鐵路勘察設(shè)計(jì)BIM運(yùn)用中的信息化管理探討

董　薇

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京　100055)

信息化的高速發(fā)展和不斷應(yīng)用，其影響已波及到鐵路勘察設(shè)計(jì)的方方面面。近年來，隨著我國鐵路工程建設(shè)的不斷開展，迫使勘察設(shè)計(jì)企業(yè)需要進(jìn)一步提高信息化的水平，用信息化帶動(dòng)和提升勘察設(shè)計(jì)行業(yè)單位的核心競爭力。上個(gè)世紀(jì)，“甩圖板”工程使得鐵路勘察設(shè)計(jì)行業(yè)應(yīng)用cad，實(shí)現(xiàn)了歷史性的突破，現(xiàn)在BIM(Building Information Model)技術(shù)在國內(nèi)很多大型的建筑設(shè)計(jì)方面得到了很好的使用。BIM技術(shù)給勘察設(shè)計(jì)企業(yè)帶來的好處是非常明顯的，不僅提高了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)效率，并且可以支持設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的重復(fù)利用，例如，用于對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行各種深入分析，設(shè)計(jì)階段數(shù)據(jù)可在施工階段直接利用等。BIM技術(shù)已是實(shí)現(xiàn)鐵路工程建設(shè)領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢(shì)，某些項(xiàng)目已經(jīng)要求參建單位、設(shè)計(jì)院提交三維數(shù)字模型化成果，三維協(xié)同設(shè)計(jì)已成為勘察設(shè)計(jì)院爭取行業(yè)地位的重要?jiǎng)恿碓?。BIM技術(shù)的運(yùn)用和發(fā)展不僅需要經(jīng)歷一個(gè)過程，而且有一些很關(guān)鍵問題需要進(jìn)一步解決。鐵路勘察設(shè)計(jì)院信息化管理部門對(duì)BIM運(yùn)用、實(shí)施的管理將是一個(gè)新的課題。

1　BIM技術(shù)簡介

國際標(biāo)準(zhǔn)組織設(shè)施信息委員會(huì)對(duì)BIM的定義是：BIM是在開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)設(shè)施的物理和功能特性及其相關(guān)的項(xiàng)目生命期信息的可計(jì)算/可運(yùn)算的形式表現(xiàn)，從而為決策提供支持，以更好地實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的價(jià)值。

也有把BIM定義為建筑信息模型，是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型。不同的組織和研究機(jī)構(gòu)對(duì)BIM有不同的理解和定義，但是BIM技術(shù)一般會(huì)具備以下特征。

(1)模型的完整性：除了對(duì)工程對(duì)象進(jìn)行幾何信息和拓?fù)潢P(guān)系的描述，還包括完整的工程信息描述，如對(duì)象名稱、結(jié)構(gòu)類型、建筑材料、工程性能等設(shè)計(jì)信息；施工工序、進(jìn)度、成本、質(zhì)量，以及人力、機(jī)械、材料資源等施工信息；工程安全性能、材料耐久性能等維護(hù)信息；對(duì)象之間的工程邏輯關(guān)系等。

(2)模型的相關(guān)性：信息模型中的對(duì)象是可識(shí)別且相互關(guān)聯(lián)的，系統(tǒng)能夠?qū)δＰ偷男畔⑦M(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，并生成相應(yīng)的圖形和文檔。如果模型中的某個(gè)對(duì)象發(fā)生變化，與之關(guān)聯(lián)的所有對(duì)象都會(huì)隨之更新，以保持模型的完整性和健壯性。

(3)模型的一致性：在建筑生命期的不同階段模型信息是相同的，同一信息不用重復(fù)輸入，而且信息模型能夠自動(dòng)演化，模型對(duì)象在不同階段可以簡單地進(jìn)行修改和擴(kuò)展而無需重新創(chuàng)建，避免了信息不一致的錯(cuò)誤。

2　BIM技術(shù)在鐵路勘察設(shè)計(jì)運(yùn)用的前景

當(dāng)前鐵路勘察設(shè)計(jì)的各專業(yè)雖然都有部分專門的輔助設(shè)計(jì)軟件來提高設(shè)計(jì)效率，但是在設(shè)計(jì)中以及最終的設(shè)計(jì)成果都采用傳統(tǒng)的二維平面圖形式。二維的手段來表達(dá)龐大復(fù)雜的鐵路工程信息本身并不符合人類的認(rèn)知和思維習(xí)慣，軟件只是起到了有限的輔助設(shè)計(jì)的作用，達(dá)不到所見即所得的可視化效果，工程師在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)不能很好的體現(xiàn)設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)思想。當(dāng)前，鐵路勘察設(shè)計(jì)信息化管理中也遇到眾多的問題和難點(diǎn)：

