城市轨道交通项目建筑信息模型（BIM）应用模式研究

2014-01-17辛佐先

城市轨道交通研究 2014年8期

辛佐先

（上海市地下空间设计研究总院有限公司，200032，上海∥工程师）

近年来，随着建筑业信息技术的发展，建筑信息模型（Building Information Modeling，简为BIM）的相关研究和应用也取得了突破性进展。BIM是一种革命性的技术，它能够在建筑全生命周期中利用协调一致的信息，对建筑物进行分析、模拟、可视化、统计、计算等工作，从而帮助用户提高效率、降低成本，并减少对环境影响。《2011—2015年建筑业信息化发展纲要》提出，“十二五”期间信息化目标为基本实现建筑企业信息系统的普及应用，加快BIM、基于网络的协同工作等新技术在工程中的应用，推动信息化标准建设。BIM技术在我国轨道交通行业中的应用正逐渐普及，目前正在策划的新建线路普遍拟采用BIM技术，业主采用何种模式应用BIM，是本文讨论的主要内容。

1 城市轨道交通应用BIM技术的必要性

1.1 BIM技术适应的特点

轨道交通项目与一般的市政建设项目、民用项目相比，项目具有点多、线长、面广、规模大、投资高、建设周期长的特点，且机电系统复杂，设备繁多，建设、运营风险高、社会责任大，对建设和运营，特别是运营提出了很高的要求［1］。

目前轨道交通行业设计采用传统二维图纸表示法，表达方式抽象，只有经过专业训练并有实践经验的人才能正确和完整地理解，给将来运营维护人员提出了较高的要求。

同时，二维设计图纸难以对建筑物的所有内容及关系进行完整的表达，图纸之间及各专业设计间缺少刚性系统的传承联系，只能依赖设计师间的人工沟通协调，其间容易出现错漏，特别是在设计变更、调整较为频繁的轨道交通项目设计中更易出现错漏，易造成建设时的投资损失及运营维护应用时的信息不准确。

BIM技术相对于传统二维设计图纸，所能表达的信息丰富，资料查阅效率高，及时准确，能满足轨道交通出现紧急情况时的处置要求。因而能对轨道交通项目运营管理起到助力作用［2］。

1.2 BIM技术的价值

BIM的可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性特点给项目的各参与方、多方面带来了不同的价值，现阶段对于业主方BIM运用的价值可归纳为以下5点［3］：

（1）基于BIM模型的可视化决策；

（2）基于BIM模型与其他相关方的可视化交互；

（3）通过BIM模型提高轨道交通的设计质量；

（4）通过BIM模型初步实现施工过程管理；

（5）通过BIM模型实现车站设备运维管理。

2 业主在轨道交通项目中应用BIM的主要模式

2.1 参建方各自委托BIM分包模式

（1）组织架构。在这种模式下，业主方提出简要的BIM实施目标及要求，项目相关参与各方各自委托BIM建模分包单位实施。

（2）模式特点。其优点为简单易行，业主方只需提出要求，各方自行组织进行BIM应用，快速发挥由2D到3D可视化的价值。其缺点为项目各方委托的分包单位水平参差不齐，没有统一的BIM交付标准，使得业主监管困难，管理松散，其主要交付物——BIM模型质量波动大，格式不统一，兼容性差，难以在项目运营期集中应用。另外，各方的技术路线和实施方案不统一，应用效果难以保证。该模式为BIM应用初期经常采用的模式，应用范围常常局限于设计阶段BIM建模及管线综合碰撞检查的简单应用，是从2D到3D的尝试。因缺乏统一的模型交付标准及信息传递技术路线，该模式在基于BIM进行工程量统计、4D、5D等应用上有局限性，其信息模型也无法有效传递到运营维护阶段。

2.2 业主统一委托BIM分包模式

（1）组织架构。在这种模式下，业主方统一委托BIM建模单位进行BIM应用的策划与实施，各相关方对BIM建模单位进行配合。

（2）模式特点。其优点为所有BIM实施内容均为BIM建模单位一方完成，模型统一，质量可控。缺点为BIM模型及相关应用成果的责任界定不明晰，相关方对BIM建模单位仅为配合责任，BIM交付物的主要责任在BIM建模单位，而BIM建模单位常常不具备设计、施工资质，技术力量较为薄弱，难以对BIM模型及相关应用成果的质量负责。另外，BIM应用过程中，BIM建模单位与设计、施工等相关方的沟通也存在问题，设计、施工等相关方仍在传统二维环境开展工作，BIM实施工作全部由BIM建模单位完成，传统模式与BIM模式并行开展，之间信息传递不畅，难以高效发挥BIM对信息管理的核心价值。

该模式为现阶段城市轨道交通业主方BIM应用的主流模式。它实现了BIM交付标准的统一，可以基于此模式开展深入的BIM应用。但传统流程与BIM流程并行开展造成相关方沟通难度大，两种流程产生的成果一致性存在问题，成果责任也不明晰，以哪个流程的成果为准是其常见问题，使得业主管理工作繁重。

2.3 业主主导、专业咨询、各方实施模式

（1）组织架构。在这种模式下，业主方统一委托BIM咨询单位进行BIM应用的方案策划［4］，制定BIM实施标准，建立BIM技术应用管理平台并进行实施过程管理。各设计、施工、运营维护相关方为BIM实施的主体，基于统一的实施方案、实施标准，在业主、咨询方的统一管理下开展BIM应用。

