城市軌道交通項目建筑信息模型（BIM）應用模式研究

辛佐先

（上海市地下空間設計研究總院有限公司，200032，上海∥工程師）

近年來，隨著建筑業信息技術的發展，建筑信息模型（Building Information Modeling，簡為BIM）的相關研究和應用也取得了突破性進展。BIM是一種革命性的技術，它能夠在建筑全生命周期中利用協調一致的信息，對建筑物進行分析、模擬、可視化、統計、計算等工作，從而幫助用戶提高效率、降低成本，并減少對環境影響。《2011—2015年建筑業信息化發展綱要》提出，“十二五”期間信息化目標為基本實現建筑企業信息系統的普及應用，加快BIM、基于網絡的協同工作等新技術在工程中的應用，推動信息化標準建設。BIM技術在我國軌道交通行業中的應用正逐漸普及，目前正在策劃的新建線路普遍擬采用BIM技術，業主采用何種模式應用BIM，是本文討論的主要內容。

1 城市軌道交通應用BIM技術的必要性

1.1 BIM技術適應的特點

軌道交通項目與一般的市政建設項目、民用項目相比，項目具有點多、線長、面廣、規模大、投資高、建設周期長的特點，且機電系統復雜，設備繁多，建設、運營風險高、社會責任大，對建設和運營，特別是運營提出了很高的要求［1］。

目前軌道交通行業設計采用傳統二維圖紙表示法，表達方式抽象，只有經過專業訓練并有實踐經驗的人才能正確和完整地理解，給將來運營維護人員提出了較高的要求。

同時，二維設計圖紙難以對建筑物的所有內容及關系進行完整的表達，圖紙之間及各專業設計間缺少剛性系統的傳承聯系，只能依賴設計師間的人工溝通協調，其間容易出現錯漏，特別是在設計變更、調整較為頻繁的軌道交通項目設計中更易出現錯漏，易造成建設時的投資損失及運營維護應用時的信息不準確。

BIM技術相對于傳統二維設計圖紙，所能表達的信息豐富，資料查閱效率高，及時準確，能滿足軌道交通出現緊急情況時的處置要求。因而能對軌道交通項目運營管理起到助力作用［2］。

1.2 BIM技術的價值

BIM的可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性特點給項目的各參與方、多方面帶來了不同的價值，現階段對于業主方BIM運用的價值可歸納為以下5點［3］：

（1）基于BIM模型的可視化決策；

（2）基于BIM模型與其他相關方的可視化交互；

（3）通過BIM模型提高軌道交通的設計質量；

（4）通過BIM模型初步實現施工過程管理；

（5）通過BIM模型實現車站設備運維管理。

2 業主在軌道交通項目中應用BIM的主要模式

2.1 參建方各自委托BIM分包模式

（1）組織架構。在這種模式下，業主方提出簡要的BIM實施目標及要求，項目相關參與各方各自委托BIM建模分包單位實施。

（2）模式特點。其優點為簡單易行，業主方只需提出要求，各方自行組織進行BIM應用，快速發揮由2D到3D可視化的價值。其缺點為項目各方委托的分包單位水平參差不齊，沒有統一的BIM交付標準，使得業主監管困難，管理松散，其主要交付物——BIM模型質量波動大，格式不統一，兼容性差，難以在項目運營期集中應用。另外，各方的技術路線和實施方案不統一，應用效果難以保證。該模式為BIM應用初期經常采用的模式，應用范圍常常局限于設計階段BIM建模及管線綜合碰撞檢查的簡單應用，是從2D到3D的嘗試。因缺乏統一的模型交付標準及信息傳遞技術路線，該模式在基于BIM進行工程量統計、4D、5D等應用上有局限性，其信息模型也無法有效傳遞到運營維護階段。

