城市軌道交通工程業(yè)主方 BIM 平臺開發(fā)管理研究

馬 玏，王燕峰 （.天津濱海新區(qū)軌道交通投資發(fā)展有限公司， 天津 300457；.上海市隧道工程軌道交通設計研究院，上海 0035）

城市軌道交通信息化主要是指在城市軌道交通各項業(yè)務進行數(shù)字化、系統(tǒng)化管理。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、智能物聯(lián)、大數(shù)據(jù)云服務、建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）等先進信息技術的發(fā)展，信息技術與各項業(yè)務的集成應用正不斷地深化融合，如何有效利用各項新技術促進信息化發(fā)展成為一大課題。在此背景下，國內(nèi)城市軌道交通領域大部分業(yè)主方紛紛開發(fā)基于 BIM 技術的信息化平臺，發(fā)揮 BIM 技術在可視化、集成化、共享性等方面的優(yōu)勢。以 BIM 數(shù)據(jù)模型為核心數(shù)據(jù)，融合前期策劃、方案設計、項目采購、項目施工、竣工驗收、運營維護等階段動態(tài)業(yè)務數(shù)據(jù)，形成網(wǎng)絡化、三維可視化、流程自動化的城市軌道交通信息化管理新模式。然而，大部分城市軌道交通業(yè)主方在建設 BIM 平臺過程中，遇到了各種困惑，如 BIM 平臺的開發(fā)與應用的管理，具體業(yè)務場景轉(zhuǎn)化為平臺功能等。本文結合天津市濱海新區(qū)軌道交通 B 1 線 BIM 平臺開發(fā)過程中遇到的困難與經(jīng)驗，提出業(yè)主方 BIM 平臺開發(fā)管理的合理化建議。

1 城市軌道交通信息化發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)《中國城市軌道交通行業(yè)信息化發(fā)展報告》中關于城市軌道交通管理信息系統(tǒng)現(xiàn)狀的分析，我國城市軌道交通領域信息化水平處于發(fā)展期和成熟期。北京市、上海市、廣州市等城市的軌道交通信息化建設起步早，經(jīng)過長時間的發(fā)展，現(xiàn)已處于成熟期。新興城市的軌道交通，在其信息化業(yè)務發(fā)展上，吸取了北京市、上海市、廣州市等城市的信息化發(fā)展經(jīng)驗，使其信息化水平在短期內(nèi)直接邁入發(fā)展期。

我國軌道交通行業(yè)在信息化發(fā)展過程中，普遍存在工程建設工期緊、任務重、壓力大的現(xiàn)實情況。如何在工程建設條件的制約下有效推進 BIM 技術應用和信息化平臺開發(fā)，從而提升工程管理的流程化、標準化、規(guī)范化，是廣大業(yè)主方面對付困難與挑戰(zhàn)的方法。

信息數(shù)據(jù)作為軌道交通各項業(yè)務管理的基礎正在不斷被重視。在對信息化管理要求不斷提升的軌道交通行業(yè)，信息數(shù)據(jù)存在缺少可視化模型、數(shù)據(jù)孤島、信息管理滯后等問題，而這些問題直接制約著軌道交通的信息化發(fā)展。影響信息化發(fā)展的主要問題如下。二維圖紙瀏覽不直觀，多種數(shù)據(jù)分散存儲，同類數(shù)據(jù)反復輸入，大量信息冗余，信息鏈斷裂，屬性數(shù)據(jù)丟失，數(shù)據(jù)更新不及時等。

2 業(yè)主方推進 BIM 平臺開發(fā)的痛點與難點

近年來，在國家推進 BIM 技術應用政策的指引下，多數(shù)城市軌道交通業(yè)主方紛紛啟動了 BIM 平臺建設。但是，業(yè)主方管理團隊往往存在計算機基礎知識缺乏、開發(fā)風險意識薄弱、統(tǒng)籌困難等困境[1]。以天津市濱海新區(qū) B 1 線 BIM 平臺開發(fā)（以下簡稱“本項目”）為例，業(yè)主方在推進本項目過程中，遇到的主要問題如下。

（1）定位模糊。由于 BIM 業(yè)務常在設計優(yōu)化的基礎上被提出，BIM 平臺開發(fā)管理工作習慣性被劃歸到設計業(yè)務板塊，而非信息化管理業(yè)務板塊。

（2）推動不足。由于缺乏信息化專業(yè)管理人才，業(yè)主方往往安排土建或機電工程專業(yè)人員負責信息化工作，并缺乏業(yè)主方?jīng)Q策者的支持，造成資源錯配、推動不足。

（3）需求隱蔽。真正的需求應該是從業(yè)務中提出，而非從社會熱點或概念炒作中提出。在重展示效果輕數(shù)據(jù)治理、業(yè)務表單過度僵化等眾多干擾因素影響下，業(yè)主方難以把握 BIM 可視化、數(shù)據(jù)業(yè)務關聯(lián)、多部門協(xié)同管理等核心因素，難以從眾多偽需求中鑒別出可用、實用的需求。

