城市軌道交通BIM技術應用標準體系研究

石繼斌，楊勇，孫賀升

（中鐵一院集團山東建筑設計院有限公司，山東 青島 266111）

0 引言

BIM技術的應用使信息在城市軌道交通項目中從勘察、設計、施工到運維整個過程中實現無損傳遞，并以此為依托，在標準化、專業化、集成化3個方向實施深化應用。BIM技術實現的前提，需要一個集信息集成、共享和協作為一體的基準線，即BIM技術應用標準體系（簡稱BIM標準體系），用以引導BIM技術在城市軌道交通工程中的應用。因此，BIM標準體系的存在是一切技術實施的根本保障。

基于現階段國內外已發布或待發布的城市軌道交通BIM標準，重點突出BIM標準體系在項目實施過程中的必要性，為后期城軌項目應用BIM技術提供理論依據。

1 標準體系的編制意義

結合城市軌道交通實際情況建立BIM標準體系，是制定工程BIM發展規劃的根基，是開展試點示范性項目應用的基礎，是逐步推動各參建方共享BIM信息，進而實現工程設計、施工、運維應用至關重要的一步。

完善BIM標準體系是BIM技術推廣應用的重要性因素，對提高BIM建模的效率和應用水平以及整個BIM技術行業的發展有非常重要的意義和作用。

BIM標準體系的缺乏是制約BIM在我國城市軌道交通行業切實應用與發展的主要障礙之一。缺少BIM標準體系，將無法實現信息共享及協同；缺少BIM標準體系，整個BIM建設過程將無章可循，軟件開發也將受到約束，導致大量工作重復、效率低下。

因此，BIM標準在城市軌道交通工程行業中的成功應用可實現全生命周期各參建單位在同一多維建筑信息模型基礎上的數據共享，促進建筑產業鏈貫通和工業化建造，對城市軌道交通工程BIM技術進步及對國家技術體系的建立有重要意義。

2 標準體系的必要性

BIM技術的應用離不開標準體系支撐，完善的標準體系是解決相關項目參與單位之間存在信息壁壘的根本途徑，也是各相關單位之間進行數據交換和相互操作的基礎。

BIM標準體系是推進BIM技術落地、規范應用、快速推廣的重要手段，成熟完備的標準體系是BIM技術在城市軌道交通工程行業持續發展的基礎。

目前，國內各城市軌道交通行業單位需充分認識新型標準體系建設對建筑行業發展的重要意義。2015年12月，國務院辦公廳印發《國家標準化體系建設發展規劃（2016—2020年）》，明確提出新型標準體系由政府主導制定的標準和市場自主制定的標準共同構成。2017年12月，全國人大通過新修訂的標準化法，明確了團體標準的法律地位，從而為國家新型標準體系建設提供了法律保障。新型國家標準體系建設是廣大建筑行業單位的新機遇，甚至可作為衡量一家單位是否建成創新型、現代化標準單位的重要指標之一。

除積極認識標準體系創建的意義，尚需探索新型標準體系建設實踐的思考。推動新型標準體系建設，須充分認識我國社會主義現狀，須以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，牢固樹立和貫徹落實新發展理念。具體表現為加強研究新時代標準化的應用需求，分析政府標準和團體標準研制及推廣方法，深入研究“自主制定”和“等同采用”這兩種路徑之間的差異［1］。

3 國內外標準概況

3.1 國外標準編制

BIM標準的起源可追溯至1995年，美國Autodesk公司組織12家企業成立封閉式聯盟，探討軟件間的信息共享問題，并于1996年宣告成立開放性組織Industry Alliance for Interoperability（IAI），于1997年1月發布首個BIM標準—工業基礎類Industry Foundation Classes（IFC）1.0版本，用于支持BIM數據交換。該組織2008年更名為building SMART International（簡稱bSI）。2013年，IFC標準被接納為International Standardization Organization（ISO）標準，標志著一個具有權威性的國際BIM數據交換標準的出現［2］。

從本質上講，IFC標準的主要功能是指導數據交換。基于三維建筑模型，支持建筑工程多階段、多參與方、多專業人員之間進行數據共享應用。同時，基于計算機自動化處理，IFC標準支持不同系列BIM軟件之間的數據交換［3］。

