提高交通基础设施效益的BLM技术

□李英 卢毅 陈强

近几年来，随着我国经济的快速发展，我国交通基础设施建设量也在大幅增长，为交通行业设计企业带来了重大机遇。面对交通行业激烈的市场竞争，为了满足“更大的设计量、更短的设计周期、更高的服务质量”这一要求，可以运用建筑行业的建筑工程周期管理（building lifecycle management，BLM）技术来解决提高交通基础设施低效率的问题。BLM 技术可以使交通基础设施建设管理得到改善，可以减少沟通交流时间和项目的流转时间，而全寿命周期也可以缩短，资金也得到相应的节省。因此，BLM的运用对于提高交通基础设施效益具有很大的现实意义。

BLM技术在一些发达国家早已得到迅速发展和应用，它是作为继CAD技术后出现的建设领域又一重要的计算机应用技术。CAD技术是从传统的手绘图过渡到电子计算机制图，改变了传统的设计模式，但是，CAD设计的二维图纸应用的局限性很大，不能直接地表现出建筑物的各种信息。而BLM技术的建筑信息模型（building information modeling，BIM）通过数字信息仿真模拟建筑物的所有真实信息，建立了一个虚拟的建筑物，将设计从基于几何元素的二维设计变成基于BIM的建筑三维设计，为建筑工程设计领域带来了一次真正的信息革命。与此同时，运用BLM技术来提高交通基础设施效益也会给交通行业带来一次信息革命。

一、BLM概述

1.BLM的定义

BLM指贯穿于建筑全过程（从概念设计到拆除至再利用全过程），用数字化的方法创建、管理、共享所建造的资本资产信息。从BLM的定义上来看，它主要包含以下几点：第一，BLM摆脱了陈旧的技术理念，是一种新兴的、全新的技术理念，主要目的是寻求信息的价值，为项目全寿命周期的增值服务，它贯穿于项目从设计、施工、管理、竣工到运营的整个过程。第二，BLM技术的核心是信息管理，将业主、设计方、承包商提供的信息通过信息集成的方法进行信息的整合、管理和共享，通过BIM将各参与方的信息进行及时的沟通与协作，从而提高了信息的准确度、传递信息的效率。第三，BLM技术得到实行必须得到一系列的软件支持。比如，建筑产品集成化信息创建的软件，信息管理和共享的软件，以及信息利用的软件等。这些软件是BLM技术运用不可或缺的。

2.BLM实现的关键技术

BIM是通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。这些信息既包括有形的、摸得到的、看得到的基本信息，还包括很多观察不到的、隐形的信息（如项目材料的用量、材料的价格、裁量的数量等）。BIM技术不但可以将人们想得到的、计算得到的、考虑得到的相关信息高效率地组织起来，而且还可以将这些基本特性的一部分空间关系和逻辑关系组合起来，进行协调沟通与管理，建立一个虚拟的空间的数字化建筑物，形成一个层次分明、信息全面的系统。凭着BIM的这种承载能力，能够运用信息集成的方式将关于整个项目的信息建立一个完整的、有关联的数据库，不仅能够减少信息冲突、沟通不畅的问题，而且BIM模型能够使得项目各个阶段相互协同工作，达到信息的共享和信息的有效沟通。

3.BIM实现的关键阶段

BLM实现的关键是BIM技术的构建，而BIM技术构建的关键在工程项目的设计阶段，因此，设计阶段是BLM 实现的关键阶段。在项目的实施过程中会遇到工程项目的变更，而这种变更大多发生在工程后期，这样就容易给工程带来很大困难，同时造成了很大的成本损失。为了及时地解决建筑工程问题，降低工程成本，必须保证各参与方所提供信息的准确、流畅和共享，在设计阶段就将错误的信息排除和解决，为后期提供真实可靠的数据信息。BLM就是通过BIM技术在设计阶段将信息集成和协同工作，使信息得到优化，从而提高工程的效益。

二、提高交通基础设施效益的BIM技术研究

交通基础设施效益主要包括财务收益和国民经济收益。财务收益是指交通基础设施对投资者所作出的回报，以及投资者从交通基础设施运行中获得的回报。通俗来说，就是投资者从交通基础设施兴建和营运中所获得直接收入。国民经济效益是指交通基础设施使用者从项目兴建和运营中所获得的直接收益，基本上表现为运输成本的降低、运输质量的提高及运输距离的缩短等，从而促进经济的发展。总之，提高交通基础设施效益，其本质上就是交通基础设施建设中各个环节中投入与产出达到最优化的过程。而BLM技术能使交通基础设施建设过程中所涉及的设计、施工、运营阶段都能达到资源共享、优化信息资源、协同合作，给交通基础设施的全生命周期带来巨大的效益，从而降低工程成本、缩短施工工期。

1.交通基础设施建设设计存在的问题

目前，我国交通基础设施建设的设计还没打破传统的二维设计，基本上还是在使用CAD技术。CAD技术虽然是一次信息革命，不仅摆脱了手绘图纸，改善了设计过程，提高了设计效率，但是，设计方案并没有得到优化，不能完全适应交通基础设施建设的迅速发展，体现在以下几点。

