BIM 创造价值—轨道交通工程全生命周期管理应用实践

BIM 创造价值—轨道交通工程全生命周期管理应用实践

李东晓 1 、陈诗 1 、王国光 1.2

中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江，杭州， 311122；浙江省工程数字化技术研究中心，浙江，杭州， 311122；

摘要

本文首先介绍了BIM的概念，继而介绍了BIM的优势与现状，然后分析了轨道交通工程的建设现状，并给出了BIM在轨道交通工程全生命周期过程中包括设计阶段、施工阶段和运营阶段三个阶段的应用办法与实现思路。 最后就BIM在轨道交通工程的应用优势进行了总结，指出了BIM不仅提高了轨道交通工程全生命周期管理的准确性和效率，太大大降低了管理时的物资成本。

关键词：BIM、全生命周期、轨道交通工程

1 引言

BIM（Building Information Modeling）最早起源于美国，国内通常称之为建筑信息模型。建筑信息模型的研究对象是建筑物，它是一种提高管理效率的技术。BIM建筑信息模型将建筑物本身以及特点通过数字形式展现出来，它可以利用数字信息仿真模拟建筑物的信息。建设项目的各参与方可以通过模型在项目全生命周期中获取各自所需的管理信息并且可以更新、插入、提取、共享项目各项数据，从而实现协同管理，提高项目管理的效率。简单地说，BIM就是工程项目管理中使用的一种信息化管理技术。

2 BIM的优势与现状

BIM模型可以看成是一个集成了各阶段信息的“数据库”，具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等优点，可对这个“数据库”进行增删改查等操作。传统的信息交换方式是一种分散的信息传递模式，参加各方通过相互沟通的信息交换方式来获取或者传递各自需要的信息，需要进行多次信息交换，存在不及时性和不便利性。而在BIM中，参建各方只需将信息数据提交至BIM信息数据库，同时可以利用BIM数据库中获取自己相关的信息，提高了信息传递效率。

BIM起源于美国，逐步扩展到欧洲、日本及新加坡等发达国家， 2020年国内开始引入BIM理念和技能。国外的BIM技术已经比较成熟，在政府的引导和推动下，已经构成各种BIM协会、BIM规范。目前，我国建造量大、修建业开展较快，BIM运用必将成为趋势。虽然我国BIN技术起步晚、运用晚，但是我国已经将BIM技术作为国家科技部“十一五”的重点研究项目，国家“十二五”规划中进一步将BIM建筑信息模型作为信息化的重点研究课题， BIM的管理理念正在深入人心。 值得一提的是，国内已经有不少建设项目在项目建设的各个阶段不同程度地运用了BIM技术，其中上海中心大厦是全生命周期应用BIM的典型案例。上海中心大厦目前是中国第二高楼，整个项目实施过程由业主主导，运用BIM对设计、施工、运营进行全方位规划。BIM在该项目中的全程应用尚属首次，为以后BIM更广泛的应用奠定了基础，进一步推动了BIM在中国的发展势头。

3 轨道交通工程全生命周期管理BIM应用实践

3.1 工程概况

由于成都地铁19号线二期工程合同工期仅有38个月，有效的施工工区将不足3年，这在国内城市轨道交通建设史上是极为少见的。面对19号线二期工程工期紧任务重，施工难度大，安全风险高，外部环境复杂等诸多因素，成都公司早谋划、早布局，利用 BIM理念和技术打造了一个集设计、施工和运营于一体的建设管理平台，有效地推进现场施工，通过实践验证了在轨道交通工程全生命周期中BIM的优势和价值。

3.2 设计阶段

在项目设计阶段不同于传统的图纸设计方式，成都地铁19号线利用BIM技术基于各种设计方案创建多个方案模型，整合周边环境模型，以三维可视化的形式展现各个方案的优缺点，协助人员方案比选、整体优化及最终方案确定。且通过BIM模型科技可及时发现管线与构件之间的碰撞问题，分析并生成工程协调数据，解决设计图纸中可能存在的“错漏碰缺”，避免后期的设计变更和施工返工，提高设计质量。

利用3D模型的技术与详细的信息，进行设计、结构分析、体积分析、传热分析、干涉碰撞等设计与分析，另于3D模型中加入时间、仿真施工顺序及纳入成本预算而成为5D模型进行成本概算，使业主了解整个项目需求及预算。

3.2 施工阶段

在项目的施工阶段成都地铁19号线建管平台利用BIM模型的三维可视化特点，进行直观形象的三维技术交底，指导施工。施工阶段BIM主要用于进度管理、安全管理、质量管理和成本管理四个方面。

