董　薇

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京　100055)

信息化的高速發(fā)展和不斷應用，其影響已波及到鐵路勘察設計的方方面面。近年來，隨著我國鐵路工程建設的不斷開展，迫使勘察設計企業(yè)需要進一步提高信息化的水平，用信息化帶動和提升勘察設計行業(yè)單位的核心競爭力。上個世紀，“甩圖板”工程使得鐵路勘察設計行業(yè)應用cad，實現(xiàn)了歷史性的突破，現(xiàn)在BIM(Building Information Model)技術(shù)在國內(nèi)很多大型的建筑設計方面得到了很好的使用。BIM技術(shù)給勘察設計企業(yè)帶來的好處是非常明顯的，不僅提高了設計人員的設計效率，并且可以支持設計數(shù)據(jù)的重復利用，例如，用于對設計結(jié)果進行各種深入分析，設計階段數(shù)據(jù)可在施工階段直接利用等。BIM技術(shù)已是實現(xiàn)鐵路工程建設領域發(fā)展的必然趨勢，某些項目已經(jīng)要求參建單位、設計院提交三維數(shù)字模型化成果，三維協(xié)同設計已成為勘察設計院爭取行業(yè)地位的重要動力來源。BIM技術(shù)的運用和發(fā)展不僅需要經(jīng)歷一個過程，而且有一些很關鍵問題需要進一步解決。鐵路勘察設計院信息化管理部門對BIM運用、實施的管理將是一個新的課題。

1　BIM技術(shù)簡介

國際標準組織設施信息委員會對BIM的定義是：BIM是在開放的工業(yè)標準下對設施的物理和功能特性及其相關的項目生命期信息的可計算/可運算的形式表現(xiàn)，從而為決策提供支持，以更好地實現(xiàn)項目的價值。

也有把BIM定義為建筑信息模型，是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數(shù)據(jù)模型。不同的組織和研究機構(gòu)對BIM有不同的理解和定義，但是BIM技術(shù)一般會具備以下特征。

(1)模型的完整性：除了對工程對象進行幾何信息和拓撲關系的描述，還包括完整的工程信息描述，如對象名稱、結(jié)構(gòu)類型、建筑材料、工程性能等設計信息；施工工序、進度、成本、質(zhì)量，以及人力、機械、材料資源等施工信息；工程安全性能、材料耐久性能等維護信息；對象之間的工程邏輯關系等。

(2)模型的相關性：信息模型中的對象是可識別且相互關聯(lián)的，系統(tǒng)能夠?qū)δＰ偷男畔⑦M行統(tǒng)計和分析，并生成相應的圖形和文檔。如果模型中的某個對象發(fā)生變化，與之關聯(lián)的所有對象都會隨之更新，以保持模型的完整性和健壯性。

(3)模型的一致性：在建筑生命期的不同階段模型信息是相同的，同一信息不用重復輸入，而且信息模型能夠自動演化，模型對象在不同階段可以簡單地進行修改和擴展而無需重新創(chuàng)建，避免了信息不一致的錯誤。

2　BIM技術(shù)在鐵路勘察設計運用的前景

當前鐵路勘察設計的各專業(yè)雖然都有部分專門的輔助設計軟件來提高設計效率，但是在設計中以及最終的設計成果都采用傳統(tǒng)的二維平面圖形式。二維的手段來表達龐大復雜的鐵路工程信息本身并不符合人類的認知和思維習慣，軟件只是起到了有限的輔助設計的作用，達不到所見即所得的可視化效果，工程師在進行設計時不能很好的體現(xiàn)設計理念和設計思想。當前，鐵路勘察設計信息化管理中也遇到眾多的問題和難點：

①當前鐵路設計各專業(yè)都是在各自獨立的軟件平臺進行設計，對于各專業(yè)采用的設計軟件，設計平臺難以集中管理。

②設計信息很難集中處理，存在眾多的專業(yè)間設計交接。

③鐵路設計院在勘察設計過程中產(chǎn)生的設計信息和成果是鐵路工程建設的重要資料和寶貴財富，是下一步施工、監(jiān)理等建設環(huán)節(jié)的重要依據(jù)。當前，設計信息和設計成果電子化程度低，利用率也比較低。以上問題嚴重影響鐵路設計效率和設計質(zhì)量的進一步提高。

