基于BIM全生命期管理平台的建设信息化解决方案

文：刘农光，郭伟，鲍丰，杨帆，史一峰丨苏州市轨道交通集团有限公司

苏州市轨道交通集团从BIM技术应用落地入手，完成了BIM设计协同管理平台、BIM建设协同管理平台的搭建应用、试点建设了BIM车站智慧运维管理平台，以一套标准、三大平台为依托，以数据为载体，将工程建设与信息化技术相融合，通过实现轨道交通工程全生命期业务与流程全覆盖，切实解决工程建设和运维期间的难点与痛点，提升了全生命期精细化管理水平，为未来智慧轨道交通发展提供了一种解决方案。

为贯彻“交通强国”的发展目标、落实《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》的工作部署要求，提倡深化BIM技术在基础设施的设计、建设、运维等全生命周期的应用，促进新兴信息技术与城轨交通业务的深度融合，推动城轨行业数字化、智能化和网络化发展。苏州市轨道交通集团以在建4条线路（6/7/8/S1线）为载体，信息共享为核心，全面开展了BIM平台与应用体系建设工作。通过建立轨道交通技术标准体系、打造轨道交通BIM应用管理平台、开展设计、建设阶段BIM应用，切实服务于苏州市轨道交通的规划、勘察、设计及工程建设和运维等业务领域，利用BIM技术，优化苏州市轨道交通建设与运维管理流程，提高建设与运维质量和管理水平。

一、信息化建设目标

苏州轨道交通信息化建设的总体目标是结合苏州轨道交通全生命周期的需求，深入研究BIM、云计算等新技术，探索管理、生产、商业的新模式，开展BIM、物联网等技术的创新应用，获得较强信息技术创新能力，为苏州市轨道交通全生命周期管理提供新的方法和平台，工程信息化应用达到国际先进水平，并掌握关键自主知识产权，增强核心竞争力，实现跨越式发展。

在信息化发展趋势和背景下，在已有成果基础上，拓展、创新，深化研究BIM全生命周期应用，促进行业管理改革和创新，跟进技术脚步，形成完整管理思路和管理方法，为其他工程技术和管理落地提供重要参考。

二、信息化建设规划方案

围绕企业信息化建设目标，建设方案分为三个层面：一体化顶层规划与设计、数字化平台开发与集成应用技术研究、工程示范与成果推广。根据上述三个层面，研究拟分三阶段开展：一是主要完成基于BIM的轨道交通全生命管理模式研究，以及相关数据标准、管理标准研究；二是主要完成轨道交通设计、施工、运维平台的开发，以及面向轨道交通全生命周期数字化集成应用技术研究；三是结合典型工程开展成果应用并完善系统。

第一阶段，在充分调研国内外轨道交通及部分工程建设央企等信息化、数化管理应用的先进经验基础上，结合“十四五”发展战略和信息化发展规划、未来技术发展方向、本项目的研究定位和依托项目情况，充分考虑通用的技术、系统和标准以及本项目与已有信息系统的关系与接口，利用BIM、大数据、云技术、物联网、移动互联网、智能化、IFC标准、虚拟仿真、数字移交、资产评估等技术，对本专项的技术方向、路线、总体架构进行深入研究和顶层设计。在此基础上，开展基于BIM的轨道交通全生命周期管理模式和关键技术标准研究。

第二阶段，基于顶层设计和系统总体架构，采用符合发展趋势的现代信息技术及应用软件平台（商业或自主研发）完成轨道交通设计、施工、运维平台的开发，以及面向轨道交通全生命周期数字化集成应用技术研究。

第三阶段，结合苏州轨道交通在建的6、7、8、S1线工程进行成果应用。通过典型依托工程试验应用，不断总结完善研究成果，并为进一步推广应用打好基础，总体规划路线如图1所示。

图1 苏州轨道交通集团信息化总体规划路线

三、信息化产品选型

随着BIM技术在国内外的快速发展、完善和新一代信息技术的逐渐兴起，两者间相互深度融合，共同促进企业数字化转型的趋势日益明显。苏州市轨道交通集团立足BIM技术与新一代信息技术的融合方式，分批分阶段在各条线路开展各项应用，提出了多项落地应用解决方案。

