上海市交通建设工程项目BIM应用研究分析

穆鹏程

上海市交通建设工程管理中心

0 引 言

近年来，BIM技术的蓬勃发展驱动了工程行业全生命周期效率和质量的提高。BIM先进的三维技术和对项目信息的高度集成，可以帮助工程师更加准确、高效地控制勘测设计工程，进而对项目的运行状态、性能和外观进行全方位可视化仿真模拟，极大地提高了项目质量、缩短了项目周期和控制了项目成本。根据英国的联合市场研究（Allied Market Research）2017年颁布的《全球市场报告（Global BIM Markets）》，全球BIM市场将增长迅速，快速渗透至各个行业中，初步估计，“十三五”期间，BIM呈现快速增长态势，全球BIM市场复合增长率将超过20%[1]。

自“十三五”以来，上海已经在大力推广BIM技术，打造出“BIM+”工程建设和城市管理发展模式，创建国内领先的BIM综合应用示范城市。回顾近几年上海市交通建设工程BIM的技术应用情况：在企业层面，BIM技术已成为上海市交通建设企业的新工具；在项目层面，上海市交通建设项目中BIM技术的应用正在逐渐普及。

2016年上海交通建设工程行业的BIM试点项目集中在隧道工程项目、道路工程项目、桥梁工程项目和轨道工程项目，项目类型较少且为交通建设工程的常规项目。2017年至2018年上海市交通建设行业的BIM试点项目开始向多元化发展：港口工程项目、专用停车场项目和水运工程项目等交通建设工程行业比较特殊的领域也开始进行BIM技术的探索，并取得了不错的成果，BIM技术在交通建设行业的应用范围逐步加大，上海交通建设的精细化要求提高为BIM技术的推广提供了条件和基础。

1 上海交通建设工程BIM应用发展现状

1.1 技术标准及组织

（1）技术标准

上海交通建设工程BIM标准参照国内标准执行，从宏观到微观分为三个层次（见图1）。第一层次是顶层设计标准，主要为标准的框架体系，以信息化角度视野作为重点，从理论层面制定体系的框架和方法论，是CBIMS标准框架，该标准框架是作为现状我国上位标准和行业标准编制的理论基础，同国际接轨；第二层次是国家层面的行业标准，主要是国家部委主持编写的标准，如住建部编制的建筑领域BIM标准，其编制的思路和主要的技术参数参考了国际BIM标准，结合了国内相关建筑方面的设计规范标准和建筑管理流程的特色[2]；第三层次为地方性的BIM标准，主要结合地方特色和建筑管理规定，对国家层面行业标准的应用进行细化和延伸，针对上海市的特色，对全市建筑BIM的应用进行了统一的规定。如《上海市建筑信息模型应用标准》、《道路隧道工程建筑信息模型交付标准》、《建筑信息模型应用标准》（DB/TJ 08-2201—2016）等地方性的应用标准。

图1 上海市交通建设行业BIM标准体系

（2）上海市交通建设工程BIM组织

上海市级的BIM技术应用组织体系包括：上海市建筑信息模型技术应用推广联席会议办公室、上海BIM推广中心、各区政府及特定管委会BIM技术应用推广体系，另有上海BIM技术创新联盟、各企业成立的BIM技术专业委员会等。

为推动组织的有效性，2016年，由上海市交通建设工程管理中心牵头成立了上海市交通行业建筑信息模型政策研究组、技术标准组和示范推广组，并于2016年正式全面启动上海市交通行业建筑信息模型（以下简称“BIM”）的技术推广工作，三个工作组的具体职责如表1所示。

表1 上海市交通建设行业管理体系

1.2 应用推广情况

（1）应用领域分析

根据调查统计，自2016年起，上海市78%的重点交通建设工程项目均应用了BIM[3]，覆盖了城市道路公路、轨道交通、公共交通、港口航道等交通建设工程。其中道路公路项目占比达到了85%，与交通建设项目的比例较为符合；90%为上海市重点交通项目，代表了上海市交通建设行业优秀项目中的BIM技术应用现状（详见图2和图3）。

图2 BIM项目类型分布

图3 上海市交通重点项目使用BIM比例

（2）应用阶段分布

在BIM技术应用阶段的调查中发现：上海市交通建设项目多在施工阶段（80.65%）、初步设计阶段（48.39%）和施工图设计阶段（51.61%）应用BIM技术，BIM在设计阶段和施工阶段的应用率较高，在一定程度上体现了BIM在建设全过程中的重要作用日益凸显（详见图4）。

