城市轨道交通业主方企业级 BIM 应用体系研究

王燕峰，孟 柯（1.上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海 0040；.上海市隧道工程轨道交通设计研究院，上海 0035）

随着经济与科技的快速发展，中国城市轨道交通取得了显著的进步。与此同时，大数据、建筑信息模型（Building Inforomation Modeling，BIM）、虚拟现实、倾斜摄影、三维测量[1]等新技术蓬勃发展，并在城市轨道交通领域深入应用，极大地促进了城市轨道交通工程的信息化进程[2]。

本文从国家政策解读、国内外 BIM 应用现状着手，结合上海[3]、重庆、苏州、天津、南通、福州、成都等地城市轨道交通业主方 BIM 应用的成功经验，研究分析城市轨道交通业主方 BIM 应用体系的组成与应用。

1 政策解读

国家和各省市各级部门非常重视在建设工程领域 BIM 技术的推广应用，在标准制定、项目试点、经济补贴等方面均给予大力的支持。已发布的 BIM 应用的相关标准、指南或指导文件，如表 1 所示。其中，中共中央、国务院印发的《交通强国建设纲要》明确要求，以科技创新为驱动，实现城市轨道交通数字化、信息化、智能化融合发展，构建综合、绿色、安全、智能的立体化现代化城市轨道交通；构建便捷顺畅的城市（群）交通网。全面提升城市交通基础设施智能化水平。

华北、华南、华东的个别省市出台政策较早，在政府、行业和企业的推动下 BIM 技术的普及度较高，已初步形成市场化；华中、西南等地区的省市虽然出台政策相对较晚，但整体应用发展速度也较为迅速。

2 国内外 BIM 应用概况

2.1 国外 BIM 发展现状

在国外，特别是欧美发达国家，BIM 技术正逐步成为城市轨道交通工程领域内一项必备的技术手段，渐渐应用于 3 D 设计、施工管理、物资信息管理、模拟分析等各个方面。

表1 国家 BIM 应用相关规划和政策文件

2009 年 5 月，英国 Crossrail 项目正式启动。该项目是欧洲最大在建单体工程项目，总投资 148 亿英镑，总线路长 118 km，连接了伦敦东部和西部区域，覆盖了 10 座车站、 42 km 的地下隧道。

在美国，洛杉矶 Westside 城市轨道交通延长线工程包括 14 km 城市轨道交通，新建 7个城市轨道交通站，总投资 约 363 亿元人民币。工程采用 DB 交付模式，业主将 BIM 应用条款纳入承包方合约，要求以 BIM 为核心规划管理整个建造过程。

在加拿大，多伦多 Spadina 城市轨道交通扩建工程中，参建各方基于 BIM 软件进行 3 D 设计协同，取得了很好的应用效果，该项目也因此获得 Bentley 公司的 Be Inspired Awards 奖。

此外，法国的 TGV ，德国的 Emsch+Berger GmbH，荷兰的 ArcadisInfra 等城市轨道交通项目，均较为广泛地运用 BIM 技术进行规划、设计、建造与运维阶段中的全生命周期管理。

2.2 我国 BIM 应用情况

我国大陆地区已有城市轨道交通设施或正在建设的城市中，已经推广应用 BIM 技术的有北京、上海、广州等。目前，除上海、广州、深圳等城市外，其他地区的 BIM 应用主要集中在视觉效果展示、管线综合等点式应用。

中国城市轨道交通协会于 2018 年底，对全国范围内城市轨道交通行业的信息化应用进行了广泛调研，其中包括了 BIM 技术在城市轨道交通业主方的应用的摸底调研。调研数据显示如下。

(1) BIM 应用规划情况。39% 的企业发布了 BIM 应用政策支持性文件，11% 的企业发布了与 BIM 应用相关的政策支持性文件；36% 的企业制订了明确的 BIM 应用目标， 11% 的企业制订了与 BIM 应用相关的目标。

(2) BIM 应用投资情况。半数以上的企业 BIM 技术应用项目投资在 1 000 万以下，30% 的企业 BIM 技术应用投资为 1 000 万～5 000 万元，仅 4% 的企业 BIM 技术应用投资在 5 000 万元以上。

(3) BIM 标准编制情况。少数企业建立了完整的企业级 BIM 标准体系，大部分企业还没有建立 BIM 应用标准体系。

(4) BIM 平台开发应用情况。29% 的企业拥有企业级 BIM 管理平台，14% 的企业拥有项目级 BIM 管理平台。

(5) BIM 数字资产库建设情况。仅 4% 的企业建立了企业级 BIM 数字资产库，绝大部分企业还没有数字资产。

通过对比发现，相比欧美国家城市轨道交通 BIM 全面深入应用，我国城市轨道交通领域 BIM 应用在企业级 BIM 发展规划、标准编制、平台软件开发、数字化转型方面存在诸多不足。

3 BIM 应用模式

城市轨道交通业主方作为国家政策的执行者和实践者，可全面开展 BIM 应用，通过借鉴其他城市轨道交通 BIM 应用成果经验，结合本单位工程建设特点，逐步建立起企业级BIM 应用体系，提升自身的 BIM 信息化水平。