①當(dāng)前鐵路設(shè)計(jì)各專業(yè)都是在各自獨(dú)立的軟件平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于各專業(yè)采用的設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)平臺(tái)難以集中管理。

②設(shè)計(jì)信息很難集中處理，存在眾多的專業(yè)間設(shè)計(jì)交接。

③鐵路設(shè)計(jì)院在勘察設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的設(shè)計(jì)信息和成果是鐵路工程建設(shè)的重要資料和寶貴財(cái)富，是下一步施工、監(jiān)理等建設(shè)環(huán)節(jié)的重要依據(jù)。當(dāng)前，設(shè)計(jì)信息和設(shè)計(jì)成果電子化程度低，利用率也比較低。以上問題嚴(yán)重影響鐵路設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量的進(jìn)一步提高。

隨著BIM技術(shù)的不斷深入，鐵路勘察設(shè)計(jì)信息化管理將會(huì)發(fā)生重大的變化。知識(shí)管理從各類知識(shí)體系的信息化過程出發(fā)，而網(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計(jì)從設(shè)計(jì)作業(yè)媒介和手段出發(fā)，BIM技術(shù)從設(shè)計(jì)工作的內(nèi)容和手段出發(fā)，信息化正逐步改變鐵路勘察設(shè)計(jì)院的工作模式。從勘察設(shè)計(jì)的工作流程角度看，建筑模型的拆分組合，建筑信息的獲取輸入、調(diào)整，其他各項(xiàng)信息管理會(huì)成為設(shè)計(jì)階段優(yōu)化、團(tuán)隊(duì)協(xié)作優(yōu)化的主要內(nèi)因。由于勘察設(shè)計(jì)的內(nèi)容與手段發(fā)生了變化，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，如預(yù)可研、可研、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)及施工配合等各階段的作業(yè)模式將發(fā)生變化，包括階段性成果內(nèi)容、各項(xiàng)設(shè)計(jì)過程控制指標(biāo)、團(tuán)隊(duì)架構(gòu)、提資方法、提資深度和時(shí)間進(jìn)度安排，甚至專業(yè)組成和員工的知識(shí)體系架構(gòu)等都會(huì)發(fā)生變化。從這些方面可以看出，BIM技術(shù)的引入對(duì)勘察設(shè)計(jì)生產(chǎn)人員的組成、信息的傳遞、成果的產(chǎn)生等都會(huì)產(chǎn)生積極的作用，建筑信息模型正在成為設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)產(chǎn)品交付成果之一。未來設(shè)計(jì)院的交付成果逐漸發(fā)展成為建筑信息模型，設(shè)計(jì)院的主要工作將會(huì)圍繞著建筑信息模型的構(gòu)建和使用而展開。針對(duì)BIM技術(shù)運(yùn)用的信息化管理在設(shè)計(jì)院所能夠起到的作用也會(huì)越來越明顯。BIM技術(shù)發(fā)展同時(shí)也影響著其他各項(xiàng)信息化管理工作，例如質(zhì)量體系、協(xié)同設(shè)計(jì)、知識(shí)管理、技術(shù)發(fā)展等，在今后幾年都會(huì)與BIM技術(shù)產(chǎn)生越來越密切的關(guān)系。

在推廣BIM應(yīng)用中最大的問題是：三維設(shè)計(jì)相對(duì)于傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)而言，不是一個(gè)簡單的升級(jí)，而是一個(gè)跨越的變革，在這個(gè)過程中，必須要研究并建立一套全新的且符合三維設(shè)計(jì)思路的工作模式和設(shè)計(jì)流程，從而保證從二維繪圖到三維設(shè)計(jì)的順利過渡和實(shí)施。在這個(gè)變革中，BIM運(yùn)用和實(shí)施過程中鐵路勘察設(shè)計(jì)院的信息化管理也需要對(duì)應(yīng)作出相應(yīng)的規(guī)劃和調(diào)整。

3　鐵路勘察設(shè)計(jì)BIM的運(yùn)用管理展望

3.1　BIM軟件的選擇

鐵路勘察設(shè)計(jì)涉及眾多的站前、站后專業(yè)和多個(gè)設(shè)計(jì)階段，為了能選擇最適合的BIM軟件，需要站前、站后各專業(yè)列出各自詳細(xì)的需求，會(huì)同信息化管理部門一起在考慮投入預(yù)算的情況下討論、評(píng)比，選擇出最適合的BIM軟件。

現(xiàn)在主要的BIM類軟件有：

①Autodesk公司開發(fā)研制的Revit軟件，為建筑、結(jié)構(gòu)和機(jī)電系列，由于AutoCAD的廣泛使用的基礎(chǔ)，市場的占有率也很大。上海錦申信息科技有限公司在其基礎(chǔ)上開發(fā)了鐵路電氣BIM設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

