BIM理念和技術(shù)對(duì)云建設(shè)平臺(tái)的引領(lǐng)作用分析

范向東

（中國(guó)鐵路總公司 工程管理中心，北京 100038）

1 背景

BIM技術(shù)作為一種創(chuàng)新性的建筑設(shè)計(jì)、施工和管理方法，通過對(duì)項(xiàng)目流程的有效整合，可提升效率、降低風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)設(shè)計(jì)。

BIM技術(shù)是建筑行業(yè)的信息革命。2017年2月21日，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于促進(jìn)建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》（國(guó)辦發(fā)〔2017〕19號(hào)）明確要求：“加快推進(jìn)建筑信息模型（BIM）技術(shù)在規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)全過程的集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)項(xiàng)目全生命周期數(shù)據(jù)共享和信息化管理，為項(xiàng)目方案優(yōu)化和科學(xué)決策提供依據(jù)，促進(jìn)建筑業(yè)提質(zhì)增效”[1]；2018年5月30日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部辦公廳印發(fā)《城市軌道交通工程BIM應(yīng)用指南的通知》（建辦質(zhì)函〔2018〕274號(hào)），進(jìn)一步凸顯了BIM應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)[2]。

同時(shí)，BIM技術(shù)的多領(lǐng)域應(yīng)用和多渠道傳播，使其社會(huì)需求度和關(guān)注度不斷提高[3]。結(jié)合工作實(shí)際，對(duì)BIM技術(shù)在鐵路建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用提出云建設(shè)平臺(tái)的搭建設(shè)想。

2 云建設(shè)平臺(tái)搭建

目前，我國(guó)除BIM開發(fā)企業(yè)和軟件供應(yīng)商外，設(shè)計(jì)企業(yè)也是BIM技術(shù)應(yīng)用及研究的重要組成部分，許多設(shè)計(jì)企業(yè)已有相當(dāng)數(shù)量的項(xiàng)目實(shí)踐[4]。根據(jù)多年鐵路工程建設(shè)管理實(shí)踐和開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，著重提出共享鐵路建設(shè)的云建設(shè)平臺(tái)框架，便于整合資源、傳遞信息、協(xié)調(diào)辦公、共享資源；從設(shè)計(jì)信息源頭到資產(chǎn)歸集，在智慧建設(shè)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)智慧運(yùn)維的基礎(chǔ)準(zhǔn)備，再到運(yùn)維管理一體化的集成管理，達(dá)到“一個(gè)平臺(tái)、一套模型、一套數(shù)據(jù)體系、一個(gè)項(xiàng)目全生命周期”。

2.1 應(yīng)用分析

按照地形地貌、地質(zhì)水文、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置和其他因素進(jìn)行信息的全過程收集整理，為BIM技術(shù)應(yīng)用可行性研究報(bào)告和設(shè)計(jì)階段提供了豐富的工程類別、工點(diǎn)工程量、消耗體系、價(jià)格體系，建立起一套完整的動(dòng)態(tài)投資分析體系，業(yè)主、建設(shè)或運(yùn)營(yíng)管理單位均可在各階段添加專業(yè)信息，更新、追蹤變更，共同維護(hù)單一的BIM模型。

BIM技術(shù)在各階段應(yīng)用如下：

（1）設(shè)計(jì)階段。應(yīng)用BIM技術(shù)改變?cè)O(shè)計(jì)溝通方式，加強(qiáng)協(xié)同設(shè)計(jì)；通過模型碰撞檢測(cè)，減少“差、錯(cuò)、漏、碰”等錯(cuò)誤的發(fā)生，提高設(shè)計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量；BIM三維數(shù)字設(shè)計(jì)可提高參數(shù)化、可視化和性能化設(shè)計(jì)能力，為設(shè)計(jì)施工一體化提供技術(shù)支撐；有效確定和控制投資。

（2）施工階段。應(yīng)用BIM技術(shù)配合施工，提前發(fā)現(xiàn)站前與四電、站前與站房、四電與站房各專業(yè)之間的接口是否合理，檢測(cè)綜合管線、設(shè)備安裝等與建筑機(jī)構(gòu)之間的沖突情況，通過及時(shí)解決上述問題，減少施工錯(cuò)誤、節(jié)約施工工期、提高施工效率；通過BIM技術(shù)的施工及工藝模擬，減少施工中變更設(shè)計(jì)，有效控制進(jìn)度和安全質(zhì)量。

（3）運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段。通過BIM模型模擬仿真技術(shù)，預(yù)測(cè)各類負(fù)荷變化，制定相應(yīng)的預(yù)防方案。