3.2.1 进度管理

基于成都地铁19号线工程规模大、施工难度大、工期短的现状，如何保质保量地完成地铁建设，保证地铁如期通行成为施工阶段的重中之重。成都地铁19号线建管平台采取不同于传统的进度管理的BIM进度管理方式，实现对项目建设施工进度的总体把控。

首先，进度管理通过将任务和模型构件相关联的方式实现了进度管理的三维可视化。基于模型构件发起计划报审和进度填报流程，将进度数据集成于模型中，通过BIM三维仿真模拟、差异分析、数据报表等多种形式展示实际执行状态和计划目标之间的差异，动画模拟轨道交通工程建设施工进度，如图1所示。

图1 实际进度和计划进度对比示意图

可以选择不同的日期、播放步长和播放速度来动态模拟施工轨道交通工程建设施工进度，帮助管理者更全面地了解项目进度，把控项目建设进度。并且，还提供了现场主要施工节点的预警提醒功能，自动推送工期延期提醒给相关负责人，有效地预防和纠正项目进度的滞后情况。

3.2.2 安全管理

安全管理主要包括监测管理、隐患排查等二级模块。

监测管理通过实时获取监测与预警信息，展示安全监控系统海量的工程监测信息、智能统计分析结果和趋势预警，对提高轨道交通工程建设期间安全管理水平、大量减少施工风险有重要意义。根据第三方提供的监测数据，通过平台自动解析后，将信息动态的展示在三维GIS地图上，通过监测点不同的颜色展示，直观的判断监测点的实时动态。

隐患排查基于模型构件发起业务流程，将隐患数据集成在模型上，通过模型展示存在隐患的模型构件，有助于施工人员及时排查和处理隐患，减少了全事故的发生。

3.2.3 质量管理

质量管理模块（质量验收管理）由主要包括质量巡检和质量验收等，用于在工程建设完成或阶段性完成时，对质量进行核验，实现工程建设全过程的精细化质量管控。该模块以BIM为载体，以WBS为依托，利用BIM模型的渲染展示相关业务数据，实现基于BIM的质量可视化管理, 弥补了传统质量管理模式不直观的缺点。

（1）质量巡检

质量巡检模块提供日常质量巡检信息录入、审批、查询浏览等功能，借助移动应用，实现了现场质量巡检的精细化、数字化、无纸化管理。

巡检人员通过移动端录入质量验评信息，随时拍照记录质量缺陷。验评数据可自动归纳与汇总统计，可以与BIM模型进行集成，实现基于BIM模型的质量情况的可视化展示。发生质量问题时，可快速排查和定位到问题点，目前经过使用，已大幅度地提升了成都19号线质量巡检的效率。

（2）质量验收

成都19号线建设管理平台通过表单的结构化、移动设备现场验评、线上流程的方式，实现“无纸化”管理。质量验收模块实现基于BIM模型的检验批验收、分项工程验收、分部工程验收和竣工验收管理，在BIM模型上用不同颜色表示不同的验收状态，清晰明了地展示质量验收的状态。

图2 质量验收状态

3.2.4 成本管理

成本管理提供生成工点清点入口，进入BIM模型三维可视页面，对某一构件进行生成清单，生成的数据保存在工程数据中心，由系统实施统一编码管理，可随时追溯查看，并且可在BIM三维可视页面查看构件状态。此模块基于BIM模型实现对工程“量”“价”展示与维护管理，可为工程全过程快速、精细化管理提供基础数据服务，达到辅助工程项目成本管理的目的。

3.3 运营阶段

在运营阶段，主要是利用BIM技术和理念对轨道交通工程运营过程中的数据移交、资产、工程监护、应急等数据进行在线、高效、智能管理。

资产管理借助BIM模型对运营阶段的设备等资产进行可视化管理，帮助用户日常在线进行资产巡检，可及时发现问题、快速定位问题点，减少人力物力的耗费，提高工作效率和安全性。应急管理主要是对火灾等突发情况的管理，通过BIM模型动态模拟求生路线等，有效提高工作人员的安全意识，降低人员伤亡和财产损失。

3 结论

BIM技术将信息技术与轨道交通行业相结合，对轨道交通项目全生命周期进行管理和优化，将各个阶段的信息集成于BIM模型中，实现了数据的高度集成和信息互通。它既是一种模型工具，又能为工程项目决策者提供系统化的优化方案。借助BIM技术的轨道交通管理平台摆脱了传统项目管理中的纸质化管理，实现在线无纸化管理和协同合作，促进了参建各方的有效沟通和信息共享，提高了工作效率，减少了项目管理各阶段的成本耗费。

本论文受中电建成都建设投资有限公司科技项目经费资助