BIM设计施工的精益管理平台

传统公路建设项目多为现汇项目，设计、施工分别由一个甚至多个设计院、施工单位完成，设计、施工之间存在一些信息流通的客观问题：设计不能穿透施工，指导不到位、不及时。施工中遇到一些问题无法反馈给设计人员，并及时变更，有时繁琐的变更流程还会增加很多不必要的制度性成本。

为此，2016年，中国公路工程咨询集团有限公司（简称“中咨公司”）提出了“一图一平台”的研究课题，“一图”为“高分交通一张图”，“一平台”为“基于BIM的设计施工精益管理平台”。其中，“一平台”以BIM技术为总线，建设全过程，为规划、设计、施工、运维提供统一高效的数据支撑。

公路项目安全性评价系统（软件著作权登记号2017SR384954）

总体框架

搭建一个平台的首要条件，必须有大量的技术储备和项目实践。现阶段，“一平台”的建设重点包括3部分。首先是设计管理。通过开发正向三维设计软件，实现三维可视化设计、多专业协同配合、资料互提、二校三审的可视化审批流程、可视化汇报展示，以及向施工单位传递的模型。其次是施工管理。利用设计传递过来的数据信息，对公路施工、运维等进行精益、精准、精干的管理，与传统的管理模式相比，不但提高工作效率，而且可以减少制度性成本等浪费，缩短建设周期。最后是高分地图，在“一平台”建设中，中咨公司利用自主开发的国产高分地图，在一个平台上展示BIM模型与GIS场景，保证数据使用安全的前提下实现“BIM+GIS”融合，打造精益管理平台的底层核心技术。

设计管理

公路项目安全性评价系统。《公路项目安全性评价规范》（JTG B05-2015）正式实施，分别对公路项目的工程可行性研究、初步设计、施工图、交工和后评价5个阶段作出了运行安全的相应规定。安全评价涉及路线、路侧、桥梁、隧道、互通式立交、平面交叉、交通工程及沿线设施多专业，专业互有交叉，且影响范围较大。在实际安全评价过程中，仍存在一些“错、漏、碰、缺”问题：各专业技术指标需要分别进行人工计算，准确率低、工作量大；需多专业技术人员配合，工作周期较长；安评报告提交后，用于汇报、展示、修正、指导、交底等作用不大，效果不直观。

目前，安全评价作为设计和施工阶段的中间环节，被广泛应用于修正设计并指导施工。基于《公路项目安全性评价规范》（JTD B05-2015），中咨公司首先开发了“公路项目安全性评价系统”（软件著作权登记号2017SR384954）。系统可以自动分析设计文件，对运行速度、货车制动温度、路线平纵指标、桥梁、隧道等进行计算和评测；尤其是长大下坡、视距等一些指标值计算，完全根据规范进行指标提取、计算和评价，最后一键生成安全评估报告。在这种系统辅助设计工作模式下，中咨公司按照系统后台分析结果高度标准化，在提高设计人员工作效率的同时，也保证了集团的设计质量。

互通式立交优化设计系统开发过程

互通式立交优化设计系统。《公路立体交叉设计细则》（JTG/T D21-2014）由中咨公司主编，2014年正式发布实施。基于《公路立体交叉设计细则》（JTG/T D21-2014），通过算法优化互通式立交设计方案，并可视化立体设计连接部等设计复杂的局部点，尽可能解决平面设计中高程传递、超高、加宽、分合流视距等容易出错的问题。正在开发中的系统可导入传统软件项目数据和地形图，根据用户设定智能判断桥梁和隧道的位置及规模，快速生成BIM模型，实现快速交互；主要应用于设计阶段的方案优化、BIM模型建立、方案汇报和对外展示等。同时，根据给定的公路等级、设计速度、远景交通量、交叉位置等基本信息，智能布设互通平面及纵断面，完成端部处理，最终形成单喇叭互通方案的BIM模型、平纵等数据可输出到传统设计软件。

施工管理

新加坡南北高速公路（EPC）、广东广州至连州高速公路（EPC）、海南铺前大桥（PMC）为中咨公司重点项目。在这3个中咨公司全过程参加的项目上，公司针对现阶段的常规BIM技术做了一些新的实践，主要包括建模、碰撞检测、虚拟施工演示、可视化交底、管理需求分析等。

