首鋼老工業區改造西十冬奧廣場BIM實踐探索全流程BIM

劉光

西十冬奧廣場一期BIM應用，是首鋼國際探索全流程BIM應用的重要支撐項目之一，也是首鋼國際在建筑信息化方面從工業向民用、工業并重轉型過程中的重要探索和實踐。該項目的成功應用讓首鋼國際堅定了發展BIM及其相關技術的決心。

首鋼老工業區改造西十冬奧廣場項目總建筑規模約為8.53萬平方米，一期建設投資約3.6億元。項目一期定位為創意廣場，是工業設施民用化改造的示范性工程。

本文所述的BIM涉及項目一期的全部內容，涵蓋建筑面積約3.1萬平方米，精裝面積約5620平方米。西十冬奧廣場BIM設計不僅是整個工程的重要組成部分，也是首鋼總公司《首鋼新園區智慧城市頂層設計》工作的重要基礎性數據源之一，是首鋼重要的數據基礎測試項目。

滿足工業、民用建筑需求

為了滿足企業發展和建設需要，首鋼總公司于2014年初開始全面啟動首鋼工業遺址待開發區域——首鋼園的開發建設。首鋼建設投資有限公司代表總公司負責園區的開發建設；作為首鋼總公司園區總體規劃設計單位，北京首鋼國際工程技術有限公司（簡稱首鋼國際）具體負責西十冬奧廣場的一期規劃設計。

作為首鋼總公司園區BIM、GIS業務體系的組成部分，首鋼國際受首鋼建設投資有限公司的委托，具體負責西十冬奧廣場一期的BIM設計工作。本次BIM設計是對從基礎測繪、前期數據采集處理、規劃設計、采購、施工到運維支持的全流程BIM探索。

西十冬奧廣場的核心部分，項目一期包含了主場地、西十筒倉一期、料倉等主體建筑改造等內容，涉及一組有著近百年歷史的建筑所組成的建筑群。這個建筑群不僅具有典型的工業建筑特點，而且因歷史久遠，在現狀勘察、歷史資料查詢等方面存在著相當的難度。

與此同時，由于整個場地過于狹窄，在規劃方案的決策和設計方面，項目對基于虛擬現實技術的規劃建設方案提出了較高的需求。

作為一個典型的工業改造項目，首鋼國際還要對工業、民用標準進行統一管理，BIM解決方案要同時滿足民用建筑和工業建筑的需求，如何保證軟件的適用性和效率最大化是首鋼國際需要考慮的問題。因此，首鋼國際考慮如何實現不同的規劃方案設計單位和部門采用不同軟件所生成的方案和模型的融合。

作為首鋼總公司主要BIM數據生產單位之一，首鋼國際以探索全流程一體化模型解決方案為目標，尋求同一建筑在不同發展階段使用多個模型描述所帶來的模型重復和數據冗余，以及運維支持過程中多模型應用造成的數據分散、交叉和重復等問題的解決方案。

考慮到項目兼有工業、民用特性，以及偏重開發和基礎設施建設的特點，首鋼國際對整個業務流程和應用進行詳細梳理后，初步選定主體采用Bentley相關軟件，輔以其他軟件共同組成的BIM軟件解決方案。特別是以BentlyProjectWise為協同設計平臺，解決不同單位和專業間的協同問題，支持一源多維（一個數據源，多個使用維度）的人員、界面和維度管理，并且實現對過程的管理和控制；以BentleyMicroStation為基礎圖形平臺，解決不同業務和不同部門之間的數據交互問題。

解決好五大難題

西十冬奧廣場項目本身的復雜性，注定項目的BIM應用不會簡單。首鋼國際在理順項目所涉及的千絲萬縷，重點解決了以下五大難題：

第一，利用軟件滿足工程項目相關需求。針對現場數據采集困難的情況，首鋼國際大量應用激光掃描技術用于現場測繪、數字復原和歷史存檔等工作；借助軟件在點云、藍圖模型間進行差異化分析，幫助設計人員準確地掌握設施在長年使用后的變化。在Bentley的支持下，首鋼國際不僅完成了點云數據與藍圖模型間的差異化分析，還實現了對施工設備的動態碰撞檢查，從而為項目的開展提供了大量的一手數據和分析資料。

