基于建筑信息模型技術(shù)的軌道交通工程管理平臺(tái)設(shè)計(jì)

顧曉東，馬 喆

（中車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司，江蘇南京 210034）

0 引言

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)是繼“甩開圖板轉(zhuǎn)變?yōu)槎S計(jì)算機(jī)繪圖”之后的又一次設(shè)計(jì)技術(shù)革命，已經(jīng)成為工程建設(shè)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。隨著BIM 技術(shù)逐漸由建筑工程施工應(yīng)用向所有工程施工應(yīng)用的逐漸擴(kuò)展，軌道交通工程建設(shè)中的BIM 應(yīng)用也逐漸興起。目前大部分BIM 應(yīng)用主要集中于模型的視覺效果展示、管線綜合設(shè)計(jì)等點(diǎn)式應(yīng)用，系統(tǒng)化思維不足。結(jié)合軌道交通發(fā)展趨勢(shì)和BIM技術(shù)的功能，可以預(yù)見除了實(shí)現(xiàn)基本的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)輔助功能，還能用BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維可視化（見圖1），而這種技術(shù)將貫穿于軌道交通工程的前期規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營階段，并將其擴(kuò)張到更多方面，進(jìn)行整個(gè)軌道交通工程的優(yōu)化分析、協(xié)同和資源共享［1］。

圖1 BIM模型可視化

現(xiàn)階段，為探索BIM 技術(shù)與軌道交通應(yīng)用趨勢(shì)，本文討論設(shè)計(jì)一種以BIM模型為中心，結(jié)合傳統(tǒng)項(xiàng)目管理工具探索實(shí)現(xiàn)BIM 技術(shù)與軌道交通工程施工的集成應(yīng)用［2］。

1 BIM建模

目前市面上有很多BIM 建模工具，各種建模工具各有利弊。常用的建模軟件有Revit，Bently 和Tekla［3］。

1.1 Revit

目前，Revit 是國內(nèi)主流BIM軟件中的主流（見圖2），因?yàn)槠鋸?qiáng)大的族功能，上手容易，深受設(shè)計(jì)單位和施工企業(yè)喜愛。旗下包括熟知的Architecture，Structure，MEP，Naviswork 以及Quantity Takeoff，Robot Structural Analysis，Ecotect Analysis等。

圖2 Revit界面

特點(diǎn)：Revit可進(jìn)行局部碰撞檢查，不需要全部構(gòu)件進(jìn)行檢查，節(jié)省檢查時(shí)間，利用顯示功能，自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到問題構(gòu)件；支持Sketchup 類型文件；價(jià)格低廉，基于CAD 基礎(chǔ)，上手容易；國內(nèi)最為常用，所以學(xué)習(xí)資料比較豐富。

1.2 Bentley

目前Bentley 在國內(nèi)的應(yīng)用較少，主要應(yīng)用在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、海洋石油建設(shè)、廠房建設(shè)等。旗下包括Architecture，Structual，Building，Mechanical Systems，Building Electrical Systems等。

特點(diǎn)：Bentley可以支持DNG和DWG兩種文件格式，這兩種格式是全球95%基礎(chǔ)設(shè)施文件格式，可直接編輯，非常便利；可以將模型發(fā)布到Google Earch，可以將Sketchup模型導(dǎo)入其中；支持任何形體較為復(fù)雜的曲面；記錄編修流程，可以比較圖形編修前后的差異；具有管理權(quán)限以及數(shù)位簽章功能。

1.3 Tekla

國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛的BIM軟件，具有強(qiáng)大的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工以及制造的能力。旗下包括Steel Detailing，Concrete Detailing，Engineering，Construction，Management等。

特點(diǎn)：Tekla 可以追蹤修改模型的時(shí)間以及操作人員，方便核查；內(nèi)設(shè)有4D 管理工具；內(nèi)設(shè)有結(jié)構(gòu)分析功能，不需要轉(zhuǎn)換，可以隨時(shí)導(dǎo)出報(bào)表。

基于以上對(duì)比，本項(xiàng)目選用應(yīng)用最廣泛的Revit作為BIM 建模工具，創(chuàng)建相關(guān)BIM 模型，并為BIM 模型設(shè)置相應(yīng)的屬性信息。

2 平臺(tái)功能

《基于BIM 技術(shù)的軌道交通工程管理平臺(tái)設(shè)計(jì)》主要實(shí)施BIM協(xié)同工作平臺(tái)搭建及維護(hù)，包括平臺(tái)滿足各參與方基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)同開展BIM應(yīng)用的要求，實(shí)現(xiàn)所有BIM 模型文檔的集中管理，通過權(quán)限管理、文檔版本控制對(duì)建設(shè)全過程的BIM模型進(jìn)行管控，提供項(xiàng)目各階段相關(guān)參與方的信息交流平臺(tái)［4］。具體工作內(nèi)容包括：BIM 沙盤、基礎(chǔ)管理、項(xiàng)目管理、模型管理、成本管理、資料管理及物聯(lián)網(wǎng)集成等相關(guān)功能的開發(fā)。通過以上功能的開發(fā)，能夠支持日常事務(wù)的處理，并有效匯集項(xiàng)目信息，提升項(xiàng)目實(shí)施和維護(hù)效率［5］。