图4 BIM技术应用的阶段

1.3 BIM应用效益

就交通建设工程项目而言，BIM应用效益主要体现在以下几个方面，其中交通建设行业运用BIM的前三个主要目的为提高工作效率、提升工程质量和减少返工（详见图5）。

图5 交通建设工程项目使用BIM的价值

（1）缩短设计周期与提升设计质量：设计项目团队可以依据未来可能的周遭空间状况、自然环境条件与资源等详细信息，建立规划阶段的BIM模型，并依此建模做空间运用的分析作业，例如日照分析、基本法规检查等，借以初步了解该空间可使用的基本要件与一般建筑规范的限制等概况，进而针对项目作出完善的规划。

（2）促进团队协作：导入BIM后由3D模型呈现，团队之间可相互沟通便于讨论项目面临的问题，特别是对于一些没受过专业训练的人员，直接以可视化的方式检视3D模型，可更容易了解团队讨论的成果。

（4）减少返工、减少错误与遗漏：3D模型建置好后，各立面图及其他信息也同时建立完成，随着设计进一步完善和修改，相关信息和指标将同步进行变更。BIM应用可确保同步动态变化，减少因变更造成的修改及繁杂的重复劳动，并且可以避免有可能产生的疏漏。

（5）减少变更、降低施工成本、提升施工质量：建筑BIM可以有效地同安全、环境、仿真等其他专业软件进行结合，可在施工期间进行检查、分析或者防灾规划，在项目正式施工前能对相关方案进行修正和变更，避免在施工后期才发现问题，有效地降低施工期间因方案变更而增加的费用，以增进施工管理成效、提升施工质量，进而达到节省施工成本之效，并可得到更好的项目整体成果。

（6）优化成本控制及可预见性：建筑信息模型背后拥有众多参数与信息的储存，完成3D模型后即可从软件本身的功能撷取数量，降低了人为运算错误发生的概率。

（7）提供新的服务、增强组织形象与维持顾客回流率：由于BIM技术为近年来营建产业的新兴技术，经由软件公司发挥BIM技术的优势与特性，打造价值落地的实用型、专业性的BIM应用软件，以此提升形象与专业度，进而维持顾客回头率。

2 上海交通建设工程项目BIM应用的发展趋势及面临挑战

2.1 应用趋势

（1）BIM技术全过程应用将作为上海市建设行业的新要求

交通建设工程的“规、建、管、养”四阶段将密不可分，相辅相成，而BIM技术进入交通建设工程行业也经历了从局部少量应用到项目的全过程应用再到满足企业日常生产的三个阶段。上海市交通建设工程企业已经基本越过了BIM技术的尝试阶段，并对BIM技术在成本管理和质量控制方面的优势有了更加实际的认识。目前上海市交通建设工程企业对BIM技术的应用也在向全过程应用和日常生产方向发展。

（2）上海市交通建设企业已开始进行BIM的组织架构新探索

随着BIM技术在上海市交通建设工程企业中的蓬勃发展，越来越多的专业BIM人才涌入了交通建设行业。在BIM技术的应用探索中交通建设工程企业组织架构也悄然转型，目前上海市已有超过一半的企业拥有专门的BIM业务部门，为BIM技术的进一步发展提供了坚实的保障。

2.2 应用面临挑战及瓶颈

（1）BIM技术的收费依据和标准尚不完善

目前国内或上海尚未形成统一的BIM收费标准，交通建设工程行业内缺少BIM的收费依据，带来了BIM技术应用过程中的一系列问题[5]。BIM技术在交通行业实际推广、应用过程中，不仅需要技术数据和应用标准，还需要能真正落地的收费标准，才能更好地满足企业的市场化需求。

（2）BIM专业技术人员培训有待加强

交通建设行业BIM技术起步较晚，建设、设计、施工、运维单位中能够熟练使用BIM软件的技术人员较少；另一方面，由于缺少行业通用的软件且软件价格不菲，上海市交通建设企业针对员工的BIM培训频率较低，也给目前交通领域从业人员学习BIM技术带来一定的困难。

