新技术助力企业“走出去”

文｜杨 铭

自2013年“一带一路”倡议首次提出以来，已经为中国企业的海外投资创造了巨大的发展机遇。目前，“一带一路”倡议正稳步进入实施阶段。“一带一路”倡议的适时出台为国内建筑业带来了新的希望和机遇。

“一带一路”为建筑企业打开了海外的建筑市场，不仅可以大批到国际市场承揽基础设施和房建工程业务，而且还可以带动材料和成套设备的出口。同时，得益于中国现代化建设与城镇化的快速发展，国内建筑企业已经形成了一定的集团优势。而随着“一带一路”沿线建筑市场的不断升温，国内建筑企业有着雄厚的资金支持与成熟的基础设施建设经验，可以帮助沿线国家发展经济、实现共赢。

中铁四局BIM发展基本情况

随着“一带一路”倡议的提出，中国建筑业走出去的步伐明显加快，这其中离不开BIM、云计算、大数据等信息技术的创新支撑。BIM作为新一代信息技术，已经成为中铁四局集团有限公司（以下简称“中铁四局”）工程建设领域全生命周期管理的重要技术支撑，并为集团积极践行“走出去”战略，不断夯实技术基础。

近年来，中铁四局先后成为中国BIM发展联盟、中国铁路BIM联盟的理事单位，2014年又成为中国中铁BIM研究中心理事单位。通过加入高端产业联盟，扩大了企业影响，为BIM技术研发创造了良好的外部环境。

如今，中铁四局已从单个公司、单个项目、单个专业领域（钢结构）的局部应用发展到所有子分公司、共50多个项目、7-8个领域（房建、水利、公路、铁路、城轨、市政等）的广泛应用。在应用深度上，也已从最初的结构建模、碰撞检查、简单算量、三维展示等初级应用发展到标准建设、专项技术研发、算法编制，并迈向大平台建设、综合试点等高级研发阶段。在功能应用上，逐渐从单点技术应用（如钢结构数字化加工）转变到专项技术多样化（目前开发应用的技术达到15项）、专项技术与模型初步集成和一体化平台化发展。

中铁四局BIM技术主要成果

专项图形技术成果

一是模型轻量化。通过与国内知名厂商合作，在部分项目实现了模型轻量化初级应用。二是模型整、分处理技术。通过对建模软件的二次开发，实现了模型既可以批量化处理又可以单个编辑的功能，可大幅降低重复操作。三是BIM模型与平面定位专项技术。将卫星定位技术与BIM模型相结合，开展了人员、机械的准确定位管理研究；目前平面定位系统已成功开发并应用，三维定位系统正在开发中。四是不同建模软件的数据融合技术。已初步实现Tekla、Revit、CATIA等常用建模软件的数据融合，正在解决个别数据丢失等局部问题。五是BIM模型与计算模型间的融合技术，已成功应用在济南黄河公铁两用桥施工中，能将不同工况下各监控点的受力、变形监测数据实时反映在BIM模型上，确保了主桥顶推施工安全。六是GIS与BIM模型结合技术，提升了工地调研效率。

基于BIM的施工阶段应用技术

一是开发了3D作业指导书。该技术以BIM模型为信息载体，通过移动设备对施工现场进行技术交底，直观、形象容易理解，作业人员可以任意角度查看模型信息、编辑模型，实现了人、机互动。目前正在针对桥梁、路基、隧道等专业施工中常用工序进行开发，部分成果已在京沈龙城梁场、京沪高速济南连接线互通立交工程等项目试点应用。

二是钢结构数字化加工。研发了基于BIM模型的钢结构零件图及装配图输出技术，能够通过图纸查询零构件的材料、尺寸、数量等信息，图纸的质量和效率大大提高。同时还可以将零件输出为数控文件，通过专业的智能套料软件读取数控文件进行排版、切割模拟，最终输出板材汇总表、数控加工程序、下料作业指导书等。目前中铁四局钢结构公司在构件加工制造中已普遍应用此系统。

