上海市交通建設(shè)工程項(xiàng)目BIM應(yīng)用研究分析

穆鵬程

上海市交通建設(shè)工程管理中心

0 引 言

近年來(lái)，BIM技術(shù)的蓬勃發(fā)展驅(qū)動(dòng)了工程行業(yè)全生命周期效率和質(zhì)量的提高。BIM先進(jìn)的三維技術(shù)和對(duì)項(xiàng)目信息的高度集成，可以幫助工程師更加準(zhǔn)確、高效地控制勘測(cè)設(shè)計(jì)工程，進(jìn)而對(duì)項(xiàng)目的運(yùn)行狀態(tài)、性能和外觀進(jìn)行全方位可視化仿真模擬，極大地提高了項(xiàng)目質(zhì)量、縮短了項(xiàng)目周期和控制了項(xiàng)目成本。根據(jù)英國(guó)的聯(lián)合市場(chǎng)研究（Allied Market Research）2017年頒布的《全球市場(chǎng)報(bào)告（Global BIM Markets）》，全球BIM市場(chǎng)將增長(zhǎng)迅速，快速滲透至各個(gè)行業(yè)中，初步估計(jì)，“十三五”期間，BIM呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，全球BIM市場(chǎng)復(fù)合增長(zhǎng)率將超過(guò)20%[1]。

自“十三五”以來(lái)，上海已經(jīng)在大力推廣BIM技術(shù)，打造出“BIM+”工程建設(shè)和城市管理發(fā)展模式，創(chuàng)建國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的BIM綜合應(yīng)用示范城市?；仡櫧鼛啄晟虾Ｊ薪煌ńㄔO(shè)工程BIM的技術(shù)應(yīng)用情況：在企業(yè)層面，BIM技術(shù)已成為上海市交通建設(shè)企業(yè)的新工具；在項(xiàng)目層面，上海市交通建設(shè)項(xiàng)目中BIM技術(shù)的應(yīng)用正在逐漸普及。

2016年上海交通建設(shè)工程行業(yè)的BIM試點(diǎn)項(xiàng)目集中在隧道工程項(xiàng)目、道路工程項(xiàng)目、橋梁工程項(xiàng)目和軌道工程項(xiàng)目，項(xiàng)目類型較少且為交通建設(shè)工程的常規(guī)項(xiàng)目。2017年至2018年上海市交通建設(shè)行業(yè)的BIM試點(diǎn)項(xiàng)目開(kāi)始向多元化發(fā)展：港口工程項(xiàng)目、專用停車場(chǎng)項(xiàng)目和水運(yùn)工程項(xiàng)目等交通建設(shè)工程行業(yè)比較特殊的領(lǐng)域也開(kāi)始進(jìn)行BIM技術(shù)的探索，并取得了不錯(cuò)的成果，BIM技術(shù)在交通建設(shè)行業(yè)的應(yīng)用范圍逐步加大，上海交通建設(shè)的精細(xì)化要求提高為BIM技術(shù)的推廣提供了條件和基礎(chǔ)。

1 上海交通建設(shè)工程BIM應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及組織

（1）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

上海交通建設(shè)工程BIM標(biāo)準(zhǔn)參照國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，從宏觀到微觀分為三個(gè)層次（見(jiàn)圖1）。第一層次是頂層設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，主要為標(biāo)準(zhǔn)的框架體系，以信息化角度視野作為重點(diǎn)，從理論層面制定體系的框架和方法論，是CBIMS標(biāo)準(zhǔn)框架，該標(biāo)準(zhǔn)框架是作為現(xiàn)狀我國(guó)上位標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制的理論基礎(chǔ)，同國(guó)際接軌；第二層次是國(guó)家層面的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，主要是國(guó)家部委主持編寫(xiě)的標(biāo)準(zhǔn)，如住建部編制的建筑領(lǐng)域BIM標(biāo)準(zhǔn)，其編制的思路和主要的技術(shù)參數(shù)參考了國(guó)際BIM標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合了國(guó)內(nèi)相關(guān)建筑方面的設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和建筑管理流程的特色[2]；第三層次為地方性的BIM標(biāo)準(zhǔn)，主要結(jié)合地方特色和建筑管理規(guī)定，對(duì)國(guó)家層面行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用進(jìn)行細(xì)化和延伸，針對(duì)上海市的特色，對(duì)全市建筑BIM的應(yīng)用進(jìn)行了統(tǒng)一的規(guī)定。如《上海市建筑信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》、《道路隧道工程建筑信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》（DB/TJ 08-2201—2016）等地方性的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 上海市交通建設(shè)行業(yè)BIM標(biāo)準(zhǔn)體系