一是通过设计阶段的业务全梳理和管理流程再造，研究一整套线上三维协同设计业务流程，保障数据安全前提下的设计全过程管理，构建了轨道交通BIM协同设计管理平台，将全部在建线路的设计管理业务逐渐转为线上开展，并搭建三维协同设计环境，在平台上实现三维协同设计与设计施工一体化应用；二是通过集成工程建设期各板块的业务数据，将建设业务数字化，以各项建设期动态管理数据为驱动，构建轨道交通BIM建设协同管理平台，实现业务全场景覆盖、流程全闭环处理，提升轨道交通建设管理水平，并通过接口协议，实现与协同设计平台数据间的互联互通和用户无感、免密方式的跨平台登录，真正实现了设计施工一体化管理；三是以BIM模型数据和GIS数据为基础，在建成的车站内试点搭建基于BIM的车站智慧运维管理平台，整合运维期各类动态数据，以具体运维事件驱动标准化运营维护业务流程，为站内运维人员辅助服务，实现智慧化运维管理。

四、信息化实施过程及应用系统内容

2014年，苏州轨道交通从3、5号线建设开始，逐步开启了BIM技术的研究和应用。经过几年的努力，BIM在苏州轨道交通中的实践应用，经历了从“原始简单”的管线碰撞检测到尝试“高大全”建筑全生命周期BIM应用的“进化”。

根据轨道交通项目建设管理业务的主要特点，苏州轨道交通建立了一套符合自身管理特点的企业级BIM应用标准体系，保障轨道交通项目全生命期数据的规范性和一致性，明确各阶段BIM应用创建要求、数据要求、实施流程、技术要求、成果要求等，并于2020年6月起上线和试点搭建三大信息化管理平台。

（一）协同设计管理平台

苏州轨道交通协同设计管理平台将轨道交通建设项目的各项设计工作标准化、智能化，平衡协调设计项目成本、质量、进度三大控制目标，着眼于设计总体院、设计工点院的设计行为和设计成果的标准、规范管理，通过协同设计管理平台的技术，提高轨道交通总体设计管理的深度和精度，实现参与设计的单位的行为统一、成果一致、文档全局管理的效果。

平台的主要亮点如下：

亮点1：打通从工可到竣工交付的全过程设计管理。实现了BIM协同设计与工程项目管理的一体化，为业主、设计总体单位、设计工点单位、监理单位、施工单位、专业承包单位等各参建单位提供了统一的协同设计管理工作平台（图2）。

图 2 协同设计管理工作平台

亮点2：实现广域网环境下跨阶段、跨单位、全专业的设计协同。突破了BIM模型跨区域、跨单位、跨专业协同融合、异构数据集成、模型数据标准化管理等技术难关，搭建图元级协同设计环境，实现了在任何时间、任何地点对工程模型和文档的协同沟通和安全访问。

亮点3：实现网页端、移动端轻量化模型浏览、审查、批注。依托平台实现设计工作流程标准化和跨终端、跨平台、轻量化图形引擎技术,使得设计参与方可从电脑网页端、手机移动端来查看轻量化模型及批注，有效降低BIM数据对专业软件和专业设备的依赖。

亮点4：Revit Server协同建模，实现设防权限细分。通过对Revit端向Revit Server服务端的请求响应中进行抓包处理，对抓包数据进行基于用户权限作修改后再放行等技术上创新，补足了Revit Server对用户权限管理的弱项，开创性的实现了BIM软件的本土化。

（二）建设协同管理平台

充分结合轨道交通工程建设、运维需求，着力解决信息模型传递共享以及如何实现精细化管理，BIM建设协同管理平台通过与现有的工程管理系统融合，充分发挥工程管理系统的多任务协同管理、计划提醒预警、工序标准化以及物料库存管控等优势，实现管理流程化、标准化。此外，通过平台搭建的智慧工地系统，结合人工智能、大数据分析等技术，最终形成单兵智慧系统，辅助管理决策。

平台具有亮点如下：

亮点1：集成工程管理系统，进行数据互通，实现精细化管控。平台将工程管理系统中的多任务协同管理、计划提醒预警、工序标准化以及物料库存管控等数据，同建管平台的BIM轻量化展示进行整合，实现各参建单位间的数据交互。

亮点2：结合GIS技术，提升BIM表现效果，从宏观到微观全方面展示。平台线路地图模块集成BIM+GIS，提高了可视化效果和管理效率，优化了BIM和GIS应用功能，利用GIS的宏观尺度上的功能，提升BIM表现效果，并拓宽BIM应用范围。

亮点3：集约管理设备厂商，构建数字资产库，为运维移交打下基础。针对设备厂商族及相关文档的收集和管理设置设备管理模块，结合物联网技术，对设备全过程信息进行采集，形成设备完整的履历信息，构建企业级数字资产库。

亮点4：建设期物料管理，确保材料供应需求。综合分析各大物料的统计数据，在web端通过图表进行数据汇总和展示。通过对进场材料进行登记、填报，并生成二维码，对进场设备进行物料控制，确保建设过程中材料供应。

