蘇立勇，周 軼，張志偉，路清泉

(1.北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司，北京 100068；2.城市軌道交通全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)與安全監(jiān)控北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100068)

0 引言

近年來，政府對(duì)信息化的推動(dòng)力度不斷加大，BIM產(chǎn)業(yè)發(fā)展如火如荼，從業(yè)人員和市場(chǎng)規(guī)模發(fā)展迅速。但是，BIM技術(shù)繁榮的背后隱憂頗多，應(yīng)用思路、技術(shù)上存在諸多問題，總體上還處于投入多產(chǎn)出少、建模型、放動(dòng)畫的初級(jí)階段，尚未給相關(guān)行業(yè)帶來明顯推動(dòng)作用[1]。

目前，已有不少針對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)用的研究。陳海麗等[2]以南京地鐵5號(hào)線PPP項(xiàng)目為例,介紹了項(xiàng)目施工過程中BIM技術(shù)初步應(yīng)用與后期規(guī)劃；陳濤等[3]依托寧波市軌道交通某地下車站土建工程，對(duì)基于BIM(building information modeling，建筑信息模型) 的數(shù)字化建設(shè)管理技術(shù)展開研究，從平臺(tái)架構(gòu)的技術(shù)層面及應(yīng)用層面進(jìn)行論述；易德新等[4]研究了BIM技術(shù)在軌道交通項(xiàng)目施工管理中的應(yīng)用,建立了軌道交通的協(xié)同施工管理平臺(tái)，并以寧波軌道交通3號(hào)線一期明樓站的施工管理為例,在數(shù)據(jù)深化和BIM施工管理應(yīng)用2方面展開應(yīng)用研究；段熙賓等[5]研究了面向軌道交通項(xiàng)目的BIM協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，將貫穿于項(xiàng)目設(shè)計(jì)周期內(nèi)的信息進(jìn)行集中及有效管理,提升設(shè)計(jì)院的信息化管理水平；施平望等[6]從軌道交通項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用需求出發(fā),研究BIM項(xiàng)目協(xié)同平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及各大功能模塊,包括文檔管理模塊、流程管理模塊、設(shè)施設(shè)備構(gòu)件庫(kù)模塊以及數(shù)據(jù)校驗(yàn)?zāi)K,并依托上海市軌道交通在建項(xiàng)目,驗(yàn)證平臺(tái)應(yīng)用的可行性及價(jià)值；張波等[7]在北京、蘭州、呼和浩特BIM實(shí)施經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,基于城市軌道交通工程建設(shè)特點(diǎn),提出城市軌道交通工程BIM實(shí)施體系組成和建設(shè)方法，并對(duì)實(shí)施過程中存在的問題進(jìn)行思考,可為城市軌道交通的BIM實(shí)施提供參考；李姝君等[8]分析得出BIM 技術(shù)目前存在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)薄弱、基本技術(shù)與通用管理系統(tǒng)欠缺、工程管理水平有限等瓶頸，針對(duì)性地提出完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、提升軟件通用性和數(shù)據(jù)利用能力、建設(shè)工程生命周期管理框架和融入智慧城市體系等建議，同時(shí)指出BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維階段存在的實(shí)際問題，但是沒有依托實(shí)際項(xiàng)目描述具體存在的問題。

綜上所述，目前主要從設(shè)計(jì)、施工、項(xiàng)目管理以及純技術(shù)角度對(duì)BIM應(yīng)用進(jìn)行分析研究。本文結(jié)合用戶需求和全過程應(yīng)用，對(duì)目前存在的問題深入分析，剖析各階段BIM應(yīng)用的痛點(diǎn)，并提出思路和下一步提升計(jì)劃。

1 BIM概述

1.1 對(duì)BIM的理解與認(rèn)識(shí)

