命周期管理系統(tǒng)，在交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的可行性研究階段編制的設(shè)計階段就開始構(gòu)建BIM建筑信息模型，并與后期的施工、管理、運營相互共享信息。具體的實施方案如圖1所示。

3.實施BIM技術(shù)在交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)帶來的效益

（1）應(yīng)用BIM技術(shù)在交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)設(shè)計階段帶來的效益。應(yīng)用BIM建立的建筑信息模型是二維模型向三維模型的跨越，從簡單的二維施工圖轉(zhuǎn)向了空間的三維復(fù)雜形態(tài)，更清晰、具體、形象地表達(dá)了交通基礎(chǔ)設(shè)施的結(jié)構(gòu)；模型的形成可以得到交通基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)涉及圖紙、報告等相關(guān)數(shù)據(jù)文件。正因為這樣，設(shè)計人員節(jié)省了大量的時間去編制文件和繪畫圖紙，提高了工程文件和工程圖紙的準(zhǔn)確度。由于成本信息的載入，使得成本、進度、質(zhì)量得到及時的控制，從而可以更快、更有效地制定項目的相關(guān)決策。一個建筑模型生成的圖紙能夠協(xié)調(diào)一致、相互聯(lián)動各個專業(yè)的協(xié)同設(shè)計，當(dāng)結(jié)構(gòu)與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備之間有沖突時可以直觀地觀察出來，從而可以及時調(diào)整設(shè)計，避免施工過程中產(chǎn)生大量的浪費。

圖1 交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)BLM技術(shù)

（2）應(yīng)用BIM技術(shù)在交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)施工階段帶來的效益。BIM模型包含了交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中質(zhì)量、進度和成本的相關(guān)信息，很清晰地提供了工程量清單、概預(yù)算及材料的相關(guān)信息，可以準(zhǔn)確地預(yù)測成本規(guī)模。建筑信息模型結(jié)合施工方案和實際的施工進度的信息，可以全面地反映出施工計劃對交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程的影響，對采用的施工工藝具有一定的指導(dǎo)性。通過對施工過程的具體分析，這樣可以有針對性地進行設(shè)計分析。比如，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的結(jié)構(gòu)安全分析、交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)物理碰撞與管理的沖突、交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)施工工期的安全控制管理和4D動態(tài)的模擬。

（3）應(yīng)用BIM技術(shù)在交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運營管理階段帶來的效益。在交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)全生命周期的運營管理階段，BIM模型可提供有關(guān)交通基礎(chǔ)設(shè)施使用情況、交通基礎(chǔ)設(shè)施使用費、有關(guān)相關(guān)聯(lián)的配套服務(wù)等方面的多種信息。交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)構(gòu)建的BIM模型可以顯現(xiàn)出交通基礎(chǔ)設(shè)施利用率低、交通擁擠堵塞、事故的發(fā)生頻率等問題。

為了徹底改變交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平不高的現(xiàn)象，改變?nèi)藗児逃械乃季S模式，實現(xiàn)信息技術(shù)化，我國交通基礎(chǔ)設(shè)行業(yè)建設(shè)應(yīng)該盡快推行BLM技術(shù)。它不僅貫穿于交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的設(shè)計、施工、運營和管理全壽命階段，而且還給交通行業(yè)工程設(shè)計領(lǐng)域帶來一次信息革命，同時對于BIM的運用進入一個更高的階段。