田耕耘 李 鵬 陳 曦 張佳麗 汪曉宇 田 蓉

(1.太原市軌道交通發(fā)展有限公司，030002，太原;2.同濟(jì)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，200092，上海;3.太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院，030027，太原∥第一作者，工程師)

城市軌道交通建設(shè)項(xiàng)目作為“道路聯(lián)通”的重要手段，既涉及項(xiàng)目總體規(guī)劃、可行性研究、投融資、建設(shè)施工、竣工驗(yàn)收和試運(yùn)行等眾多環(huán)節(jié)，還涉及基礎(chǔ)建設(shè)、裝備制造、電氣安裝、環(huán)境保護(hù)等眾多行業(yè)。傳統(tǒng)的城市軌道交通工程建設(shè)項(xiàng)目的管理模式中存在諸多弊病，如業(yè)主對項(xiàng)目的管理和控制力度比較薄弱［1］，在縱向管理范圍、橫向管理范圍、全方位管理主體間均存在割裂、脫節(jié)［2］，以及決策手段落后、管理目標(biāo)失控、風(fēng)險管控低效等問題［3］。這些問題在很大程度上制約了城市軌道交通項(xiàng)目的管理水平和建設(shè)效率。

現(xiàn)階段，BIM(建筑信息模型)技術(shù)在城市軌道交通項(xiàng)目中的應(yīng)用趨勢表現(xiàn)為由設(shè)計和施工階段應(yīng)用為主逐漸過渡至運(yùn)營階段的應(yīng)用，并由設(shè)計和施工企業(yè)應(yīng)用為主轉(zhuǎn)變?yōu)闃I(yè)主方主導(dǎo)的全生命周期應(yīng)用。本文基于已有的研究基礎(chǔ)和發(fā)展趨勢，從目標(biāo)集成、組織集成、信息集成、參與方集成等4個角度具體闡述了基于BIM技術(shù)的以運(yùn)營為導(dǎo)向的城市軌道交通項(xiàng)目集成化管理模式，最后以太原城市軌道交通實(shí)踐案例對此管理模式進(jìn)行實(shí)例說明。

1 以運(yùn)營為導(dǎo)向的城市軌道交通建設(shè)項(xiàng)目集成化管理的必要性

城市軌道交通建設(shè)項(xiàng)目全生命周期包括決策階段、建設(shè)階段和運(yùn)營階段。在傳統(tǒng)管理模式下，各個階段相互獨(dú)立，缺乏對建設(shè)項(xiàng)目從全生命周期角度，尤其是缺乏從運(yùn)營需求角度進(jìn)行總體把控，造成建設(shè)目標(biāo)和運(yùn)營目標(biāo)的相互脫節(jié)。城市軌道交通項(xiàng)目中，運(yùn)營方通常在建設(shè)項(xiàng)目竣工后乃至試運(yùn)營前才介入到項(xiàng)目中，造成實(shí)際運(yùn)營中出現(xiàn)大量的二次改造，無法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)優(yōu)化。

作為工程項(xiàng)目管理需求的提出者、協(xié)調(diào)人和組織者，運(yùn)營方采用集成化的管理模式，從運(yùn)營方有效組織和協(xié)調(diào)的目標(biāo)出發(fā)，充分考慮城市軌道交通項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模大、投資數(shù)額大、建設(shè)周期長、分布范圍廣、參與人員多等特點(diǎn)，通過對項(xiàng)目各階段的信息進(jìn)行交流和分析，了解各方信息相互影響的程度，發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目實(shí)施過程的重點(diǎn)，從而指導(dǎo)資源的合理分配，并為高效率地實(shí)施項(xiàng)目提供依據(jù)［4］。

以運(yùn)營為導(dǎo)向的集成化管理模式是一種基于信息技術(shù)手段，采用系統(tǒng)工程原理，由城市軌道交通運(yùn)營方全面考慮工程項(xiàng)目從發(fā)起到完成的全生命周期過程中各階段的要求和銜接關(guān)系，以及項(xiàng)目執(zhí)行過程中各參與方之間動態(tài)輻射的高效率工程項(xiàng)目管理模式。通過集成化的數(shù)據(jù)采集、整合與處理，運(yùn)營方能夠在項(xiàng)目的發(fā)起階段對項(xiàng)目全生命周期的系統(tǒng)化管理進(jìn)行深入考慮，實(shí)現(xiàn)高效率和科學(xué)管理項(xiàng)目的目標(biāo)。