三是逐步探索了BIM技术在施工管理中的应用。在英华大桥项目构建了初级的BIM管理综合平台，初步尝试了基于BIM的进度、安全质量、成本等项目管理。在京沈客专及济南黄河公铁两用桥项目进一步完善了平台功能：在工序管理中，依托前端数据采集系统，实现了现场信息即时传送、工序流转信息网络推送；在进度管理中，依托BIM模型进行施工进度4D模拟，实现了可视化的施工进度实时分析，能够自动得出影响施工进度的关键因素；在生产资源管理上，实现了资源计划自动配置、物料定位跟踪及实时调度；在安全质量管理上，实现了隧道和深基坑监控量测系统、搅拌站和试验室系统与BIM模型的结合，初步实现了安全质量管理的可视化；在成本管理方面，主要是投资控制、算量应用等局部功能，尚未达到成本管理的要求。

开发应用多项前端数据智能采集技术

中铁四局以实现智能化施工为目标，通过技术研发及整合等手段，积极开展了前端数据智能采集的软硬件研发和应用工作。已进行的有路基连续压实、智能张拉、自动加载静载试验、智能压浆、螺栓施拧信息化系统、无人机航拍实景建模、铁路隧道三维扫描检测系统以及铁路无缝线路施工信息管理系统等，部分系统已在京沈客专、黔张常铁路、徐盐铁路试点应用。

着手构建标准化模型库

为提高模型的重用率及建模效率，中铁四局开展了机械设备库、工装库、产品库的建立等标准模型库的建设工作。目前机械设备库已完成龙门吊、铲车、水泥罐车、吊车等装备标准模型建设；工装库已完成钢筋绑扎胎架、制梁台座、存梁台座、制梁模板等标准模型建设；产品库已完成标准梁、防落梁预埋件、接触网基础等标准模型建设，其它内容正在建设完善。

中铁四局BIM技术发展规划

中铁四局坚持“模型为中心，算法是灵魂，标准是基础”的思想，提出了“一个平台、多个模块（多层次、多插件）”的信息化整体规划。

开发总原则：一是坚持整体性。坚持唯一平台的原则，在统一的平台下分专业、分功能、分步骤地进行开发。强调平台的拓展性，后续平台的更新必须是已有平台的继承，而不是颠覆。目前已完成了平台总体框架设计。

二是坚持一般性。行业BIM方案解决者是中铁四局追求的目标，其前提是必须要坚持一般性，脱离具体专业、具体企业、具体领域的影响，其关键就是建立统一的行业标准。为此，中铁四局相继展开了铁路BIM模型建模标准、铁路工程EBS分解标准、系统数据接口标准的讨论、修订和制定工作。

三是坚持模块化（插件化）。BIM是个庞大的系统工程，既要统筹、强调整体性，又要分步实施，采用模块化的研究路线。中铁四局正按照结构模块（桥梁、隧道、路基等）、功能模块（进度、安全、质量、成本等）、前端技术模块、资源数据模块、标准模块的分类方式分项推进。

四是以模型为操作中心。模型是信息的载体，也是应当直接操作的对象，中铁四局认为先专业软件操作、后在模型上显示的路线是错误的，目前正在扭转这种开发方式。这其中的关键是图形操作技术和丰富先进算法的研发。平台开发中，中铁四局坚持以算法为灵魂，每个业务模块的开发都要力求找出最优算法，并不断优化完善，以保证系统的通用性和适用性。

“十三五”BIM规划：到2020年初步形成基于BIM的可全面应用于施工管理的综合信息化管理平台。

这分为三个阶段，第一阶段，建成基于BIM的项目层面信息化管理平台。在项目上实现基于BIM的多参与方、各部门、多专业的信息共享、可视化办公、协同工作、智能生产，最终形成集安全质量智慧管理、进度和成本的智慧控制于一身的智慧型建造。

