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        鐵路工程BIM構(gòu)件庫(kù)建設(shè)管理關(guān)鍵技術(shù)

        2022-05-21 08:15:46唐雪芹曾昊董鳳翔趙亮亮
        鐵路技術(shù)創(chuàng)新 2022年1期
        關(guān)鍵詞:入庫(kù)構(gòu)件鐵路

        唐雪芹,曾昊,董鳳翔,趙亮亮

        (中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司BIM中心,四川 成都 610031)

        0 引言

        BIM構(gòu)件是BIM模型中最小粒度的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),是BIM設(shè)計(jì)的基本元素。集成管理、充分共享鐵路工程BIM應(yīng)用項(xiàng)目各專(zhuān)業(yè)BIM構(gòu)件資源,建設(shè)BIM構(gòu)件庫(kù)并進(jìn)行規(guī)范化管理和使用,不僅可形成BIM技術(shù)信息資產(chǎn),提高設(shè)計(jì)效率,還可避免構(gòu)件重新建??赡墚a(chǎn)生的錯(cuò)誤,提高設(shè)計(jì)質(zhì)量,降低BIM設(shè)計(jì)項(xiàng)目的生產(chǎn)成本[1-5]。

        盡管企業(yè)對(duì)BIM標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件的需求越來(lái)越迫切,現(xiàn)有鐵路工程BIM構(gòu)件資源與需求之間還存在較大差距。當(dāng)前,國(guó)外族庫(kù)網(wǎng)站有bimobject、polantis等,國(guó)內(nèi)主流BIM軟件構(gòu)件資源在民用建筑的排水、暖通、電力專(zhuān)業(yè)最為充分(如構(gòu)件塢、族庫(kù)大師、云族360等[6]),鐵路BIM構(gòu)件資源在數(shù)量和種類(lèi)上相對(duì)短缺[7]。因此,建設(shè)鐵路工程信息模型構(gòu)件庫(kù),豐富鐵路BIM設(shè)計(jì)資源,實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目間構(gòu)件共享、有效傳遞與高效利用,對(duì)推動(dòng)鐵路BIM項(xiàng)目降本增效具有重要應(yīng)用價(jià)值。

        1 BIM構(gòu)件創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)

        1.1 基本準(zhǔn)則

        在通用普適性方面,BIM構(gòu)件創(chuàng)建要充分考慮鐵路項(xiàng)目各階段、各專(zhuān)業(yè)的適用性,劃分精度,且BIM構(gòu)件宜具有兼容性和可擴(kuò)展性;在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范性方面,BIM構(gòu)件創(chuàng)建過(guò)程中,應(yīng)遵循分類(lèi)體系、命名方式、附加信息等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則的統(tǒng)一;在資源正確性方面,BIM構(gòu)件的創(chuàng)建和入庫(kù)應(yīng)確保信息準(zhǔn)確。

        1.2 分類(lèi)與編碼

        創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)是構(gòu)件創(chuàng)建的基礎(chǔ)和前提。創(chuàng)建BIM構(gòu)件前需明確構(gòu)件分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)??蓞⒖肌惰F路工程信息模型分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)(1.0版)》[8],按照功能特征對(duì)鐵路工程BIM構(gòu)件進(jìn)行分類(lèi),也可按照相應(yīng)國(guó)家、省部級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行分類(lèi)。

        1.3 構(gòu)件創(chuàng)建

        在構(gòu)件創(chuàng)建過(guò)程中,為方便后期調(diào)用,應(yīng)根據(jù)預(yù)可研、可研、初步設(shè)計(jì)及施工圖設(shè)計(jì)階段建模深度需要,明確構(gòu)件在設(shè)計(jì)各階段的幾何與非幾何深度標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí),應(yīng)對(duì)參數(shù)化構(gòu)件和非參數(shù)化構(gòu)件進(jìn)行區(qū)分。若對(duì)已有鐵路工程標(biāo)準(zhǔn)圖集二維圖紙進(jìn)行三維模型創(chuàng)建,應(yīng)在構(gòu)件屬性中添加二維圖紙附件,既可對(duì)二維圖紙資產(chǎn)進(jìn)行集中管理,也可方便識(shí)圖調(diào)用。復(fù)雜三維BIM構(gòu)件也應(yīng)補(bǔ)充模型平面、立面或剖面等二維圖紙。

        (1)BIM構(gòu)件命名。以準(zhǔn)確、簡(jiǎn)短、明晰、合理為原則定義鐵路工程項(xiàng)目BIM構(gòu)件命名規(guī)則,構(gòu)件名稱(chēng)盡可能準(zhǔn)確反映實(shí)際工程情況,確保構(gòu)件命名唯一性,以便構(gòu)件存儲(chǔ)分類(lèi)、檢索識(shí)別、傳遞、修改、移交和發(fā)布。構(gòu)件命名方式主要采用《鐵路工程信息模型分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)(1.0版)》中各構(gòu)件名稱(chēng)命名,根據(jù)需要,同一構(gòu)件可再按類(lèi)別進(jìn)行細(xì)分。