隨著BIM技術(shù)的不斷深入，鐵路勘察設計信息化管理將會發(fā)生重大的變化。知識管理從各類知識體系的信息化過程出發(fā)，而網(wǎng)絡協(xié)同設計從設計作業(yè)媒介和手段出發(fā)，BIM技術(shù)從設計工作的內(nèi)容和手段出發(fā)，信息化正逐步改變鐵路勘察設計院的工作模式。從勘察設計的工作流程角度看，建筑模型的拆分組合，建筑信息的獲取輸入、調(diào)整，其他各項信息管理會成為設計階段優(yōu)化、團隊協(xié)作優(yōu)化的主要內(nèi)因。由于勘察設計的內(nèi)容與手段發(fā)生了變化，傳統(tǒng)的設計流程，如預可研、可研、初步設計、施工圖設計及施工配合等各階段的作業(yè)模式將發(fā)生變化，包括階段性成果內(nèi)容、各項設計過程控制指標、團隊架構(gòu)、提資方法、提資深度和時間進度安排，甚至專業(yè)組成和員工的知識體系架構(gòu)等都會發(fā)生變化。從這些方面可以看出，BIM技術(shù)的引入對勘察設計生產(chǎn)人員的組成、信息的傳遞、成果的產(chǎn)生等都會產(chǎn)生積極的作用，建筑信息模型正在成為設計院設計產(chǎn)品交付成果之一。未來設計院的交付成果逐漸發(fā)展成為建筑信息模型，設計院的主要工作將會圍繞著建筑信息模型的構(gòu)建和使用而展開。針對BIM技術(shù)運用的信息化管理在設計院所能夠起到的作用也會越來越明顯。BIM技術(shù)發(fā)展同時也影響著其他各項信息化管理工作，例如質(zhì)量體系、協(xié)同設計、知識管理、技術(shù)發(fā)展等，在今后幾年都會與BIM技術(shù)產(chǎn)生越來越密切的關系。

在推廣BIM應用中最大的問題是：三維設計相對于傳統(tǒng)的二維設計而言，不是一個簡單的升級，而是一個跨越的變革，在這個過程中，必須要研究并建立一套全新的且符合三維設計思路的工作模式和設計流程，從而保證從二維繪圖到三維設計的順利過渡和實施。在這個變革中，BIM運用和實施過程中鐵路勘察設計院的信息化管理也需要對應作出相應的規(guī)劃和調(diào)整。

3　鐵路勘察設計BIM的運用管理展望

3.1　BIM軟件的選擇

鐵路勘察設計涉及眾多的站前、站后專業(yè)和多個設計階段，為了能選擇最適合的BIM軟件，需要站前、站后各專業(yè)列出各自詳細的需求，會同信息化管理部門一起在考慮投入預算的情況下討論、評比，選擇出最適合的BIM軟件。

現(xiàn)在主要的BIM類軟件有：

①Autodesk公司開發(fā)研制的Revit軟件，為建筑、結(jié)構(gòu)和機電系列，由于AutoCAD的廣泛使用的基礎，市場的占有率也很大。上海錦申信息科技有限公司在其基礎上開發(fā)了鐵路電氣BIM設計系統(tǒng)。

②Bentley公司開發(fā)研制的建筑、結(jié)構(gòu)和設備系列，Bentley產(chǎn)品在石油、化工、電力、醫(yī)藥等方面和基礎設施(道路、橋梁、市政、水利等)領域有無可爭辯的優(yōu)勢。

③Nemetschek公司的ArchiCAD，屬于一個面向全球市場的產(chǎn)品，是最早的一個具有市場影響力的BIM核心建模軟件。因為它僅限于建筑專業(yè)，在中國與其他專業(yè)配套的功能比較欠缺，所以比較難在國內(nèi)設計院推廣開來。

3.2　組織結(jié)構(gòu)變化

BIM是一個組織嚴密團隊協(xié)同的結(jié)果，BIM技術(shù)的實施會改變現(xiàn)有組織結(jié)構(gòu)。一些組織會形成新的部門或新的職位來處理BIM技術(shù)或服務。為了保證BIM技術(shù)的順利實施和運用。在BIM的建設過程中，需要包括以下一些人員或部門。

BIM項目經(jīng)理——負責分配BIM資源與權(quán)限。

BIM管理部門——負責對日常系統(tǒng)的維護與管理。

BIM信息標準部門——負責標準信息規(guī)則的制定與調(diào)試。

BIM工程師——負責基礎模型的搭建與設計，此類人員以各生產(chǎn)院既有設計人員為主。

BIM分析師——負責相關專業(yè)的數(shù)據(jù)分析與設計。

BIM繪圖師——負責將BIM的成果有效輸出并修飾美化。

BIM工程秘書——負責對日常操作、表單以及法律文件的整理與監(jiān)督。此外，一些傳統(tǒng)意義的職位，也可以作為整個團隊的有效補充。

其他輔助人員——以上未涉及的崗位，負責協(xié)助整個系統(tǒng)的有效運行。

組織結(jié)構(gòu)的變化會給勘察設計院的整體管理帶來重大的變化，這將是一個重大的挑戰(zhàn)，如何保證BIM技術(shù)的合理利用并轉(zhuǎn)化成真正的生產(chǎn)力，還需要各方面的共同努力。