2 以運(yùn)營為導(dǎo)向的城市軌道交通建設(shè)項(xiàng)目集成化管理模式介紹

2.1 總體框架

以運(yùn)營為導(dǎo)向的全生命周期集成化管理模式(見圖1)，是以運(yùn)營導(dǎo)向?yàn)楹诵?，將運(yùn)營需求前置，在項(xiàng)目全生命周期中運(yùn)用公共、統(tǒng)一的管理語言規(guī)則和集成化管理平臺，將傳統(tǒng)管理模式中相對獨(dú)立的設(shè)計階段、施工階段、運(yùn)營階段集成進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃和組織管理。

圖1 以運(yùn)營為導(dǎo)向的項(xiàng)目管理模式框架Fig.1 Framework of operation-oriented project management

以運(yùn)營為導(dǎo)向的城市軌道交通項(xiàng)目集成化管理模式，就是在項(xiàng)目全生命周期內(nèi)，通過轉(zhuǎn)變管理理念，變更管理流程，依托新技術(shù)應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)、組織、信息、參與方等管理要素的集成。以運(yùn)營為導(dǎo)向就是在項(xiàng)目管理理念中以運(yùn)營需求為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)集成;通過組織架構(gòu)為各參與方建立集合協(xié)同機(jī)制，實(shí)現(xiàn)組織集成;制定標(biāo)準(zhǔn)，搭建溝通協(xié)作虛擬平臺，基于統(tǒng)一的信息交互語言使各階段信息資源交互流通，實(shí)現(xiàn)信息集成;創(chuàng)建協(xié)同辦公空間，使各參與方以靈活和高效的方式在同一交互空間內(nèi)進(jìn)行項(xiàng)目管理，實(shí)現(xiàn)參與方集成。

2.2 目標(biāo)集成

目標(biāo)集成，即以運(yùn)營為導(dǎo)向，使各參與方明確為運(yùn)營服務(wù)的理念，將運(yùn)營需求落實(shí)于各參與方的最終工作目標(biāo)中。在項(xiàng)目建設(shè)前期，理清運(yùn)營需求，明確設(shè)計期、施工期和運(yùn)營期的交付目標(biāo)，確保運(yùn)營需求貫穿于項(xiàng)目全過程［5］。在設(shè)計階段，將運(yùn)營方的專業(yè)知識和經(jīng)驗(yàn)集成在設(shè)計方案中，對未來運(yùn)管盲區(qū)進(jìn)行修正，保證項(xiàng)目建成后各項(xiàng)功能滿足運(yùn)營需求;在建設(shè)施工階段，運(yùn)營方提前介入，定期提煉梳理運(yùn)營需求，采用新技術(shù)、新工藝，運(yùn)用新設(shè)備、新材料和現(xiàn)代技術(shù)加強(qiáng)質(zhì)量管控，為后續(xù)運(yùn)營提供高品質(zhì)產(chǎn)品［6］;在設(shè)備采購階段，將運(yùn)營需求落實(shí)于招標(biāo)文件及設(shè)備安裝中，包括但不限于制定詳細(xì)技術(shù)定位和標(biāo)準(zhǔn)，提出對保修時間、維修費(fèi)用、備品備件、服務(wù)培訓(xùn)等一系列售后服務(wù)的要求［7］。

2.3 組織集成

以運(yùn)營為導(dǎo)向的組織集成突出運(yùn)營導(dǎo)向的目標(biāo)需求，需要建立集成化的管理組織結(jié)構(gòu)，由項(xiàng)目各參與方聯(lián)合組成利益共同體。在決策層面上由業(yè)主方主導(dǎo)整個城市軌道交通項(xiàng)目的BIM實(shí)施。由項(xiàng)目各參與方組建的具有共同目標(biāo)的BIM管理團(tuán)隊(duì)，引導(dǎo)各階段各參與單位根據(jù)運(yùn)營需求對項(xiàng)目整體的BIM應(yīng)用進(jìn)行策劃。各個成員以各自的專業(yè)知識為項(xiàng)目提供必要服務(wù)，共擔(dān)項(xiàng)目風(fēng)險，共享項(xiàng)目收益，實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化，以較好地實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全生命周期目標(biāo)［8］。執(zhí)行層面以業(yè)主方的運(yùn)營部門為核心，牽頭各方執(zhí)行配合、協(xié)同作業(yè)。城市軌道交通項(xiàng)目各參與方具有一定的復(fù)雜性，且在同一組織體系內(nèi)交互存在，在進(jìn)行多方關(guān)系架構(gòu)時宜結(jié)合滿足各方利益的功能定位和價值需求，對角色扮演、工作界面劃分等權(quán)利義務(wù)內(nèi)容進(jìn)行明確。