第二阶段，建成基于BIM的公司（集团公司）层面信息化管理平台。实现每一个项目的BIM信息能在公司（集团公司）层面获取、调用并支持公司（集团公司）层面业务的信息化决策；实现投标、施工到运营的项目全过程信息化管理。最终打造一家集信息化、数据化的智慧型企业。

第三阶段，基于BIM的信息化管理平台在行业内推广应用。将BIM系列研究成果转化成具有生命力、突出实用性、兼容性以及开放性，并具有未来盈利潜力的BIM商业化产品，在全行业推广应用，进而提升整个行业的信息化管理水平。

中铁四局BIM工作主要做法

积极营造支持BIM技术研发的大格局

一是领导高度重视。首先，思想上高度重视。中铁四局主要领导在工作会、职代会等不同的场合和会议上大力宣贯BIM技术的重要性，提高了大家对BIM技术的认识。其次，在人财物上全力支持。局主要领导支持组建了专业化研发机构，并大力支持BIM研发应用的科研立项工作，给予足够的经费支持。

二是子分公司积极参与。各子分公司组建了专门的研发团队，有专门的研发人员，结合自身专业特点在中铁四局的统筹安排下积极开展BIM研发及应用工作。

三是全员高度认同。通过前期的宣贯和培训，广大员工充分认识到BIM的意义和发展前景后，学习BIM、宣传BIM、推广BIM、应用BIM的热情高涨，支持和参与BIM工作的人数越来越多，BIM研发课题和试点项目越来越多，应用领域越来越广泛。

建设专业化人才队伍

人才是科技创新的主体，没有人的支持科技创新就无法落实。首先，健全了研发机构，成立了30多人的专业研究室，配齐了专业研发人员。其次，各子分公司成立BIM及信息化工作机构，组建了专业化团队，配合中铁四局研发战略的实施。第三，强化培训，积极储备BIM技术专业人才，队伍实力有效提升。

科学推动BIM研发应用的深入发展

一是坚持战略引导。首先，坚定战略信心，坚信BIM技术必将掀起一场行业革命，迎难而上、激流勇进。其次，有紧迫感，全力以赴、抢抓机遇。第三，有持久战的准备，敢于投入。

二是科学推进。一方面，中铁四局要求全局的研究在统一的平台下、在统一的规划下有计划地进行，保证目标的统一性。另一方面，围绕整体研发目标和框架，制定分阶段实施方案，逐步展开、有序推进。

BIM研发应用工作推进中存在的问题

作为新生事物，BIM还面临着发展环境不够完善、相关软硬件技术不够成熟等来自外部和内部的诸多问题。

从行业层面来说，一是缺少上层统一规划，大环境制约了BIM发展。一方面是BIM标准制定不统一。BIM涉及到的标准非常多，从一开始的规划设计到最后的运营管理，每个环节都有不同的交付标准，如何统一各环节的交换和交付标准，成为BIM能否广泛应用的关键。在国外以及中国香港等地区，都有统一的BIM标准，但现阶段国内建筑业各领域的BIM标准未成体系，没有统一的国家标准，市场难以有序发展。目前不同的省、乃至不同的市都各自制定了多个BIM标准，施工企业面对多种不同标准，无从下手，疲于应对各参与方的要求。

另一方面是对BIM研发应用的引导不足。BIM的精髓在于将信息贯穿项目的整个生命期的多方协同工作，但是由于缺乏统一的指导和规划，目前国内无论是设计单位还是施工单位都各自为政，研发和应用的方向混乱，缺乏对各阶段的有效管理集成，BIM的价值大打折扣。

二是建筑业的特点影响了BIM发展。建筑企业管理的多元化制约了BIM发展。将BIM引入到施工管理中需要对管理的对象和业务制定管理流程，但建筑业是个多元化的行业，不同企业的管理方法相去甚远，各自都有不同的项目管理制度和流程，而且这些管理制度和流程还要随着时代的演变及高层领导的变化而不断更新、更替。企业内部管理制度的多样性、灵活性导致相关工作标准极难统一，增加了软件开发的难度和工作量。

