BIM引发的基建领域变革

2018-10-11

文章来源:网络

BIM编辑:BIM咨询

  进入21世纪,BIM作为一种新技术,正在掀起一场建筑业的信息化革命。而其在建筑领域表现出的众多优势,逐渐被越来越多的人认可,并逐步扩展到交通基础设施领域。

  国内外对比

  源于美英

  BIM的概念最早由美国提出并应用,随后逐渐扩展到英国、北欧、澳洲、日本、韩国等发达国家。这些国家结合自身实际,通过制定行业管理办法、编制相关BIM标准、组建研发联盟机构等不同方式,积极探索BIM技术在本国工程建设项目中的应用。

  20世纪末,美国Chuck Eastman博士首次提出建筑计算机模拟系统(Building Description system),被认为是BIM的原型。随着信息化的发展,BIM的含义不断深化和扩展。2006年,美国制定了基于IFC数据标准的BIM技术国家标准NBIMS,形成了美国国家的BIM标准体系。目前,BIM技术已普遍应用于建筑业,并在公路等交通基础设施领域项目的设计、施工和运营中进行了成功的尝试。但是与建筑业相比,交通基础设施领域的BIM尚处于由二维设计向三维设计转变的过渡阶段。美国非常注重相关BIM软件的研发,最具代表的Autodesk和Bentley两大软件商,已经在公路、桥梁、隧道、市政等细分领域开发了系列软件,并占据全球绝大部分的市场份额。

  英国是全球BIM应用增长最快、成效最为显著的国家之一,这主要得益于英国政府的强制性要求。2011年5月,英国内阁办公室发布了“政府建设战略”文件,其中有整个章节关于建筑信息模型(BIM),其中明确要求,到2016年,政府要全面协同3D-BIM,并实现全部文件的信息化管理。除政府的强势推动之外,英国各民间团体组织也发挥了积极力量,英国标准学会(BSI)等机构不断制订、修订配套的BIM标准和文件。英国实施BIM2级相关标准“建筑工程信息协同工作规范”(BS 1192:2007+A2:2016)中明确指出:“提供了建造业生成、组织、管理信息的最佳实践方法,采用严格协作过程和特定命名策略;提供了通用命名惯例和方法的模板,实现建筑、工程与施工领域的协同工作;促进设施管理过程中的数据高效利用。适用范围包括建筑和土木工程项目。”在此环境下,BIM技术在英国交通基础设施领域的发展十分迅猛。最为典型的是英国大型交通基础设施项目Crossrail(横贯铁路)。在项目中,运用BIM创建了庞大的信息系统,不仅满足工程建设需求,也为铁路运营提供信息支持。由此可见,英国的BIM技术推广不仅是深入的,而且是全范围、全领域的。

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  落地中国

  2004年,Autodesk公司在中国的AutoCAD2005产品发布会上,首次在中国提出BIM。“十一五”期间,BIM进入国家科技支撑计划重点项目。2016年7月至今,交通运输部先后下发了《关于实施绿色公路建设的指导意见》《关于打造公路水运品质工程的指导意见》《交通运输部办公厅关于印发推进智慧交通发展行动计划(2017-2020年)的通知》等一系列文件,均要求在项目中采用BIM技术。2017年9月交通运输部下发的《交通运输部关于开展公路BIM技术应用示范工程建设的通知》中明确指出,在项目设计、施工、运维不同阶段BIM的应用,同时确定第一批公路BIM示范项目。2017年12月《交通运输部办公厅关于推进公路水运工程BIM技术应用的指导意见》明确,到2020年要初步建立相关标准体系,明显提升BIM技术应用的深度、广度、设计能力,有效推进BIM基础平台,技术复杂项目实现BIM技术进行项目管理及开展养护决策等一系列要求。

  在行业政策发布的同时,国内多个省市先后提出了关于推进BIM技术应用的文件,推动BIM在本区域内的发展。如上海市发布了《关于进一步加强上海市建筑信息模型技术推广应用的通知》,广东发布了《关于开展建筑信息模型BIM技术推广应用工作的通知》,北京市发布了《民用建筑信息模型设计标准》等。

  在标准制订方面,在国际标准体系的引领下,清华大学BIM课题组 2011年12月发布了《中国建筑信息模型标准框架研究》。2012年1月,住房和城乡建设部开始制定国家BIM标准,该系列标准分为三个层次和五本标准。除国标外,在制造业、市政行业和铁路行业,也发布了相应的行业标准,一些发达的地区也制定了相应的地方标准。在交通基础设施领域,交通运输部也开始制定公路行业标准,目前由中交集团进行编写,在2018年内发布公路标准的征求意见稿。

