王華興，嚴 飛，王家騏

（上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司，上海市200092）

0 引言

BIM技術(shù)的推廣已成為工程技術(shù)發(fā)展必然的趨勢。一套開放、可擴展的BIM標準是BIM推廣應(yīng)用的前提，一是通過該標準實現(xiàn)不同階段、不同專業(yè)間的信息傳遞標準，二是通過其提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)模型，提高企業(yè)業(yè)務(wù)管理與數(shù)據(jù)管理軟件的技術(shù)水平，從而促進建筑業(yè)管理模式由粗放型向精細型轉(zhuǎn)換。

經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，雖然美國、英國、新加坡等國都制定過相應(yīng)的BIM標準，住建部也于2012年啟動了我國BIM標準的編制工作，但所涵蓋的領(lǐng)域都局限于民用建筑。鑒于水利工程所涵蓋的專業(yè)不同于民用建筑，并且BIM技術(shù)本身也在不斷發(fā)展過程中，因此有必要開展水利工程BIM標準體系的研究，以期進一步推廣BIM應(yīng)用時，進行統(tǒng)一指導(dǎo)、規(guī)范應(yīng)用。

本文結(jié)合上海市水利工程特點，參考建筑行業(yè)BIM標準編制指南，提出上海水利行業(yè)的BIM應(yīng)用程度、交付成果、指標要求和檢驗方法，探索適用水利工程BIM應(yīng)用各階段、各參建方之間的數(shù)據(jù)共享規(guī)則和信息傳遞模式，并提出水利行業(yè)的BIM正向設(shè)計流程,為今后水利工程的BIM應(yīng)用提供參考依據(jù)，充分發(fā)揮BIM技術(shù)在提高效率、節(jié)約成本和縮短工期等方面的重要作用。

1 國內(nèi)外BIM標準調(diào)研

1.1 國外BIM標準

（1）美國

自2007起，美國建筑科學研究院已發(fā)布了三版國家BIM標準（NBIMS-US），旨在通過引用現(xiàn)有標準和制定信息交換標準，為建筑工程施工工業(yè)整個生命周期的信息化提供統(tǒng)一操作憑據(jù)。

2007年發(fā)布的第一版沒有提出具體的BIM標準體系，而是著眼于介紹BIM的相關(guān)基礎(chǔ)概念、建立BIM體系的需求和提出BIM標準編寫的原理和方法論。2012年發(fā)布第二版，依據(jù)第一版的需求和方法論明確了BIM標準體系，大體包括引用標準、數(shù)據(jù)交換標準和BIM實施實用文件。

2015年7月22日，NBIMS-US V3面世，其體系框架如圖1所示，較第二版而言，內(nèi)容更為詳盡，增加了BIM協(xié)同作業(yè)的格式標準（BCF）、LOD規(guī)范，且對OmniClass分類編碼標準進行了強化，除了第二版六個 Table以外，增加了 11、12、31、33、34、41、49 七個 Table[1]。

從NBIMS-US的版本進化過程中可以看出，NBIMS-US正逐步融合各類BIM標準，朝國際化開放BIM信息交換環(huán)境的既定目標挺進。

（2）英國

英國于2009和2012年分別發(fā)布了《建筑工程施工工業(yè)（英國）建筑信息模型規(guī)程》第一版和第二版[2]，與NBIMS的不同之處在于，英國的BIM標準著眼于設(shè)計環(huán)境下的信息交互應(yīng)用，基本未涉及BIM軟件的技術(shù)和工業(yè)實施[3]。

（3）新加坡

2011年，新加坡建筑管理署（BCA）發(fā)布了新加坡BIM發(fā)展路線規(guī)劃，在規(guī)劃中，BCA指明在2015年前，將推動整個建筑業(yè)廣泛使用BIM技術(shù)。BCA于2012年5月和2013年8月分別發(fā)布了《新加坡BIM指南》1.0版和2.0版?！缎录悠翨IM指南》是一本參考性指南，包含BIM介紹和BIM模型及協(xié)作流程，概括了各項目成員在采用BIM技術(shù)的項目中不同階段承擔的角色和職責，是制定《BIM執(zhí)行計劃》的參考指南[4]。