（3）“BIM+”创新模式的新业态尚未形成

随着信息技术的发展，BIM技术的“BIM+”模式会形成新业态，推动交通建设行业众多领域的创新变革。云计算、大数据、5G、3D打印、虚拟现实、物联网等新型技术为BIM 技术发展提供了基础底座和支撑。因此，基于BIM技术与建筑产业的深度融合，己初步形成了新型的生产方式、商业趋势和发展的形态，基于“BIM+”的行业融合技术的技术价值和商业价值正逐步凸显，而上海市交通建设行业在“BIM+”模式的创新性上还较为薄弱。

3 上海交通建设工程项目BIM应用推进思考

针对上海市交通建设行业BIM技术应用存在的问题，提出以下上海市BIM应用推进工作展望。

3.1 鼓励上海市交通建设行业的“BIM+”创新模式的新业态

（1）BIM与物联网

作为“互联网＋”的代表，物联网被越来越多的人所重视，BIM与物联网也开始互相协作应用[4]。交通建设作为投资大、周期长、要求高的工程项目，一是可视化及智能管理，基于物联网建立各种要素协同、智能生产和科技化管理的施工信息生态圈，完成可视化的智能化管理；二是基于物联网进行决策和分析，基于数字孪生等数据信息，将交通建设数据与物联网采集到的工程数据进行深度挖掘和关联性分析，保障相关决策的科学性。

（2）BIM与大数据

BIM作为信息化的一部分，信息是其重要的组成部分，而信息是由数据加工而来的，数据是信息的表现形式和载体，因此BIM离不开数据，近年逐渐兴起的大数据与BIM更是紧密结合。

BIM作为建筑行业信息化的载体和关键技术手段，具有前端数据采集和后台数据集成功能。在建设项目期可整合进度、质量、成本、安全等各个方面产生信息，在运营期可整合项目检测、监控、养护维修、应急处置等各方面产生的信息，成为一个全生命期的完整数据模型，用于数据生成、集成、存储、共享。从而解决了大数据应用中数据来源的主要障碍。

（3）BIM与视觉技术

BIM技术的出现使得建筑设计由平面向立体空间、从平面绘图向综合构件布置、从单纯数据信息向全信息模型集中等进行转变；建筑施工过程中，保证了由各个工种单独完成向各种工种协同完成等进行转变，保证了设计和建筑全生命周期的专项设置；通过交通行业的BIM技术与视觉技术的综合应用，实现了平面设计与造型设计的统一，为构思、推敲建筑方案以及检查设计成果提供了便捷工具。BIM模型具备多种设计成果输出模式，可满足各方的不同需求。同时，基于BIM模型进行虚拟漫游及动画制作丰富了建筑设计表现手段，结合虚拟现实技术，提高了建筑虚拟世界的沉浸感、交互性以及构想性。

3.2 完善上海市交通建设行业的BIM收费政策

BIM技术总体上依旧处于起步阶段，技术应用点、软件开发等有待进一步探索和完善。与设计行业通用的制图软件CAD相比，BIM软件的开发和购买费用均较高，而且项目参与人员需要花费额外的精力去熟悉不同的软件，上海市作为全国BIM领先城市，针对交通建设行业的BIM收费政策的空白，应该发挥表率作用。完善上海市交通建设行业的BIM收费政策，使BIM技术费用合理化、市场化，将进一步推进BIM技术在上海市交通建设行业的可持续发展。

3.3 推进上海市交通建设行业的BIM专业认证和评估体系建设

一是专业认证建立。目前交通建设行业的BIM专业认证还未在上海实行，上海的交通建设企业需要去外省完成BIM专业认证，给BIM技术在上海市交通建设行业的发展增加了一定的阻碍。推进上海市交通建设行业的BIM专业认证既节省了上海市交通建设企业的BIM成本，又为上海市BIM人才培养与引进提供了良好的氛围。二是建立应用评估体系。一方面，BIM技术起步较晚，建设、设计、施工、运维单位中能够熟练使用BIM软件的技术人员较少；另一方面，由于缺少行业通用的软件且软件价格不菲，也给目前交通领域从业人员学习BIM技术带来一定的困难。此外，拥有BIM技术评审资质的专家更为缺乏，导致应用BIM技术的交通工程项目在评审、验收等环节难以找到合适的专家。所以建立上海市交通BIM项目的评估体系是迫切而必要的。