BIM是指由各種數(shù)據(jù)組成的模型。從概念中就可看出，BIM的實(shí)質(zhì)是信息，BIM技術(shù)應(yīng)用的核心是數(shù)據(jù)的應(yīng)用，一切都應(yīng)圍繞數(shù)據(jù)的采集、分析和研究做工作。理論上來說，所有的數(shù)據(jù)都是有用的，但過多的數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)規(guī)模過大、投資代價(jià)太大，甚至無法實(shí)現(xiàn)最終目的。因此，首先需要對(duì)數(shù)據(jù)需求進(jìn)行梳理，篩選有價(jià)值數(shù)據(jù)，剔除無價(jià)值數(shù)據(jù)，減小系統(tǒng)規(guī)模，以最小的代價(jià)獲取最大的價(jià)值；其次是數(shù)據(jù)的采集，通過二維碼、物聯(lián)網(wǎng)、激光掃描等技術(shù)保證工程數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性，以滿足工程的應(yīng)用；然后是數(shù)據(jù)的分析與應(yīng)用，通過數(shù)據(jù)提高工程的精細(xì)化管理，提高工程質(zhì)量，降低工程風(fēng)險(xiǎn)，降低工程造價(jià)；最后通過數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期積累形成工程大數(shù)據(jù)庫(kù)，通過背后的強(qiáng)大機(jī)器學(xué)習(xí)算法及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析為后續(xù)工程的建設(shè)提供指導(dǎo)。新的時(shí)代是信息時(shí)代、大數(shù)據(jù)時(shí)代，而BIM技術(shù)正是建筑業(yè)大數(shù)據(jù)時(shí)代的一把金鑰匙。

1.2 當(dāng)前BIM應(yīng)用存在的問題

隨著BIM應(yīng)用的不斷深入，越來越多的問題暴露出來，尤其是在軌道交通行業(yè)，點(diǎn)多線長(zhǎng)、周邊環(huán)境復(fù)雜、工程過程中變化較多、整體籌劃困難等特殊性，使得BIM應(yīng)用落地更加困難。

1)BIM應(yīng)用需求不明確，未能與工程密切結(jié)合。BIM的核心是數(shù)據(jù)，不同的需求對(duì)應(yīng)不同的數(shù)據(jù)和技術(shù)路線。不同業(yè)務(wù)部門的工作內(nèi)容與信息化的可結(jié)合程度不同，針對(duì)業(yè)務(wù)的需求調(diào)研工作量大、專業(yè)知識(shí)要求高。因此，雖有調(diào)研工作，但往往落實(shí)不到位，導(dǎo)致各方的BIM應(yīng)用需求不明確。在需求不明的前提下為應(yīng)用而"應(yīng)用"，這是BIM應(yīng)用效果差強(qiáng)人意的直接原因。

2)BIM整體架構(gòu)不清晰、平臺(tái)建設(shè)難度大。目前對(duì)BIM平臺(tái)建設(shè)基本上是簡(jiǎn)單地將開發(fā)任務(wù)交給BIM中心或者信息中心開發(fā)，導(dǎo)致業(yè)務(wù)與信息脫節(jié)，業(yè)務(wù)部門參與度不足，這是研發(fā)平臺(tái)不滿足需求、難以推廣應(yīng)用的根本原因。此外，對(duì)企業(yè)自身來說，缺乏基于BIM的意識(shí)、思維而開展企業(yè)的管理流程再造，也是BIM技術(shù)無法很好推進(jìn)和落地的原因。

正是因?yàn)樾枨蟛幻鞔_、業(yè)務(wù)部門參與度不足及管理流程未能與BIM技術(shù)相適應(yīng)等原因，使得目前大部分的BIM應(yīng)用淪為"紙上談兵"，盡管看起來很美，實(shí)際上卻淪為"建模型、放動(dòng)畫"的尷尬境地，未能充分發(fā)揮BIM的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用構(gòu)想