（2）上海市交通建設(shè)工程BIM組織

上海市級(jí)的BIM技術(shù)應(yīng)用組織體系包括：上海市建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用推廣聯(lián)席會(huì)議辦公室、上海BIM推廣中心、各區(qū)政府及特定管委會(huì)BIM技術(shù)應(yīng)用推廣體系，另有上海BIM技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟、各企業(yè)成立的BIM技術(shù)專業(yè)委員會(huì)等。

為推動(dòng)組織的有效性，2016年，由上海市交通建設(shè)工程管理中心牽頭成立了上海市交通行業(yè)建筑信息模型政策研究組、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)組和示范推廣組，并于2016年正式全面啟動(dòng)上海市交通行業(yè)建筑信息模型（以下簡(jiǎn)稱“BIM”）的技術(shù)推廣工作，三個(gè)工作組的具體職責(zé)如表1所示。

表1 上海市交通建設(shè)行業(yè)管理體系

1.2 應(yīng)用推廣情況

（1）應(yīng)用領(lǐng)域分析

根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，自2016年起，上海市78%的重點(diǎn)交通建設(shè)工程項(xiàng)目均應(yīng)用了BIM[3]，覆蓋了城市道路公路、軌道交通、公共交通、港口航道等交通建設(shè)工程。其中道路公路項(xiàng)目占比達(dá)到了85%，與交通建設(shè)項(xiàng)目的比例較為符合；90%為上海市重點(diǎn)交通項(xiàng)目，代表了上海市交通建設(shè)行業(yè)優(yōu)秀項(xiàng)目中的BIM技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀（詳見(jiàn)圖2和圖3）。

圖2 BIM項(xiàng)目類型分布

圖3 上海市交通重點(diǎn)項(xiàng)目使用BIM比例

（2）應(yīng)用階段分布

在BIM技術(shù)應(yīng)用階段的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)：上海市交通建設(shè)項(xiàng)目多在施工階段（80.65%）、初步設(shè)計(jì)階段（48.39%）和施工圖設(shè)計(jì)階段（51.61%）應(yīng)用BIM技術(shù)，BIM在設(shè)計(jì)階段和施工階段的應(yīng)用率較高，在一定程度上體現(xiàn)了BIM在建設(shè)全過(guò)程中的重要作用日益凸顯（詳見(jiàn)圖4）。

圖4 BIM技術(shù)應(yīng)用的階段

1.3 BIM應(yīng)用效益

就交通建設(shè)工程項(xiàng)目而言，BIM應(yīng)用效益主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面，其中交通建設(shè)行業(yè)運(yùn)用BIM的前三個(gè)主要目的為提高工作效率、提升工程質(zhì)量和減少返工（詳見(jiàn)圖5）。

圖5 交通建設(shè)工程項(xiàng)目使用BIM的價(jià)值

（1）縮短設(shè)計(jì)周期與提升設(shè)計(jì)質(zhì)量：設(shè)計(jì)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)可以依據(jù)未來(lái)可能的周遭空間狀況、自然環(huán)境條件與資源等詳細(xì)信息，建立規(guī)劃階段的BIM模型，并依此建模做空間運(yùn)用的分析作業(yè)，例如日照分析、基本法規(guī)檢查等，借以初步了解該空間可使用的基本要件與一般建筑規(guī)范的限制等概況，進(jìn)而針對(duì)項(xiàng)目作出完善的規(guī)劃。

（2）促進(jìn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作：導(dǎo)入BIM后由3D模型呈現(xiàn)，團(tuán)隊(duì)之間可相互溝通便于討論項(xiàng)目面臨的問(wèn)題，特別是對(duì)于一些沒(méi)受過(guò)專業(yè)訓(xùn)練的人員，直接以可視化的方式檢視3D模型，可更容易了解團(tuán)隊(duì)討論的成果。

