基于BIM全生命期管理平臺的建設(shè)信息化解決方案

文：劉農(nóng)光，郭偉，鮑豐，楊帆，史一峰丨蘇州市軌道交通集團有限公司

蘇州市軌道交通集團從BIM技術(shù)應(yīng)用落地入手，完成了BIM設(shè)計協(xié)同管理平臺、BIM建設(shè)協(xié)同管理平臺的搭建應(yīng)用、試點建設(shè)了BIM車站智慧運維管理平臺，以一套標準、三大平臺為依托，以數(shù)據(jù)為載體，將工程建設(shè)與信息化技術(shù)相融合，通過實現(xiàn)軌道交通工程全生命期業(yè)務(wù)與流程全覆蓋，切實解決工程建設(shè)和運維期間的難點與痛點，提升了全生命期精細化管理水平，為未來智慧軌道交通發(fā)展提供了一種解決方案。

為貫徹“交通強國”的發(fā)展目標、落實《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》的工作部署要求，提倡深化BIM技術(shù)在基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計、建設(shè)、運維等全生命周期的應(yīng)用，促進新興信息技術(shù)與城軌交通業(yè)務(wù)的深度融合，推動城軌行業(yè)數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。蘇州市軌道交通集團以在建4條線路（6/7/8/S1線）為載體，信息共享為核心，全面開展了BIM平臺與應(yīng)用體系建設(shè)工作。通過建立軌道交通技術(shù)標準體系、打造軌道交通BIM應(yīng)用管理平臺、開展設(shè)計、建設(shè)階段BIM應(yīng)用，切實服務(wù)于蘇州市軌道交通的規(guī)劃、勘察、設(shè)計及工程建設(shè)和運維等業(yè)務(wù)領(lǐng)域，利用BIM技術(shù)，優(yōu)化蘇州市軌道交通建設(shè)與運維管理流程，提高建設(shè)與運維質(zhì)量和管理水平。

一、信息化建設(shè)目標

蘇州軌道交通信息化建設(shè)的總體目標是結(jié)合蘇州軌道交通全生命周期的需求，深入研究BIM、云計算等新技術(shù)，探索管理、生產(chǎn)、商業(yè)的新模式，開展BIM、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，獲得較強信息技術(shù)創(chuàng)新能力，為蘇州市軌道交通全生命周期管理提供新的方法和平臺，工程信息化應(yīng)用達到國際先進水平，并掌握關(guān)鍵自主知識產(chǎn)權(quán)，增強核心競爭力，實現(xiàn)跨越式發(fā)展。

在信息化發(fā)展趨勢和背景下，在已有成果基礎(chǔ)上，拓展、創(chuàng)新，深化研究BIM全生命周期應(yīng)用，促進行業(yè)管理改革和創(chuàng)新，跟進技術(shù)腳步，形成完整管理思路和管理方法，為其他工程技術(shù)和管理落地提供重要參考。

二、信息化建設(shè)規(guī)劃方案

圍繞企業(yè)信息化建設(shè)目標，建設(shè)方案分為三個層面：一體化頂層規(guī)劃與設(shè)計、數(shù)字化平臺開發(fā)與集成應(yīng)用技術(shù)研究、工程示范與成果推廣。根據(jù)上述三個層面，研究擬分三階段開展：一是主要完成基于BIM的軌道交通全生命管理模式研究，以及相關(guān)數(shù)據(jù)標準、管理標準研究；二是主要完成軌道交通設(shè)計、施工、運維平臺的開發(fā)，以及面向軌道交通全生命周期數(shù)字化集成應(yīng)用技術(shù)研究；三是結(jié)合典型工程開展成果應(yīng)用并完善系統(tǒng)。

