首鋼老工業(yè)區(qū)改造西十冬奧廣場BIM實踐探索全流程BIM

劉光

西十冬奧廣場一期BIM應(yīng)用，是首鋼國際探索全流程BIM應(yīng)用的重要支撐項目之一，也是首鋼國際在建筑信息化方面從工業(yè)向民用、工業(yè)并重轉(zhuǎn)型過程中的重要探索和實踐。該項目的成功應(yīng)用讓首鋼國際堅定了發(fā)展BIM及其相關(guān)技術(shù)的決心。

首鋼老工業(yè)區(qū)改造西十冬奧廣場項目總建筑規(guī)模約為8.53萬平方米，一期建設(shè)投資約3.6億元。項目一期定位為創(chuàng)意廣場，是工業(yè)設(shè)施民用化改造的示范性工程。

本文所述的BIM涉及項目一期的全部內(nèi)容，涵蓋建筑面積約3.1萬平方米，精裝面積約5620平方米。西十冬奧廣場BIM設(shè)計不僅是整個工程的重要組成部分，也是首鋼總公司《首鋼新園區(qū)智慧城市頂層設(shè)計》工作的重要基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)源之一，是首鋼重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)測試項目。

滿足工業(yè)、民用建筑需求

為了滿足企業(yè)發(fā)展和建設(shè)需要，首鋼總公司于2014年初開始全面啟動首鋼工業(yè)遺址待開發(fā)區(qū)域——首鋼園的開發(fā)建設(shè)。首鋼建設(shè)投資有限公司代表總公司負(fù)責(zé)園區(qū)的開發(fā)建設(shè)；作為首鋼總公司園區(qū)總體規(guī)劃設(shè)計單位，北京首鋼國際工程技術(shù)有限公司（簡稱首鋼國際）具體負(fù)責(zé)西十冬奧廣場的一期規(guī)劃設(shè)計。

作為首鋼總公司園區(qū)BIM、GIS業(yè)務(wù)體系的組成部分，首鋼國際受首鋼建設(shè)投資有限公司的委托，具體負(fù)責(zé)西十冬奧廣場一期的BIM設(shè)計工作。本次BIM設(shè)計是對從基礎(chǔ)測繪、前期數(shù)據(jù)采集處理、規(guī)劃設(shè)計、采購、施工到運維支持的全流程BIM探索。

西十冬奧廣場的核心部分，項目一期包含了主場地、西十筒倉一期、料倉等主體建筑改造等內(nèi)容，涉及一組有著近百年歷史的建筑所組成的建筑群。這個建筑群不僅具有典型的工業(yè)建筑特點，而且因歷史久遠(yuǎn)，在現(xiàn)狀勘察、歷史資料查詢等方面存在著相當(dāng)?shù)碾y度。

與此同時，由于整個場地過于狹窄，在規(guī)劃方案的決策和設(shè)計方面，項目對基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的規(guī)劃建設(shè)方案提出了較高的需求。

作為一個典型的工業(yè)改造項目，首鋼國際還要對工業(yè)、民用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一管理，BIM解決方案要同時滿足民用建筑和工業(yè)建筑的需求，如何保證軟件的適用性和效率最大化是首鋼國際需要考慮的問題。因此，首鋼國際考慮如何實現(xiàn)不同的規(guī)劃方案設(shè)計單位和部門采用不同軟件所生成的方案和模型的融合。

作為首鋼總公司主要BIM數(shù)據(jù)生產(chǎn)單位之一，首鋼國際以探索全流程一體化模型解決方案為目標(biāo)，尋求同一建筑在不同發(fā)展階段使用多個模型描述所帶來的模型重復(fù)和數(shù)據(jù)冗余，以及運維支持過程中多模型應(yīng)用造成的數(shù)據(jù)分散、交叉和重復(fù)等問題的解決方案。