（4）減少返工、減少錯(cuò)誤與遺漏：3D模型建置好后，各立面圖及其他信息也同時(shí)建立完成，隨著設(shè)計(jì)進(jìn)一步完善和修改，相關(guān)信息和指標(biāo)將同步進(jìn)行變更。BIM應(yīng)用可確保同步動(dòng)態(tài)變化，減少因變更造成的修改及繁雜的重復(fù)勞動(dòng)，并且可以避免有可能產(chǎn)生的疏漏。

（5）減少變更、降低施工成本、提升施工質(zhì)量：建筑BIM可以有效地同安全、環(huán)境、仿真等其他專業(yè)軟件進(jìn)行結(jié)合，可在施工期間進(jìn)行檢查、分析或者防災(zāi)規(guī)劃，在項(xiàng)目正式施工前能對(duì)相關(guān)方案進(jìn)行修正和變更，避免在施工后期才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，有效地降低施工期間因方案變更而增加的費(fèi)用，以增進(jìn)施工管理成效、提升施工質(zhì)量，進(jìn)而達(dá)到節(jié)省施工成本之效，并可得到更好的項(xiàng)目整體成果。

（6）優(yōu)化成本控制及可預(yù)見(jiàn)性：建筑信息模型背后擁有眾多參數(shù)與信息的儲(chǔ)存，完成3D模型后即可從軟件本身的功能擷取數(shù)量，降低了人為運(yùn)算錯(cuò)誤發(fā)生的概率。

（7）提供新的服務(wù)、增強(qiáng)組織形象與維持顧客回流率：由于BIM技術(shù)為近年來(lái)營(yíng)建產(chǎn)業(yè)的新興技術(shù)，經(jīng)由軟件公司發(fā)揮BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與特性，打造價(jià)值落地的實(shí)用型、專業(yè)性的BIM應(yīng)用軟件，以此提升形象與專業(yè)度，進(jìn)而維持顧客回頭率。

2 上海交通建設(shè)工程項(xiàng)目BIM應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)及面臨挑戰(zhàn)

2.1 應(yīng)用趨勢(shì)

（1）BIM技術(shù)全過(guò)程應(yīng)用將作為上海市建設(shè)行業(yè)的新要求

交通建設(shè)工程的“規(guī)、建、管、養(yǎng)”四階段將密不可分，相輔相成，而B(niǎo)IM技術(shù)進(jìn)入交通建設(shè)工程行業(yè)也經(jīng)歷了從局部少量應(yīng)用到項(xiàng)目的全過(guò)程應(yīng)用再到滿足企業(yè)日常生產(chǎn)的三個(gè)階段。上海市交通建設(shè)工程企業(yè)已經(jīng)基本越過(guò)了BIM技術(shù)的嘗試階段，并對(duì)BIM技術(shù)在成本管理和質(zhì)量控制方面的優(yōu)勢(shì)有了更加實(shí)際的認(rèn)識(shí)。目前上海市交通建設(shè)工程企業(yè)對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用也在向全過(guò)程應(yīng)用和日常生產(chǎn)方向發(fā)展。

（2）上海市交通建設(shè)企業(yè)已開(kāi)始進(jìn)行BIM的組織架構(gòu)新探索

隨著B(niǎo)IM技術(shù)在上海市交通建設(shè)工程企業(yè)中的蓬勃發(fā)展，越來(lái)越多的專業(yè)BIM人才涌入了交通建設(shè)行業(yè)。在BIM技術(shù)的應(yīng)用探索中交通建設(shè)工程企業(yè)組織架構(gòu)也悄然轉(zhuǎn)型，目前上海市已有超過(guò)一半的企業(yè)擁有專門的BIM業(yè)務(wù)部門，為BIM技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

