王燕峰

(1.上海交通大學(xué) 船舶海洋與建筑工程學(xué)院，上海 200240； 2.上海市隧道工程軌道交通設(shè)計(jì)研究院，上海 200235)

引言

近年來(lái)，城市軌道交通領(lǐng)域BIM(Building Information Modeling建筑信息模型，簡(jiǎn)稱(chēng)BIM)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)入快速發(fā)展的初期階段，各地業(yè)主單位普遍開(kāi)始考慮引入BIM技術(shù)提升工程建設(shè)信息化水平。然而面對(duì)BIM應(yīng)用這項(xiàng)新技術(shù)時(shí)，業(yè)主單位面臨諸多挑戰(zhàn)，例如：如何解決人才不足問(wèn)題，如何處理信息化手段與傳統(tǒng)管理模式之間的矛盾，招投標(biāo)環(huán)節(jié)如何體現(xiàn)業(yè)主單位BIM要求，BIM應(yīng)用過(guò)程中如何管控等。本文從BIM技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)入手，初步研究了以業(yè)主單位為主導(dǎo)的BIM應(yīng)用新型管理模式，以降低業(yè)主單位BIM推廣難度，提升BIM應(yīng)用效果。

1 BIM技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)與應(yīng)用障礙

自1974年喬治亞理工大學(xué)的Chunk Eastman教授提出BIM理念的雛形Building Description System(建筑描述系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)BDS)以來(lái)[1]，BIM技術(shù)成為全球建筑工程行業(yè)信息化浪潮的最前沿，是工程建設(shè)行業(yè)從業(yè)者爭(zhēng)先研究和應(yīng)用的新技術(shù)，是工程建設(shè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵所在。然而，在我國(guó)城市軌道交通領(lǐng)域，BIM應(yīng)用尚處于起步階段?！吨袊?guó)城市軌道交通行業(yè)信息化發(fā)展藍(lán)皮書(shū)》(2018)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)軌道交通企業(yè)中，39%的企業(yè)發(fā)布了BIM應(yīng)用政策支持性文件； 25%的企業(yè)開(kāi)展了BIM應(yīng)用頂層設(shè)計(jì)規(guī)劃； 64%的企業(yè)無(wú)企業(yè)級(jí)BIM標(biāo)準(zhǔn)體系； 57%的企業(yè)擁有BIM管理平臺(tái)； 僅4%的企業(yè)建立了企業(yè)級(jí)數(shù)字資產(chǎn)庫(kù)[2]。

工程建設(shè)行業(yè)從業(yè)者在積極引入BIM技術(shù)時(shí)，面臨著各種各樣的煩惱，例如外部環(huán)境不成熟、對(duì)BIM的排斥、進(jìn)度壓力、知識(shí)轉(zhuǎn)移和升級(jí)效率低下、領(lǐng)導(dǎo)層缺乏創(chuàng)新力、缺乏頂層戰(zhàn)略支持等[3]。國(guó)外學(xué)者研究總結(jié)出37項(xiàng)BIM技術(shù)應(yīng)用的障礙點(diǎn)，其中影響最大的5個(gè)障礙分別是招標(biāo)策略、社會(huì)與習(xí)慣難以改變的慣性、對(duì)BIM缺乏認(rèn)識(shí)、沒(méi)有合適的BIM培訓(xùn)、缺乏BIM專(zhuān)家[4]。

國(guó)內(nèi)BIM應(yīng)用的障礙與國(guó)外類(lèi)似。目前國(guó)內(nèi)尚未發(fā)布城市軌道交通領(lǐng)域的BIM標(biāo)準(zhǔn)，由于不同國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的差異，使得BIM技術(shù)在國(guó)內(nèi)的推廣使用尚缺乏相關(guān)技術(shù)層面的支持[5]。黨榮珍提出公司原有的運(yùn)作流程不可能突然改變，業(yè)主缺乏原動(dòng)力[6]阻礙了BIM推廣。李亭亭等認(rèn)為企業(yè)管理層和員工對(duì)BIM技術(shù)的認(rèn)識(shí)不足、缺乏BIM專(zhuān)業(yè)人才等問(wèn)題導(dǎo)致推廣BIM技術(shù)的動(dòng)力不足[7]。鐘娟認(rèn)為不同項(xiàng)目參與者之間的數(shù)據(jù)交互作用以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的支持是BIM應(yīng)用推廣的程序障礙[8]。張建新分析認(rèn)為投資回報(bào)率、工期縮短及成本降低等目標(biāo)和期望的差距導(dǎo)致業(yè)主的改革驅(qū)動(dòng)力不足[9]。

