鐘青

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)處，湖北 武漢 430063）

1 概述

工程項(xiàng)目具有參與方多、生命周期長(zhǎng)、軟件種類復(fù)雜等特點(diǎn)，應(yīng)用BIM技術(shù)優(yōu)化項(xiàng)目質(zhì)量、降低項(xiàng)目成本、縮短項(xiàng)目周期、提高運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本[1-3]，必須要建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系。其中，存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)基礎(chǔ)類（Industry Foundation Classes，IFC）是一種開(kāi)放的數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋了建筑全生命周期各階段全部業(yè)務(wù)需求的數(shù)據(jù)定義[4]。但I(xiàn)FC標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有考慮特定階段的信息交換，兼容IFC的軟件因缺乏特定的信息需求定義而遭遇瓶頸，軟件無(wú)法保證交互數(shù)據(jù)的完整性與協(xié)調(diào)性[5]。因此需要采用流程標(biāo)準(zhǔn)信息交付手冊(cè)（Information Delivery Manual，IDM）對(duì)建筑全生命周期過(guò)程中各階段進(jìn)行準(zhǔn)確劃分，并詳細(xì)定義每個(gè)工程節(jié)點(diǎn)各參與人員在每個(gè)階段應(yīng)該傳遞哪些信息[4]，明確每個(gè)階段要完成的任務(wù)。

目前國(guó)外有關(guān)IDM的理論與研究已經(jīng)比較豐富，BuildingSMART International編寫(xiě)了IDM手冊(cè)并最終成為ISO標(biāo)準(zhǔn)，為IDM標(biāo)準(zhǔn)制定規(guī)范性參考。而我國(guó)幾乎沒(méi)有對(duì)IDM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行針對(duì)性研究[6]。在國(guó)外IDM研究基礎(chǔ)上，提出基于IDM的鐵路信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，幫助鐵路信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員明確本專業(yè)任務(wù)及與其他專業(yè)進(jìn)行交互，并為其他專業(yè)設(shè)計(jì)流程提供借鑒。

2 IDM研究方法

IDM定義了建設(shè)項(xiàng)目生命周期某一階段某一專業(yè)需要從整體BIM中獲取和提交信息的規(guī)則，以及階段和階段之間、專業(yè)和專業(yè)之間的信息交換需求。

IDM的開(kāi)發(fā)分為流程定義和技術(shù)方案兩方面。其中，繪制流程圖+定義用例、說(shuō)明交換場(chǎng)景、描述交換需求屬于流程定義，與行業(yè)從業(yè)者相關(guān)；開(kāi)發(fā)模型視圖定義（Model View Definition，MVD）、開(kāi)發(fā)軟件屬于技術(shù)方案，與信息通信領(lǐng)域的分析人員及程序員相關(guān)。具體步驟[7]如下：

第一步：繪制流程圖+定義用例。流程圖用于描述某個(gè)特定主題邊界下的活動(dòng)流程；用例揭示活動(dòng)是如何同用戶或其他系統(tǒng)交互的。

第二步：說(shuō)明交換場(chǎng)景。用于詳細(xì)描述流程圖中的各個(gè)活動(dòng)內(nèi)容。

第三步：描述交換需求。對(duì)流程圖中特定活動(dòng)所需的交換信息進(jìn)行完整描述。

第四步：開(kāi)發(fā)MVD。讓交換需求可以在BIM軟件中得到具體應(yīng)用和體現(xiàn)。

第五步：開(kāi)發(fā)軟件。軟件開(kāi)發(fā)人員利用上階段的MVD開(kāi)發(fā)實(shí)際軟件。

主要從流程定義方面對(duì)鐵路信息系統(tǒng)的IDM標(biāo)準(zhǔn)制定進(jìn)行介紹。因此重點(diǎn)在以上步驟中的前三個(gè)，對(duì)于MVD和軟件開(kāi)發(fā)部分不做描述。