（1）工作效率不高。对于现在复杂的交通基础设施建设，设计者一般情况下是通过主观的设计观念构建了二维结构实物图，然后，通过制图软件用线条描绘出来，并标注结构的尺寸，这样做得工作量并没有减少，相反还使得图形更加的繁琐，并没有将更多的精力放在交通基础设施建设的优化设计和创新的构思上来。

（2）可观性不强、交流不通畅。二维设计图纸很难体现出交通基础设施建设的设计思想、设计特色及实物的功能性，也无法形象地反映出交通基础设施建设的整个样貌。

（3）设计差错难以避免。现代交通基础设施建设一般具有建设规模大、资金投入多的特点，因此，在施工过程中应尽量避免出现差错。但在设计过程中有些差错是很难避免的，这些差错会给项目的施工带来很大的负面影响。例如，工程返工、进度延迟等，最终将导致很大的损失。

（4）设计变更困难。在建设的过程中，由于种种原因，图纸常常需要调整和变动。如果没有数据库的支持，设计变更就要重复很多工作，影响工作效率。

（5）信息管理困难。设计过程中，许多技术规范等信息还是要靠人工查询，尤其是面对庞大或者复杂的工程，数据信息查询的工作量十分庞大，如何有效地提供信息查询和管理是工作的难点。只有建立了统一、规范的管理系统，将涉及到的所有图纸、规范等文件都保存好，才能保证设计工作的顺利进行，也能对日后的工程使用提供方便。

（6）设计版本难以控制。项目工程在设计阶段的工作内容包括设计、校对、审核、审定等多个步骤，需要对施工图纸、设计成果等进行反复修改，每个环节结束后，都会产生一个版本的成果，最后就会出现多个设计版本，同时各个步骤人员的工作也没用统一格式和标准。在缺少系统管理软件的情况下，很难控制各个设计版本，甚至造成中间版本的缺失，对后期的质量评审工作造成很大的麻烦。

2.BIM技术在交通基础设施建设的实践与应用

BIM技术能够在一定的程度上避免各个阶段的冲突和变更，能够协调好各个参与专业，做到低成本投入、高效率产出，缩短建设周期。针对交通基础设施建设的特点，BIM技术可以给交通基础设施建设带来巨大的效益（见表1所列）。

表1 应用BIM技术给交通基础设施建设带来的效益

在交通基础设施建设的各个阶段，应用BIM技术可以形成交通基础设施建设工程项目的全生命周期管理系统，在交通基础设施建设的可行性研究阶段编制的设计阶段就开始构建BIM建筑信息模型，并与后期的施工、管理、运营相互共享信息。具体的实施方案如图1所示。

3.实施BIM技术在交通基础设施建设带来的效益

（1）应用BIM技术在交通基础设施建设设计阶段带来的效益。应用BIM建立的建筑信息模型是二维模型向三维模型的跨越，从简单的二维施工图转向了空间的三维复杂形态，更清晰、具体、形象地表达了交通基础设施的结构；模型的形成可以得到交通基础设施结构涉及图纸、报告等相关数据文件。正因为这样，设计人员节省了大量的时间去编制文件和绘画图纸，提高了工程文件和工程图纸的准确度。由于成本信息的载入，使得成本、进度、质量得到及时的控制，从而可以更快、更有效地制定项目的相关决策。一个建筑模型生成的图纸能够协调一致、相互联动各个专业的协同设计，当结构与设备、设备与设备之间有冲突时可以直观地观察出来，从而可以及时调整设计，避免施工过程中产生大量的浪费。

图1 交通基础设施建设BLM技术

（2）应用BIM技术在交通基础设施建设施工阶段带来的效益。BIM模型包含了交通基础设施建设过程中质量、进度和成本的相关信息，很清晰地提供了工程量清单、概预算及材料的相关信息，可以准确地预测成本规模。建筑信息模型结合施工方案和实际的施工进度的信息，可以全面地反映出施工计划对交通基础设施建设过程的影响，对采用的施工工艺具有一定的指导性。通过对施工过程的具体分析，这样可以有针对性地进行设计分析。比如，交通基础设施建设中的结构安全分析、交通基础设施建设物理碰撞与管理的冲突、交通基础设施建设施工工期的安全控制管理和4D动态的模拟。

（3）应用BIM技术在交通基础设施建设运营管理阶段带来的效益。在交通基础设施建设全生命周期的运营管理阶段，BIM模型可提供有关交通基础设施使用情况、交通基础设施使用费、有关相关联的配套服务等方面的多种信息。交通基础设施建设构建的BIM模型可以显现出交通基础设施利用率低、交通拥挤堵塞、事故的发生频率等问题。

为了彻底改变交通基础设施建设水平不高的现象，改变人们固有的思维模式，实现信息技术化，我国交通基础设行业建设应该尽快推行BLM技术。它不仅贯穿于交通基础设施建设的设计、施工、运营和管理全寿命阶段，而且还给交通行业工程设计领域带来一次信息革命，同时对于BIM的运用进入一个更高的阶段。