2.4 信息集成

以運(yùn)營為導(dǎo)向的信息集成是通過在建設(shè)項(xiàng)目全周期過程中進(jìn)行信息的收集、儲存、傳輸、加工、更新和維護(hù)，使組織內(nèi)各層次的信息需求者可及時、準(zhǔn)確、完整地獲取信息，從而輔助業(yè)務(wù)開展和科學(xué)決策。信息集成的方式如下:首先，通過標(biāo)準(zhǔn)體系制定通用的語言來實(shí)現(xiàn)各專業(yè)之間信息的流通;其次，建立數(shù)據(jù)庫，對項(xiàng)目建設(shè)實(shí)施過程中的各類信息進(jìn)行完整收集和存儲;再次，開發(fā)信息平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞、連接、交互和共享。搭建運(yùn)營管理平臺，借助直觀可視化效果和參數(shù)化動態(tài)模擬功能快速掌握各系統(tǒng)的運(yùn)行情況、歷史維護(hù)情況等運(yùn)營期所需信息，實(shí)現(xiàn)空間定位、信息查詢、三維監(jiān)控、巡檢維修、應(yīng)急事件處置等功能［9］，以輔助運(yùn)營及養(yǎng)護(hù)管理人員進(jìn)行科學(xué)決策。

2.5 參與方集成

以運(yùn)營為導(dǎo)向的各參與方集成，是為項(xiàng)目各參與方構(gòu)建線下交互集成辦公空間，提供合作創(chuàng)新的工作環(huán)境。將不同單位的資源優(yōu)勢迅速集成在一個交互辦公空間中，在不同階段的同一空間中快速、高效地實(shí)現(xiàn)各成員信息、技術(shù)、管理和人才的集成;在協(xié)同工作的過程中，有利于打破溝通壁壘、建立信任、提高溝通效率，有利于集成資源優(yōu)勢、優(yōu)化資源配置，有利于多項(xiàng)資源的及時交換和完整獲取，以更好地實(shí)現(xiàn)服務(wù)整體和最終目標(biāo)的愿景［10］。

3 實(shí)例應(yīng)用分析

以太原軌道交通2號線一期工程“以運(yùn)營為導(dǎo)向的全生命周期BIM技術(shù)應(yīng)用”項(xiàng)目為例，對以運(yùn)營為導(dǎo)向的城市軌道交通項(xiàng)目集成化管理模式實(shí)施應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)闡述。

3.1 太原軌道交通以運(yùn)營為導(dǎo)向的BIM項(xiàng)目建設(shè)概況

太原市軌道交通線網(wǎng)共規(guī)劃8條線路，總長266.3 km。目前正在建設(shè)的2號線一期工程總長23.647 km，已于2020年開通運(yùn)營。

太原軌道交通2號線一期工程作為太原市首條城市軌道交通線路，也是國內(nèi)第一條在全線路全生命期完整應(yīng)用BIM技術(shù)的城市軌道交通線路。該項(xiàng)目采用以運(yùn)營為導(dǎo)向的集成化管理模式，實(shí)現(xiàn)了各參與單位的協(xié)同合作，提高了工程建設(shè)效率，降低了運(yùn)營成本，提升了太原軌道交通新技術(shù)應(yīng)用能力和集成化管理水平。

