基于BIM的铁路站房工程精细化管理平台构建

杨佳，饶俊辉

（1.天津市建筑设计研究院有限公司，天津 300074；2.天津市规划设计研究总院有限公司，天津 300100）

铁路站房工程建设现场越来越复杂，对建设的要求越来越高；而在建设过程中随着项目的不断推进，建设方的使用需求会发生很多的变化，这些变化受时间、接口、质量、效果等多方面因素的制约，技术管理仅靠二维数据难以满足现代复杂铁路站房工程的精细化管理需求。建立以BIM(建筑信息模型Building Information Modeling)为依托的管理平台，是对重难点工程实现建设施工过程的规范化、标准化、精细化管理的必然选择[1]。

1 精细化管理平台概述

1.1 内涵

基于BIM的铁路站房工程精细化管理平台是对BIM和铁路站房工程信息化发展的研究，重点开展了建模技术、可视化交互仿真、杆件优化技术和表皮参数化等铁路站房工程信息模型研究，奠定平台关键技术攻关的理论基础[2]。在铁路站房工程管理中，将BIM融入规划、设计、施工和交付的全流程管理，通过搭建铁路站房工程信息模型，将铁路站房工程各组成部分以模型数据的形式进行呈现，实现多专业的数据共享、传递、协同。

1.2 价值

基于BIM的铁路站房工程管理平台将建设中的各种要素信息进行整合，以BIM为基础，设计了铁路施工管理平台模型和基础架构，搭建了铁路站房工程施工管理、工程管理、监督管理的多层次全流程的协同管理架构。以BIM作为工程的信息接口，实现动态施工管理、网架结构参数化、非线性建筑表皮参数化、管线点位前置模拟可视化等功能。实现了铁路站房工程各专业的信息互联互通，施工全流程的深度交互和质量保障。

2 精细化管理平台的组织体系

建立铁路站房工程BIM信息模型并在各阶段对模型附加各类信息，通过对项目信息进行高效采集、存储、传输、检索、处理、计算等，提高项目管理效率，从而为全过程内的进度、质量、安全、成本、合同等精细化管理提供服务[3]，充分体现出信息整合和利用能力。

1）基于数据化施工管理工作流程的数据信息，搭建相关工程建造三维数字化信息模型标准。

2）在保证协调性、一致性和可计算性的前提条件下，实现集成站房建设、施工过程中的各种相关信息的工程数据模型。

3）现代铁路站房设计手法大多为高宽大的简约通透建筑空间，采用钢结构网架体系。这种大跨度项目的精细化管理对结构体系构件的尺度、截面形状提出了更高要求，通过参数化模型的建立，形成实体模型，所有类型构件的自适应族形成可调用的参数化族数据库；除内部空间杆件外，对不规则外表皮曲面也可找出有理曲面，精细化定制来控制成本。

3 精细化管理平台功能应用

3.1 主要功能

BIM作为载体的工程项目管理，实现工程进度、材料、设备、人力、成本、场地布置的动态集成管理，实施建造过程的可视化仿真、风险可视化管控以及铁路站房工程建设项目施工阶段的精细化管理[4]。管理平台的功能应用包括：进度、质量、安全、投资管、技术、物料、生产、资料等方面。

1）进度管理：对项目工程施工进度进行任务分解，合理安排施工进度计划，通过碰撞检查和施工模拟等操作快速发现潜在问题，从而进行有效的协同管理和信息共享。

2）质量管理：对工程复杂节点的还原，保证节点施工的准确性。

3）安全管理：准确识别施工中的危险源，创建静态、动态化的分析模型以及检查模型，提出系统化的安全管理措施，改善安全体系中的内容和元素；采用可视化管理系统可智能化监控施工状况、安全管理状态，对比分析安全标准、安全管理状态，一旦发现问题要做出相应的调整。

4）投资管理：通过模型信息推算理论工程量来指导材料、人工、机械等所需数量，实现对实际用量，合同工程量，费用的动态管理。

5）技术管理：技术交底、文案管理均以平台为载体，同时实现建设方、设计、监理、施工单位设计变更管理。

6）物料管理：对物资清单、原材料进出场、库存验收进行可视化、数字化管控，实现物资采购、进场、使用消耗和施工单位的可追溯管理。

7）生产管理：对施工现场的劳动力、机械数量、材料数量等进行平台录入并关联进度计划和工程量，通过准确获取工程数据保障施工阶段精细的人工、机械、物料统筹安排。

8）资料管理：将技术资料、测量资料、质量资料、安全资料进行整理并及时上传至项目管理平台资料模块，便于资料的管理。包括设计数据、施工过程控制数据、各类验收数据、相关材料及构配件厂家及质量证明文件、主要材料及构配件复试情况等。