        (2)BIM構(gòu)件模型深度。BIM構(gòu)件模型深度包括幾何表達(dá)精度和信息深度[9]。幾何表達(dá)精度應(yīng)滿(mǎn)足鐵路設(shè)計(jì)和施工階段建模要求,BIM構(gòu)件庫(kù)可存儲(chǔ)不同幾何表達(dá)精度的同一類(lèi)構(gòu)件模型。為了BIM應(yīng)用項(xiàng)目快速檢索和調(diào)用BIM構(gòu)件,可參考《鐵路工程信息模型表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)(1.0版)》[10]定義和劃分構(gòu)件模型幾何深度等級(jí)(見(jiàn)表1)。

        表1 構(gòu)件模型幾何深度等級(jí)

        信息深度包括基本信息、構(gòu)造信息、設(shè)計(jì)信息、創(chuàng)建信息[11](見(jiàn)表2)。設(shè)計(jì)BIM模型交付施工和運(yùn)維單位后,還可基于BIM構(gòu)件繼續(xù)附加施工生產(chǎn)信息、運(yùn)維資產(chǎn)信息?;拘畔⒅饕窧IM構(gòu)件的名稱(chēng)、類(lèi)型、定位信息、描述說(shuō)明等;構(gòu)造信息主要指構(gòu)件幾何尺寸、截面形式等;設(shè)計(jì)信息主要指構(gòu)件的設(shè)計(jì)參數(shù)、材料和數(shù)量、施工要求等,根據(jù)構(gòu)件類(lèi)型和所屬專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域不同存在差異;創(chuàng)建信息主要指BIM構(gòu)件的設(shè)計(jì)單位、技術(shù)人員、創(chuàng)建時(shí)間等。構(gòu)件的各類(lèi)屬性信息應(yīng)根據(jù)BIM軟件功能或開(kāi)發(fā)工具,首選建模自動(dòng)附加方式,其他部分信息在BIM設(shè)計(jì)過(guò)程中手動(dòng)補(bǔ)充附加或批量掛接。

        表2 BIM構(gòu)件信息示例

        2 BIM構(gòu)件入庫(kù)與管理

        2.1 BIM構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)搭建

        為了更好地集中管理創(chuàng)建的BIM構(gòu)件,應(yīng)基于構(gòu)件庫(kù)管理平臺(tái)或系統(tǒng)對(duì)BIM構(gòu)件進(jìn)行審核并入庫(kù)。調(diào)研發(fā)現(xiàn),相對(duì)成熟的構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)/平臺(tái)均側(cè)重對(duì)Autodesk Revit軟件格式BIM構(gòu)件進(jìn)行上傳下載和集中管理,均不支持Catia格式構(gòu)件管理,有的雖支持Bentley Microstation創(chuàng)建的BIM構(gòu)件上傳,但不支持鐵路工程BIM設(shè)計(jì)軟件Bentley Open Rail Designer構(gòu)件上傳。因此,為了更全面地實(shí)現(xiàn)鐵路BIM構(gòu)件上傳,更加便捷地在BIM項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中調(diào)用構(gòu)件庫(kù)的各類(lèi)構(gòu)件,鐵路工程BIM構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)采用Bentley ProjectWise平臺(tái)進(jìn)行文件級(jí)管理,充分利用該協(xié)同平臺(tái)的角色和權(quán)限管理基礎(chǔ)功能、與Bentley系列設(shè)計(jì)軟件良好的集成互通功能[12],通過(guò)二次開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)構(gòu)件審核與入庫(kù)流程和功能,即可滿(mǎn)足使用需求。鐵路工程BIM構(gòu)件庫(kù)目錄設(shè)置建議見(jiàn)表3。

        表3 鐵路工程BIM構(gòu)件庫(kù)目錄設(shè)置建議

        2.2 BIM構(gòu)件庫(kù)職責(zé)規(guī)劃與權(quán)限管理

        為便于BIM構(gòu)件庫(kù)管理,建議將用戶(hù)角色分為4類(lèi):庫(kù)管理員、專(zhuān)業(yè)工程師、BIM設(shè)計(jì)人員、其他用戶(hù)[13]。

        (1)庫(kù)管理員:主要負(fù)責(zé)構(gòu)件庫(kù)的日常管理與安全維護(hù),具有最高權(quán)限。具體工作職責(zé)包括:組織編制《BIM構(gòu)件制作與管理標(biāo)準(zhǔn)》等,統(tǒng)一構(gòu)件庫(kù)目錄架構(gòu)、制作標(biāo)準(zhǔn);對(duì)構(gòu)件入庫(kù)申請(qǐng)進(jìn)行審核,把控模型質(zhì)量,生成審核報(bào)告并歸檔;分配不同角色和用戶(hù)權(quán)限(可參考表4),監(jiān)控構(gòu)件庫(kù)使用情況,維護(hù)構(gòu)件庫(kù)數(shù)據(jù)安全。