第一階段，在充分調(diào)研國內(nèi)外軌道交通及部分工程建設(shè)央企等信息化、數(shù)化管理應(yīng)用的先進經(jīng)驗基礎(chǔ)上，結(jié)合“十四五”發(fā)展戰(zhàn)略和信息化發(fā)展規(guī)劃、未來技術(shù)發(fā)展方向、本項目的研究定位和依托項目情況，充分考慮通用的技術(shù)、系統(tǒng)和標準以及本項目與已有信息系統(tǒng)的關(guān)系與接口，利用BIM、大數(shù)據(jù)、云技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能化、IFC標準、虛擬仿真、數(shù)字移交、資產(chǎn)評估等技術(shù)，對本專項的技術(shù)方向、路線、總體架構(gòu)進行深入研究和頂層設(shè)計。在此基礎(chǔ)上，開展基于BIM的軌道交通全生命周期管理模式和關(guān)鍵技術(shù)標準研究。

第二階段，基于頂層設(shè)計和系統(tǒng)總體架構(gòu)，采用符合發(fā)展趨勢的現(xiàn)代信息技術(shù)及應(yīng)用軟件平臺（商業(yè)或自主研發(fā)）完成軌道交通設(shè)計、施工、運維平臺的開發(fā)，以及面向軌道交通全生命周期數(shù)字化集成應(yīng)用技術(shù)研究。

第三階段，結(jié)合蘇州軌道交通在建的6、7、8、S1線工程進行成果應(yīng)用。通過典型依托工程試驗應(yīng)用，不斷總結(jié)完善研究成果，并為進一步推廣應(yīng)用打好基礎(chǔ)，總體規(guī)劃路線如圖1所示。

圖1 蘇州軌道交通集團信息化總體規(guī)劃路線

三、信息化產(chǎn)品選型

隨著BIM技術(shù)在國內(nèi)外的快速發(fā)展、完善和新一代信息技術(shù)的逐漸興起，兩者間相互深度融合，共同促進企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的趨勢日益明顯。蘇州市軌道交通集團立足BIM技術(shù)與新一代信息技術(shù)的融合方式，分批分階段在各條線路開展各項應(yīng)用，提出了多項落地應(yīng)用解決方案。

一是通過設(shè)計階段的業(yè)務(wù)全梳理和管理流程再造，研究一整套線上三維協(xié)同設(shè)計業(yè)務(wù)流程，保障數(shù)據(jù)安全前提下的設(shè)計全過程管理，構(gòu)建了軌道交通BIM協(xié)同設(shè)計管理平臺，將全部在建線路的設(shè)計管理業(yè)務(wù)逐漸轉(zhuǎn)為線上開展，并搭建三維協(xié)同設(shè)計環(huán)境，在平臺上實現(xiàn)三維協(xié)同設(shè)計與設(shè)計施工一體化應(yīng)用；二是通過集成工程建設(shè)期各板塊的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，將建設(shè)業(yè)務(wù)數(shù)字化，以各項建設(shè)期動態(tài)管理數(shù)據(jù)為驅(qū)動，構(gòu)建軌道交通BIM建設(shè)協(xié)同管理平臺，實現(xiàn)業(yè)務(wù)全場景覆蓋、流程全閉環(huán)處理，提升軌道交通建設(shè)管理水平，并通過接口協(xié)議，實現(xiàn)與協(xié)同設(shè)計平臺數(shù)據(jù)間的互聯(lián)互通和用戶無感、免密方式的跨平臺登錄，真正實現(xiàn)了設(shè)計施工一體化管理；三是以BIM模型數(shù)據(jù)和GIS數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在建成的車站內(nèi)試點搭建基于BIM的車站智慧運維管理平臺，整合運維期各類動態(tài)數(shù)據(jù)，以具體運維事件驅(qū)動標準化運營維護業(yè)務(wù)流程，為站內(nèi)運維人員輔助服務(wù)，實現(xiàn)智慧化運維管理。

四、信息化實施過程及應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)容

2014年，蘇州軌道交通從3、5號線建設(shè)開始，逐步開啟了BIM技術(shù)的研究和應(yīng)用。經(jīng)過幾年的努力，BIM在蘇州軌道交通中的實踐應(yīng)用，經(jīng)歷了從“原始簡單”的管線碰撞檢測到嘗試“高大全”建筑全生命周期BIM應(yīng)用的“進化”。