②Bentley公司開發(fā)研制的建筑、結(jié)構(gòu)和設(shè)備系列，Bentley產(chǎn)品在石油、化工、電力、醫(yī)藥等方面和基礎(chǔ)設(shè)施(道路、橋梁、市政、水利等)領(lǐng)域有無可爭辯的優(yōu)勢(shì)。

③Nemetschek公司的ArchiCAD，屬于一個(gè)面向全球市場的產(chǎn)品，是最早的一個(gè)具有市場影響力的BIM核心建模軟件。因?yàn)樗鼉H限于建筑專業(yè)，在中國與其他專業(yè)配套的功能比較欠缺，所以比較難在國內(nèi)設(shè)計(jì)院推廣開來。

3.2　組織結(jié)構(gòu)變化

BIM是一個(gè)組織嚴(yán)密團(tuán)隊(duì)協(xié)同的結(jié)果，BIM技術(shù)的實(shí)施會(huì)改變現(xiàn)有組織結(jié)構(gòu)。一些組織會(huì)形成新的部門或新的職位來處理BIM技術(shù)或服務(wù)。為了保證BIM技術(shù)的順利實(shí)施和運(yùn)用。在BIM的建設(shè)過程中，需要包括以下一些人員或部門。

BIM項(xiàng)目經(jīng)理——負(fù)責(zé)分配BIM資源與權(quán)限。

BIM管理部門——負(fù)責(zé)對(duì)日常系統(tǒng)的維護(hù)與管理。

BIM信息標(biāo)準(zhǔn)部門——負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)信息規(guī)則的制定與調(diào)試。

BIM工程師——負(fù)責(zé)基礎(chǔ)模型的搭建與設(shè)計(jì)，此類人員以各生產(chǎn)院既有設(shè)計(jì)人員為主。

BIM分析師——負(fù)責(zé)相關(guān)專業(yè)的數(shù)據(jù)分析與設(shè)計(jì)。

BIM繪圖師——負(fù)責(zé)將BIM的成果有效輸出并修飾美化。

BIM工程秘書——負(fù)責(zé)對(duì)日常操作、表單以及法律文件的整理與監(jiān)督。此外，一些傳統(tǒng)意義的職位，也可以作為整個(gè)團(tuán)隊(duì)的有效補(bǔ)充。

其他輔助人員——以上未涉及的崗位，負(fù)責(zé)協(xié)助整個(gè)系統(tǒng)的有效運(yùn)行。

組織結(jié)構(gòu)的變化會(huì)給勘察設(shè)計(jì)院的整體管理帶來重大的變化，這將是一個(gè)重大的挑戰(zhàn)，如何保證BIM技術(shù)的合理利用并轉(zhuǎn)化成真正的生產(chǎn)力，還需要各方面的共同努力。

3.3　培訓(xùn)管理

BIM實(shí)施過程中的人員培訓(xùn)也是BIM成功運(yùn)用的一個(gè)關(guān)鍵。老員工和新進(jìn)員工都將需要進(jìn)行相關(guān)的BIM技術(shù)培訓(xùn)。培訓(xùn)安排主要需要考慮培訓(xùn)需求，包括技能、人事類型、培訓(xùn)人員數(shù)量和每人所需培訓(xùn)時(shí)間等。

3.4　系統(tǒng)管理

BIM技術(shù)開始實(shí)施以后，對(duì)現(xiàn)行的信息化管理提出了更高的要求：

①多專業(yè)的設(shè)計(jì)協(xié)同，必將產(chǎn)生大數(shù)據(jù)量的傳輸，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求更高，需要對(duì)既有硬件和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級(jí)。

②建筑模型的三維設(shè)計(jì)成果比較復(fù)雜，電子文件體系比較完整，文件格式更豐富，各個(gè)文件之間引用關(guān)系更復(fù)雜、全面，對(duì)文件與文件夾的管理水平要求更高。需要考慮對(duì)文件夾結(jié)構(gòu)上傳、下載、編輯、批注和查看的權(quán)限進(jìn)行嚴(yán)格控制，并且在對(duì)文件夾結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作時(shí)，選定的群組、個(gè)人或全體員工可以得到相關(guān)通知。通知信息中應(yīng)包含更新文件、更新人身份等信息。

③由于鐵路勘察設(shè)計(jì)階段專業(yè)多，相應(yīng)的設(shè)計(jì)成果也比較多，文件名、文件的時(shí)序復(fù)雜，版本控制以及時(shí)間控制要求也會(huì)更高。