（4）標段切割。在本項目開發(fā)過程中，存在多個標段配合完成平臺開發(fā)與數(shù)據(jù)建設的情況，即數(shù)據(jù)標準編制標段、數(shù)據(jù)建設標段、平臺開發(fā)標段。3 個標段之間相互獨立又緊密相關，因此造成平臺開發(fā)協(xié)調(diào)工作量成倍增加，提高了開發(fā)難度。

（5）數(shù)據(jù)孤立。大部分公司擁有安全風險管理系統(tǒng)、OA(Office Automation，辦公自動化)系統(tǒng)、項目管理系統(tǒng)、財務管理系統(tǒng)等若干既有信息化系統(tǒng)，各系統(tǒng)之間互為孤島[2]，數(shù)據(jù)難以關聯(lián)發(fā)揮協(xié)同作用。

（6）數(shù)據(jù)安全。GB 17859—1999《計算機信息系統(tǒng)安全保護等級劃分準則》提到，業(yè)主方在 BIM 平臺開發(fā)過程中，缺乏信息安全的整體性籌劃，數(shù)據(jù)安全管理水平不足，很少制訂計算機信息系統(tǒng)安全保護等級評定等相關措施。

3 BIM 平臺開發(fā)管理措施

為有效解決上述痛點與難點，城市軌道交通業(yè)主方在BIM 平臺開發(fā)管理過程中，可通過規(guī)范化開發(fā)管理活動，深入挖掘業(yè)務對信息化的需求，加強過程管理，完善成果驗收，逐步實現(xiàn)平臺開發(fā)需求可實現(xiàn)、過程可控制、數(shù)據(jù)可保護、成果可預期等良好局面。結合本項目平臺開發(fā)經(jīng)驗，BIM 平臺開發(fā)管理措施可包括以下內(nèi)容。

3.1 開發(fā)原則

BIM 平臺開發(fā)應遵循以下開發(fā)原則。

（1）平臺功能應滿足 BIM 應用特點，并兼顧具體工程管理業(yè)務需求。

（2）平臺宜采用 B/S（Browser/Server，瀏覽器/服務器）架構。

（3）平臺數(shù)據(jù)應保存在本地服務器，不應保存或流轉(zhuǎn)到境外服務器。

（4）平臺功能應覆蓋設計階段、建設階段、運維階段的建筑信息模型應用需求。

（5）平臺功能應保留一定的可擴展性，隨著工程項目的增加實現(xiàn)可擴展開發(fā)。

（6）平臺數(shù)據(jù)宜具有與既有的ERP（Enterprise Resources Planning，企業(yè)資源計劃）系統(tǒng)、OA 系統(tǒng)、項目管理系統(tǒng)等信息化平臺相互交換數(shù)據(jù)的能力。

（7）平臺數(shù)據(jù)應具有一定的安全保障措施，防范數(shù)據(jù)泄露、數(shù)據(jù)損耗等潛在風險。

3.2 管理機制

BIM 平臺開發(fā)的管理機制，建議采取業(yè)主方牽頭、各方參與的管理機制。

（1）業(yè)主方：明確平臺功能需求，包括工程管理中的業(yè)務需求、信息需求等內(nèi)容。

（2）BIM 咨詢單位：提供以往的成功經(jīng)驗、專業(yè)建議、參考資料等。

（3）BIM 總體單位：負責策劃整個模塊開發(fā)方案，組織需求調(diào)研，編制模塊開發(fā)任務書，軟件開發(fā)的進度把控、質(zhì)量檢查、信息安全檢查等。

（4）平臺開發(fā)單位：負責 BIM 平臺功能模塊的軟硬件開發(fā)、測試部署、用戶培訓等。

（5）施工單位/監(jiān)理單位等參建單位：參與需求調(diào)研，參與模塊功能的測試，提出功能使用優(yōu)化建議等。

平臺開發(fā)可分為需求調(diào)研、軟件系統(tǒng)開發(fā)、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)維護、軟件測試、本地部署、上線、聯(lián)合調(diào)試、開發(fā)文檔編寫、系統(tǒng)維護、人員培訓、運行維護等階段。

3.3 需求管理

業(yè)主方工程管理信息化需求是整個平臺開發(fā)的依據(jù)，然而軟件需求存在模糊性、不確定性、多變性和主觀性等特點[3]。為更好地記錄并落實業(yè)主方需求，需求管理可參考以下工作順序。