BIM技術(shù)應(yīng)用應(yīng)該充分分析行業(yè)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)，發(fā)揮BIM技術(shù)信息完備、信息關(guān)聯(lián)、信息一致等突出特點(diǎn)對(duì)接項(xiàng)目信息化管理平臺(tái)、公司信息化管理平臺(tái)，形成BIM+項(xiàng)目管理(PM)為核心的綜合性企業(yè)信息化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作及信息共享，為企業(yè)管理、項(xiàng)目管理提供一套以BIM技術(shù)為載體、以信息流轉(zhuǎn)為目的、以項(xiàng)目管理為核心的綜合、領(lǐng)先項(xiàng)目管理信息系統(tǒng)。

BIM技術(shù)應(yīng)用應(yīng)以BIM數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)、信息化管理平臺(tái)為載體，形成以質(zhì)量控制、進(jìn)度控制、投資控制為目標(biāo)，信息管理、合同管理、安全管理為手段，貫穿規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維各階段，統(tǒng)一模型、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一應(yīng)用的BIM+PM的應(yīng)用體系。

2.1 設(shè)計(jì)階段BIM應(yīng)用構(gòu)想

目前，業(yè)界提出的采用BIM技術(shù)進(jìn)行"正向設(shè)計(jì)"[9]，除實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)成果三維化外，并未明顯提升設(shè)計(jì)成果質(zhì)量。但這種做法卻需要改變?cè)O(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)習(xí)慣，降低了設(shè)計(jì)效率，增加了設(shè)計(jì)投入成本。在這種情況下，期望設(shè)計(jì)行業(yè)積極、主動(dòng)地采用BIM技術(shù)無疑是很難的，尤其是處于"買方市場(chǎng)"的軌道交通設(shè)計(jì)行業(yè)。更何況對(duì)于BIM技術(shù)本身，國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和配套政策尚不夠成熟。

綜合研判，當(dāng)前階段BIM正向設(shè)計(jì)在技術(shù)上、組織上尚未準(zhǔn)備充分，全面推廣應(yīng)用時(shí)機(jī)尚不成熟，以輔助設(shè)計(jì)為主可以最大程度發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)。就軌道交通工程而言，應(yīng)該分階段實(shí)施。在工程可行性研究和初步設(shè)計(jì)階段，可以通過BIM技術(shù)輔助線路走向、站位、車站附屬工程設(shè)計(jì)；在施工圖設(shè)計(jì)階段，可以通過應(yīng)用BIM技術(shù)輔助開展三維掃描、裝修、管線碰撞檢查等多專業(yè)的深化設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，彌補(bǔ)設(shè)計(jì)缺陷，提供準(zhǔn)確完整的數(shù)據(jù)信息，為后續(xù)軌道交通建設(shè)、運(yùn)營(yíng)提供便利。

軌道交通附屬的周邊環(huán)境復(fù)雜、變化多端，但設(shè)計(jì)手段單一、固化，尚停留在以效果圖確定方案的階段，導(dǎo)致建成后效果不理想，甚至影響城市景觀，如圖1所示，是當(dāng)前軌道交通建設(shè)的痛點(diǎn)和痼疾之一。BIM技術(shù)的"所見即所得"，使軌道交通附屬在設(shè)計(jì)階段就真正融入城市的設(shè)想成為一種可能。通過集成軌道交通沿線周邊建筑環(huán)境與附屬一體化設(shè)計(jì)方案，將BIM技術(shù)與CIM(城市信息模型)技術(shù)融合，可以直觀、真實(shí)地在設(shè)計(jì)前期對(duì)地鐵車站附屬出入口、風(fēng)亭、冷卻塔等的位置進(jìn)行比選，確定最為合理、準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)方案。