國(guó)內(nèi)上海、北京、深圳等工程建設(shè)先進(jìn)地區(qū)在近10年的BIM發(fā)展中，逐步克服了上述阻礙和困難，并積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。少數(shù)軌道交通業(yè)主單位通過(guò)編制企業(yè)級(jí)BIM標(biāo)準(zhǔn)體系[10]、開(kāi)發(fā)BIM管理平臺(tái)[11]、引入BIM總體管理單位[12]等方式，逐步形成了一套完整的經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證的BIM技術(shù)應(yīng)用體系、方法和工具，并在科研和項(xiàng)目實(shí)踐中逐步培養(yǎng)出當(dāng)?shù)氐腂IM專(zhuān)家?guī)靃13-14]。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)軌道交通工程快速發(fā)展，這些先進(jìn)地區(qū)的BIM管理經(jīng)驗(yàn)也隨之向外輸出，支援二三線城市軌道交通建設(shè)。

在此大背景之下，北京、上海、南通、福州、天津、蘇州等城市軌道交通建設(shè)者引入了“業(yè)主主導(dǎo)、BIM總體單位管理、各參與方實(shí)施”新型管理模式，委托先進(jìn)地區(qū)的設(shè)計(jì)院或咨詢公司作為BIM總體管理單位，在業(yè)主的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下，發(fā)揮其技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，快速提升各地軌道交通工程建設(shè)的BIM應(yīng)用深度和信息化水平，產(chǎn)生了良好的社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)效益。

2 BIM應(yīng)用的新型管理模式

國(guó)內(nèi)BIM咨詢服務(wù)模式主要有分包咨詢、總包咨詢、總體咨詢?nèi)?lèi)[15]，研究表明BIM總體管理的模式效果顯著[16]。孫希波分析BIM總體管理的定義、發(fā)展歷程、工作目標(biāo)、工作內(nèi)容、工作原則等[16]。本文在前期研究的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究BIM總體管理的組織架構(gòu)、運(yùn)行機(jī)制、招投標(biāo)策略及考核方法等，為BIM總體管理模式的落地實(shí)施提供一定參考。

常規(guī)的城市軌道交通業(yè)主單位的職能部門(mén)有總工辦、技術(shù)管理部門(mén)、建設(shè)管理部門(mén)、安全質(zhì)量管理部門(mén)、運(yùn)維維保管理部門(mén)等，這些部門(mén)的工作都與BIM技術(shù)應(yīng)用有一定的工作交集。在開(kāi)展BIM技術(shù)應(yīng)用時(shí)，如果引入一家BIM總體管理單位，發(fā)揮其BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)和成功案例經(jīng)驗(yàn)，作為BIM技術(shù)應(yīng)用抓手，與各職能部門(mén)的信息化需求轉(zhuǎn)化為體系化的管理模式和實(shí)施手段，能夠提升業(yè)主單位BIM技術(shù)應(yīng)用的技術(shù)先進(jìn)性、可實(shí)施性、信息化水平。

圖1 基于BIM的城市軌道交通管理架構(gòu)

對(duì)于BIM技術(shù)應(yīng)用處于起步階段的業(yè)主單位而言，引入BIM總體管理單位，采取“業(yè)主主導(dǎo)、BIM總體單位管理、各參與方實(shí)施”的新型管理模式，具有以下優(yōu)勢(shì)：

1)完全契合業(yè)主的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)情況，針對(duì)性強(qiáng)；

2)快速引入國(guó)內(nèi)先進(jìn)的BIM技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，提升工程建設(shè)信息化水平；

3)通過(guò)“傳幫帶”，吸收BIM總體管理經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)業(yè)主自身BIM能力和人才隊(duì)伍；

4)融合項(xiàng)目管理各參與方，充分發(fā)揮設(shè)計(jì)單位、施工單位、設(shè)備供應(yīng)商、監(jiān)理單位的主觀能動(dòng)性，在項(xiàng)目建設(shè)中實(shí)現(xiàn)技術(shù)驗(yàn)證、經(jīng)驗(yàn)積累、標(biāo)準(zhǔn)形成、團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)的作用；