圖1 NBIMS第三版體系框架

1.2 國內(nèi)全國性BIM標準

1.2.1 中國建筑信息模型標準框架

2010年清華大學對外公布《中國BIM標準框架體系研究報告》，2011年清華大學BIM課題組發(fā)布《中國建筑模型標準框架研究》（CBIMS）。CBIMS的體系結(jié)構(gòu)與NBIMS類似，針對目標用戶群將標準分為兩類：一是面向BIM軟件開發(fā)提出的CBIMS技術(shù)標準，二是面向建筑工程施工從業(yè)者提出的CBIMS實施標準[5]。

1.2.2 中國國家BIM標準系列

2012至2013年，住建部將6本BIM標準列為國家標準制定項目，分為三個層次[6]：一層是作為最高標準的《建筑工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標準》，其次是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標準，包括《建筑信息模型分類和編碼標準》和《建筑工程信息模型存儲標準》，三層為執(zhí)行標準，即《建筑工程設(shè)計信息模型交付標準》、《制造工業(yè)工程設(shè)計信息模型應(yīng)用標準》、《建筑信息模型施工應(yīng)用標準》。

1.3 國內(nèi)地方性BIM標準

2014年，北京《民用建筑信息模型（BIM）設(shè)計基礎(chǔ)標準》發(fā)布，該標準是北京民用建筑設(shè)計中BIM應(yīng)用的通用原則和基礎(chǔ)標準。主要內(nèi)容包括基本規(guī)定、資源要求、BIM模型深度要求、交付要求等[7]。

2017年8月浙江省提出“積極推廣應(yīng)用建筑信息模型（BIM）技術(shù)，政府投資項目應(yīng)當率先應(yīng)用BIM技術(shù)”。緊接著在9月份，省住建廳印發(fā)了《浙江省建筑信息模型（BIM）技術(shù)推廣應(yīng)用費用計價參考依據(jù)》，明確了BIM技術(shù)應(yīng)用在民用建筑、軌道交通、地下綜合管廊、市政道路等方面費用計價標準。

此外，上海也在積極推動BIM標準的制定。目前在編或已發(fā)布的上海市BIM應(yīng)用標準包括建筑、軌道交通、市政、人防這幾個子行業(yè)，涵蓋了基礎(chǔ)標準、協(xié)同應(yīng)用、實施規(guī)劃、設(shè)計施工、管理審查、以及竣工運維等全過程的內(nèi)容。

1.4 國內(nèi)外BIM標準分析

相較于美國，我國BIM 國家標準的制定目的雖然同樣是為促進建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，但政府對于整個行業(yè)的把控力度和美國存在較大差別。

一方面，目前很多大項目都在應(yīng)用與BIM相關(guān)的信息化技術(shù)，這就推動政府要快速把國家級標準編制出來。另一方面，由于標準出臺后有著很強的實施層面的因素。因此對于編制單位來說，除了要提供先進理念，還需要把一些優(yōu)秀的實踐成果和實踐方式加入進去，才能夠形成一個比較完善的國家標準。與美國市場主導(dǎo)下的BIM標準發(fā)展不同，我國BIM國家標準的制定中政府起到了絕對的主導(dǎo)作用。

雖然BIM無疑將給行業(yè)的發(fā)展帶來眾多益處，但是BIM的應(yīng)用過程實際上是整個社會生產(chǎn)關(guān)系的改變，涉及到各方面經(jīng)濟利益，如果采用一刀切的強制方式，反而會給BIM的推廣帶來很多阻力，因此當前發(fā)展還是應(yīng)以政府引導(dǎo)為主。

2 上海市水利工程特點

上海地區(qū)屬長江河口三角州沖積平原，地處以太湖為中心的蝶形洼地東緣，全境除西南部有天馬山、佘山等少數(shù)孤丘外，整個大陸部分和三個島嶼均地勢低平坦蕩，且上海作為平原感潮河網(wǎng)地區(qū)，濱江臨海，水量充沛，長期以來，由于平原河網(wǎng)地勢低下，洪澇災(zāi)害首當其沖[8]，因此，上海市水利工程以水閘、泵站為主，兼考慮堤防、海堤，主要特點如下：