關于國家級BIM標準，美國標準的研究與編寫走在世界前端。其由國家建筑科學研究院發布，采用bSI提出的BIM標準框架，至今已更新完善3個版本。目前BIM標準已包含7個參考標準、7個信息共享標準以及7個應用指南。

美國國家級BIM標準具備包含多類、多個標準，標準之間為有機聯系體，另相互支持基于計算機自動化處理的數據交換等特點。為保證BIM技術的可持續應用，避免高新技術發展落后，英國、新加坡、韓國、芬蘭等國家相繼推出國家級BIM標準。

3.2 國內標準編制

鑒于行業發展趨勢，國內政府主管部門逐漸加強對BIM標準編制工作的重視，并開展一系列國家級、行業級BIM標準的編制。住房和城鄉建設部先后發布的《關于印發2012年工程建設標準規范修訂計劃的通知》（建標〔2012〕5號）與《關于印發2013年工程建設標準規范制訂修訂計劃的通知》（建標〔2013〕6號），共發布6項BIM國家標準制定項目，這2個通知的發布正式開啟了我國BIM標準的制定工作［4］。自工作開展以來，已發布或報批過程中的BIM國家級標準，包括以下內容：

（1）GB/T 51212―2016《建筑信息模型應用統一標準》為國家標準，于2017年7月1日起實施（見圖1）。該標準是我國第1部正式發布的建筑信息模型應用工程建設標準，其性質是建筑信息模型技術應用的規章標準，對信息模型在工程項目全生命周期各個階段的建立、共享和應用進行了統一規定，包括模型的數據要求、模型的交換及共享要求、模型的應用要求等，其他標準應遵循統一標準的要求和原則［5］。

圖1 《建筑信息模型應用統一標準》發布

該標準著重于“統一”，類似于建筑信息模型行業的“憲法”，規定應用核心原則，不規定具體細節。該標準的使用，需參與BIM的全專業人員學習了解，并進行深入研究。

（2）GB/T 51269―2017《建筑信息模型分類和編碼標準》為國家標準，于2018年5月1日起實施（見圖2）。該標準基于Omniclass，規定了各類信息的分類方式和編碼方法，對于信息的整理、關系的確立、信息的使用都起到關鍵性作用［6］。

圖2 《建筑信息模型分類和編碼標準》發布

該標準借鑒美國OmniClass，并根據國情做出本土化調整。該標準分類框架基本與OmniClass一致，但具體分類編碼編號有所不同（見表1）。同時，該標準對應細類也發生改變，如擋土墻的國內編碼進行了更改（見表2）。

表1 OmniClass與國內分類編碼對比

表2 OmniClass與國內分類細類編碼對比

分類和編碼內容涵蓋建筑全生命周期，不僅要求對模型和信息進行編碼，同時對建設工程項目中涉及到的人、事、物進行相應的編碼，以及工程項目中的自建構件或制造商根據要求提供的產品構件，都需要添加相應的編碼。

該標準是進行建筑信息模型應用軟件開發的基礎。編碼分類中，模型和信息部分都需要由軟件開發商、第三方工具的開發商協助，由開發商自己或相關參建單位填寫到相應的BIM軟件中。

（3）《建筑工程信息模型存儲標準》目前處于報批狀態，為國家標準（見圖3）。該標準基于IFC并針對工程項目對象的數據描述架構做出規定，以一定數據格式進行準確、高效的數據存儲和交換。

該標準服務于信息模型的傳遞，主要側重于BIM模型存儲格式與軟件格式更新換代問題。模型文件的格式是進行傳遞的基礎，而軟件的更新換代是影響文件格式的主要途徑。

圖3 《建筑工程信息模型存儲標準》發布

（4）GB/T 51301―2018《建筑信息模型設計交付標準》為國家標準，于2019年6月1日起實施（見圖4）。該標準規定了交付準備、交付物及交付協同要求和內容，其中包括信息模型的基本架構、模型精度、信息深度及表達方法等。同時，該標準詮釋了設計BIM內容成果交付的本質，即對建筑物自身的數字化描述，對BIM成果數據的存儲、應用與流轉起指導作用。