軌道交通公共區(qū)是乘客的主要活動(dòng)空間，也是軌道交通的亮點(diǎn)和展示空間。目前由于裝修設(shè)計(jì)時(shí)大量的異形結(jié)構(gòu)給加工和施工帶來困難，加上導(dǎo)向、視頻等專業(yè)對(duì)空間的影響，大部分車站建成后效果大打折扣；設(shè)備管線、裝修等的專業(yè)配合復(fù)雜，經(jīng)常出現(xiàn)碰撞、打架現(xiàn)象，由此帶來的施工調(diào)整也非常常見。如果車站公共區(qū)裝修和管線綜合采用BIM技術(shù)，可提前彌補(bǔ)碰撞、打架等設(shè)計(jì)缺陷，也可有效解決后期實(shí)際效果與效果圖有出入的問題，且將導(dǎo)向 、視頻等多專業(yè)整合在裝修設(shè)計(jì)中，盡可能減小吊桿和導(dǎo)向標(biāo)識(shí)對(duì)裝修效果的影響。某地鐵車站公共區(qū)吊桿影響車站裝修整體效果如圖2所示。通過真實(shí)環(huán)境多視角瀏覽技術(shù)"身臨其境"，對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行調(diào)整；同時(shí)，如圖3所示，通過BIM的三維技術(shù)對(duì)弧形板、異形板尺寸、角度等準(zhǔn)確、完整表達(dá)，彌補(bǔ)二維表達(dá)方式的缺陷，為工廠精確加工、確保效果實(shí)現(xiàn)打下良好基礎(chǔ)。

(a) 效果圖

圖2 某地鐵車站公共區(qū)Fig.2 Public area of a metro station

圖3 異形板結(jié)構(gòu)展示Fig.3 Demonstration of special-shaped board structure

地鐵車站設(shè)備管理用房區(qū)域空間狹小、管線眾多，各專業(yè)管線碰撞、缺少安裝維護(hù)空間，管理用房區(qū)的設(shè)備管線綜合是軌道交通建設(shè)長(zhǎng)期面臨的難題。在施工圖設(shè)計(jì)階段，應(yīng)用BIM技術(shù)深化管線綜合設(shè)計(jì)，進(jìn)行管線碰撞檢測(cè)，優(yōu)化調(diào)整設(shè)計(jì)成果，合理布置設(shè)備區(qū)走廊及公共區(qū)管線，為后期的管線安裝及運(yùn)行維護(hù)提供良好的基礎(chǔ)。管線綜合深化設(shè)計(jì)模型見圖4。

圖4 管線綜合深化設(shè)計(jì)模型Fig.4 Pipeline comprehensive deepening design model

2.2 施工階段BIM應(yīng)用構(gòu)想

軌道交通工程具有點(diǎn)多、面廣、線長(zhǎng)、周邊環(huán)境條件復(fù)雜的特點(diǎn)[10]，傳統(tǒng)的管理手段難以滿足工程建設(shè)精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化的需求。BIM技術(shù)的信息完備性、信息關(guān)聯(lián)性、信息一致性、可視化、協(xié)調(diào)性等特點(diǎn)[11]，使得工程全過程的可追溯性、管理的精細(xì)化有了可能，這就是建立基于BIM數(shù)據(jù)庫(kù)的BIM+PM的應(yīng)用體系。

施工階段是BIM應(yīng)用最主要的階段，建設(shè)階段相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)庫(kù)的形成主要在這個(gè)階段[12]。制定精細(xì)化、數(shù)字化、全流程、全要素(包含人、機(jī)、物料等多種元素)的虛擬施工，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工進(jìn)行對(duì)比分析，形成以進(jìn)度為核心，涵蓋安全質(zhì)量、投資等的工程建設(shè)全過程數(shù)字化的BIM應(yīng)用模式，見圖5。

圖5 以進(jìn)度為核心的BIM應(yīng)用模式Fig.5 BIM application mode with progress as core

如圖5所示，為了實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)全過程數(shù)字化的BIM應(yīng)用目標(biāo)，需要搭建合理的項(xiàng)目管理信息化平臺(tái)，在提前穩(wěn)定設(shè)計(jì)方案、提供設(shè)計(jì)圖紙的基礎(chǔ)上，由施工單位深化BIM模型。施工階段的BIM模型應(yīng)得到設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理及業(yè)主的認(rèn)可后進(jìn)行封存。如果需要改動(dòng)，應(yīng)該按照設(shè)計(jì)變更、洽商等管理流程進(jìn)行變更，并按進(jìn)度計(jì)劃細(xì)化各個(gè)施工步序，列出每一道施工工序所需的時(shí)間、人員、機(jī)械和施工材料等，實(shí)現(xiàn)真正意義上的虛擬施工，從而分析和發(fā)現(xiàn)施工中可能存在的問題、優(yōu)化施工組織。