根據(jù)軌道交通項目建設(shè)管理業(yè)務(wù)的主要特點，蘇州軌道交通建立了一套符合自身管理特點的企業(yè)級BIM應(yīng)用標準體系，保障軌道交通項目全生命期數(shù)據(jù)的規(guī)范性和一致性，明確各階段BIM應(yīng)用創(chuàng)建要求、數(shù)據(jù)要求、實施流程、技術(shù)要求、成果要求等，并于2020年6月起上線和試點搭建三大信息化管理平臺。

（一）協(xié)同設(shè)計管理平臺

蘇州軌道交通協(xié)同設(shè)計管理平臺將軌道交通建設(shè)項目的各項設(shè)計工作標準化、智能化，平衡協(xié)調(diào)設(shè)計項目成本、質(zhì)量、進度三大控制目標，著眼于設(shè)計總體院、設(shè)計工點院的設(shè)計行為和設(shè)計成果的標準、規(guī)范管理，通過協(xié)同設(shè)計管理平臺的技術(shù)，提高軌道交通總體設(shè)計管理的深度和精度，實現(xiàn)參與設(shè)計的單位的行為統(tǒng)一、成果一致、文檔全局管理的效果。

平臺的主要亮點如下：

亮點1：打通從工可到竣工交付的全過程設(shè)計管理。實現(xiàn)了BIM協(xié)同設(shè)計與工程項目管理的一體化，為業(yè)主、設(shè)計總體單位、設(shè)計工點單位、監(jiān)理單位、施工單位、專業(yè)承包單位等各參建單位提供了統(tǒng)一的協(xié)同設(shè)計管理工作平臺（圖2）。

圖 2 協(xié)同設(shè)計管理工作平臺

亮點2：實現(xiàn)廣域網(wǎng)環(huán)境下跨階段、跨單位、全專業(yè)的設(shè)計協(xié)同。突破了BIM模型跨區(qū)域、跨單位、跨專業(yè)協(xié)同融合、異構(gòu)數(shù)據(jù)集成、模型數(shù)據(jù)標準化管理等技術(shù)難關(guān)，搭建圖元級協(xié)同設(shè)計環(huán)境，實現(xiàn)了在任何時間、任何地點對工程模型和文檔的協(xié)同溝通和安全訪問。

亮點3：實現(xiàn)網(wǎng)頁端、移動端輕量化模型瀏覽、審查、批注。依托平臺實現(xiàn)設(shè)計工作流程標準化和跨終端、跨平臺、輕量化圖形引擎技術(shù),使得設(shè)計參與方可從電腦網(wǎng)頁端、手機移動端來查看輕量化模型及批注，有效降低BIM數(shù)據(jù)對專業(yè)軟件和專業(yè)設(shè)備的依賴。

亮點4：Revit Server協(xié)同建模，實現(xiàn)設(shè)防權(quán)限細分。通過對Revit端向Revit Server服務(wù)端的請求響應(yīng)中進行抓包處理，對抓包數(shù)據(jù)進行基于用戶權(quán)限作修改后再放行等技術(shù)上創(chuàng)新，補足了Revit Server對用戶權(quán)限管理的弱項，開創(chuàng)性的實現(xiàn)了BIM軟件的本土化。

（二）建設(shè)協(xié)同管理平臺

充分結(jié)合軌道交通工程建設(shè)、運維需求，著力解決信息模型傳遞共享以及如何實現(xiàn)精細化管理，BIM建設(shè)協(xié)同管理平臺通過與現(xiàn)有的工程管理系統(tǒng)融合，充分發(fā)揮工程管理系統(tǒng)的多任務(wù)協(xié)同管理、計劃提醒預警、工序標準化以及物料庫存管控等優(yōu)勢，實現(xiàn)管理流程化、標準化。此外，通過平臺搭建的智慧工地系統(tǒng)，結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，最終形成單兵智慧系統(tǒng)，輔助管理決策。

平臺具有亮點如下：

亮點1：集成工程管理系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)互通，實現(xiàn)精細化管控。平臺將工程管理系統(tǒng)中的多任務(wù)協(xié)同管理、計劃提醒預警、工序標準化以及物料庫存管控等數(shù)據(jù)，同建管平臺的BIM輕量化展示進行整合，實現(xiàn)各參建單位間的數(shù)據(jù)交互。