④在協(xié)同設(shè)計(jì)過程中將產(chǎn)生大量文件，在信息化管理中對(duì)服務(wù)器存儲(chǔ)空間的要求大，文件容量的控制要求更高。

3.5　基于BIM運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的建立和知識(shí)管理

(1)基于BIM運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的建立

制定文件管理規(guī)則和建模標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)施BIM技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵部分。BIM運(yùn)用應(yīng)該有一個(gè)清晰的文件結(jié)構(gòu)，并且所有文件應(yīng)該都有一個(gè)準(zhǔn)確清楚的名稱并建立詳細(xì)的建模標(biāo)準(zhǔn)。建模標(biāo)準(zhǔn)對(duì)模型的精度和尺寸、對(duì)象屬性、詳細(xì)等級(jí)和測(cè)量公約制定準(zhǔn)則。模型應(yīng)該包括為設(shè)計(jì)意圖、分析和施工的所有適當(dāng)?shù)臉?biāo)注尺寸。細(xì)致的詳細(xì)等級(jí)(LOD)分析可以使用Exhibit A數(shù)據(jù)表來執(zhí)行，這將有助于確定哪些組件將建模，由誰負(fù)責(zé)，在哪個(gè)項(xiàng)目階段以及在什么詳細(xì)等級(jí)。LOD分為四個(gè)級(jí)別：L1、L2、L3、施工文檔級(jí)別。在L1級(jí)別，模型將包括基本形狀來表示近似大小、形狀和對(duì)象的定位。這些對(duì)象可以是2D或3D。在L2級(jí)別，模型將包括對(duì)象裝配的近似大小、形狀、方向和目標(biāo)數(shù)據(jù)。在L3級(jí)別，模型將包括數(shù)據(jù)豐富組件的實(shí)際大小、形狀和方向。在施工文檔級(jí)別，模型將包括詳細(xì)組件的最終大小、形狀和用于施工和制造的定位。

(2)BIM技術(shù)與知識(shí)管理的結(jié)合

傳統(tǒng)的知識(shí)管理中，知識(shí)提煉是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。企業(yè)根據(jù)大量的工程實(shí)例，制定了大量標(biāo)準(zhǔn)圖，供設(shè)計(jì)師重復(fù)使用。可每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)圖都有使用的前提，很多新手經(jīng)常因?yàn)閷?duì)前提理解和運(yùn)用不當(dāng)，知其然不知其所以然。能否準(zhǔn)確和快捷地進(jìn)行關(guān)聯(lián)已經(jīng)成為設(shè)計(jì)知識(shí)重用面臨的挑戰(zhàn)性問題。

基于BIM的設(shè)計(jì)成果可以為使用者提供基于設(shè)計(jì)情景的知識(shí)檢索，提高了知識(shí)的利用，技術(shù)成果的應(yīng)用更趨實(shí)用與有效?；贐IM的設(shè)計(jì)成果也從廣度和深度的兩方面迅速膨脹，既拓展到相關(guān)的其他領(lǐng)域，也深入到更細(xì)的層次，海量信息的提供，減小了知識(shí)獲取成本，降低了跨界的門檻，夯實(shí)了創(chuàng)新的基礎(chǔ)。

知識(shí)管理與BIM的結(jié)合主要有以下幾個(gè)方面：

①知識(shí)庫與BIM數(shù)據(jù)庫對(duì)接，彼此提出發(fā)展需求，彼此應(yīng)用研究成果。

②各專業(yè)的各項(xiàng)技術(shù)成果在族庫建設(shè)和設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用。

③知識(shí)地圖與族庫體系的互相調(diào)用。

隨著各項(xiàng)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)和設(shè)計(jì)成果的BIM化，知識(shí)管理必將與BIM技術(shù)的結(jié)合得越來越緊密。

4　結(jié)束語

如同十多年前的CAD技術(shù)一樣，隨著BIM技術(shù)與思想的不斷成熟、市場認(rèn)可的不斷提高，BIM技術(shù)將不可避免地成為設(shè)計(jì)工作的基本工具，為包括技術(shù)管理在內(nèi)的設(shè)計(jì)工作的方方面面提供服務(wù)。BIM作為引領(lǐng)三維設(shè)計(jì)的核心理念，相信其在鐵路勘察設(shè)計(jì)中能夠發(fā)揮巨大作用。

[1]祝嘉.在城市軌道交通建設(shè)項(xiàng)目中應(yīng)用BIM技術(shù)的設(shè)想[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2008(12):7-10

[2]劉照球.李云貴.建筑信息模型的發(fā)展及其在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].建筑科學(xué)，2009(7)：96-99

[3]盧祝清.BIM在鐵路建設(shè)項(xiàng)目中的應(yīng)用分析[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2011(10):4-7