  在政府的主导和相关团体、机构的推动下,中国正在交通基础设施领域掀起一场BIM技术研究和应用的热潮。

  自主研发的公路与城市道路BIM云平台

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  全面的研发

  交通基础设施领域的BIM模型可分为环境模型和工程模型。环境模型包含项目区域的地形、地物和地质模型;工程模型则包含工程本身,如路基、桥梁、隧道、交通工程、互通等众多专业的模型。

  应用先进的勘测手段建立环境模型

  在交通基础设施领域,BIM的基础首先是环境模型的搭建。BIM技术团队根据不同区域范围,有针对性地选择勘测手段搭建环境模型。在野外大范围环境中,采用激光扫描技术完成地形数据采集。以直升机或汽车为搭载平台,集成激光雷达、全球定位系统、数字影像等先进技术手段,安全、快速、准确、密集获取高精度三维地表信息,获取的信息可直接应用于构建地表三维模型。

  在建筑物密集区域,则可采用无人机倾斜摄影完成地形、地物的数据采集。通过在无人机上搭载多台相机,从正摄和其他四个倾斜角度采集影像数据,实现地物模型分离,形成地形、地物三维模型。

  将地形、地物模型与依据地质勘察资料而创建的地质模型进行融合,再叠加路网、水网等地理信息,最终形成环境模型。

  采用激光扫描、无人机倾斜摄影等方式搭建的环境模型

  研发作业工具参数化构建工程模型

  通过长期的应用实践,BIM研发团队结合交通基础设施领域的专业特点,研发出了多款作业工具,以实现参数化构建工程模型。如在公路工程领域,团队研发出了路线和桥梁专业BIM自动建模软件,其在继承传统设计软件的专业流程基础之上,实现了参数化设计,并输出图纸与BIM模型。这种方式不仅能解决效率问题,同时更能保证模型与设计信息的一致性,能较好地适应设计生产的需要。

  除常规工程模型外,研发团队还针对特殊结构类工程模型,在通用建模软件上结合工程特点进行二次开发,实现参数化建模。如在隧道工程方面,结合隧道工程特点,按照施工工法进行分类,分别建立了钻爆法和盾构法隧道工程构件库,并开发了辅助建模软件;在轨道交通方面,结合城市轨道交通的特点,按照建筑、结构、暖通、给排水、电气、系统六大专业,分别建立工程族库,并开发了辅助建模软件。

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  数字化的成果交付

  公路与城市道路作为带状工程,往往里程长,组成元素种类多,且数量大。如某山区高速公路全长约300公里,桥隧比45%,互通式立交25处,项目区域范围1000余平方公里,基础数据达到200G以上,工程规模巨大。为了实现这类项目的交付,BIM研发团队研发了基于互联网的模型集成平台——BIM云平台,该平台能够融合多源数据、支持通用数据格式,并能实现大体量BIM成果轻量化远程使用。值得一提的是,该平台结合正在编写的公路行业BIM标准,从公路工程构件分类出发,结合自身特点,提出了更细化更具操作性的数据结构形式,平台执行的标准更加符合工程应用需求,同时也具备良好的前瞻性。以BIM云平台为依托,不仅能集成GIS+BIM,同时实现了模型信息的关联存储与统计,模型相关的工程信息,如几何尺寸、材料型号、设计技术、产品性能等均可在云平台中体现,从而实现工程项目的数字化交付。

  数字化成果交付

  施工、运营阶段的BIM应用

  BIM技术是贯穿项目的设计、施工、运营所有阶段的,前一阶段的BIM模型数据,为后一阶段的工作开展提供数据支持。BIM作为信息存储载体,可在施工、运营阶段的应用发挥重要作用。在设计成果数字化交付的基础之上,BIM研发团队将BIM云平台的BIM模型构件与工程建设管理系统中的工程对象进行关联,实现BIM模型与建设管理数据的互联互通,建设管理系统可根据需要随时调取BIM云平台中的数据用于施工期的项目管理,BIM云平台也可以将建设管理系统中的项目管理信息、文件进行存储、整合,并交付项目运营阶段,以实现BIM技术在项目全寿命周期中的应用。

  标准还需完善

  随着BIM技术在国内建筑领域应用的不断深入,其已经并将继续引领相关领域的信息**已经成为共识。而在交通基础设施领域,由于发展时间短,相关标准、制度尚未出台,设计单位、业主、施工单位等对BIM的认识不到位、不统一,BIM技术在该领域的发展受到很大制约。

  为此,我们建议,首先要完善标准体系,制定收费办法,明确经费的出处与收费的标准。其次要规范BIM工作的具体内容,明确要做什么,并且进一步说明需要BIM工作的深度,也就是交付成果要求。这样才能保障BIM技术的良性发展。

  虽然BIM技术在我国交通基础设施领域的发展还面临着一系列的挑战,但我们相信,随着理念的推广,市场的规范,BIM技术必将在交通基础设施领域发挥更大的作用,实现其更为广阔的发展前景。

  

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