亮點2：結(jié)合GIS技術(shù)，提升BIM表現(xiàn)效果，從宏觀到微觀全方面展示。平臺線路地圖模塊集成BIM+GIS，提高了可視化效果和管理效率，優(yōu)化了BIM和GIS應(yīng)用功能，利用GIS的宏觀尺度上的功能，提升BIM表現(xiàn)效果，并拓寬BIM應(yīng)用范圍。

亮點3：集約管理設(shè)備廠商，構(gòu)建數(shù)字資產(chǎn)庫，為運維移交打下基礎(chǔ)。針對設(shè)備廠商族及相關(guān)文檔的收集和管理設(shè)置設(shè)備管理模塊，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對設(shè)備全過程信息進行采集，形成設(shè)備完整的履歷信息，構(gòu)建企業(yè)級數(shù)字資產(chǎn)庫。

亮點4：建設(shè)期物料管理，確保材料供應(yīng)需求。綜合分析各大物料的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在web端通過圖表進行數(shù)據(jù)匯總和展示。通過對進場材料進行登記、填報，并生成二維碼，對進場設(shè)備進行物料控制，確保建設(shè)過程中材料供應(yīng)。

亮點5：數(shù)字化文檔管理，提升項目管理效率。提供包括技術(shù)文檔、質(zhì)量文檔、管理文檔等文檔資料的自動歸集管理及智能檢索查詢功能，通過規(guī)范的文檔管理流程有效提升工程資料管理效率，并能通過權(quán)限控制管理文檔對不同用戶的可見性。

（三）試點車站智慧運維管理平臺

平臺以本單位主數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，繼承設(shè)計階段、施工階段數(shù)據(jù)，整合運維期間各類動態(tài)數(shù)據(jù)，對接車站各專業(yè)運營數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全方位信息融合和車站運維數(shù)據(jù)的三維全息展現(xiàn)（圖3），以統(tǒng)一服務(wù)提供給東方之門站一站雙控制室，以數(shù)據(jù)驅(qū)動標準化運營維護業(yè)務(wù)流程，并輔助運維人員作業(yè)和協(xié)同管理。

圖3 三維全息展現(xiàn)數(shù)據(jù)示意

采用可視化智能交互設(shè)備（圖4），提升管理人員工作效率，功能包括觸控操作、面部識別和智能模糊搜索等。

圖4 智能交互設(shè)備

五、信息化建設(shè)成效

基于企業(yè)設(shè)計-施工-運維管理一體化信息平臺，以及定制化的企業(yè)管理制度和企業(yè)級標準體系，蘇州軌道交通把四條新建線路的全生命期BIM全專業(yè)應(yīng)用作為重要抓手，已經(jīng)取得了一定的成效。

平臺應(yīng)用成效方面，截至2021年8月底的平臺數(shù)據(jù)統(tǒng)計（圖5）顯示，蘇州軌道交通各線路通過協(xié)同設(shè)計管理流轉(zhuǎn)設(shè)計文檔1502份、模型1214個，圖紙986張，線上流程4400條，通過協(xié)同設(shè)計平臺參與協(xié)同工作的單位達到53家，常運行賬號1566個，通過平臺進行協(xié)同工作時間達到939600小時，真正實現(xiàn)了BIM協(xié)同設(shè)計管理的落地應(yīng)用。

圖5 協(xié)同設(shè)計平臺流轉(zhuǎn)文件、流程及賬號數(shù)據(jù)統(tǒng)計

以單一設(shè)計流程為例，借助協(xié)同設(shè)計平臺，設(shè)計跨單位提資節(jié)省時間約24小時，設(shè)計總體單位設(shè)計審核節(jié)省約72小時，業(yè)主設(shè)計審核節(jié)省約24小時，設(shè)計成果歸檔節(jié)省約一周左右，實現(xiàn)了設(shè)計管理效率的提升（圖6）。