建筑企业传统管理模式也与基于BIM的管理理念相悖。BIM的“协同”功能，是将人与人之间的沟通转变为人与模型间的信息交互，通过固化工作路线实现参与者对项目的管理。但是目前建筑业的管理模式存在两方面问题。一方面是一直以来都在持续着以“人”管“人”的情感管理模式，固化的管理模式还不能形成，参与者的“随意性”依然未找到可靠的约束条件，实现管理制度刚性化还有很漫长的路要走。另一方面是长期以来形成了人与人之间信息交互的蜘蛛网状的协同工作模式，这种网状交互关系管理流程复杂且不稳定，数据的唯一性无法保证，与BIM需要的辐射状的协同工作模式相差太远，BIM的实用价值得不到发挥。

建筑业从业者的素质也制约了BIM的发展。目前建筑业虽然引入了大量的机械化、信息化、智能化技术，但是总体来说建筑业仍然是劳动密集型行业，机械化、工厂化的程度还很低，绝大多数的工作还要靠人力来解决。然而行业的一线从业者素质普遍偏低、工作行为极不规范；BIM对操作者的要求却是按流程规范化操作的刚性化、规范化、标准化的固定动作。由此一来，劳动生产力素质低下与工作标准越来越高之间的矛盾是未来若干年建筑业的主要矛盾。

三是BIM软硬件技术不成熟带来的问题。首先，BIM软件开发未能良好结合建筑业需求。目前国外基于BIM的管理软件在国内仍然是水土不服，而国内软件开发者更多思考的是软件本身，诸如图形学、统计学、数据库管理等方面的课题，因缺乏施工现场的管理经验而未能注重施工生产管理者的内心诉求，造成软件适用性大打折扣。施工企业自身缺乏软件开发的工程师，基本没有软件开发能力，虽然有思路，但没转化成机器语言的能力，自然无法开发出适用于本企业的BIM应用软件。其次，软件开发方向把握不够。当下BIM热潮汹涌，国内的BIM应用已逐步进入“深水区”，但很多单位却用错误的理念、急功近利的方法开展相关软件研发。一方面没有有效结合行业特点开发开放性的平台，造成BIM应用时几乎每一个项目都需要对软件二次开发；另一方面软件过高的价格以及对硬件配置的过高要求都增加了企业的成本，造成了BIM应用难以大范围推广。第三，相关数据采集硬件设备研发滞后。用于支撑BIM技术应用的硬件系统寥寥无几，前端信息感知技术推进仍旧缓慢，对先进技术尚处于了解和观望中。

从企业层面来说，人才短缺成了当前BIM向前迈进的最大瓶颈。一是系统软件平台架构设计人才。二是数据存储、计算专家人才。三是图学视频技术人才。四是软件编译人才。

中铁四局下一步BIM工作计划

一是继续细化完善BIM技术应用实施规划。中铁四局将继续积极关注国内BIM技术研究动态，根据企业自身条件编排阶段计划和工作内容，明确不同层级的BIM应用的重点和目标，制定适合中铁四局的《BIM应用实施指南》。

二是继续推进BIM技术应用试点项目。中铁四局将继续深入推进项目的BIM技术应用，并通过试点应用扩大BIM团队建设，加强BIM人才培养。按照上级管理部门及工程项目建设方的具体要求，开展各试点项目的施工应用工作。

三是持续推进BIM技术应用管理平台研发工作。通过前期研究，中铁四局已制定了BIM大平台框架及研发路线，并已购置多种BIM应用软硬件、开展了部分项目试点应用工作。后续研发中，将以平台框架为基础，持续推进数据库建设、功能模块开发、功能插件研发和试点等工作。

四是继续开展BIM技术应用基础工作。继续积极参与相关标准的制定工作，同时积极寻求协同创新的机会，认真参与BIM技术基础性工作研究。

五是加强BIM培训工作。继续组织开展基于各类软件的建模培训，让更多员工参与到BIM技术工作中来；组织BIM管理平台研发应用培训，为BIM大平台研发提供人才支持。