在施工中，采集施工進(jìn)度與投入的人、機(jī)、物等的真實(shí)數(shù)據(jù)與計(jì)劃進(jìn)度和計(jì)劃發(fā)生的人、機(jī)、料進(jìn)行對(duì)比分析，可以預(yù)判工程完工時(shí)間，并通過與預(yù)期目標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)協(xié)調(diào)，以實(shí)現(xiàn)工期的可預(yù)測(cè)性。由于模型是經(jīng)過多方確認(rèn)的，通過二維碼、激光掃描、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)對(duì)工程數(shù)據(jù)的真實(shí)性與實(shí)時(shí)性進(jìn)行控制，完成進(jìn)度的確認(rèn)即可確認(rèn)工程投資結(jié)算，減少過程糾紛及大量人力、物力的投入。由于對(duì)全過程進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)留存，BIM應(yīng)用真正實(shí)現(xiàn)了全過程、全要素的可追溯性，形成對(duì)工程尤其是隱蔽工程的有效監(jiān)管，確保工程質(zhì)量可控。同時(shí)，其可視化、協(xié)調(diào)性等特點(diǎn)，使得參與各方能實(shí)時(shí)了解項(xiàng)目現(xiàn)狀，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、解決問題，真正實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作及信息共享，滿足工程建設(shè)精準(zhǔn)化、信息化需求。

2.3 運(yùn)維階段BIM應(yīng)用構(gòu)想

運(yùn)維階段是項(xiàng)目全生命周期持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)、費(fèi)用最高的階段，既需要設(shè)計(jì)、建設(shè)階段中的相關(guān)信息，也需要實(shí)時(shí)獲取大量運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，信息種類多、數(shù)量大、范圍廣[13]。依據(jù)資產(chǎn)管理的相關(guān)規(guī)則，以資產(chǎn)管理編碼標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，利用無源射頻識(shí)別(RFID)等技術(shù)形成設(shè)備資產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，避免傳統(tǒng)資產(chǎn)管理存在的問題，大大減少人工投入和工作量。最終通過建設(shè)階段形成的項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行模型分類和組織，形成基于BIM的三維數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)以資產(chǎn)移交、資產(chǎn)管理為目標(biāo)的數(shù)字化交付。在具體實(shí)施中，從項(xiàng)目立項(xiàng)、設(shè)備采購(gòu)至施工進(jìn)行全過程數(shù)據(jù)采集和深化，最終形成三維資產(chǎn)清冊(cè)，進(jìn)行數(shù)字化移交?；贐IM的資產(chǎn)數(shù)據(jù)采集流程如圖6所示。

圖6 基于BIM的資產(chǎn)數(shù)據(jù)采集流程Fig.6 BIM-based asset data collection process

未來資產(chǎn)的新增、變更、處置、報(bào)廢、折舊、盤點(diǎn)、使用記錄、故障及維修記錄等數(shù)據(jù)都會(huì)詳細(xì)記錄在基于BIM模型的資產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫(kù)中。通過對(duì)數(shù)據(jù)的管理實(shí)現(xiàn)基于BIM的資產(chǎn)全過程管理。