5)以滿足業(yè)主信息化戰(zhàn)略為目標(biāo)，以具體工程項(xiàng)目為抓手，實(shí)戰(zhàn)中培養(yǎng)建設(shè)單位自身能力，掌握BIM應(yīng)用能力，實(shí)現(xiàn)自我更新；

6)形成工程建設(shè)/運(yùn)維數(shù)據(jù)池，打通全生命周期信息傳遞鏈，落地實(shí)施業(yè)主單位企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，整合BIM應(yīng)用與項(xiàng)目管理，從而實(shí)現(xiàn)最終業(yè)主單位業(yè)務(wù)信息化、軌道交通智慧化的最終目標(biāo)。

3 運(yùn)行機(jī)制分析

在新型管理模式下，業(yè)主單位負(fù)責(zé)提出BIM需求并向各單位下達(dá)BIM工作指令； BIM總體管理單位負(fù)責(zé)接收業(yè)主需求，轉(zhuǎn)化為BIM應(yīng)用指導(dǎo)文件、工作要求等形式，在業(yè)主授權(quán)下，管理各參建方的BIM工作，收集所有BIM工作成果并移交業(yè)主單位； 設(shè)計(jì)單位/施工單位/設(shè)備供應(yīng)商等參建單位接收BIM總體管理單位的BIM工作指令和指導(dǎo)文件，完成設(shè)計(jì)階段BIM應(yīng)用工作并提交成果文件； 施工監(jiān)理單位負(fù)責(zé)協(xié)助BIM總體管理單位，開(kāi)展模型與現(xiàn)場(chǎng)一致性審查等工作，并反饋審查結(jié)果報(bào)告。

圖2 業(yè)主領(lǐng)導(dǎo)下BIM總體管理的運(yùn)行機(jī)制

在此運(yùn)行機(jī)制下，BIM總體單位將業(yè)主單位的需求轉(zhuǎn)化為BIM應(yīng)用指導(dǎo)文件及技術(shù)要求等，通過(guò)全過(guò)程管理，推動(dòng)各參與方提交滿足業(yè)主單位需求的BIM應(yīng)用成果。成果的信息輸入、過(guò)程控制、成果審核等環(huán)節(jié)在本運(yùn)行機(jī)制下全程受控，從而保障了數(shù)據(jù)的及時(shí)性、真實(shí)性。工程建設(shè)各個(gè)階段常見(jiàn)的主要成果如表1所示。

表1 BIM成果(舉例)

4 BIM總體招標(biāo)策略

目前國(guó)內(nèi)軌道交通領(lǐng)域常規(guī)的工作包有設(shè)計(jì)總體總包、設(shè)計(jì)監(jiān)理、土建施工總承包、機(jī)電施工總承包、專(zhuān)項(xiàng)評(píng)價(jià)/專(zhuān)題研究、裝飾裝修、施工監(jiān)理、造價(jià)監(jiān)理等。這些工作包一般采取單獨(dú)招標(biāo)或幾個(gè)工作包一起招標(biāo)的策略。

李杰已初步研究了BIM咨詢服務(wù)采購(gòu)在招標(biāo)環(huán)節(jié)中的報(bào)名資格、述標(biāo)要求及評(píng)標(biāo)辦法等內(nèi)容[17]?？紤]到BIM技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)，在具體工程項(xiàng)目工作中，BIM技術(shù)越早介入，越有利于全生命期數(shù)字資產(chǎn)建設(shè)，越能夠充分發(fā)揮BIM技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值。因此，建議業(yè)主單位可盡早啟動(dòng)BIM總體管理工作包的招標(biāo)工作。