（1）水利工程地質(zhì)、地形模擬需較高精度

水利工程中地質(zhì)、地形的模擬非常重要，無論是水閘、泵站，還是海堤、堤防工程，地質(zhì)關(guān)系到結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定安全；地形關(guān)系到土方的準確。BIM技術(shù)的顯著特點就是可視化，利用BIM技術(shù)把地形資料和地質(zhì)資料整合成BIM模型，使地形、地質(zhì)和結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來，布置運輸通道、臨建等設(shè)施，在設(shè)計工作中可發(fā)揮積極作用。

（2）施工放樣精度要求高

無論是泵站的異形流道，還是水下基槽開挖，水利工程對施工放樣的精度要求甚高。BIM技術(shù)之前的放樣通常通過二維平面圖紙進行，精度存在一定的損失。BIM技術(shù)給設(shè)計精度帶來了革命性變化，真正做到了精度準、效率高。由于BIM數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)精度達到構(gòu)件級，是通過實體建模技術(shù)建立，無論是復(fù)雜的流道，還是異形的構(gòu)件，都可以高效得到。

（3）專業(yè)較多，對圖紙的協(xié)調(diào)性要求高

施工圖紙審核在施工技術(shù)管理中非常重要，BIM技術(shù)是施工圖紙審核最有效的方法，通過BIM建模過程，對水利工程總圖、工藝、結(jié)構(gòu)檢查其是否相符、水工總圖與配套工程是否銜接、內(nèi)部結(jié)構(gòu)與機械系統(tǒng)設(shè)備有無矛盾、圖紙尺寸及高程有無錯誤等，充分理解設(shè)計意圖，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷。

（4）水閘、泵站啟閉合理性要求高

BIM技術(shù)提供的完整工程信息模型可加深對工程全貌和重難點分項工程的理解。三維可視化功能再加上時間維度，可進行虛擬模擬。通過虛擬模擬技術(shù)可在水閘泵站啟閉合理性方案確定上提前預(yù)測，發(fā)現(xiàn)問題，制定最優(yōu)的啟閉方案。

3 現(xiàn)有BIM標準對上海市水利工程的適用性分析

現(xiàn)有BIM標準正在逐漸完善中，這些標準可作為本次編制的參考，但對上海水利工程而言，還存在以下不足：

（1）專業(yè)內(nèi)容缺失

現(xiàn)有BIM標準內(nèi)容廣泛，但在總體而言，不管是國際標準，亦或是國內(nèi)各地區(qū)標準，主要專業(yè)一般為建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、電氣等，這些標準對水利行業(yè)有一定的參考意義，但是不能涵蓋水利獨有的專業(yè)領(lǐng)域，例如金結(jié)、水機等，這些領(lǐng)域的BIM標準有待補充。

（2）地域范圍限制

國內(nèi)外BIM標準均是基于各自國家或各自地區(qū)的項目特點，盲目照搬外有標準作為上海市水利工程BIM的技術(shù)或應(yīng)用標準，將會起到事倍功半的效果，所以標準的本土化及其重要。上海的水利項目主要為民生工程，不同于常規(guī)的建筑項目，一般情況下以水務(wù)局或其下屬機構(gòu)為業(yè)主單位，工作流程及工程驗收等相關(guān)事宜遵循政府部門頒布的規(guī)章制度，因此上海市水利BIM的實施管理及竣工交付等規(guī)范均應(yīng)適應(yīng)上述情況。

且上海地區(qū)屬長江河口三角州沖積平原，地質(zhì)情況較內(nèi)陸地區(qū)而言，具有一定的特色，淤泥層較厚，為保證工程結(jié)構(gòu)安全，在基礎(chǔ)處理上，水利工程樁基礎(chǔ)應(yīng)用較廣泛，因此地域造成了基礎(chǔ)處理也成為了BIM應(yīng)用的側(cè)重點之一。

（3）發(fā)展水平參差不齊

與發(fā)達國家相比，國內(nèi)BIM研究稍顯落后。據(jù)清華大學BIM課題組調(diào)研，新加坡與美國分別于1995和1996年啟動BIM研究，中國香港于2000年開始進入BIM領(lǐng)域，而中國大陸最早研究BIM為2003年，政府發(fā)布《2003～2008全國建筑業(yè)信息化發(fā)展規(guī)劃綱要》[5]。各國發(fā)展水平的不同，在行業(yè)內(nèi)表現(xiàn)為工程設(shè)計、施工、管理等人員對BIM技術(shù)的接受程度各有不同，這種不同又影響從業(yè)人員對BIM標準的執(zhí)行力度。因此，上海市水利BIM標準一定是要符合上海市水利行業(yè)在BIM領(lǐng)域的發(fā)展水平，在此基礎(chǔ)上，從業(yè)人員才能更大程度地踐行標準。