2.4 BIM的大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用構(gòu)想

通過建立基于BIM數(shù)據(jù)庫(kù)的PM平臺(tái)，可以形成完備的信息，為大數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)，用于指導(dǎo)后續(xù)的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)。由于地下工程的復(fù)雜性，很多計(jì)算參數(shù)無法準(zhǔn)確量化，目前地下工程建設(shè)仍是以經(jīng)驗(yàn)為主、計(jì)算為輔。通過對(duì)建設(shè)過程中形成的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析，可以為工程建設(shè)提供更多依據(jù)，使設(shè)計(jì)方案更加合理。通過大數(shù)據(jù)不斷的積累、更新、分析與比對(duì)，可以優(yōu)化配置人、機(jī)、料、工籌步序，使施工方案更加合理，人、機(jī)、物料的調(diào)配更加合理有序，從而降低施工成本，提高工程質(zhì)量。運(yùn)營(yíng)維護(hù)期間的數(shù)據(jù)分析也可以為行車組織、運(yùn)營(yíng)安全、設(shè)備維護(hù)及材料供應(yīng)等提供輔助決策支撐，對(duì)以后的工程建設(shè)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)具有極大的指導(dǎo)意義，同時(shí)也將成為企業(yè)的核心資產(chǎn)，為企業(yè)提供核心競(jìng)爭(zhēng)力。

3 北京軌道交通19號(hào)線工程的BIM應(yīng)用

3.1 工程概述

北京地鐵19號(hào)線一期工程線路全長(zhǎng)22.4 km，全部為地下線，共設(shè)車站10座、車輛段1座。線路穿越城市中心城區(qū)，多次下穿既有線，途經(jīng)道路狹窄、管線密集地區(qū)，線路埋深大，風(fēng)險(xiǎn)性高，工程施工作業(yè)面多、工程量大，工期及施工場(chǎng)地緊張，整體部署、資源調(diào)配及項(xiàng)目管理難度大[14]。

19號(hào)線一期工程作為北京市建筑信息模型(BIM)應(yīng)用示范工程和公司BIM技術(shù)應(yīng)用示范線，提出"抓需求、抓落地、抓實(shí)效"的工作思路，突出需求導(dǎo)向和問題導(dǎo)向。設(shè)計(jì)階段以輔助設(shè)計(jì)為主，提高精細(xì)化設(shè)計(jì)水平；施工階段以進(jìn)度控制為主線，以質(zhì)量控制、進(jìn)度控制、投資控制為目標(biāo)，提高建設(shè)管理信息化水平，最終形成數(shù)字資產(chǎn)移交，為后期運(yùn)營(yíng)管理信息化打下良好基礎(chǔ)，摸索出一種適合軌道交通工程的BIM應(yīng)用模式。

3.2 BIM-GIS數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)

數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)分階段、分需求，集成了規(guī)劃設(shè)計(jì)、數(shù)字建造、運(yùn)營(yíng)維護(hù)、智慧施工以及數(shù)字交付等多功能模塊，如圖7所示，其中各功能模塊均能實(shí)現(xiàn)三維可視化的模型數(shù)據(jù)漫游瀏覽，文檔、信息檢索和錄入，視頻監(jiān)控，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及與外部系統(tǒng)對(duì)接等功能。平臺(tái)建設(shè)圍繞"數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)應(yīng)用及數(shù)據(jù)分析" 的軌道交通工程建設(shè)全生命期BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理應(yīng)用體系進(jìn)行，保證數(shù)據(jù)的傳遞和共享滿足BIM應(yīng)用并符合工程建設(shè)要求[14]。

圖7 數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)架構(gòu)[15]Fig.7 Database platform architecture[15]

3.3 數(shù)據(jù)應(yīng)用

3.3.1 設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

在設(shè)計(jì)階段以需求為導(dǎo)向?qū)嵤┮幌盗锌陕涞亍⒖沙掷m(xù)的BIM應(yīng)用，完成19號(hào)線一期工程車站模型、周邊建(構(gòu))筑物模型的集成，方便數(shù)據(jù)查詢、管理等基礎(chǔ)應(yīng)用，并為建設(shè)、運(yùn)維等各種管理平臺(tái)預(yù)留接口。1)完成圖紙信息的收集，保證城市軌道交通工程實(shí)施中的各種技術(shù)資料及信息得到有效采集與管理；2)合理控制文件版本，保證BIM模型和圖紙等數(shù)據(jù)的有效性、唯一性、完整性、及時(shí)性，方便BIM模型的實(shí)時(shí)瀏覽、查閱與審核；3)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的可視化模擬、方案比選及輔助匯報(bào)等應(yīng)用，其中，重點(diǎn)對(duì)附屬一體化及裝修的BIM應(yīng)用進(jìn)行探索與創(chuàng)新。