考慮到項目兼有工業(yè)、民用特性，以及偏重開發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的特點，首鋼國際對整個業(yè)務(wù)流程和應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)梳理后，初步選定主體采用Bentley相關(guān)軟件，輔以其他軟件共同組成的BIM軟件解決方案。特別是以BentlyProjectWise為協(xié)同設(shè)計平臺，解決不同單位和專業(yè)間的協(xié)同問題，支持一源多維（一個數(shù)據(jù)源，多個使用維度）的人員、界面和維度管理，并且實現(xiàn)對過程的管理和控制；以BentleyMicroStation為基礎(chǔ)圖形平臺，解決不同業(yè)務(wù)和不同部門之間的數(shù)據(jù)交互問題。

解決好五大難題

西十冬奧廣場項目本身的復(fù)雜性，注定項目的BIM應(yīng)用不會簡單。首鋼國際在理順項目所涉及的千絲萬縷，重點解決了以下五大難題：

第一，利用軟件滿足工程項目相關(guān)需求。針對現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集困難的情況，首鋼國際大量應(yīng)用激光掃描技術(shù)用于現(xiàn)場測繪、數(shù)字復(fù)原和歷史存檔等工作；借助軟件在點云、藍(lán)圖模型間進(jìn)行差異化分析，幫助設(shè)計人員準(zhǔn)確地掌握設(shè)施在長年使用后的變化。在Bentley的支持下，首鋼國際不僅完成了點云數(shù)據(jù)與藍(lán)圖模型間的差異化分析，還實現(xiàn)了對施工設(shè)備的動態(tài)碰撞檢查，從而為項目的開展提供了大量的一手?jǐn)?shù)據(jù)和分析資料。

首鋼國際還為不同單位和部門提交和處理數(shù)據(jù)提供多數(shù)據(jù)支持環(huán)境，使設(shè)計人員可以不用過多考慮軟件因素，而可以放心以自己熟悉的方式、方法進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計。

不同于一般的民用建筑，本項目大量采用了鋼結(jié)構(gòu)環(huán)梁、開孔、網(wǎng)格等技術(shù)。這些技術(shù)對數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，以及相關(guān)設(shè)計和實施水平提出了很高的要求。首鋼國際采用建筑設(shè)備設(shè)計與多專業(yè)工程設(shè)計軟件BentleyABD進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，輔以專業(yè)三維鋼結(jié)構(gòu)建模、詳圖和生產(chǎn)控制軟件BentleyPro-Structural進(jìn)行詳圖設(shè)計，基本解決了鋼結(jié)構(gòu)模型設(shè)計和算量等問題。

本項目涉及的管線綜合包括建筑內(nèi)部管線和建筑外部管線，而且涉及現(xiàn)有管線和新增管線兩部分。首鋼國際采用了以工廠設(shè)計解決方案BentleyOpenPlant為主，建筑空調(diào)設(shè)計軟件BentleyABD HVAC為輔的管線解決方案，來滿足項目提出的環(huán)狀布管、線位置快速調(diào)整，以及相關(guān)專業(yè)布置等需求。

第二，實現(xiàn)模型和數(shù)據(jù)的構(gòu)件化和顆?；?。模型和數(shù)據(jù)的精確度是決定BIM質(zhì)量和使用價值的關(guān)鍵因素之一。首鋼國際希望通過采用構(gòu)件化，以及比構(gòu)件分類更細(xì)的顆?；Ｐ秃臀募M織方法，使整個模型和數(shù)據(jù)可以像“積木”一樣，形成可以根據(jù)需求用同一個積木組建起不同層次和細(xì)節(jié)的模型，來滿足不同行業(yè)和專業(yè)的需求。

在本項目中，首鋼國際采用了模型和數(shù)據(jù)的構(gòu)件化和顆?；慕鉀Q方案，旨在從源頭上實現(xiàn)一源多維應(yīng)用。首鋼國際采用了以專業(yè)為基礎(chǔ)，以維修、備件、零件、構(gòu)件和部件為主要目標(biāo)的模型單元化解決方案，輔以系統(tǒng)、區(qū)域、建筑、樓層和標(biāo)高等文件劃分體系，初步實現(xiàn)了模型和數(shù)據(jù)的最小化目標(biāo)。其中，最小數(shù)據(jù)單元甚至達(dá)到了某個傳感器上的繼電器這樣的精度。

