城市轨道交通工程业主方 BIM 平台开发管理研究

马 玏，王燕峰 （.天津滨海新区轨道交通投资发展有限公司， 天津 300457；.上海市隧道工程轨道交通设计研究院，上海 0035）

城市轨道交通信息化主要是指在城市轨道交通各项业务进行数字化、系统化管理。随着移动互联网、智能物联、大数据云服务、建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）等先进信息技术的发展，信息技术与各项业务的集成应用正不断地深化融合，如何有效利用各项新技术促进信息化发展成为一大课题。在此背景下，国内城市轨道交通领域大部分业主方纷纷开发基于 BIM 技术的信息化平台，发挥 BIM 技术在可视化、集成化、共享性等方面的优势。以 BIM 数据模型为核心数据，融合前期策划、方案设计、项目采购、项目施工、竣工验收、运营维护等阶段动态业务数据，形成网络化、三维可视化、流程自动化的城市轨道交通信息化管理新模式。然而，大部分城市轨道交通业主方在建设 BIM 平台过程中，遇到了各种困惑，如 BIM 平台的开发与应用的管理，具体业务场景转化为平台功能等。本文结合天津市滨海新区轨道交通 B 1 线 BIM 平台开发过程中遇到的困难与经验，提出业主方 BIM 平台开发管理的合理化建议。

1 城市轨道交通信息化发展现状

根据《中国城市轨道交通行业信息化发展报告》中关于城市轨道交通管理信息系统现状的分析，我国城市轨道交通领域信息化水平处于发展期和成熟期。北京市、上海市、广州市等城市的轨道交通信息化建设起步早，经过长时间的发展，现已处于成熟期。新兴城市的轨道交通，在其信息化业务发展上，吸取了北京市、上海市、广州市等城市的信息化发展经验，使其信息化水平在短期内直接迈入发展期。

我国轨道交通行业在信息化发展过程中，普遍存在工程建设工期紧、任务重、压力大的现实情况。如何在工程建设条件的制约下有效推进 BIM 技术应用和信息化平台开发，从而提升工程管理的流程化、标准化、规范化，是广大业主方面对付困难与挑战的方法。

信息数据作为轨道交通各项业务管理的基础正在不断被重视。在对信息化管理要求不断提升的轨道交通行业，信息数据存在缺少可视化模型、数据孤岛、信息管理滞后等问题，而这些问题直接制约着轨道交通的信息化发展。影响信息化发展的主要问题如下。二维图纸浏览不直观，多种数据分散存储，同类数据反复输入，大量信息冗余，信息链断裂，属性数据丢失，数据更新不及时等。

2 业主方推进 BIM 平台开发的痛点与难点

近年来，在国家推进 BIM 技术应用政策的指引下，多数城市轨道交通业主方纷纷启动了 BIM 平台建设。但是，业主方管理团队往往存在计算机基础知识缺乏、开发风险意识薄弱、统筹困难等困境[1]。以天津市滨海新区 B 1 线 BIM 平台开发（以下简称“本项目”）为例，业主方在推进本项目过程中，遇到的主要问题如下。

（1）定位模糊。由于 BIM 业务常在设计优化的基础上被提出，BIM 平台开发管理工作习惯性被划归到设计业务板块，而非信息化管理业务板块。

（2）推动不足。由于缺乏信息化专业管理人才，业主方往往安排土建或机电工程专业人员负责信息化工作，并缺乏业主方决策者的支持，造成资源错配、推动不足。

（3）需求隐蔽。真正的需求应该是从业务中提出，而非从社会热点或概念炒作中提出。在重展示效果轻数据治理、业务表单过度僵化等众多干扰因素影响下，业主方难以把握 BIM 可视化、数据业务关联、多部门协同管理等核心因素，难以从众多伪需求中鉴别出可用、实用的需求。

（4）标段切割。在本项目开发过程中，存在多个标段配合完成平台开发与数据建设的情况，即数据标准编制标段、数据建设标段、平台开发标段。3 个标段之间相互独立又紧密相关，因此造成平台开发协调工作量成倍增加，提高了开发难度。

（5）数据孤立。大部分公司拥有安全风险管理系统、OA(Office Automation，办公自动化)系统、项目管理系统、财务管理系统等若干既有信息化系统，各系统之间互为孤岛[2]，数据难以关联发挥协同作用。

（6）数据安全。GB 17859—1999《计算机信息系统安全保护等级划分准则》提到，业主方在 BIM 平台开发过程中，缺乏信息安全的整体性筹划，数据安全管理水平不足，很少制订计算机信息系统安全保护等级评定等相关措施。

3 BIM 平台开发管理措施

为有效解决上述痛点与难点，城市轨道交通业主方在BIM 平台开发管理过程中，可通过规范化开发管理活动，深入挖掘业务对信息化的需求，加强过程管理，完善成果验收，逐步实现平台开发需求可实现、过程可控制、数据可保护、成果可预期等良好局面。结合本项目平台开发经验，BIM 平台开发管理措施可包括以下内容。

3.1 开发原则

BIM 平台开发应遵循以下开发原则。

（1）平台功能应满足 BIM 应用特点，并兼顾具体工程管理业务需求。

（2）平台宜采用 B/S（Browser/Server，浏览器/服务器）架构。

（3）平台数据应保存在本地服务器，不应保存或流转到境外服务器。

（4）平台功能应覆盖设计阶段、建设阶段、运维阶段的建筑信息模型应用需求。

（5）平台功能应保留一定的可扩展性，随着工程项目的增加实现可扩展开发。

（6）平台数据宜具有与既有的ERP（Enterprise Resources Planning，企业资源计划）系统、OA 系统、项目管理系统等信息化平台相互交换数据的能力。