經(jīng)以上分析，云建設(shè)平臺(tái)的焦點(diǎn)從技術(shù)應(yīng)用轉(zhuǎn)向流程再造，各環(huán)節(jié)業(yè)務(wù)也相應(yīng)調(diào)整。推進(jìn)BIM技術(shù)及基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作技術(shù)應(yīng)用，可提升和完善企業(yè)綜合管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息管理與工程項(xiàng)目信息管理的集成高度，促進(jìn)企業(yè)設(shè)計(jì)水平和管理水平提高。

BIM技術(shù)作為云建設(shè)平臺(tái)傳遞的核心，將工程項(xiàng)目全生命周期各環(huán)節(jié)、各工種有機(jī)結(jié)合，優(yōu)化設(shè)計(jì)程序，助推設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，方便有效施工管理和各級(jí)監(jiān)管需求，是促進(jìn)運(yùn)維階段產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、升級(jí)的必經(jīng)途徑。

2.2 框架模塊建立

結(jié)合我國(guó)國(guó)家干線鐵路建設(shè)和運(yùn)維管理的實(shí)際情況，中國(guó)鐵路總公司（簡(jiǎn)稱總公司）建立了建設(shè)管理與運(yùn)維管理的一體化集成平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)從智慧建設(shè)到智慧運(yùn)維的無縫過渡與對(duì)接，從責(zé)、權(quán)、利的完整布局和合理調(diào)整，實(shí)現(xiàn)每個(gè)資源信息的閉合管理，以及固定資產(chǎn)的全生命周期管理[5]。根據(jù)需求，研究提出如下框架及功能模塊：

（1）總體上，無論總公司對(duì)各運(yùn)營(yíng)集團(tuán)公司的監(jiān)管、運(yùn)營(yíng)集團(tuán)公司對(duì)各段及子公司的監(jiān)管、各項(xiàng)目公司對(duì)其負(fù)責(zé)項(xiàng)目的管理，都可通過GIS技術(shù)進(jìn)行各類資產(chǎn)單點(diǎn)及構(gòu)筑物的二次分布和功能添加，實(shí)現(xiàn)集成、動(dòng)態(tài)的查詢及監(jiān)管。

（2）項(xiàng)目上，按項(xiàng)目管理的基本規(guī)律和要求，從項(xiàng)目總覽、目標(biāo)管理、綜合監(jiān)管、造價(jià)管理、財(cái)務(wù)管理和風(fēng)險(xiǎn)管控等多方面進(jìn)行構(gòu)劃，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量、安全、進(jìn)度、投資和信息的控制目標(biāo)綜合統(tǒng)一管理體，從形象進(jìn)度、總體控制、施工組織全局上把握，強(qiáng)化集團(tuán)化和信息化協(xié)同作戰(zhàn)。

（3）目的上，整合資源、傳遞信息、協(xié)調(diào)辦公、共享資源，從設(shè)計(jì)信息源頭到資產(chǎn)歸集，統(tǒng)一設(shè)計(jì)規(guī)范、施工規(guī)范和建設(shè)管理，實(shí)現(xiàn)固定資產(chǎn)的全生命周期管理。

（4）核心上，以BIM理念和技術(shù)，制定統(tǒng)一規(guī)則和接口，全體參建單位責(zé)、權(quán)、利清晰，分工界面準(zhǔn)確，信息按流水作業(yè)布局，形成整體且高度閉合的態(tài)勢(shì)。施工建設(shè)中，要求“一點(diǎn)一?！保O(shè)計(jì)信息、施工信息和管理信息統(tǒng)一關(guān)聯(lián)；竣工驗(yàn)交中，實(shí)現(xiàn)“一資一模”，完整技術(shù)信息關(guān)聯(lián)；運(yùn)營(yíng)維護(hù)中，結(jié)合“一資一?！?，維護(hù)信息完整關(guān)聯(lián)，以便查詢及監(jiān)管，極大提高管理效率，節(jié)約全生命周期生產(chǎn)成本。