3.2 目標(biāo)集成

目標(biāo)集成方面，在規(guī)劃階段，將“服務(wù)于高質(zhì)量的運(yùn)營管理”定位為最終目標(biāo);在設(shè)計階段，組織設(shè)計院針對設(shè)計方案和圖紙中的BIM需求進(jìn)行對接，落實(shí)設(shè)計意圖;在設(shè)備采購階段，將BIM需求明確寫入《機(jī)電設(shè)備用戶需求書》，確保機(jī)電設(shè)備供應(yīng)商在提供實(shí)體設(shè)備的同時提供機(jī)電設(shè)備模型及其接口、附屬信息;在施工階段，組織各參與單位開展太原軌道交通BIM企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的宣貫、答疑及執(zhí)行情況的核查;在驗(yàn)收階段，將BIM落實(shí)情況作為竣工驗(yàn)收的項(xiàng)目之一。這就有效保證了各階段BIM需求目標(biāo)集成的落實(shí)。

3.3 組織集成

太原市軌道交通發(fā)展有限公司聯(lián)合BIM總體咨詢單位、當(dāng)?shù)亻_設(shè)BIM專業(yè)的高校共同成立了BIM技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用中心，并將其作為項(xiàng)目實(shí)施機(jī)構(gòu)，統(tǒng)籌整個BIM項(xiàng)目的組織實(shí)施，創(chuàng)新性地形成了業(yè)主主導(dǎo)，BIM技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用中心咨詢，各參與方協(xié)同實(shí)施的組織集成模式。如圖2所示，太原市軌道交通發(fā)展有限公司作為建設(shè)單位，總體領(lǐng)導(dǎo)項(xiàng)目的開展;BIM技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用中心具體負(fù)責(zé)項(xiàng)目組織和實(shí)施，進(jìn)行BIM應(yīng)用的總體規(guī)劃和管理。不同于常規(guī)模式，項(xiàng)目接收方運(yùn)營單位自太原軌道交通2號線規(guī)劃設(shè)計階段、施工階段直至交付運(yùn)營階段全過程地介入項(xiàng)目管理，“以終為始”將運(yùn)營需求前置，用目標(biāo)導(dǎo)向校驗(yàn)全生命周期過程中的各類任務(wù)及信息的合規(guī)性，確保相關(guān)數(shù)據(jù)和信息能有效傳遞至運(yùn)維階段，為實(shí)現(xiàn)城市軌道交通項(xiàng)目全生命周期過程的BIM應(yīng)用提供基礎(chǔ)。

圖2 太原軌道交通2號線BIM技術(shù)應(yīng)用組織框架Fig.2 Framework of BIM application in Taiyuan metro line 2

3.4 信息集成

“以運(yùn)營為導(dǎo)向的全生命周期BIM技術(shù)應(yīng)用”項(xiàng)目，通過制定標(biāo)準(zhǔn)、搭建數(shù)字化交付平臺和運(yùn)營管理平臺以實(shí)現(xiàn)信息集成管理。

1)系列標(biāo)準(zhǔn)編制。為建立項(xiàng)目執(zhí)行各方規(guī)范統(tǒng)一的信息語言，BIM技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用中心統(tǒng)籌編制了4部以運(yùn)營為導(dǎo)向的城市軌道交通BIM應(yīng)用系列企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)性地指導(dǎo)項(xiàng)目實(shí)施。各標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系如圖3所示。DBJ04/T 412—2020《城市軌道交通建筑信息模型建模標(biāo)準(zhǔn)》對太原軌道交通2號線全生命周期的BIM技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)構(gòu)架，明確了應(yīng)用目標(biāo);《太原市軌道交通設(shè)施設(shè)備分類與編碼標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)范了城市軌道交通中常見的設(shè)施設(shè)備的分類原則與數(shù)字編碼準(zhǔn)則，為太原軌道交通2號線全線設(shè)施設(shè)備提供了全生命周期內(nèi)統(tǒng)一的身份識別;《太原市軌道交通建筑信息模型(BIM)建模標(biāo)準(zhǔn)》引進(jìn)了幾何表達(dá)精度和屬性信息深度的概念，規(guī)范了各專業(yè)數(shù)字模型的創(chuàng)建要求;《太原市軌道交通建筑信息模型(BIM)交付標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)范了數(shù)字化交付流程及其應(yīng)包含的所有附屬信息，為太原軌道交通2號線運(yùn)營期提供了完備、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料。

圖3 以運(yùn)營為導(dǎo)向的城市軌道交通BIM應(yīng)用系列標(biāo)準(zhǔn)Fig.3 Operation-oriented BIM application series standards for urban rail transit