（1）需求調(diào)研之前，擬定需求調(diào)研所需的問卷，經(jīng)建設單位審核后使用。

（2）擬定調(diào)研計劃，包括組織會議、工作安排、預期成果等。

（3）調(diào)研各相關單位，包括業(yè)主方、施工單位、監(jiān)理單位等。

（4）編寫調(diào)研報告總結，向業(yè)主方匯報。

（5）定期更新需求，逐步落實在平臺功能中。

需求管理是一項長期工作，可采用需求跟蹤表作為過程管理工具。需求跟蹤表如表 1 所示。

表1 需求跟蹤表（樣表）

3.4 功能設計

BIM 平臺作為業(yè)主方各個業(yè)務板塊的信息化工具，應覆蓋投資、質(zhì)量、安全、進度、監(jiān)測以及施工現(xiàn)場等建造和管理業(yè)務的建設全景。平臺總體框架如圖 1 所示?？紤]到各個業(yè)務板塊由不同的業(yè)務部門負責，平臺功能模塊也應對業(yè)務部門進行切分，按照各部門業(yè)務習慣設計交互頁面，同時在后臺對所有數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一治理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和相互參照。功能設計原則，應考慮以下主要因素。

圖1 BIM 平臺總體架構

（1）堅持以用戶體驗為中心的設計原則，始終保持功能和內(nèi)容相匹配。

（2）使用一致的標記、顏色及信息提醒，信息盡可能簡單明確，盡量使用城市軌道交通行業(yè)慣用語，貼近用戶語境。

（3）界面布局合理，遵循用戶從上而下，自左向右瀏覽、操作習慣，避免常用業(yè)務功能按鍵排列過于分散，以造成用戶鼠標移動距離過長的弊端。

（4）合理減少菜單深度等級，用戶操作頻繁的功能菜單少于 3 級。

（5）相同功能的按鈕使用相同的顏色、大小、名稱和位置布局，減少用戶誤操作概率。

3.5 開發(fā)文檔管理

開發(fā)文檔作為貫穿開發(fā)全過程的記錄載體，對整個開發(fā)活動至關重要。建立完善的開發(fā)文檔記錄機制，追蹤整個開發(fā)活動，可保障平臺參與各方信息共享、決策一致、工作節(jié)奏協(xié)同，有助于保障項目成功。BIM 平臺開發(fā)可包括《系統(tǒng)建設實施方案》《軟件系統(tǒng)開發(fā)需求調(diào)研說明書》《軟件系統(tǒng)初步設計文件》《軟件系統(tǒng)詳細設計文件》《用戶操作手冊》《系統(tǒng)管理員手冊》《系統(tǒng)維護手冊》等文檔。

3.6 數(shù)據(jù)安全管理

BIM 平臺開發(fā)應遵循國際安全規(guī)范及國家安全規(guī)范。業(yè)主方按照自身需求設定 BIM 平臺系統(tǒng)須滿足的國家計算機信息系統(tǒng)安全保護等級要求，可重點關注以下安全措施。① 防病毒。所有的軟件及其硬件載體必須提供計算機病毒防護，不能與應用軟件沖突。② 防火墻。通信網(wǎng)絡必須提供防火墻防護。③ 應用軟件應具備完整的操作權限管理辦法，同時具備完善的系統(tǒng)安全機制。

4 案例分析

天津市濱海新區(qū)城市軌道交通 B 1 線管理方通過上述一系列管理措施，開發(fā)了覆蓋主要核心業(yè)務的功能完整的 BIM應用平臺。該平臺在工程建設過程中，有效提升了工程管理的信息化水平，提高了各業(yè)務部門工作效率，實現(xiàn)了工程管理的三維可視化、信息化、流程化，取得了良好的社會經(jīng)濟價值。

5 結 語

通過梳理城市軌道交通工程管理各業(yè)務板塊的信息化需求，管理平臺開發(fā)方利用 BIM 數(shù)據(jù)模型作為三維可視化載體，以 GIS （Geographic Information System，地理信息系統(tǒng)）技術為城市級大區(qū)域視角呈現(xiàn)平臺，感知端接入施工現(xiàn)場監(jiān)控、盾構機工況等物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)端融合業(yè)務動態(tài)數(shù)據(jù)、設計模型數(shù)據(jù)、施工管理數(shù)據(jù)，用戶端匹配業(yè)務流程、表單流轉(zhuǎn)等工作場景，使 BIM 平臺逐漸成為天津市濱海新區(qū)城市軌道交通 B 1 線工程管理信息化的有利工具，極大促進了業(yè)主方信息化管理水平。由此可見，本項目平臺開發(fā)管理措施對于城市軌道交通業(yè)主方具有一定的參考意義。

本文僅對業(yè)主方 BIM 平臺開發(fā)管理措施做了一定研究，在基于 BIM 的數(shù)據(jù)治理、工作流程靈活適應現(xiàn)場復雜管理活動等方面尚存在一定的不足。隨著 BIM 平臺逐步上線使用，平臺所承載數(shù)據(jù)量的逐步增多，下一階段研究內(nèi)容主要包括以下 3 個方面。

（1）進一步研究 BIM 平臺對傳統(tǒng)工程管理模式的影響和改進方法。

（2）基于 BIM 的工程管理數(shù)據(jù)治理。

（3）基于 BIM 平臺的跨部門、跨線路多維度數(shù)據(jù)挖掘與分析。