3.1 组织架构升级

BIM 技术快速发展的同时，城市轨道交通工程建设者们纷纷拥抱这项崭新技术以提升自身竞争力。引入 BIM 技术的同时，他们也面临着各种各样的烦恼，比如公司内部管理体系因陈守旧不适应技术发展、掌握 BIM 技术的人才匮乏、受计算机软硬件掣肘等各种问题，导致 BIM 技术和工程建设管理之间不能深入融合，难以达成理想的效果。

通过借鉴国内外行业成熟的应用案例和经验，业主方适合采取“业主主导、BIM 总体单位管理、各参与方实施”的一体化 BIM 应用组织架构。此组织架构的优点可概括为以下几点。

(1) 完全契合业主的实际生产经营情况，针对性强。

(2) BIM 总体单位充分利用丰富的专业经验和技术积累，帮助建设单位少走弯路，加速发展。

(3) 融合项目建设各参与方，充分发挥设计单位、施工单位、监理单位的主观能动性，在项目建设中实现技术验证、经验积累、标准形成、团队培养的作用。

(4) 以集团应用为目标，以试点项目为抓手，实战中建设单位培养自身能力，掌握 BIM 应用能力，实现自我更新。

(5) 形成试点项目数据核心，打通全生命周期信息传递链，落地实施集团标准，整合 BIM 应用平台与项目管理，以点带面，将试点项目最佳实践在集团层面推广应用，从而最终实现集团业务信息化、城市轨道交通智慧化的最终目标。

3.2 两层级推动

建议全面开展集团层级和线路建设层级的 BIM 应用。在集团层级，编制 BIM 标准体系、搭建 BIM 应用平台、建立适合信息化发展的管理体系；在线路建设层级，选择一条城市轨道交通线路为试点项目，在试点项目上贯彻执行业主方企业级 BIM 标准体系，在工程管理业务中接入基于 BIM 的管理平台，最终形成试点线路的数字资产，为试点线路智慧运维提供数据基础。

后期将智慧运维平台导入线路运营业务中，实现数据全生命周期的贯通融合，实现基于平台的三维化智能运维新模式。

4 BIM 应用目标

BIM 应用总目标包括：建立与信息化发展相适应的全生命期 BIM 应用技术体系，全面深入推进城市轨道交通 BIM 技术应用，切实服务于城市轨道交通的规划设计、建设管理、运营维保 3 大业务板块，提高建设与运维质量和管理水平。利用信息技术，开展城市轨道交通建设与运维管理流程优化。总目标可分解为如图 1 所示。

(1) 建立企业级 BIM 标准体系：为所有 BIM 应用提供技术要求和行为导则。

(2) 融合 BIM 技术的建设管理模式：基于试点项目实现 BIM 技术辅助建设管理。

(3) 懂专业、懂 BIM 的人才队伍：培养一批综合型人才，实现“BIM+业务”的突破。

(4) 形成企业数字资产库：包含设计、施工的企业数字资产库，提升资产管理效率。

(5) 智慧运维：实现数据同源、在线监管、智能分析、电子化运营。

图1 BIM 应用目标分解结构

5 组织架构与职责

采取“业主主导、BIM 总体单位管理、各参与方实施”的新型组织架构。为保障城市轨道交通业主方城市轨道交通工程 BIM 应用的推进工作，建议设立 BIM 领导小组。该小组的领导应对资金和人员具有直接管理权力，以实现推进 BIM 应用、扫清管理障碍以及保障 BIM 技术的实施，具体 BIM 管理组织结构如图 2 所示。

图2 BIM 领导小组

6 BIM 应用内容

6.1 编制企业级 BIM 标准体系

结合城市轨道交通业主方工程项目建设期与运维期业务需求，以上海某交通领域集团为例，该集团发布了 7 本企业级 BIM 应用标准，包括：《城市轨道交通设施设备分类与编码标准》《城市轨道交通工程建筑信息模型建模指导意见》《城市轨道交通建筑信息模型交付标准》《城市轨道交通建筑信息模型族创建标准》《城市轨道交通建筑信息模型应用技术标准》《城市轨道交通地下管线信息模型数据规则》《城市轨道交通岩土工程勘察信息模型数据规则》。企业级 BIM 标准体系为城市轨道交通业主方工程项目建设与运维阶段 BIM 技术应用提供规范和指导，属于 BIM 技术应用顶层设计的重要组成部分。

6.2 建立企业级 BIM 管理体系

为保障城市轨道交通集团 BIM 应用的推进工作，建议成立城市轨道交通业主方企业级 BIM 应用管理体系，该管理体系由 BIM 领导小组、BIM 管理办法/制度、实施方案等组成。企业级 BIM 应用组织由 BIM 领导小组核心人员、BIM 管理推进核心成员、BIM 管理实施人员 3 个方面组成。

6.3 开发基于 BIM 的管理平台

基于 BIM 的管理平台的应用是城市轨道交通为实现企业级城市轨道交通管理信息化建设战略目标的重要手段。BIM 管理平台共包含 3 大平台：建设可视化协同管理平台、智慧运维管理平台、基于 BIM 的企业级数据管理平台。