在北京軌道交通19號(hào)線一期工程設(shè)計(jì)階段首次超前開展附屬一體化工作，精心研究全線出入口、風(fēng)亭和冷卻塔設(shè)置情況，充分發(fā)揮了BIM"所見即所得"的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。結(jié)合CIM技術(shù)，對(duì)全線所有出入口、風(fēng)亭及冷卻塔外觀形式、位置進(jìn)行優(yōu)化。依托BIM+CIM技術(shù)完成的設(shè)計(jì)成果獲得了較高的評(píng)價(jià)，對(duì)其他新建、在建線路及既有線改造具有借鑒作用。

首次嘗試在裝修設(shè)計(jì)階段整合全專業(yè)BIM模型。通過三維激光掃描技術(shù)復(fù)核土建模型與土建竣工實(shí)體的一致性；通過點(diǎn)云數(shù)據(jù)與模型的比對(duì)，調(diào)整土建模型，作為后續(xù)專業(yè)深化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，大大提高機(jī)電深化階段和裝飾排版深化階段的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，如圖8-11所示；通過BIM+VR技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)時(shí)直觀展示方案并進(jìn)行方案比選和設(shè)計(jì)方案的深化與調(diào)整，有效解決導(dǎo)向標(biāo)識(shí)及視頻對(duì)裝修效果的影響，具有行業(yè)先進(jìn)性。

圖8 點(diǎn)云模型與BIM模型對(duì)比Fig.8 Comparison between point cloud model and BIM model

圖9 機(jī)電管綜模型Fig.9 Electromechanical pipeline integrated model

圖10 裝修BIM模型Fig.10 Decoration of BIM model

圖11 裝修標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件庫(kù)Fig.11 Decoration of standard component library

3.3.2 施工階段的應(yīng)用

在施工階段，落實(shí)以進(jìn)度為核心的全過程數(shù)字化的BIM應(yīng)用。通過全線各工點(diǎn)工程實(shí)施中空間數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的采集，開展基于BIM技術(shù)的虛擬現(xiàn)場(chǎng)、前期管理、安質(zhì)管理、進(jìn)度管理、風(fēng)險(xiǎn)管理及智慧工地等工作，不斷對(duì)工程技術(shù)BIM應(yīng)用進(jìn)行探索創(chuàng)新。在基于BIM的施工方案模擬、深化設(shè)計(jì)、三維可視化技術(shù)交底及風(fēng)險(xiǎn)管理等方面取得了較好的應(yīng)用成果，推動(dòng)了工程朝著數(shù)字化、精細(xì)化與信息化的方向發(fā)展。19號(hào)線一期工程部分技術(shù)交底應(yīng)用成果如圖12所示。

圖12 技術(shù)交底成果Fig.12 Technical clarification results

偏差較大處用暖色調(diào)表示；偏差較小處用冷色調(diào)表示。

在工程模塊中，前期工作內(nèi)容(征占地、交通導(dǎo)改、既有設(shè)施穿越、地上物拆改、園林伐移、商業(yè)補(bǔ)償、房屋拆改、管線改移)通過柱狀圖實(shí)時(shí)展示，如圖13和圖14所示，展示內(nèi)容包括地塊名稱、狀態(tài)、規(guī)劃許可時(shí)間等。平臺(tái)實(shí)時(shí)顯示前期工作公告，包括：急需地塊及規(guī)證時(shí)限提醒，點(diǎn)擊具體地塊名稱即可跳轉(zhuǎn)至相應(yīng)地塊位置，查看地塊基本信息。