需要說明的是，這里所說最小數(shù)據(jù)單元，并不完全對應(yīng)最小模型單元，而是結(jié)合了維修管理等方面的特點所劃分的最小信息和屬性單元的組合。例如，對一個傳感控制器而言，首鋼國際在維修時一般會整體更換，那么最小模型單元就是傳感控制器整體。但其中會涉及與電氣和自動化相關(guān)聯(lián)的繼電器數(shù)據(jù)指標(biāo)，這個指標(biāo)在未來的運維管理中會體現(xiàn)出來。因此首鋼國際會將這部分?jǐn)?shù)據(jù)補充進(jìn)去，形成最小數(shù)據(jù)單元。

第三，實現(xiàn)一源多維的落地。以鏈接、超模型和協(xié)同管理的形式對顆?；Ｐ秃蛿?shù)據(jù)進(jìn)行處理，使得首鋼國際的設(shè)計成果更容易被各項目參與方所使用，從而形成模型的一源多維。

構(gòu)件化和顆粒化模型為首鋼國際提供了“積木”所需的最小單體。項目各參與方借助協(xié)同設(shè)計軟件BentleyProjectWise，能夠?qū)ξ募M(jìn)行協(xié)同管理，從而支持一源多維的真正落地。

第四，有效處理多格式數(shù)據(jù)。對于項目中第三方提供的不同格式的數(shù)據(jù)，首鋼國際一方面依靠軟件所提供的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；另一方面與第三方合作，采用包括對文件內(nèi)容、要素和數(shù)據(jù)進(jìn)行分類的技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化處理。

首鋼國際在模型和數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中注意使用圖層、顏色和線型等圖元屬性劃分，特別是采用基于LOD（Levels of Detail，多細(xì)節(jié)層次）技術(shù)進(jìn)行要素分類，從而起到了事半功倍的效果。

第五，探索GIS、BIM的一體化管理。在以圖層、顏色、線型為基礎(chǔ)的要素分類過程中，首鋼國際大量參考了GIS常用的模型和數(shù)據(jù)分類方法。提前采用符合GIS特點，并與BIM相適應(yīng)的管理和控制方法，是實現(xiàn)BIM與GIS的融合，合理控制二次開發(fā)成本，并減少開發(fā)不確定性風(fēng)險的重要保證。

探索全流程BIM

西十冬奧廣場一期BIM應(yīng)用，是首鋼國際探索全流程BIM的重要支撐項目之一。通過該項目的實施，首鋼國際初步具備了以HLOD（以細(xì)節(jié)和層次組織方法）思想和方法進(jìn)行全流程BIM生產(chǎn)的經(jīng)驗，并首次提出以數(shù)據(jù)生產(chǎn)中心方式解決全流程BIM數(shù)據(jù)生產(chǎn)的思路，為以構(gòu)件化和顆?；Ｐ蜕a(chǎn)方式組織HLOD模型和數(shù)據(jù)提供了可以借鑒的案例支持。

西十冬奧廣場一期項目BIM應(yīng)用的意義，并不只是單純地實現(xiàn)設(shè)計模型化，還包括從現(xiàn)狀數(shù)據(jù)采集到軟件解決方案構(gòu)建的一系列方法性探索。該項目的BIM數(shù)據(jù)承載了包括設(shè)計、采購、施工和運維在內(nèi)的大部分靜態(tài)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，達(dá)到了《民用建筑信息模型設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中BIM4.0的要求，并略有增強。

西十冬奧廣場一期的BIM實踐，是首鋼國際在建筑信息化方面從工業(yè)向民用、工業(yè)并重轉(zhuǎn)型過程中的重要探索和實踐。該項目的成功應(yīng)用讓首鋼國際堅定了發(fā)展BIM及其相關(guān)技術(shù)的決心。