3.3　培訓管理

BIM實施過程中的人員培訓也是BIM成功運用的一個關鍵。老員工和新進員工都將需要進行相關的BIM技術(shù)培訓。培訓安排主要需要考慮培訓需求，包括技能、人事類型、培訓人員數(shù)量和每人所需培訓時間等。

3.4　系統(tǒng)管理

BIM技術(shù)開始實施以后，對現(xiàn)行的信息化管理提出了更高的要求：

①多專業(yè)的設計協(xié)同，必將產(chǎn)生大數(shù)據(jù)量的傳輸，對網(wǎng)絡帶寬的要求更高，需要對既有硬件和網(wǎng)絡進行升級。

②建筑模型的三維設計成果比較復雜，電子文件體系比較完整，文件格式更豐富，各個文件之間引用關系更復雜、全面，對文件與文件夾的管理水平要求更高。需要考慮對文件夾結(jié)構(gòu)上傳、下載、編輯、批注和查看的權(quán)限進行嚴格控制，并且在對文件夾結(jié)構(gòu)進行操作時，選定的群組、個人或全體員工可以得到相關通知。通知信息中應包含更新文件、更新人身份等信息。

③由于鐵路勘察設計階段專業(yè)多，相應的設計成果也比較多，文件名、文件的時序復雜，版本控制以及時間控制要求也會更高。

④在協(xié)同設計過程中將產(chǎn)生大量文件，在信息化管理中對服務器存儲空間的要求大，文件容量的控制要求更高。

3.5　基于BIM運用標準的建立和知識管理

(1)基于BIM運用標準的建立

制定文件管理規(guī)則和建模標準是實施BIM技術(shù)的一個關鍵部分。BIM運用應該有一個清晰的文件結(jié)構(gòu)，并且所有文件應該都有一個準確清楚的名稱并建立詳細的建模標準。建模標準對模型的精度和尺寸、對象屬性、詳細等級和測量公約制定準則。模型應該包括為設計意圖、分析和施工的所有適當?shù)臉俗⒊叽?。細致的詳細等?LOD)分析可以使用Exhibit A數(shù)據(jù)表來執(zhí)行，這將有助于確定哪些組件將建模，由誰負責，在哪個項目階段以及在什么詳細等級。LOD分為四個級別：L1、L2、L3、施工文檔級別。在L1級別，模型將包括基本形狀來表示近似大小、形狀和對象的定位。這些對象可以是2D或3D。在L2級別，模型將包括對象裝配的近似大小、形狀、方向和目標數(shù)據(jù)。在L3級別，模型將包括數(shù)據(jù)豐富組件的實際大小、形狀和方向。在施工文檔級別，模型將包括詳細組件的最終大小、形狀和用于施工和制造的定位。

(2)BIM技術(shù)與知識管理的結(jié)合

傳統(tǒng)的知識管理中，知識提煉是一個重要的環(huán)節(jié)。企業(yè)根據(jù)大量的工程實例，制定了大量標準圖，供設計師重復使用?？擅總€標準圖都有使用的前提，很多新手經(jīng)常因為對前提理解和運用不當，知其然不知其所以然。能否準確和快捷地進行關聯(lián)已經(jīng)成為設計知識重用面臨的挑戰(zhàn)性問題。

基于BIM的設計成果可以為使用者提供基于設計情景的知識檢索，提高了知識的利用，技術(shù)成果的應用更趨實用與有效?；贐IM的設計成果也從廣度和深度的兩方面迅速膨脹，既拓展到相關的其他領域，也深入到更細的層次，海量信息的提供，減小了知識獲取成本，降低了跨界的門檻，夯實了創(chuàng)新的基礎。

知識管理與BIM的結(jié)合主要有以下幾個方面：

①知識庫與BIM數(shù)據(jù)庫對接，彼此提出發(fā)展需求，彼此應用研究成果。

②各專業(yè)的各項技術(shù)成果在族庫建設和設計過程中的應用。

③知識地圖與族庫體系的互相調(diào)用。

隨著各項設計業(yè)務和設計成果的BIM化，知識管理必將與BIM技術(shù)的結(jié)合得越來越緊密。

4　結(jié)束語

如同十多年前的CAD技術(shù)一樣，隨著BIM技術(shù)與思想的不斷成熟、市場認可的不斷提高，BIM技術(shù)將不可避免地成為設計工作的基本工具，為包括技術(shù)管理在內(nèi)的設計工作的方方面面提供服務。BIM作為引領三維設計的核心理念，相信其在鐵路勘察設計中能夠發(fā)揮巨大作用。

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