2.1 基礎(chǔ)管理

基礎(chǔ)管理是對(duì)項(xiàng)目運(yùn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理，包括用戶登錄、數(shù)據(jù)字典維護(hù)、工作桌面、角色權(quán)限管理、人員管理、修改密碼、用戶注銷等功能。

2.2 項(xiàng)目管理

項(xiàng)目管理是對(duì)施工項(xiàng)目的基本信息進(jìn)行管理，包括項(xiàng)目信息展板、項(xiàng)目施工方組織結(jié)構(gòu)、參與單位維護(hù)等。

2.3 模型管理

模型管理是對(duì)BIM模型進(jìn)行上傳、變更和組織結(jié)構(gòu)維護(hù)的模塊，包括模型結(jié)構(gòu)樹維護(hù)、BIM模型上傳、BIM 模型變更等。由于BIM 模型設(shè)計(jì)的局部細(xì)節(jié)會(huì)逐步完善，系統(tǒng)支持對(duì)BIM模型的動(dòng)態(tài)變更。用戶可以在新上傳的模型構(gòu)件和之前的歷史構(gòu)件庫之間進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換，實(shí)現(xiàn)模型版本的變更。模型變更時(shí)，系統(tǒng)會(huì)給出要變更的兩個(gè)模型構(gòu)件之間的差異對(duì)比，以判斷是否替換。

2.4 電子沙盤

在Web頁面上加載并渲染BIM模型，可通過Web頁面直接與三維BIM 模型進(jìn)行交互操作。電子沙盤（見圖3）集成了進(jìn)度管理，可通過電子沙盤直觀地感受施工計(jì)劃和進(jìn)度。

圖3 電子沙盤

2.5 進(jìn)度管理

進(jìn)度管理是將工程施工計(jì)劃與BIM構(gòu)件相關(guān)聯(lián)，系統(tǒng)根據(jù)每個(gè)構(gòu)件關(guān)聯(lián)的計(jì)劃時(shí)間，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)工程施工過程的三維動(dòng)態(tài)虛擬演繹。工程施工過程中，所填報(bào)的施工日志亦可與BIM模型構(gòu)件關(guān)聯(lián)，并可通過電子沙盤查看當(dāng)前工程施工的完成狀態(tài)，以及實(shí)際施工與計(jì)劃施工之間的差異（見圖4）。

圖4 進(jìn)度沙盤

2.6 成本管理

成本管理是通過對(duì)BIM 模型構(gòu)件清單的維護(hù)和定額計(jì)價(jià)表的匯總計(jì)算工程施工成本，并對(duì)不同施工方案和不同區(qū)域物料定價(jià)表進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算成本差異。

2.7 資料管理

結(jié)合傳統(tǒng)OA 系統(tǒng)的資料管理功能，并將上傳的系統(tǒng)資料與特定的BIM 模型相關(guān)聯(lián)，以使用戶通過BIM模型即可快速查看與之相關(guān)的資料。

2.8 物聯(lián)網(wǎng)集成

物聯(lián)網(wǎng)集成是將物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控信息接入平臺(tái)，并可通過BIM 模型直觀地查看特定位置的監(jiān)控信息。此外，系統(tǒng)為每個(gè)BIM 模型構(gòu)件生成相應(yīng)的二維碼信息，可通過下載打印二維碼粘貼到相應(yīng)的工程構(gòu)件上，實(shí)現(xiàn)工程實(shí)際構(gòu)件與系統(tǒng)相關(guān)集成信息的連通，使系統(tǒng)資源利用最大化。

3 實(shí)施方案

基于BIM技術(shù)的軌道交通工程管理平臺(tái)采用B/S架構(gòu)，使平臺(tái)應(yīng)用更為便捷的同時(shí)提供了良好的可擴(kuò)展性，并為后續(xù)移動(dòng)端APP的開發(fā)預(yù)留接口。系統(tǒng)應(yīng)用Asp.net MVC 架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)，結(jié)合SQL Server 數(shù)據(jù)庫和ORM 框架，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)應(yīng)用于后臺(tái)數(shù)據(jù)庫的交互（見圖5）。

圖5 數(shù)據(jù)交互

系統(tǒng)以BIM 電子沙盤為核心，關(guān)聯(lián)各項(xiàng)傳統(tǒng)的OA 或ERP 功能模塊，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)軌道交通管理模式與BIM 技術(shù)的簡單集成。在保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下，為后續(xù)BIM技術(shù)在軌道交通行業(yè)的全面普及預(yù)留功能接口。平臺(tái)架構(gòu)如圖6所示。

4 結(jié)語

BIM具有非常優(yōu)秀的技術(shù)核心，BIM模型除還原構(gòu)件三維空間立體結(jié)構(gòu)外，包含了大量的工程信息，使得工程在開始建造之前，項(xiàng)目的相關(guān)利益方能夠根據(jù)整個(gè)工程項(xiàng)目的開展直至完成、使用的成敗做出最完整的評(píng)估與分析［6］。現(xiàn)階段，將所有的信息在BIM建模時(shí)即設(shè)置相應(yīng)的屬性信息，并不現(xiàn)實(shí)。而將BIM模型與傳統(tǒng)辦公系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了由各分系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)營到各系統(tǒng)有機(jī)整合模式的轉(zhuǎn)變。通過這種轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了工程施工原始信息的一致性，避免了各系統(tǒng)之間的信息孤島和重復(fù)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)軌道交通工程從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營和維護(hù)的全方位信息追溯。

圖6 平臺(tái)架構(gòu)