對(duì)于BIM總體管理工作，可作為單獨(dú)工作包招標(biāo)，也可與設(shè)計(jì)總體總包工作包合并招標(biāo)。

表2 BIM總體管理招標(biāo)策略對(duì)比表

5 BIM總體單位的考核辦法初探

目前城市軌道交通行業(yè)的績(jī)效考核體系集中于運(yùn)營(yíng)績(jī)效的評(píng)估，主要有國(guó)際地鐵協(xié)會(huì)(Community of Metros，簡(jiǎn)稱(chēng)CoMET)創(chuàng)立的地鐵運(yùn)營(yíng)的基準(zhǔn)分析法和關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)； 中國(guó)交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)城市軌道交通專(zhuān)業(yè)委員會(huì)提出的中國(guó)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)績(jī)效評(píng)估體系(Metro Operational Performance Evaluation System，簡(jiǎn)稱(chēng)MOPES)[18]。國(guó)內(nèi)針對(duì)運(yùn)營(yíng)管理和造價(jià)管理的績(jī)效考核做了初步研究，目前仍缺乏針對(duì)BIM應(yīng)用方面考核方法研究。肖以辰研究了城市軌道交通運(yùn)營(yíng)績(jī)效考核指標(biāo)體系的基本架構(gòu)和運(yùn)作機(jī)制[19]，劉映霞等研究了針對(duì)工程造價(jià)總控組織的KPI關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)考核法[20]。

BIM總體管理單位作為業(yè)主單位BIM應(yīng)用的抓手，對(duì)其考核的成功與否對(duì)整個(gè)BIM應(yīng)用效果至關(guān)重要，考核辦法應(yīng)包括考核要素組成、考核費(fèi)設(shè)置、考核周期三部分。

5.1 考核要素

從BIM總體管理單位在整個(gè)BIM應(yīng)用的組織定位和工作內(nèi)容來(lái)看，主要包括過(guò)程管理考核、成果交付考核兩大維度。

(1)過(guò)程管理考核

考核要素主要包括：資源配置、統(tǒng)籌管理、進(jìn)度管理、質(zhì)量管理。

(2)交付成果考核

考核要素主要包括：構(gòu)件庫(kù)管理、數(shù)字化資產(chǎn)移交以及其他咨詢成果。

表3 考核內(nèi)容

5.2 考核費(fèi)設(shè)置

可設(shè)定考核費(fèi)，每次付款節(jié)點(diǎn)之前開(kāi)展考核工作，根據(jù)考核結(jié)果支付對(duì)應(yīng)的考核費(fèi)?？己速M(fèi)比例取值由合同雙方商定。

考核費(fèi)=合同總金額×考核費(fèi)比例

5.3 考核周期

可設(shè)定周期性考核或節(jié)點(diǎn)考核。周期性考核包括月度考核、季度考核、年度考核； 節(jié)點(diǎn)考核包括勘察設(shè)計(jì)階段考核、施工階段考核、竣工驗(yàn)收階段考核等。業(yè)主單位根據(jù)每個(gè)考核周期的考核結(jié)果支付對(duì)應(yīng)比例的考核費(fèi)。

6 案例分析

本文從國(guó)內(nèi)城市軌道交通領(lǐng)域BIM總體管理案例中，選取天津?yàn)I海新區(qū)B1線BIM技術(shù)應(yīng)用為案例。通過(guò)分析本項(xiàng)目BIM招標(biāo)文件和實(shí)踐成果，初步了解軌道交通業(yè)主單位對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)用的認(rèn)識(shí)和實(shí)施，對(duì)于其他地區(qū)業(yè)主單位具有一定的借鑒意義。

天津?yàn)I海新區(qū)建投軌道交通建設(shè)有限公司非常重視工程建設(shè)信息化發(fā)展，于2017年5月，針對(duì)軌道交通B1線一期工程，招標(biāo)了BIM總體咨詢管理服務(wù)及車(chē)輛段～欣嘉園西站BIM模型建設(shè)及技術(shù)應(yīng)用[21]。

(1)項(xiàng)目概述

濱海新區(qū)軌道交通B1線一期工程(黃港車(chē)輛段至于家堡站段)北起黃港車(chē)輛段南至于家堡站，全長(zhǎng)約22.465km，設(shè)15座車(chē)站，全為地下站，在黃港欣嘉園東側(cè)設(shè)置黃港車(chē)輛段。設(shè)主變電站兩座，分別與Z2線共用海平路站主變，與B7線共用塘沽站主變。線路北端黃港欣嘉園東側(cè)設(shè)置車(chē)輛段與綜合基地一座[22]。

(2)預(yù)期目標(biāo)