2.2 應(yīng)用面臨挑戰(zhàn)及瓶頸

（1）BIM技術(shù)的收費(fèi)依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)尚不完善

目前國(guó)內(nèi)或上海尚未形成統(tǒng)一的BIM收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，交通建設(shè)工程行業(yè)內(nèi)缺少BIM的收費(fèi)依據(jù)，帶來(lái)了BIM技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中的一系列問(wèn)題[5]。BIM技術(shù)在交通行業(yè)實(shí)際推廣、應(yīng)用過(guò)程中，不僅需要技術(shù)數(shù)據(jù)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，還需要能真正落地的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，才能更好地滿足企業(yè)的市場(chǎng)化需求。

（2）BIM專業(yè)技術(shù)人員培訓(xùn)有待加強(qiáng)

交通建設(shè)行業(yè)BIM技術(shù)起步較晚，建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維單位中能夠熟練使用BIM軟件的技術(shù)人員較少；另一方面，由于缺少行業(yè)通用的軟件且軟件價(jià)格不菲，上海市交通建設(shè)企業(yè)針對(duì)員工的BIM培訓(xùn)頻率較低，也給目前交通領(lǐng)域從業(yè)人員學(xué)習(xí)BIM技術(shù)帶來(lái)一定的困難。

（3）“BIM+”創(chuàng)新模式的新業(yè)態(tài)尚未形成

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，BIM技術(shù)的“BIM+”模式會(huì)形成新業(yè)態(tài)，推動(dòng)交通建設(shè)行業(yè)眾多領(lǐng)域的創(chuàng)新變革。云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、5G、3D打印、虛擬現(xiàn)實(shí)、物聯(lián)網(wǎng)等新型技術(shù)為BIM 技術(shù)發(fā)展提供了基礎(chǔ)底座和支撐。因此，基于BIM技術(shù)與建筑產(chǎn)業(yè)的深度融合，己初步形成了新型的生產(chǎn)方式、商業(yè)趨勢(shì)和發(fā)展的形態(tài)，基于“BIM+”的行業(yè)融合技術(shù)的技術(shù)價(jià)值和商業(yè)價(jià)值正逐步凸顯，而上海市交通建設(shè)行業(yè)在“BIM+”模式的創(chuàng)新性上還較為薄弱。

3 上海交通建設(shè)工程項(xiàng)目BIM應(yīng)用推進(jìn)思考

針對(duì)上海市交通建設(shè)行業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用存在的問(wèn)題，提出以下上海市BIM應(yīng)用推進(jìn)工作展望。

3.1 鼓勵(lì)上海市交通建設(shè)行業(yè)的“BIM+”創(chuàng)新模式的新業(yè)態(tài)

（1）BIM與物聯(lián)網(wǎng)

作為“互聯(lián)網(wǎng)＋”的代表，物聯(lián)網(wǎng)被越來(lái)越多的人所重視，BIM與物聯(lián)網(wǎng)也開(kāi)始互相協(xié)作應(yīng)用[4]。交通建設(shè)作為投資大、周期長(zhǎng)、要求高的工程項(xiàng)目，一是可視化及智能管理，基于物聯(lián)網(wǎng)建立各種要素協(xié)同、智能生產(chǎn)和科技化管理的施工信息生態(tài)圈，完成可視化的智能化管理；二是基于物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行決策和分析，基于數(shù)字孿生等數(shù)據(jù)信息，將交通建設(shè)數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)采集到的工程數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘和關(guān)聯(lián)性分析，保障相關(guān)決策的科學(xué)性。

（2）BIM與大數(shù)據(jù)

BIM作為信息化的一部分，信息是其重要的組成部分，而信息是由數(shù)據(jù)加工而來(lái)的，數(shù)據(jù)是信息的表現(xiàn)形式和載體，因此BIM離不開(kāi)數(shù)據(jù)，近年逐漸興起的大數(shù)據(jù)與BIM更是緊密結(jié)合。

BIM作為建筑行業(yè)信息化的載體和關(guān)鍵技術(shù)手段，具有前端數(shù)據(jù)采集和后臺(tái)數(shù)據(jù)集成功能。在建設(shè)項(xiàng)目期可整合進(jìn)度、質(zhì)量、成本、安全等各個(gè)方面產(chǎn)生信息，在運(yùn)營(yíng)期可整合項(xiàng)目檢測(cè)、監(jiān)控、養(yǎng)護(hù)維修、應(yīng)急處置等各方面產(chǎn)生的信息，成為一個(gè)全生命期的完整數(shù)據(jù)模型，用于數(shù)據(jù)生成、集成、存儲(chǔ)、共享。從而解決了大數(shù)據(jù)應(yīng)用中數(shù)據(jù)來(lái)源的主要障礙。