3.2 精细化管理重点

1）构件标准化和参数化的精细化管理。铁路站房构件复杂多样，需要制定三维数字信息模型的搭建标准。在保证协调性、一致性和可计算性的前提条件下，通过制定模型构件命名原则、模型构件创建原则、模型基本创建要求，实现集成构件全部信息的标准化，通过建立一套标准的自适应构建族和数据库生成三维实体模型，实现对于构件的精细化管理。例如：在钢结构网架参数化建模中，通过创建Revit自适应构件族，形成可调用的参数化族数据库；提取设计节点的三维空间坐标，记录节点信息，对各节点连接关系进行判定，汇总生成节点excel建模数据库；利用Dynamo的“Excel.Read From File”节点进行路径浏览，读取excel建模数据库，通过节点编程程序运算，生成空间结构形状，然后调用自适应族数据库，转化生成钢网架三维实体模型[5]。在曲面幕墙参数化建模中，通过BIM参数化技术，可以将原有不合理形体进行有理化，找到最近似原有不规则双曲面的有理曲面，从而给结构安装提供巨大便利性。最终使施工企业可以有效控制幕墙成本、节约投入，保障安装质量，提高施工效率。

2）施工质量精细化管理。依据开工前的施工图建模，进行模型碰撞检查，统计图纸中的冲突与矛盾并提出碰撞报告，利用BIM系统提前做好综合管线排布，对大型机电设备安装采用BIM进行模拟安装方案，明确安装先后顺序。在建模时对模型中每个构件进行分类和信息描述，将结构、建筑、机电（分电气、给排水、暖通等专业分系统建立）、装修分开，依据制定的搭建标准进行构件的建模并对内装修和机电安装进行重点细化，在建模过程中设置族文件，确保建模的准确性和高效使用。在施工准备阶段，通过构件模型的碰撞检查对碰撞点进行调整，对管线设施布局和施工工序进行统筹，不仅便于后续工程施工的顺利进行，提高施工管理效率，还能通过对施工材料信息的获取，为后续资源的控制提供参考依据。各施工单位基于BIM模型进行技术衔接，优化了不同专项工程的沟通协调。

3）施工进度精细化管理。主要体现在BIM动态施工组织管理和进度模拟、施工过程信息参数化管理和施工流程标准化管理3方面。施工组织管理是对施工进度的动态变化和施工流程进行反馈；施工进度模拟则是施工方案的模拟和施工节点工序的模拟；施工过程信息参数化管理是基于BIM协同平台，通过参数化编程建立模型结构构件和管线构件的信息接口，对BIM成果和各单位意见信息进行汇总和及时共享。

4）施工安全精细化管理。利用RFID实时定位系统对施工现场进行远程管理，采用无线射频RFID技术，在作业人员安全帽内加装预载人员身份信息的RFID芯片，在施工现场布设感应传感器并与现场虹膜系统进行联动，对进场作业人员进行进退场考勤登记及资质认定，自动统计区域作业工种及人数上传至智能云平台系统[6]，辅助项目日常工种用工统计并自动列入施工日报表，结合劳动力曲线、施工进度等数据进行分析，可实现劳务人员考勤、工作面劳动力监督、工作面工种管控、劳动力分析调配。见图1。

图1 质量安全监督

4 结语

围绕基于BIM的铁路站房工程全过程精细化管理及平台关键技术开展相关研究工作，对工程中构件标准化和参数化、施工质量、施工进度、施工安全如何实现平台精细化管理进行论述，在实施中通过BIM模型科学、合理的组织网架施工，对过程模拟还原、信息整合共享来实现施工质量、进度、安全等全方位的精细化管理，实现节约项目成本、把控施工进度、提高施工效率的综合管理。未来在面对铁路站房工程精细化管理带来的种种挑战，需进一步推进BIM技术管理平台的搭建，与人工智能、云计算、数字孪生等技术结合，丰富完善基于BIM技术平台的管理接口，从而构建完备的精细化管理平台，促进行业健康发展。