亮点5：数字化文档管理，提升项目管理效率。提供包括技术文档、质量文档、管理文档等文档资料的自动归集管理及智能检索查询功能，通过规范的文档管理流程有效提升工程资料管理效率，并能通过权限控制管理文档对不同用户的可见性。

（三）试点车站智慧运维管理平台

平台以本单位主数据为数据基础，继承设计阶段、施工阶段数据，整合运维期间各类动态数据，对接车站各专业运营数据，实现全方位信息融合和车站运维数据的三维全息展现（图3），以统一服务提供给东方之门站一站双控制室，以数据驱动标准化运营维护业务流程，并辅助运维人员作业和协同管理。

图3 三维全息展现数据示意

采用可视化智能交互设备（图4），提升管理人员工作效率，功能包括触控操作、面部识别和智能模糊搜索等。

图4 智能交互设备

五、信息化建设成效

基于企业设计-施工-运维管理一体化信息平台，以及定制化的企业管理制度和企业级标准体系，苏州轨道交通把四条新建线路的全生命期BIM全专业应用作为重要抓手，已经取得了一定的成效。

平台应用成效方面，截至2021年8月底的平台数据统计（图5）显示，苏州轨道交通各线路通过协同设计管理流转设计文档1502份、模型1214个，图纸986张，线上流程4400条，通过协同设计平台参与协同工作的单位达到53家，常运行账号1566个，通过平台进行协同工作时间达到939600小时，真正实现了BIM协同设计管理的落地应用。

图5 协同设计平台流转文件、流程及账号数据统计

以单一设计流程为例，借助协同设计平台，设计跨单位提资节省时间约24小时，设计总体单位设计审核节省约72小时，业主设计审核节省约24小时，设计成果归档节省约一周左右，实现了设计管理效率的提升（图6）。

图6 协同设计平台对设计管理效率的提升效果

借助建设协同管理平台的厂商族收集系统，采集施工机具、机电设备的全过程数据信息，形成了完整的产品设备履历，数据形成工程企业级数字资产库，给运维阶段的数据调用提供前提条件。结合具体运营维护管理需求，智慧运维管理平台通过整合运维期间各类动态数据形成运维数据库，并对运维数据进行综合分析与深度挖掘，着力解决现场需大量重复劳动的工作效率提升问题、站务事件快速处置问题等实际需求，提升城市地铁的安全管控能力，提升优质服务能力、提高运营管理能力。

设计阶段应用成效方面，通过对对车站周边环境利用倾斜摄影技术创建实景模型，反映线路周边场地情况，对车站设计方案进行可视化分析，快速推敲建筑提量和完成空间优化设计评审，并采用可视化编程技术快速创建地下管线模型，并在建模软件中一次性生成三维模型。通过对装修设计方案进行效果渲染，进行直观方案比选和空间效果优化，确定最终方案。以及在BIM模型中直接对风管、水管、电缆桥架进行预制尺寸设置，在工厂直接加工，录入参数信息及编号。施工现场不需切割、焊接，直接按编号拼装组合，提高了施工效率。

施工阶段应用成效方面，苏州轨道交通集团积极探索优秀工艺做法，开展施工阶段BIM试点应用。在部分车站分模型深化阶段与模型指导现场实施应用阶段进行应用。充分发挥BIM技术和三维扫描等新技术融合应用的优势，在车站出入口顶面终端定位、孔洞复核和预留、车站土建竣工交付方面，提供创新解决方案。

运维阶段应用成效方面，基于已建成的东方之门站，开展智慧车站和智慧运维管理平台的试点工作。基于车站实际建设情况和已有模型条件，开展车站现场竣工复核，完善BIM模型，实现数字孪生竣工模型移交，达成运维管理平台试点建设的数据前提条件。基于东方之门站的BIM模型，开展乘客站内导航应用试点。乘客在站内扫描贴设的二维码，即可享受基于定位和模型轻量化漫游所带来的导航服务，导航前往各出入口、卫生间、服务中心等。

苏州市轨道交通信息化建设的路线，是通过BIM标准体系与平台建设，实现可视化设计、工厂化生产、装配化施工、数字化资产四大目标，打造轨道交通数字化精品工程。苏州市信息化建设，并非纯粹的照搬其他城市的实践路线，而是总结提炼国内其他城市的成功案例、有效举措和落地应用模式，结合苏州轨道交通数字化的本地特色，摸索出一条适合苏州市轨道交通建设管理需求的技术路线。同时，企业信息化建设应当立足长远目标，利用轨道交通城市覆盖优势，以“智慧轨交”作为“十四五”重点，以BIM数据为核心，以资产数字化为主线，挖掘轨交全生命周期数据共享价值，与相关部门对接开展数字孪生城市CIM平台共建，主动服务于新型智慧城市建设。