圖6 協(xié)同設(shè)計平臺對設(shè)計管理效率的提升效果

借助建設(shè)協(xié)同管理平臺的廠商族收集系統(tǒng)，采集施工機具、機電設(shè)備的全過程數(shù)據(jù)信息，形成了完整的產(chǎn)品設(shè)備履歷，數(shù)據(jù)形成工程企業(yè)級數(shù)字資產(chǎn)庫，給運維階段的數(shù)據(jù)調(diào)用提供前提條件。結(jié)合具體運營維護管理需求，智慧運維管理平臺通過整合運維期間各類動態(tài)數(shù)據(jù)形成運維數(shù)據(jù)庫，并對運維數(shù)據(jù)進行綜合分析與深度挖掘，著力解決現(xiàn)場需大量重復勞動的工作效率提升問題、站務(wù)事件快速處置問題等實際需求，提升城市地鐵的安全管控能力，提升優(yōu)質(zhì)服務(wù)能力、提高運營管理能力。

設(shè)計階段應(yīng)用成效方面，通過對對車站周邊環(huán)境利用傾斜攝影技術(shù)創(chuàng)建實景模型，反映線路周邊場地情況，對車站設(shè)計方案進行可視化分析，快速推敲建筑提量和完成空間優(yōu)化設(shè)計評審，并采用可視化編程技術(shù)快速創(chuàng)建地下管線模型，并在建模軟件中一次性生成三維模型。通過對裝修設(shè)計方案進行效果渲染，進行直觀方案比選和空間效果優(yōu)化，確定最終方案。以及在BIM模型中直接對風管、水管、電纜橋架進行預制尺寸設(shè)置，在工廠直接加工，錄入?yún)?shù)信息及編號。施工現(xiàn)場不需切割、焊接，直接按編號拼裝組合，提高了施工效率。

施工階段應(yīng)用成效方面，蘇州軌道交通集團積極探索優(yōu)秀工藝做法，開展施工階段BIM試點應(yīng)用。在部分車站分模型深化階段與模型指導現(xiàn)場實施應(yīng)用階段進行應(yīng)用。充分發(fā)揮BIM技術(shù)和三維掃描等新技術(shù)融合應(yīng)用的優(yōu)勢，在車站出入口頂面終端定位、孔洞復核和預留、車站土建竣工交付方面，提供創(chuàng)新解決方案。

運維階段應(yīng)用成效方面，基于已建成的東方之門站，開展智慧車站和智慧運維管理平臺的試點工作?；谲囌緦嶋H建設(shè)情況和已有模型條件，開展車站現(xiàn)場竣工復核，完善BIM模型，實現(xiàn)數(shù)字孿生竣工模型移交，達成運維管理平臺試點建設(shè)的數(shù)據(jù)前提條件?；跂|方之門站的BIM模型，開展乘客站內(nèi)導航應(yīng)用試點。乘客在站內(nèi)掃描貼設(shè)的二維碼，即可享受基于定位和模型輕量化漫游所帶來的導航服務(wù)，導航前往各出入口、衛(wèi)生間、服務(wù)中心等。

蘇州市軌道交通信息化建設(shè)的路線，是通過BIM標準體系與平臺建設(shè)，實現(xiàn)可視化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、數(shù)字化資產(chǎn)四大目標，打造軌道交通數(shù)字化精品工程。蘇州市信息化建設(shè)，并非純粹的照搬其他城市的實踐路線，而是總結(jié)提煉國內(nèi)其他城市的成功案例、有效舉措和落地應(yīng)用模式，結(jié)合蘇州軌道交通數(shù)字化的本地特色，摸索出一條適合蘇州市軌道交通建設(shè)管理需求的技術(shù)路線。同時，企業(yè)信息化建設(shè)應(yīng)當立足長遠目標，利用軌道交通城市覆蓋優(yōu)勢，以“智慧軌交”作為“十四五”重點，以BIM數(shù)據(jù)為核心，以資產(chǎn)數(shù)字化為主線，挖掘軌交全生命周期數(shù)據(jù)共享價值，與相關(guān)部門對接開展數(shù)字孿生城市CIM平臺共建，主動服務(wù)于新型智慧城市建設(shè)。