2.2 業主統一委托BIM分包模式

（1）組織架構。在這種模式下，業主方統一委托BIM建模單位進行BIM應用的策劃與實施，各相關方對BIM建模單位進行配合。

（2）模式特點。其優點為所有BIM實施內容均為BIM建模單位一方完成，模型統一，質量可控。缺點為BIM模型及相關應用成果的責任界定不明晰，相關方對BIM建模單位僅為配合責任，BIM交付物的主要責任在BIM建模單位，而BIM建模單位常常不具備設計、施工資質，技術力量較為薄弱，難以對BIM模型及相關應用成果的質量負責。另外，BIM應用過程中，BIM建模單位與設計、施工等相關方的溝通也存在問題，設計、施工等相關方仍在傳統二維環境開展工作，BIM實施工作全部由BIM建模單位完成，傳統模式與BIM模式并行開展，之間信息傳遞不暢，難以高效發揮BIM對信息管理的核心價值。

該模式為現階段城市軌道交通業主方BIM應用的主流模式。它實現了BIM交付標準的統一，可以基于此模式開展深入的BIM應用。但傳統流程與BIM流程并行開展造成相關方溝通難度大，兩種流程產生的成果一致性存在問題，成果責任也不明晰，以哪個流程的成果為準是其常見問題，使得業主管理工作繁重。

2.3 業主主導、專業咨詢、各方實施模式

（1）組織架構。在這種模式下，業主方統一委托BIM咨詢單位進行BIM應用的方案策劃［4］，制定BIM實施標準，建立BIM技術應用管理平臺并進行實施過程管理。各設計、施工、運營維護相關方為BIM實施的主體，基于統一的實施方案、實施標準，在業主、咨詢方的統一管理下開展BIM應用。

（2）模式特點。其優點為由BIM咨詢單位定制BIM實施方案，將BIM融入各方已有的工作流程，明確BIM應用的交付物作為各方交付物的一部分，實現了標準統一、職責明確、具有統一管控環節。其實現難點為：① 需及早規劃，業主在招標環節即明確各參與方的BIM應用主體責任；② 需要相關各方具有BIM應用能力以勝任BIM責任，或者預留培訓所需的時間；③ 對BIM咨詢單位要求較高，需具備軌道交通設計、施工及項目管理背景，BIM實施與管理經驗，BIM研發能力。

該模式為現階段城市軌道交通業主方BIM應用的新興模式，它是參建各方BIM能力提高的產物，可支持BIM技術全生命周期應用，使各方受益［5］。

3 BIM在城市軌道交通行業的應用實踐

廈門軌道交通集團有限公司在廈門市軌道交通1號線一期工程中，開展了“業主主導、專業咨詢、各方實施模式”。上海市地下空間設計研究總院作為BIM咨詢單位，在業主的領導下，制定軌道交通BIM實施標準和協同工作流程，搭建基于BIM的軌道交通協同管理平臺，開發軌道交通專業的BIM零件庫，協助業主進行模型審查、歸檔等日常管理工作。各設計、施工參與方為BIM應用的主體，其專業工程師根據BIM咨詢單位發布的標準統一實施和應用，取得了初步成果。

3.1 組織架構

在BIM技術應用環境下，項目參與方組織架構見圖1。

圖1 BIM技術應用組織架構示意圖

3.2 各方職責

各參與方應根據BIM咨詢單位所制定的實施方案，完成自身的BIM工作，同時應與其他BIM工作相關方進行積極協作，共同推進BIM工作的實施，具體職責簡介如下。

（1）業主。對項目的BIM應用提出需求及目標，審核項目實施方案和接收項目成果，監督管理項目團隊服務進程和質量。

（2）推進協調組。為確保BIM應用工作推進，依據參與方組織架構，成立推進協調組。由業主方指派專人為組長，BIM咨詢單位指派專人為常務副組長，所有BIM參與方指派代表作為小組成員。