（3）BIM與視覺(jué)技術(shù)

BIM技術(shù)的出現(xiàn)使得建筑設(shè)計(jì)由平面向立體空間、從平面繪圖向綜合構(gòu)件布置、從單純數(shù)據(jù)信息向全信息模型集中等進(jìn)行轉(zhuǎn)變；建筑施工過(guò)程中，保證了由各個(gè)工種單獨(dú)完成向各種工種協(xié)同完成等進(jìn)行轉(zhuǎn)變，保證了設(shè)計(jì)和建筑全生命周期的專項(xiàng)設(shè)置；通過(guò)交通行業(yè)的BIM技術(shù)與視覺(jué)技術(shù)的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了平面設(shè)計(jì)與造型設(shè)計(jì)的統(tǒng)一，為構(gòu)思、推敲建筑方案以及檢查設(shè)計(jì)成果提供了便捷工具。BIM模型具備多種設(shè)計(jì)成果輸出模式，可滿足各方的不同需求。同時(shí)，基于BIM模型進(jìn)行虛擬漫游及動(dòng)畫(huà)制作豐富了建筑設(shè)計(jì)表現(xiàn)手段，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，提高了建筑虛擬世界的沉浸感、交互性以及構(gòu)想性。

3.2 完善上海市交通建設(shè)行業(yè)的BIM收費(fèi)政策

BIM技術(shù)總體上依舊處于起步階段，技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)、軟件開(kāi)發(fā)等有待進(jìn)一步探索和完善。與設(shè)計(jì)行業(yè)通用的制圖軟件CAD相比，BIM軟件的開(kāi)發(fā)和購(gòu)買費(fèi)用均較高，而且項(xiàng)目參與人員需要花費(fèi)額外的精力去熟悉不同的軟件，上海市作為全國(guó)BIM領(lǐng)先城市，針對(duì)交通建設(shè)行業(yè)的BIM收費(fèi)政策的空白，應(yīng)該發(fā)揮表率作用。完善上海市交通建設(shè)行業(yè)的BIM收費(fèi)政策，使BIM技術(shù)費(fèi)用合理化、市場(chǎng)化，將進(jìn)一步推進(jìn)BIM技術(shù)在上海市交通建設(shè)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.3 推進(jìn)上海市交通建設(shè)行業(yè)的BIM專業(yè)認(rèn)證和評(píng)估體系建設(shè)

一是專業(yè)認(rèn)證建立。目前交通建設(shè)行業(yè)的BIM專業(yè)認(rèn)證還未在上海實(shí)行，上海的交通建設(shè)企業(yè)需要去外省完成BIM專業(yè)認(rèn)證，給BIM技術(shù)在上海市交通建設(shè)行業(yè)的發(fā)展增加了一定的阻礙。推進(jìn)上海市交通建設(shè)行業(yè)的BIM專業(yè)認(rèn)證既節(jié)省了上海市交通建設(shè)企業(yè)的BIM成本，又為上海市BIM人才培養(yǎng)與引進(jìn)提供了良好的氛圍。二是建立應(yīng)用評(píng)估體系。一方面，BIM技術(shù)起步較晚，建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維單位中能夠熟練使用BIM軟件的技術(shù)人員較少；另一方面，由于缺少行業(yè)通用的軟件且軟件價(jià)格不菲，也給目前交通領(lǐng)域從業(yè)人員學(xué)習(xí)BIM技術(shù)帶來(lái)一定的困難。此外，擁有BIM技術(shù)評(píng)審資質(zhì)的專家更為缺乏，導(dǎo)致應(yīng)用BIM技術(shù)的交通工程項(xiàng)目在評(píng)審、驗(yàn)收等環(huán)節(jié)難以找到合適的專家。所以建立上海市交通BIM項(xiàng)目的評(píng)估體系是迫切而必要的。