3 價(jià)值分析

BIM技術(shù)應(yīng)用對(duì)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)具有巨大貢獻(xiàn)。建筑物性能基本由設(shè)計(jì)決定，設(shè)計(jì)雖然僅占建設(shè)成本的2%～5%，卻決定著70%的建造成本。BIM技術(shù)應(yīng)用提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量及建筑物性能，可減少錯(cuò)誤、縮短工期、降低成本。美國(guó)Standford大學(xué)設(shè)施工程整合中心對(duì)32個(gè)BIM項(xiàng)目分析得出：BIM應(yīng)用使未列在預(yù)算中的變更量減少40%以上，將建造成本估算誤差控制在3%以內(nèi)，成本估算所需時(shí)間縮短80%，因事前沖突檢查而節(jié)省10%的合同金額，平均工期縮短超過7%。中國(guó)香港房屋署也從一些示范項(xiàng)目的數(shù)據(jù)分析得出，在應(yīng)用BIM理念較為成熟的建設(shè)項(xiàng)目中，總造價(jià)可降低25%～30%。

結(jié)合我國(guó)鐵路建設(shè)實(shí)際情況，項(xiàng)目總造價(jià)主要體現(xiàn)在合理確定和有效控制2個(gè)方面。其中，造價(jià)的有效控制必須依靠BIM技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、可視化，優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)，減少差錯(cuò)漏碰及變更，達(dá)到高效節(jié)約的效果。

在京張高鐵項(xiàng)目建設(shè)中，依托BIM技術(shù)，順利實(shí)現(xiàn)我國(guó)時(shí)速350 km高速鐵路第1座采用墩頂轉(zhuǎn)體連續(xù)梁橋的順利合龍。依靠BIM技術(shù)，項(xiàng)目排除了大量圖紙錯(cuò)誤，避免了返工，提高施工進(jìn)度10%，減少了人、材、物浪費(fèi)，工程施工質(zhì)量和安全管理水平顯著提高，精細(xì)化管理水平大幅提升，取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

在北京新機(jī)場(chǎng)超大平面航站樓項(xiàng)目中，通過將BIM技術(shù)與建造技術(shù)、項(xiàng)目管理和信息化技術(shù)結(jié)合，高效準(zhǔn)確地解決了關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，提高了項(xiàng)目管理信息的共享程度和管理的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。同時(shí)，通過BIM技術(shù)的可模擬和可分析特性，對(duì)重點(diǎn)方案進(jìn)行預(yù)先模擬，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)及成本。

4 推廣建議

（1）政策支持。對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)用應(yīng)給予適當(dāng)?shù)恼吖膭?lì)，從建設(shè)源頭開始，各類項(xiàng)目數(shù)據(jù)錄入平臺(tái)，流水共享。

（2）標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)。梳理相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)，包括軟件標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、交付標(biāo)準(zhǔn)等，出臺(tái)和完善技術(shù)推廣的指導(dǎo)性意見，鼓勵(lì)和支持行業(yè)先進(jìn)單位的技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新，為BIM技術(shù)在云建設(shè)平臺(tái)上的推廣、轉(zhuǎn)化和利用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，做到“一套標(biāo)準(zhǔn)、一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、一個(gè)管理平臺(tái)”。

（3）市場(chǎng)推廣。搭建行業(yè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)BIM信息庫，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息的共享。組織行業(yè)內(nèi)交流、行業(yè)間交流，在安全保密前提下，強(qiáng)化在重點(diǎn)環(huán)節(jié)的統(tǒng)一性，方便市場(chǎng)推廣。

（4）項(xiàng)目示范。試點(diǎn)BIM技術(shù)應(yīng)用，突出示范效果。優(yōu)秀BIM技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目評(píng)選確定后即入庫，擴(kuò)展示范途徑。組織相關(guān)項(xiàng)目的匯報(bào)、展示、展覽、研討等，進(jìn)行總結(jié)、提高和再應(yīng)用后，具體項(xiàng)目即可利用成熟的BIM技術(shù)，形成共享建設(shè)。

（5）重點(diǎn)應(yīng)用，共建共享。具體項(xiàng)目參建單位責(zé)、權(quán)、利統(tǒng)一協(xié)調(diào)，信息準(zhǔn)確；云建設(shè)平臺(tái)在格局上層次更高、范圍更廣、信息更豐富、效益更好，使項(xiàng)目在同一個(gè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)信息流及時(shí)、完整、暢通、統(tǒng)一。

5 結(jié)束語

在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，在共享經(jīng)濟(jì)時(shí)代的趨勢(shì)下，我國(guó)鐵路工程建設(shè)也需要自我提升，要充分應(yīng)用新技術(shù)、新思路和新方法，采取統(tǒng)一的共建、共享、共管的技術(shù)平臺(tái)，整合共同的資源和信息的傳遞，真正實(shí)現(xiàn)鐵路工程項(xiàng)目建設(shè)的全過程管理，提升鐵路工程建設(shè)的綜合核心競(jìng)爭(zhēng)力。