3 基于IDM的鐵路信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 流程圖及用例定義

流程圖描述了某個(gè)特定主題邊界下的活動(dòng)流程，其目的是理解構(gòu)成流程圖的活動(dòng)配置、參與的角色、需要及產(chǎn)生的信息[8-9]。鐵路信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程見(jiàn)圖1，水平欄代表不同角色的活動(dòng)，參與人員包括項(xiàng)目管理者、鐵路土建設(shè)計(jì)工程師、信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師、其他系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師、審查者；垂直欄代表信息系統(tǒng)各設(shè)計(jì)階段，包括預(yù)可研階段、可研階段、初步設(shè)計(jì)階段、施工圖設(shè)計(jì)階段；圓角方形代表流程；帶箭頭的實(shí)線代表流程間的信息流；帶空心箭頭的虛線代表流程間的消息流；帶參考數(shù)字標(biāo)記的符號(hào)代表交換內(nèi)容，具體內(nèi)容可在鐵路信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)的交換場(chǎng)景表中查詢。

每個(gè)用例提供了一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)景，該場(chǎng)景揭示了活動(dòng)是如何同用戶或其他系統(tǒng)交互的。鐵路信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)用例見(jiàn)表1，表中所定義的用例并不詳盡，僅定義了鐵路信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段數(shù)據(jù)交換過(guò)程最重要的8個(gè)用例，包括導(dǎo)入初始參考模型（其他接口專業(yè)）、設(shè)計(jì)到設(shè)計(jì)、圖紙和文件生成、工程數(shù)量統(tǒng)計(jì)、仿真、3D可視化、碰撞檢測(cè)和設(shè)計(jì)審核。定義用例時(shí)需考慮用例的名稱、描述、目的、交換場(chǎng)景、所需幾何信息和語(yǔ)義信息等。

圖1 鐵路信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

表1 鐵路信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)用例

3.2 交換場(chǎng)景

交換場(chǎng)景用于詳細(xì)描述流程中的各個(gè)活動(dòng)內(nèi)容及所需交換用例的完整性描述，這種描述采用的是非技術(shù)性方式，即從項(xiàng)目建設(shè)者、設(shè)計(jì)師等BIM用戶角度對(duì)信息進(jìn)行描述。鐵路信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)的交換場(chǎng)景見(jiàn)表2，表中描述了信息流的發(fā)送方和接收方、信息傳送的目的、內(nèi)容以及所涉及的用例。

3.3 交換需求

交換需求表對(duì)系統(tǒng)中某個(gè)設(shè)備類型需要交換的屬性集、屬性、屬性描述及本屬性是必須還是可選進(jìn)行了描述。

由于鐵路信息系統(tǒng)設(shè)備和管線內(nèi)容較多，無(wú)法對(duì)其交換需求一一列舉，因此僅以綜合顯示系統(tǒng)中LED顯示屏在交換場(chǎng)景6和交換場(chǎng)景8需要交換的具體內(nèi)容為例對(duì)交換需求進(jìn)行介紹（見(jiàn)表3）。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)IDM標(biāo)準(zhǔn)的研究，從流程定義方面分析了鐵路信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，繪制了鐵路信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖，定義了相關(guān)用例，并用相應(yīng)的表格列出流程圖中的交換場(chǎng)景和部分交換需求。該方法以鐵路信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，同樣也適用于鐵路其他系統(tǒng)專業(yè)領(lǐng)域。

表2 鐵路信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)的交換場(chǎng)景

目前關(guān)于IDM的研究還有待深入。以上研究?jī)H涉及鐵路信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分，施工、采購(gòu)、運(yùn)維等階段還未涉及。另外，還需完善鐵路信息系統(tǒng)IFC標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)具體的數(shù)據(jù)搭載，以實(shí)現(xiàn)交換需求。利用IFC標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)IDM標(biāo)準(zhǔn)，再輔以程序支持，最終實(shí)現(xiàn)有效且有用的BIM軟件數(shù)據(jù)傳遞。

表3 交換需求表