(1) 建设可视化协同管理平台。建设可视化协同管理平台主要以 BIM 模型数据为基础，以设计阶段成果管理为起点，以施工阶段采集的工程进度、质量、成本、安全动态数据为数据驱动，面向建设单位各职能部门及项目管理需求，结合项目建设的各参与方标准化管理流程和职责对项目进行协同管理[4]。

建设可视化协同管理平台主要实现的功能包括：基于 BIM+GIS 的线网地图展示、通知公告、前期报建管理、设计管理、土建模型管理、土建进度管理、造价管理、安全管理、监理管理、现场管理、监测管理、质量验收管理、设备资料管理、机电模型管理、机电进度、档案资料汇总、变更管理、联调联试管理、系统管理、移动端、数据导入功能插件。

(2) 智慧运维管理平台。在 BIM+GIS 的综合管理平台上实现对运维业务的支撑，以 BIM 模型数据和 GIS 数据为基础，整合运维期间的各类动态数据，以运维事件驱动标准化运营维护业务流程，同时结合 BIM 与 GIS 的可视化特性为运维人员提供帮助。运管平台主要实现的功能除对 BIM 模型的储存和充当对外系统的接口外，还应包括：首页、车站三维可视化管理、设备资产管理、综合监控管理、运营维保管理、统计数据、文档资料管理，且平台支持多终端访问。

(3) 基于 BIM 的企业级数据管理平台。基于 BIM 的企业级数据管理平台，按照分层设计、模块构建的原则，围绕平台信息化规划，以提升项目建设、运维管理和公共服务水平为目标进行规划设计和系统建设。数据管理平台可以将 BIM 数据资源进行有效整合与管理，对 BIM 成果数据进行统一的收集、存储与管理，为实现基于 BIM 技术的城市轨道交通全生命期信息管理创造条件。

7 预期创新成果

通过试点项目的 BIM 应用，全方位的 BIM 在业务中融合应用的体系逐步形成，城市轨道交通业主方将其他城市的 BIM 成熟经验内化为自身能力。通过建立企业级 BIM 应用体系，可形成以下预期创新成果。

7.1 企业级全生命周期 BIM 应用体系

从运维角度出发，建立与信息化发展相适应的全生命期 BIM 应用技术体系，全面深入推进城市轨道交通业主方 BIM 技术应用，切实服务于城市轨道交通业主方规划设计、建设管理、运营维保 3 大业务板块，提高建设与运维质量和管理水平。利用信息技术，进行城市轨道交通业主方建设与运维管理流程优化。打通城市轨道交通业主方“全生命周期 BIM 应用+平台+GIS”的应用路径，应用于具体轨道交通路线工程建设从而形成最佳实践。

7.2 全生命期一体化 BIM 管理平台应用

以建筑信息模型数据和 GIS 数据为基础，以设计阶段成果管理为起点，以施工阶段采集的工程动态数据为数据驱动，面向业主各职能部门及项目管理需求，结合项目建设的各参与方标准化管理流程和职责对项目进行协同管理。

以建筑信息模型数据和 GIS 数据为基础，整合运维期间的各类动态数据，以运维事件驱动标准化运营维护业务流程，同时结合 BIM 与 GIS 的可视化特性为运维人员提供帮助。对 BIM 数据资源进行有效整合与管理，对 BIM 成果数据进行统一的收集、存储与管理，为实现基于 BIM 技术的城市轨道交通全生命期信息管理创造条件。

7.3 数据驱动的管理模式

BIM 技术作为建筑行业的信息化抓手和容器，收集汇总来自 GIS、智能终端、倾斜摄影等的多维元数据，利用大数据、云计算、虚拟现场等先进的数据应用和展示技术，建立数据采集、保持、应用的体系、流程和工具平台，以运营需求的最终需求为起点，覆盖城市轨道交通全生命周期的产业链，围绕项目管理行为和运维管理行为两个中心，打造城市轨道交通业主方创新管理模式。

7.4 企业级数字资产库

包含设计、施工的企业数字资产库，提升资产管理效率。

利用数据库技术实现数据的统一存储，基于企业私有云和分布式网络存储建立共享数据库，并实现工程数据的集成共享及访问，实现基于工程建设大数据的应用。

利用数据校验技术确保企业级数字资产库中数据的有效性、完整性、规范性和一致性。

利用数据编码技术保证企业级数字资产库中数据能够有效地辅助运维工作，形成一套可用于监控管理、资产管理和维保管理的数据编码。

8 结 语

通过企业级 BIM 标准体系建设、基于 BIM 的管理体系升级、企业级 BIM 管理平台开发等 BIM 技术应用的顶层规划，城市轨道交通业主单位的 BIM 技术应用工作可实现良好开端。顶层规划使得业主方在各条线路工程建设中的具体 BIM 工作有标准可依、有信息化平台工具可用、建设主管部门之间工作流顺畅，业主方逐步形成标准为纲领、平台为抓手、体制为保障的良性循环体系。顶层规划辅助业主方 BIM 技术应用在技术先进性、项目可实施性、自我创新能力等方面获得显著提升。