        表4 BIM構(gòu)件庫(kù)權(quán)限設(shè)置

        (2)專(zhuān)業(yè)工程師:主要負(fù)責(zé)構(gòu)件審核。具體工作職責(zé)為審核BIM設(shè)計(jì)人員上傳的BIM構(gòu)件,通過(guò)則提交庫(kù)管理員入庫(kù),未通過(guò)則返回BIM設(shè)計(jì)人員修改。

        (3)BIM設(shè)計(jì)人員:是BIM構(gòu)件的創(chuàng)建主體和應(yīng)用主體。主要承擔(dān)BIM構(gòu)件模型的創(chuàng)建、修改、上傳、下載使用等工作。

        (4)其他用戶(hù):是除以上用戶(hù)的其他臨時(shí)用戶(hù),僅具有登錄構(gòu)件庫(kù)瀏覽的權(quán)限。

        2.3 BIM構(gòu)件入庫(kù)與管理流程

        BIM構(gòu)件應(yīng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)審核流程后入庫(kù)和交付使用,建議采用三級(jí)審核規(guī)范[14]。完整的BIM構(gòu)件審核與入庫(kù)流程包括[15]:BIM設(shè)計(jì)人員創(chuàng)建BIM構(gòu)件,根據(jù)構(gòu)件庫(kù)目錄架構(gòu)上傳至對(duì)應(yīng)文件目錄[16];審查人員在BIM構(gòu)件管理系統(tǒng)中收到校審流程申請(qǐng),對(duì)構(gòu)件進(jìn)行校驗(yàn),通過(guò)則提交管理人員入庫(kù),未通過(guò)則返回設(shè)計(jì)人員根據(jù)意見(jiàn)修改,直至通過(guò)審查。BIM設(shè)計(jì)人員如需擴(kuò)展BIM構(gòu)件分類(lèi)、替換或移除既有BIM構(gòu)件,應(yīng)向庫(kù)管理員提出申請(qǐng),通過(guò)后可執(zhí)行。BIM構(gòu)件入庫(kù)與管理流程見(jiàn)圖1[9,17]。

        圖1 BIM構(gòu)件入庫(kù)與管理流程

        2.4 構(gòu)件審核內(nèi)容及要求

        構(gòu)件入庫(kù)過(guò)程中需對(duì)構(gòu)件進(jìn)行審核,構(gòu)件審核內(nèi)容主要包括構(gòu)件內(nèi)容、屬性信息和使用性能。構(gòu)件內(nèi)容審核包括命名與分類(lèi)、顯示狀態(tài)和構(gòu)件的完整性與準(zhǔn)確性;屬性信息審核則重點(diǎn)關(guān)注構(gòu)件屬性信息是否完整準(zhǔn)確;使用性能審核需通過(guò)實(shí)際操作對(duì)構(gòu)件參變性能、加載性能、兼容性能等進(jìn)行檢驗(yàn)[18]。具體審核內(nèi)容及依據(jù)見(jiàn)表5。BIM構(gòu)件審核通過(guò)后,應(yīng)自動(dòng)生成BIM構(gòu)件入庫(kù)審核報(bào)告單,并在構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)中存檔。

        表5 BIM構(gòu)件審核內(nèi)容及依據(jù)

        3 數(shù)據(jù)安全管理

        構(gòu)件庫(kù)是鐵路工程各專(zhuān)業(yè)長(zhǎng)期積累的寶貴資產(chǎn),對(duì)構(gòu)件數(shù)據(jù)傳輸和使用過(guò)程進(jìn)行加密和監(jiān)控,建立合理的數(shù)據(jù)資產(chǎn)保護(hù)手段尤為必要。通過(guò)研究鐵路工程BIM構(gòu)件庫(kù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)及運(yùn)行機(jī)制,形成鐵路BIM構(gòu)件規(guī)范化存儲(chǔ)、訪問(wèn)、保護(hù)基本方法,建立良性的鐵路工程BIM構(gòu)件庫(kù)應(yīng)用環(huán)境。BIM構(gòu)件庫(kù)及其BIM構(gòu)件模型的數(shù)據(jù)安全措施包括技術(shù)和管理兩方面。