（2）模式特点。其优点为由BIM咨询单位定制BIM实施方案，将BIM融入各方已有的工作流程，明确BIM应用的交付物作为各方交付物的一部分，实现了标准统一、职责明确、具有统一管控环节。其实现难点为：① 需及早规划，业主在招标环节即明确各参与方的BIM应用主体责任；② 需要相关各方具有BIM应用能力以胜任BIM责任，或者预留培训所需的时间；③ 对BIM咨询单位要求较高，需具备轨道交通设计、施工及项目管理背景，BIM实施与管理经验，BIM研发能力。

该模式为现阶段城市轨道交通业主方BIM应用的新兴模式，它是参建各方BIM能力提高的产物，可支持BIM技术全生命周期应用，使各方受益［5］。

3 BIM在城市轨道交通行业的应用实践

厦门轨道交通集团有限公司在厦门市轨道交通1号线一期工程中，开展了“业主主导、专业咨询、各方实施模式”。上海市地下空间设计研究总院作为BIM咨询单位，在业主的领导下，制定轨道交通BIM实施标准和协同工作流程，搭建基于BIM的轨道交通协同管理平台，开发轨道交通专业的BIM零件库，协助业主进行模型审查、归档等日常管理工作。各设计、施工参与方为BIM应用的主体，其专业工程师根据BIM咨询单位发布的标准统一实施和应用，取得了初步成果。

3.1 组织架构

在BIM技术应用环境下，项目参与方组织架构见图1。

图1 BIM技术应用组织架构示意图

3.2 各方职责

各参与方应根据BIM咨询单位所制定的实施方案，完成自身的BIM工作，同时应与其他BIM工作相关方进行积极协作，共同推进BIM工作的实施，具体职责简介如下。

（1）业主。对项目的BIM应用提出需求及目标，审核项目实施方案和接收项目成果，监督管理项目团队服务进程和质量。

（2）推进协调组。为确保BIM应用工作推进，依据参与方组织架构，成立推进协调组。由业主方指派专人为组长，BIM咨询单位指派专人为常务副组长，所有BIM参与方指派代表作为小组成员。

推进协调组架构如图2所示。

图2 推进协调组架构示意图

协调组所有成员作为本单位BIM工作的总负责人和协调人，对内管理、协调BIM应用的工作，在协调组内部参加BIM所需的活动。

（3）BIM咨询单位。编制本项目的BIM技术应用总体实施方案，制定BIM应用实施标准。搭建BIM技术应用管理平台并对平台进行技术维护支持，定制开发项目构件库和出图模板。完成BIM技术应用系统管理。收集并审核各参与方的BIM模型和BIM成果。对各参与方的BIM工作进行指导和支持，对成果进行审核验收。

（4）设计参与方。建立内部BIM管理体系和组织架构，完成本项目设计阶段的BIM应用内容。各设计参与方按照BIM实施方案和标准建立、整合、维护并应用BIM模型，由各设计参与方BIM负责人整理提交，供BIM咨询单位审核，确保实施工作与整体技术标准相符。

（5）土建施工参与方。建立内部BIM管理体系和组织架构，完成本项目土建施工阶段中的BIM应用内容；各土建施工参与方按照BIM实施方案和标准，使用BIM模型进行土建施工信息协同，整合施工阶段的BIM信息，提供BIM成果。由各方负责人整理并将BIM土建竣工模型提交BIM咨询单位。

（6）机电安装参与方。建立内部管理体系和组织架构，完成本项目机电安装阶段的BIM应用内容；各机电安装参与方按照BIM实施方案和标准，在BIM模型中整合设备信息，提供BIM成果。由各方负责人整理并将BIM设备竣工模型提交BIM咨询单位。

（7）其他BIM参与方。建立内部BIM管理体系和组织架构，完成本项目对应工作中的BIM应用，按照BIM实施方案和BIM实施行为标准，建立适用的BIM模型，提供BIM成果。

3.3 主要应用流程

图3所示的BIM技术应用流程，明确了各参与方的工作流程与协作关系。

图3 各参与方各阶段BIM技术应用流程

3.4 主要应用成果

本项目自2013年12月正式启动，BIM咨询单位制定了BIM实施方案（含软硬件、人力资源要求）、BIM模型交付标准、BIM实施行为标准。开发了轨道交通行业参数化零件库和基于BIM模型的出图模板。各方初步建立了17座车站的BIM模型（见图4），将基于模型，逐步开展设计阶段、施工阶段的14项BIM应用，发挥BIM价值，最终为运营提供基础信息模型。

图4 部分车站模型

4 BIM在城市轨道交通行业的应用模式建议

BIM技术目前在国内已经有了较好的应用基础，国内轨道交通行业的部分设计、施工企业已经开展了BIM应用工作，初步具备了BIM应用能力。行业内较早进行BIM研究的单位，经过了BIM应用实践与总结后，也逐步开展BIM标准制定，具备了BIM咨询能力。综合3种BIM应用模式的优缺点，结合国内轨道交通行业各参与方BIM应用水平，未来几年，建议BIM在城市轨道交通行业的应用模式为“业主主导、专业咨询、各方实施模式”。