首鋼國際還為不同單位和部門提交和處理數據提供多數據支持環境，使設計人員可以不用過多考慮軟件因素，而可以放心以自己熟悉的方式、方法進行規劃設計。

不同于一般的民用建筑，本項目大量采用了鋼結構環梁、開孔、網格等技術。這些技術對數據的準確性，以及相關設計和實施水平提出了很高的要求。首鋼國際采用建筑設備設計與多專業工程設計軟件BentleyABD進行建筑結構設計，輔以專業三維鋼結構建模、詳圖和生產控制軟件BentleyPro-Structural進行詳圖設計，基本解決了鋼結構模型設計和算量等問題。

本項目涉及的管線綜合包括建筑內部管線和建筑外部管線，而且涉及現有管線和新增管線兩部分。首鋼國際采用了以工廠設計解決方案BentleyOpenPlant為主，建筑空調設計軟件BentleyABD HVAC為輔的管線解決方案，來滿足項目提出的環狀布管、線位置快速調整，以及相關專業布置等需求。

第二，實現模型和數據的構件化和顆粒化。模型和數據的精確度是決定BIM質量和使用價值的關鍵因素之一。首鋼國際希望通過采用構件化，以及比構件分類更細的顆粒化模型和文件組織方法，使整個模型和數據可以像“積木”一樣，形成可以根據需求用同一個積木組建起不同層次和細節的模型，來滿足不同行業和專業的需求。

在本項目中，首鋼國際采用了模型和數據的構件化和顆粒化的解決方案，旨在從源頭上實現一源多維應用。首鋼國際采用了以專業為基礎，以維修、備件、零件、構件和部件為主要目標的模型單元化解決方案，輔以系統、區域、建筑、樓層和標高等文件劃分體系，初步實現了模型和數據的最小化目標。其中，最小數據單元甚至達到了某個傳感器上的繼電器這樣的精度。

需要說明的是，這里所說最小數據單元，并不完全對應最小模型單元，而是結合了維修管理等方面的特點所劃分的最小信息和屬性單元的組合。例如，對一個傳感控制器而言，首鋼國際在維修時一般會整體更換，那么最小模型單元就是傳感控制器整體。但其中會涉及與電氣和自動化相關聯的繼電器數據指標，這個指標在未來的運維管理中會體現出來。因此首鋼國際會將這部分數據補充進去，形成最小數據單元。

第三，實現一源多維的落地。以鏈接、超模型和協同管理的形式對顆粒化模型和數據進行處理，使得首鋼國際的設計成果更容易被各項目參與方所使用，從而形成模型的一源多維。

構件化和顆粒化模型為首鋼國際提供了“積木”所需的最小單體。項目各參與方借助協同設計軟件BentleyProjectWise，能夠對文件進行協同管理，從而支持一源多維的真正落地。

第四，有效處理多格式數據。對于項目中第三方提供的不同格式的數據，首鋼國際一方面依靠軟件所提供的方式進行數據轉換；另一方面與第三方合作，采用包括對文件內容、要素和數據進行分類的技術對數據進行格式化處理。

首鋼國際在模型和數據生產過程中注意使用圖層、顏色和線型等圖元屬性劃分，特別是采用基于LOD（Levels of Detail，多細節層次）技術進行要素分類，從而起到了事半功倍的效果。

第五，探索GIS、BIM的一體化管理。在以圖層、顏色、線型為基礎的要素分類過程中，首鋼國際大量參考了GIS常用的模型和數據分類方法。提前采用符合GIS特點，并與BIM相適應的管理和控制方法，是實現BIM與GIS的融合，合理控制二次開發成本，并減少開發不確定性風險的重要保證。

探索全流程BIM

西十冬奧廣場一期BIM應用，是首鋼國際探索全流程BIM的重要支撐項目之一。通過該項目的實施，首鋼國際初步具備了以HLOD（以細節和層次組織方法）思想和方法進行全流程BIM生產的經驗，并首次提出以數據生產中心方式解決全流程BIM數據生產的思路，為以構件化和顆粒化模型生產方式組織HLOD模型和數據提供了可以借鑒的案例支持。

西十冬奧廣場一期項目BIM應用的意義，并不只是單純地實現設計模型化，還包括從現狀數據采集到軟件解決方案構建的一系列方法性探索。該項目的BIM數據承載了包括設計、采購、施工和運維在內的大部分靜態業務數據，達到了《民用建筑信息模型設計標準》中BIM4.0的要求，并略有增強。

西十冬奧廣場一期的BIM實踐，是首鋼國際在建筑信息化方面從工業向民用、工業并重轉型過程中的重要探索和實踐。該項目的成功應用讓首鋼國際堅定了發展BIM及其相關技術的決心。