（7）平台数据应具有一定的安全保障措施，防范数据泄露、数据损耗等潜在风险。

3.2 管理机制

BIM 平台开发的管理机制，建议采取业主方牵头、各方参与的管理机制。

（1）业主方：明确平台功能需求，包括工程管理中的业务需求、信息需求等内容。

（2）BIM 咨询单位：提供以往的成功经验、专业建议、参考资料等。

（3）BIM 总体单位：负责策划整个模块开发方案，组织需求调研，编制模块开发任务书，软件开发的进度把控、质量检查、信息安全检查等。

（4）平台开发单位：负责 BIM 平台功能模块的软硬件开发、测试部署、用户培训等。

（5）施工单位/监理单位等参建单位：参与需求调研，参与模块功能的测试，提出功能使用优化建议等。

平台开发可分为需求调研、软件系统开发、系统集成、系统维护、软件测试、本地部署、上线、联合调试、开发文档编写、系统维护、人员培训、运行维护等阶段。

3.3 需求管理

业主方工程管理信息化需求是整个平台开发的依据，然而软件需求存在模糊性、不确定性、多变性和主观性等特点[3]。为更好地记录并落实业主方需求，需求管理可参考以下工作顺序。

（1）需求调研之前，拟定需求调研所需的问卷，经建设单位审核后使用。

（2）拟定调研计划，包括组织会议、工作安排、预期成果等。

（3）调研各相关单位，包括业主方、施工单位、监理单位等。

（4）编写调研报告总结，向业主方汇报。

（5）定期更新需求，逐步落实在平台功能中。

需求管理是一项长期工作，可采用需求跟踪表作为过程管理工具。需求跟踪表如表 1 所示。

表1 需求跟踪表（样表）

3.4 功能设计

BIM 平台作为业主方各个业务板块的信息化工具，应覆盖投资、质量、安全、进度、监测以及施工现场等建造和管理业务的建设全景。平台总体框架如图 1 所示。考虑到各个业务板块由不同的业务部门负责，平台功能模块也应对业务部门进行切分，按照各部门业务习惯设计交互页面，同时在后台对所有数据进行统一治理，实现数据共享和相互参照。功能设计原则，应考虑以下主要因素。

图1 BIM 平台总体架构

（1）坚持以用户体验为中心的设计原则，始终保持功能和内容相匹配。

（2）使用一致的标记、颜色及信息提醒，信息尽可能简单明确，尽量使用城市轨道交通行业惯用语，贴近用户语境。

（3）界面布局合理，遵循用户从上而下，自左向右浏览、操作习惯，避免常用业务功能按键排列过于分散，以造成用户鼠标移动距离过长的弊端。

（4）合理减少菜单深度等级，用户操作频繁的功能菜单少于 3 级。

（5）相同功能的按钮使用相同的颜色、大小、名称和位置布局，减少用户误操作概率。

3.5 开发文档管理

开发文档作为贯穿开发全过程的记录载体，对整个开发活动至关重要。建立完善的开发文档记录机制，追踪整个开发活动，可保障平台参与各方信息共享、决策一致、工作节奏协同，有助于保障项目成功。BIM 平台开发可包括《系统建设实施方案》《软件系统开发需求调研说明书》《软件系统初步设计文件》《软件系统详细设计文件》《用户操作手册》《系统管理员手册》《系统维护手册》等文档。

3.6 数据安全管理

BIM 平台开发应遵循国际安全规范及国家安全规范。业主方按照自身需求设定 BIM 平台系统须满足的国家计算机信息系统安全保护等级要求，可重点关注以下安全措施。① 防病毒。所有的软件及其硬件载体必须提供计算机病毒防护，不能与应用软件冲突。② 防火墙。通信网络必须提供防火墙防护。③ 应用软件应具备完整的操作权限管理办法，同时具备完善的系统安全机制。

4 案例分析

天津市滨海新区城市轨道交通 B 1 线管理方通过上述一系列管理措施，开发了覆盖主要核心业务的功能完整的 BIM应用平台。该平台在工程建设过程中，有效提升了工程管理的信息化水平，提高了各业务部门工作效率，实现了工程管理的三维可视化、信息化、流程化，取得了良好的社会经济价值。

5 结 语

通过梳理城市轨道交通工程管理各业务板块的信息化需求，管理平台开发方利用 BIM 数据模型作为三维可视化载体，以 GIS （Geographic Information System，地理信息系统）技术为城市级大区域视角呈现平台，感知端接入施工现场监控、盾构机工况等物联网数据，数据端融合业务动态数据、设计模型数据、施工管理数据，用户端匹配业务流程、表单流转等工作场景，使 BIM 平台逐渐成为天津市滨海新区城市轨道交通 B 1 线工程管理信息化的有利工具，极大促进了业主方信息化管理水平。由此可见，本项目平台开发管理措施对于城市轨道交通业主方具有一定的参考意义。

本文仅对业主方 BIM 平台开发管理措施做了一定研究，在基于 BIM 的数据治理、工作流程灵活适应现场复杂管理活动等方面尚存在一定的不足。随着 BIM 平台逐步上线使用，平台所承载数据量的逐步增多，下一阶段研究内容主要包括以下 3 个方面。

（1）进一步研究 BIM 平台对传统工程管理模式的影响和改进方法。

（2）基于 BIM 的工程管理数据治理。

（3）基于 BIM 平台的跨部门、跨线路多维度数据挖掘与分析。