（4）軟件支持的力度不足

BIM軟件是BIM標準在應(yīng)用過程中最直接的工具，目前主要以國外公司開發(fā)的軟件為主，軟件主要基于準IFC、OmniClass、COBie等歐美標準，導(dǎo)致水利項目除了工程通用領(lǐng)域外，獨有內(nèi)容無法在軟件中體現(xiàn)，限制了BIM在水利行業(yè)的發(fā)展。通過建立水利BIM標準，可使BIM軟件開發(fā)有制可依、有規(guī)可守、有序可循，提高上海市水利行業(yè)BIM標準應(yīng)用深度和廣度。

綜上分析，國內(nèi)外BIM標準對上海市水利BIM標準有一定的借鑒意義，但在專業(yè)內(nèi)容、地域范圍、發(fā)展水平、軟件支持等方面依舊有一定的缺陷，因此，創(chuàng)建基于上海市水利工程特點的BIM標準具有十分重要的意義。

4 基于上海市水利工程特點的BIM標準

根據(jù)上述分析，本文基于上海市水利工程特點，創(chuàng)建上海市水利工程BIM標準，包括技術(shù)標準、應(yīng)用指南、實施管理辦法及竣工交付標準。

4.1 上海水利行業(yè)信息模型技術(shù)標準

“上海水利行業(yè)信息模型技術(shù)標準”適用于本市新建、改建、擴建和大修的水利工程，在規(guī)劃、設(shè)計、施工、運維階段BIM技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)標準，該標準是其他所有標準的應(yīng)用基礎(chǔ)，其內(nèi)容框架如圖2所示。

4.2 上海水利行業(yè)信息模型應(yīng)用指南

“上海水利行業(yè)信息模型應(yīng)用指南”適用于本市新建、改建、擴建和大修的水利工程，規(guī)范在規(guī)劃、設(shè)計、施工階段BIM技術(shù)應(yīng)用點目標、技術(shù)要求、工作流程和交付要求，其內(nèi)容框架如圖3所示。

圖2 上海水利行業(yè)信息模型技術(shù)標準框架

圖3 上海水利行業(yè)信息模型應(yīng)用指南框架

4.3 上海水利行業(yè)信息模型實施管理辦法

“上海水利行業(yè)信息模型實施管理辦法”適用于本市新建、改建、擴建和大修的水利工程，在規(guī)劃、設(shè)計、施工階段BIM技術(shù)實施過程管理，其內(nèi)容框架如圖4所示。

圖4 上海水利行業(yè)信息模型實施管理辦法

4.4 上海水利行業(yè)信息模型竣工交付標準

“上海水利行業(yè)信息模型竣工交付標準”適用于本市新建、改建、擴建和大修的水利工程竣工模型交付管理，符合本市水利工程設(shè)施設(shè)備運行維護管理平臺交付要求，其內(nèi)容框架如圖5所示。

圖5 上海水利行業(yè)信息模型竣工交付標準

5 結(jié)語

上海市水利工程BIM標準是基于上海市水利工程獨有特點提出的，對于國內(nèi)相似水利工程的BIM應(yīng)用具有較強的參考價值。目前，該套標準正應(yīng)用于上海市張馬泵站BIM示范工程，對于規(guī)范化水利工程BIM應(yīng)用與管理起到了重要作用，未來可考慮推廣到整個上海市水利行業(yè)，并逐步成為國內(nèi)水利行業(yè)的BIM標準的重要組成部分。

此外，BIM標準的創(chuàng)建對于開發(fā)具有上海市水利工程特點的BIM軟件具有一定的指導(dǎo)意義。沒有軟件，水利工程BIM標準就無法落地，因此本土化、行業(yè)化的BIM軟件應(yīng)與BIM標準體系從戰(zhàn)略層面同步思考和推進。