        (1)技術(shù)方面。BIM構(gòu)件模型在入庫(kù)前應(yīng)進(jìn)行病毒檢查與清理,為BIM構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)附加相應(yīng)信息安全技術(shù)和機(jī)制,如防火墻、入侵檢測(cè)、防病毒安全技術(shù)等;為保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán),應(yīng)對(duì)BIM構(gòu)件模型進(jìn)行加密[19],可在模型上添加公司或項(xiàng)目權(quán)屬信息,謹(jǐn)防成果大規(guī)模外泄,但也應(yīng)實(shí)現(xiàn)構(gòu)件解密技術(shù),注重構(gòu)件的流通使用性[20]。

        (2)管理方面。建立BIM構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)制度辦法。制定系統(tǒng)安全管理風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告,事前預(yù)防、事中控制、事后治理;監(jiān)督各角色的職責(zé)與權(quán)限,對(duì)每個(gè)BIM構(gòu)件的上傳、審核、下載進(jìn)行記錄,確保過(guò)程可追溯;做到獎(jiǎng)懲有度,違反規(guī)定使用應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況給予相應(yīng)懲罰。

        4 BIM構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)案例

        中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司(簡(jiǎn)稱(chēng)中鐵二院)基于Bentley ProjectWise Connect Edition開(kāi)發(fā)了一套適用于鐵路工程BIM構(gòu)件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)化管理的工具集,包括引用構(gòu)件庫(kù)目錄樹(shù)模板創(chuàng)建項(xiàng)目架構(gòu)、自定義構(gòu)件文件屬性、構(gòu)件索引、版本對(duì)比、下載監(jiān)控、審查流程與檢索、構(gòu)件交付等功能(見(jiàn)圖2)。目前,該系統(tǒng)已在各鐵路BIM項(xiàng)目中進(jìn)行推廣使用,積累了大量鐵路BIM構(gòu)件資產(chǎn),推動(dòng)了BIM設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化。

        圖2 中鐵二院BIM構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)功能示意圖

        (1)構(gòu)件庫(kù)目錄架構(gòu)和角色權(quán)限。庫(kù)管理員根據(jù)要求建立鐵路工程項(xiàng)目BIM構(gòu)件庫(kù)目錄架構(gòu),在Pro-jectWise管理員端軟件中,配置BIM設(shè)計(jì)人員、專(zhuān)業(yè)工程師等角色和人員以及對(duì)應(yīng)權(quán)限。

        (2)構(gòu)件上傳與下載。BIM設(shè)計(jì)人員創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件,通過(guò)Bentley Open Rail Designer或Bentley其他BIM設(shè)計(jì)軟件上傳至集成的ProjectWise對(duì)應(yīng)目錄架構(gòu),通過(guò)審查后,所有用戶(hù)通過(guò)BIM設(shè)計(jì)軟件即可下載使用目錄樹(shù)中的所有構(gòu)件(見(jiàn)圖3)。

        圖3 BIM構(gòu)件下載使用界面示例

        (3)構(gòu)件審查流程。BIM設(shè)計(jì)人員在上傳構(gòu)件后,需在ProjectWise客戶(hù)端軟件中發(fā)起審查流程。專(zhuān)業(yè)工程師、庫(kù)管理員依次對(duì)BIM構(gòu)件進(jìn)行審查(見(jiàn)圖4),全部審查通過(guò)后即可完成流程,生成表單并入庫(kù)存檔,供所有用戶(hù)調(diào)用。

        圖4 BIM構(gòu)件審查流程示例

        (4)構(gòu)件版本對(duì)比?;贐entley MicroStation和Open Rail Designer軟件研發(fā)了構(gòu)件版本對(duì)比功能,同樣適用于不同版本文件對(duì)比,對(duì)于ProjectWise客戶(hù)端不同版本和幾何表達(dá)深度等級(jí)的構(gòu)件,可調(diào)用文件對(duì)比功能,列出構(gòu)件新增、刪除或修改的狀態(tài),有利于構(gòu)件審核、修改。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        鐵路工程BIM技術(shù)應(yīng)用帶來(lái)了生產(chǎn)管理方式和業(yè)務(wù)流程的轉(zhuǎn)變,數(shù)字化轉(zhuǎn)型給企業(yè)和項(xiàng)目的協(xié)調(diào)管理帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。各大鐵路設(shè)計(jì)院自有CAD標(biāo)準(zhǔn)圖集大大提升了設(shè)計(jì)效率,編制、驗(yàn)證并優(yōu)化項(xiàng)目實(shí)施的各項(xiàng)BIM標(biāo)準(zhǔn),整合數(shù)字資產(chǎn),盡快建立鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件庫(kù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化、數(shù)字化管理,也將為BIM項(xiàng)目正向設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。適用于鐵路工程BIM構(gòu)件庫(kù)的建設(shè)管理系統(tǒng)雖得到應(yīng)用檢驗(yàn),但仍需相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、管理辦法、激勵(lì)機(jī)制支撐,后續(xù)還需在項(xiàng)目實(shí)踐中驗(yàn)證、完善和優(yōu)化。

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