建立貫穿項(xiàng)目全生命期的標(biāo)準(zhǔn)化BIM技術(shù)體系、標(biāo)準(zhǔn)化工作流程和綜合應(yīng)用管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)基于信息化支撐的智慧運(yùn)維為導(dǎo)向的全線建設(shè)環(huán)境的可視化展現(xiàn)、設(shè)計(jì)成果綜合優(yōu)化、施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督管控、運(yùn)營(yíng)維護(hù)數(shù)字化管理，全面推進(jìn)業(yè)主單位的信息化建設(shè)，提供信息化管理能力，提升業(yè)主單位核心競(jìng)爭(zhēng)力，將B1線一期工程打造成安全、品質(zhì)、高效、節(jié)約的智慧地鐵工程。

圖3 BIM+GIS輔助規(guī)劃選線

圖4 BIM協(xié)同設(shè)計(jì)

(3)BIM總體管理范圍

本項(xiàng)目BIM總體管理范圍包括：策劃總體管理實(shí)施大綱、編制總體管理方案、編制企業(yè)級(jí)BIM技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系、構(gòu)件庫(kù)建設(shè)、對(duì)BIM參與方的管理及培訓(xùn)、對(duì)建設(shè)單位的BIM咨詢、BIM管理平臺(tái)研發(fā)咨詢與管理等，確保建設(shè)期BIM成果能夠服務(wù)于運(yùn)維階段。

(4)BIM推廣效果

該項(xiàng)目建設(shè)單位委托第三方咨詢單位負(fù)責(zé)全線全專(zhuān)業(yè)BIM總體管理工作，開(kāi)展了“業(yè)主主導(dǎo)、BIM總體單位管理、各參與方實(shí)施”的新型管理模式。自2017年BIM工作啟動(dòng)至今，順利編制完成企業(yè)級(jí)BIM標(biāo)準(zhǔn)體系(共8本)，創(chuàng)建了標(biāo)準(zhǔn)化的環(huán)境地質(zhì)、建筑、結(jié)構(gòu)等全專(zhuān)業(yè)模型[22]，開(kāi)發(fā)了基于BIM+3DGIS的BIM平臺(tái)輔助該項(xiàng)目工程管理，建立了從設(shè)計(jì)階段到施工階段的數(shù)字資產(chǎn)庫(kù)。

圖5 車(chē)站地下管線模型與切改方案

圖6 BIM平臺(tái)輔助項(xiàng)目管理

7 結(jié)語(yǔ)

本文在已有研究成果基礎(chǔ)上，通過(guò)BIM技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)和應(yīng)用障礙，提出了“業(yè)主主導(dǎo)、BIM總體單位管理、各參與方實(shí)施”的新型管理模式，初步分析了此模式的運(yùn)行機(jī)制及輸出成果，提出了BIM總體招標(biāo)策略和考核辦法。主要結(jié)論如下：

(1)從BIM技術(shù)發(fā)展本身特點(diǎn)來(lái)看，業(yè)主單位在BIM技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中引入BIM總體管理單位，以BIM總體管理單位為抓手，建立“業(yè)主主導(dǎo)、BIM總體單位管理、各參與方實(shí)施”的新型管理模式，是業(yè)主單位全面開(kāi)展BIM技術(shù)應(yīng)用的有效路徑之一。一則可快速引入符合國(guó)情的經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證的先進(jìn)BIM技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，二則可適應(yīng)于本企業(yè)自身發(fā)展特點(diǎn)，并將BIM技術(shù)應(yīng)用與自身工程建設(shè)管理業(yè)務(wù)深度融合，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接。

(2)研究表明，此種模式已被國(guó)內(nèi)部分城市軌道交通業(yè)主單位所采納，逐漸成為BIM技術(shù)應(yīng)用從BIM技術(shù)發(fā)展先進(jìn)地區(qū)向其他地區(qū)推廣的重要模式之一，幫助國(guó)內(nèi)軌道交通業(yè)主單位在信息化建設(shè)中迎頭趕上，加快BIM技術(shù)在國(guó)內(nèi)軌道交通領(lǐng)域的全面普及。

(3)BIM技術(shù)對(duì)于很多業(yè)主單位而言仍然是新鮮事物，在應(yīng)用此模式過(guò)程中可能會(huì)遇到新的問(wèn)題，例如：招標(biāo)時(shí)如何選出合格的BIM總體單位、如何劃分BIM總體單位與業(yè)務(wù)部門(mén)之間的工作界面、如何將BIM流程融入傳統(tǒng)業(yè)務(wù)流程等，是此模式在實(shí)踐過(guò)程中需要進(jìn)一步研究的課題。