圖13 前期工作內(nèi)容柱狀圖Fig.13 Histogram of preliminary work content

圖14 前期工作內(nèi)容展示Fig.14 Display of preliminary work content

在進(jìn)度管理模塊中，首次通過將工程進(jìn)度計(jì)劃數(shù)據(jù)與模型相關(guān)聯(lián)，利用BIM技術(shù)將工程的二維形象進(jìn)度表達(dá)轉(zhuǎn)化為三維形象進(jìn)度表達(dá)，更加直觀。施工單位根據(jù)施工計(jì)劃填報(bào)進(jìn)度信息、施工分組的計(jì)劃工期與實(shí)際完工日期，形成進(jìn)度追溯看板，查看具體導(dǎo)洞、豎井、梁、柱等工況混凝土量、鋼筋量以及進(jìn)度計(jì)劃對(duì)比等,如圖15所示。

圖15 三維形象進(jìn)度表達(dá)Fig.15 Progress expression of three-dimensional image

在風(fēng)險(xiǎn)管理模塊中，按照設(shè)計(jì)圖紙完成測(cè)點(diǎn)布設(shè)模型及攝像頭布置模型布置，并與現(xiàn)場(chǎng)保持一致。集成后的模型數(shù)據(jù)包含環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)模型、自身風(fēng)險(xiǎn)模型、監(jiān)測(cè)點(diǎn)模型、攝像頭模型4部分。通過施工階段的風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)錄入，實(shí)時(shí)展示在施分項(xiàng)工程風(fēng)險(xiǎn)源分類統(tǒng)計(jì)如圖16所示，目前已實(shí)現(xiàn)與公司級(jí)風(fēng)險(xiǎn)平臺(tái)的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及監(jiān)測(cè)預(yù)警數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)對(duì)接。

圖16 安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警分級(jí)統(tǒng)計(jì)Fig.16 Security risk monitoring and early warning classification statistics

4 結(jié)論與建議

19號(hào)線一期工程嘗試建立結(jié)合項(xiàng)目管理的軌道交通全生命周期BIM-GIS數(shù)據(jù)庫(kù)，推動(dòng)工程建設(shè)管理的精細(xì)化和信息化，并取得了一定的成效，總結(jié)如下：

1)深化BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維階段的應(yīng)用。結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況，超前研究、量力而行，現(xiàn)階段主要推進(jìn)BIM輔助設(shè)計(jì)和以進(jìn)度管理為核心的工程項(xiàng)目信息化建設(shè)，為資產(chǎn)移交和運(yùn)維管理打下良好的基礎(chǔ)。

2)完善一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)、建設(shè)多個(gè)平臺(tái)。實(shí)踐證明，只依靠一個(gè)平臺(tái)、一種軟件去完成軌道交通行業(yè)的全生命周期管理是不現(xiàn)實(shí)的，我們的目標(biāo)應(yīng)該是搭建項(xiàng)目BIM數(shù)據(jù)庫(kù)，完善多平臺(tái)建設(shè)，分階段、分專業(yè)、分需求使用不同的平臺(tái)實(shí)現(xiàn)軌道交通工程全生命周期的管理。

3)充分重視大數(shù)據(jù)的價(jià)值。通過長(zhǎng)期的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)形成的基于BIM的軌道交通大數(shù)據(jù)將是一個(gè)無盡的寶藏。未來隨著BIM技術(shù)的發(fā)展以及軌道交通數(shù)據(jù)庫(kù)的完備與成熟，運(yùn)用大數(shù)據(jù)算法對(duì)后續(xù)軌道交通工程進(jìn)行指導(dǎo)，將極大推動(dòng)軌道交通行業(yè)發(fā)展，提升軌道交通企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，為我國(guó)軌道交通行業(yè)走向世界打下良好基礎(chǔ)。