新加坡市政路网非常密集，地下桩群也非常密集。为了尽可能缩短路线长度，少占用土地，中咨公司采用了地下隧道最短路径：截掉一段现有的轻轨桥梁地下桩基，隧道穿越过去，需要制定周密的脱换施工方案。通过BIM建模和演示，对一些关键工序进行了模拟，可视化交流效果非常好，得到了外方业主的高度认可。

广州至连州高速公路对互通立交半直连匝道方案进行比选和优化。

海南铺前大桥对构件、钢筋的碰撞检测和关键工序虚拟施工。通过碰撞检测全桥直接节约了600万元材料费和人工费，不包括其他一些没有发生返工、变更而节省下来的间接值，比如工期、社会影响等不可量化成本。

高分地图

建成一个平台还需要打底地图，也就是常说的GIS技术——地理信息系统。目前，行业内开发的一些系统，采用的地图有国外收费地图，也有一些开源地图。中咨公司“一图、一平台”采用全国地理信息地图——高分地图。高分是指高分辨率对地观测系统，是国务院确定的16个重大专项之一，保障我国有自主的全天候、全天时、全球覆盖对地观测能力，并为现代农业、防灾减灾、资源环境、公共安全等重大领域，提供服务和决策支持。中咨公司是交通行业唯一实时推送高分数据的数据中心。高分数据中心与中国资源卫星中心专线对接，通过自主开发的制图系统，逐步实现全国产，做中国人自己的地图。目前，高分遥感影像和BIM的融合应用技术，正在西藏、云南一些项目中得到研究应用。

BIM建模、方案优化、碰撞检测示意图

技术路线

“一平台”有了设计、施工、地图的技术储备，总体框架基本成型。下一步，要组建技术团队、确定技术路线，明确研发内容、组织技术攻关。

系统平台电脑端、移动端登录页面

技术路线需首先梳理设计、施工内容和流程，搭建平台技术架构；其次划分功能模块，明确各模块的功能，研究各模块功能的实现方式；最后依托项目验证功能，并总体集成各功能模块。

“一平台”的建设思路在行业内没有现成的经验可以参考，技术发展日新月异，“一平台”技术路线是动态的，目前仍在不断调整。

项目实践

贵州都匀至云南香格里拉高速公路全长96公里，双向四车道，设计时速80公里，路基宽度25.5米，桥隧比77%，投资额200亿元，建设期4年。中咨公司为工程总承包单位，多个施工单位参与建设。BIM设计施工的精益管理平台在该项目中成功应用。

系统平台有两种登录方式：一种是电脑端，一种是手机端。电脑端登录采用B/S模式（浏览器和服务器结构），比传统的C/S模式（客户/服务器模式）更省人力、物力、时间、费用，即“瘦”客户机，“胖”服务器。在这种模式下，需要数据库做好存储备份。

系统平台包括电子沙盘、设计管理、进度管理、安全管理、质量管理、人员管理、主材管理等模块。各个模块分别有动态分析功能，方便参建各方实时把控项目进展情况，开展动态管理。用户登录后，在工作台查看该用户待办、发起和参与的流程，便于及时处理。在设计管理中包括对设计图纸、BIM模型、轻量化后的模型的管理，可以查看模型构件的任何属性及挂接的设计文件。在进度管理中，把模型构件细分后，工程工作分解结构(Work Breakdown Structure)关联，形象化展示施工计划进度或实际进度，提前、正常、滞后用不同颜色表示。在安全管理中，细分了安全检查、安全预警、专项方案、技术交底、现场监控、应急管理、特种设备、现场防护、安全费用、生产条件、安全标准11个模块。在质量管理中，分别对质量巡检、验收评定、工艺质量3个模块进行管理操作。

在App端，所有App的界面、操作均能够按照项目自身需求定制化设计、随时调整。

系统平台界面

关键技术

系统平台的关键技术最为核心，也是一个行业、公司最核心的竞争力。现阶段，3D GIS技术，中咨公司采用WebGIS引擎支持导入高分卫星图、倾斜摄影、正射底图、BIM三维模型、CAD设计图；BIM模型轻量化技术，“太轻”将丢掉太多属性信息，“太重”则影响模型的流畅度和视觉效果，行业正在逐步向“BIM+GIS”的高可靠、零延迟迈进。基于BIM构件的数据编码，是各种几何属性信息与非几何信息（文件、表单、流程、数据等）的关联桥梁；精益管理理念，中咨公司借鉴了项目管理软件Primavera 6.0中的进度和资源配置的管理思路，在依托项目中完成了进度计划、工料机资源调配优化，以及费用管理等功能和操作的融合研究，尽可能实现“人尽其才，物尽其用”。