2)數(shù)字化交付管理平臺建設(shè)。數(shù)字化交付管理平臺是太原軌道交通2號線開展基于BIM的數(shù)字化竣工交付時使用的協(xié)同平臺。該平臺打通了其與基于BIM的運(yùn)營管理平臺的數(shù)據(jù)通道，實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)竣工資料向運(yùn)維管理平臺的傳遞，為業(yè)主、BIM技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用中心及所有項(xiàng)目參與方提供了PC(個人電腦)端、WEB(網(wǎng)頁)端、移動端全平臺覆蓋的線上協(xié)同交付空間。有別于傳統(tǒng)BIM模型，數(shù)字化交付管理平臺中的交付物，特指城市軌道交通工程的虛擬數(shù)字化工程。該平臺不僅包括模型文件，還包括設(shè)計、施工至運(yùn)營全過程中產(chǎn)生的虛擬設(shè)施設(shè)備及其相關(guān)的參數(shù)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場影像資料、竣工檔案資料等。其交付物種類齊全、內(nèi)容豐富，且包含傳統(tǒng)BIM交付無法收集的隱蔽工程影像資料。交付范圍超出了狹義BIM的范疇，實(shí)現(xiàn)了模型管理、屬性管理、文檔管理、移動端采集、數(shù)字化信息查詢、驗(yàn)收與交付等相關(guān)功能。

3)運(yùn)營管理平臺研發(fā)。作為輔助運(yùn)營實(shí)現(xiàn)高效管理的重要載體和提高一線員工工作效率的有效途徑，太原軌道交通2號線根據(jù)運(yùn)營管理的業(yè)務(wù)場景研發(fā)了基于BIM的運(yùn)營管理平臺。該平臺從數(shù)字化竣工交付管理平臺獲取太原軌道交通2號線建設(shè)期歷史靜態(tài)數(shù)據(jù)，與故障預(yù)測與健康管理技術(shù)(PHM)緊密結(jié)合實(shí)現(xiàn)運(yùn)營動態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時獲取和展示，實(shí)現(xiàn)了設(shè)施設(shè)備數(shù)字資產(chǎn)管理、精細(xì)化設(shè)備檢修、線路集成綜合管控、應(yīng)急事件管理及培訓(xùn)管理等主要功能;其優(yōu)秀的數(shù)據(jù)集成能力、直觀的可視化效果和參數(shù)化的動態(tài)模擬功能為信息查詢、運(yùn)營監(jiān)控、巡檢維修與事件處置帶來了極大的效率提升，從本質(zhì)上改變了運(yùn)營維護(hù)的技術(shù)手段，是符合政策導(dǎo)向且與運(yùn)營管理有效結(jié)合的新一代先進(jìn)技術(shù)。

3.5 參與方集成

太原軌道交通2號線一期工程BIM項(xiàng)目在地方高校太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院內(nèi)開創(chuàng)性地建立了IROOM(交互集成辦公室)，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目各參與方的集成，業(yè)主單位、BIM總體咨詢單位、“產(chǎn)學(xué)研用”合作高校、設(shè)計單位、土建單位、機(jī)電單位、安裝單位、設(shè)備制造單位等可在IROOM集中協(xié)同辦公。IROOM充分發(fā)揮問題導(dǎo)向功能，定期與不定期地組織工作對接和討論，加深了項(xiàng)目參與方之間的互相信任和尊重，保證了項(xiàng)目中階段性產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在建設(shè)周期內(nèi)的及時交換和完整獲取，提高了信息共享的深度和效率。

4 結(jié)語

以運(yùn)營為導(dǎo)向的城市軌道交通集成化管理模式從運(yùn)營需求出發(fā)，“以終為始”統(tǒng)籌項(xiàng)目全生命周期的管理，有效地解決了傳統(tǒng)管理模式下建設(shè)目標(biāo)與運(yùn)營目標(biāo)脫節(jié)的弊端。太原軌道交通2號線以運(yùn)營為導(dǎo)向的全生命周期BIM項(xiàng)目集成管理模式，通過改變傳統(tǒng)的組織模式和合作方式，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)、組織、信息和參與方多維度的集成，創(chuàng)建了城市軌道交通項(xiàng)目管理的“太原模式”。這對進(jìn)一步提升城市軌道交通建設(shè)運(yùn)營整體效益、提高服務(wù)品質(zhì)和確保安全運(yùn)營具有重要意義。