推進協調組架構如圖2所示。

圖2 推進協調組架構示意圖

協調組所有成員作為本單位BIM工作的總負責人和協調人，對內管理、協調BIM應用的工作，在協調組內部參加BIM所需的活動。

（3）BIM咨詢單位。編制本項目的BIM技術應用總體實施方案，制定BIM應用實施標準。搭建BIM技術應用管理平臺并對平臺進行技術維護支持，定制開發項目構件庫和出圖模板。完成BIM技術應用系統管理。收集并審核各參與方的BIM模型和BIM成果。對各參與方的BIM工作進行指導和支持，對成果進行審核驗收。

（4）設計參與方。建立內部BIM管理體系和組織架構，完成本項目設計階段的BIM應用內容。各設計參與方按照BIM實施方案和標準建立、整合、維護并應用BIM模型，由各設計參與方BIM負責人整理提交，供BIM咨詢單位審核，確保實施工作與整體技術標準相符。

（5）土建施工參與方。建立內部BIM管理體系和組織架構，完成本項目土建施工階段中的BIM應用內容；各土建施工參與方按照BIM實施方案和標準，使用BIM模型進行土建施工信息協同，整合施工階段的BIM信息，提供BIM成果。由各方負責人整理并將BIM土建竣工模型提交BIM咨詢單位。

（6）機電安裝參與方。建立內部管理體系和組織架構，完成本項目機電安裝階段的BIM應用內容；各機電安裝參與方按照BIM實施方案和標準，在BIM模型中整合設備信息，提供BIM成果。由各方負責人整理并將BIM設備竣工模型提交BIM咨詢單位。

（7）其他BIM參與方。建立內部BIM管理體系和組織架構，完成本項目對應工作中的BIM應用，按照BIM實施方案和BIM實施行為標準，建立適用的BIM模型，提供BIM成果。

3.3 主要應用流程

圖3所示的BIM技術應用流程，明確了各參與方的工作流程與協作關系。

圖3 各參與方各階段BIM技術應用流程

3.4 主要應用成果

本項目自2013年12月正式啟動，BIM咨詢單位制定了BIM實施方案（含軟硬件、人力資源要求）、BIM模型交付標準、BIM實施行為標準。開發了軌道交通行業參數化零件庫和基于BIM模型的出圖模板。各方初步建立了17座車站的BIM模型（見圖4），將基于模型，逐步開展設計階段、施工階段的14項BIM應用，發揮BIM價值，最終為運營提供基礎信息模型。

圖4 部分車站模型

4 BIM在城市軌道交通行業的應用模式建議

BIM技術目前在國內已經有了較好的應用基礎，國內軌道交通行業的部分設計、施工企業已經開展了BIM應用工作，初步具備了BIM應用能力。行業內較早進行BIM研究的單位，經過了BIM應用實踐與總結后，也逐步開展BIM標準制定，具備了BIM咨詢能力。綜合3種BIM應用模式的優缺點，結合國內軌道交通行業各參與方BIM應用水平，未來幾年，建議BIM在城市軌道交通行業的應用模式為“業主主導、專業咨詢、各方實施模式”。

5 結語

本文調研了2010年至今國內軌道交通行業主要的BIM應用案例，歸納了3種BIM應用模式。隨著BIM技術應用水平的提高，“業主主導、專業咨詢、各方實施模式”的模式將成為主流應用模式，能夠支持全生命周期的BIM應用，具有推廣價值。BIM技術在軌道交通行業的應用前景十分廣闊。

［1］ 祝嘉.在城市軌道交通建設項目中應用BIM技術的設想［J］.建筑經濟，2008（S2）：7.

［2］ 陳丹.基于虛擬建設的城市軌道交通建設管理模式研究［D］.武漢：華中科技大學，2011.

［3］ 清華大學BIM課題組.BIM 實施標準編制咨詢報告［R］.北京：清華大學，2014.

［4］ 王廣斌，劉守奎.建設項目BIM 實施策劃［J］.時代建筑，2013（2）：48.

［5］ 王廣斌，張洋，姜陣劍，等.建設項目施工前各階段BIM應用方受益情況研究［J］.山東建筑大學學報，2009（5）：438.