圖4 《建筑信息模型設計交付標準》發布

該標準主要側重于建筑項目模型在全生命周期中的命名規則、版本管理、精細度要求，以及交付物所具備的信息等。對全生命周期各個階段以及模型所對應的幾何表達精度和信息深度等級進行了詳細規定，并對交付物成果所包含的信息進行了規定，作為設計人員需根據項目所處階段查找規范對應的模型精細度要求，并進行成果全面的收集及交付。

（5）GB/T 51235―2017《建筑信息模型施工應用標準》為國家標準，于2018年1月1日起實施（見圖5）。該標準規定在施工過程中的BIM應用，以及施工模型信息交付，包括深化設計、施工模擬、預加工、進度管理、成本管理等方面［7］。

圖5 《建筑信息模型施工應用標準》發布

該標準主要側重于施工階段BIM技術應用所需注意的要點，以及如何交付施工模型。應用范圍全面，涵蓋建筑工程施工全過程、全專業的BIM應用。與國外同類標準相比，該標準內容更加細致全面、豐富，標準中表述的BIM模式比國外標準中包含的應用點更多、更細，在應用點上具有領先地位。

但該標準也存在一定局限性，總體上講側重于指南作用，受目前技術限制，不能完全實現基于計算機自動化處理的BIM數據共享，缺乏基礎支撐、與基礎性標準的聯動。同時，因缺乏成熟軟件支持，該標準中的少數應用點實現起來還有一定困難。

（6）JGJ/T 448―2018《建筑工程設計信息模型制圖標準》為行業標準，于2019年6月1日起實施（見圖6）。該標準可操作性、兼容性強，用于指導建筑工程設計過程模型單元表達及交付物的表達形式。

該標準規定了模型單元表達形式，包括模型單元的幾何信息、屬性信息及裝配式部分表達形式。幾何信息表達詳細規定了空間定位、空間占位和幾何表達精度，協助解決行業內對于模型工作量協調不足的問題。屬性信息表達規定了屬性信息表的樣式，輔助工程參與單位快速查閱信息并對基于信息開展應用。針對裝配式建筑部品、部件表達，規定了裝配式建筑特有的集成化、系統化預制化等觀念。

圖6 《建筑工程設計信息模型制圖標準》發布

該標準還規定了交付物表達形式，其交付物包括信息模型、屬性信息表、工程圖紙、項目需求書、建筑信息模型執行計劃、建筑指標表和模型工程量清單，并應根據設計階段和應用需求的交付內容及特點選取交付物表達方式。

（7）GB/T 51362―2019《制造工業工程設計信息模型應用標準》為國家標準，于2019年10月1日起實施（見圖7）。該標準作為我國制造工業工程設計領域第1部正式發布的BIM應用執行標準，主要規定了制造業在設計、施工、運維等階段的具體應用，內容包括制造工業領域的BIM設計標準、模型命名規則，數據交換方法、各階段單元模型的拆分規則、模型輕量化與簡化方法，如何交付項目及交付模型精細度要求等。

同時，該標準是第一批國家立項的建筑信息模型標準之一，是國家級BIM標準體系的重要組成部分。結合制造工業工程特點，該標準主要從模型分類、工程設計特征信息、模型設計深度、模型交付和數據安全等方面入手，對具體應用要求做出了統一規定，提升數字化工廠建設水平和實現工廠設施全生命周期管理。

3.3 城軌標準編制

在城市軌道交通工程方面，BIM技術應用標準體系成型較晚，國家級標準體系還在編制階段。目前僅住建部印發了《城市軌道交通工程BIM應用指南》，針對城市軌道交通工程新建、改建、擴建等項目的BIM創建、使用和管理給出了指導性意見。對城市軌道交通工程的BIM技術的應用階段進行了劃分，并提出了部署數據集成與管理平臺以及實現工程數字化交付的基本路線及要求［8］。

圖7 《制造工業工程設計信息模型應用標準》發布

4 標準體系現狀及建議

4.1 現狀

經研究發現，現行的標準體系在以下幾個方面尚需完善：

（1）雖然國家與各省市已根據相關經驗開展了標準的編制項目，但BIM的發展速度非常快，標準的編制處于快速發展期，一定程度跟不上技術的進步。且由于新技術發展不成熟，致使標準在編制的時候未能考慮涵蓋全面，應用內容會出現欠缺；

（2）目前城市軌道交通行業未形成統一、適用的標準體系，多數存在空缺，且對相關工程項目存在不適用性。我國鐵路BIM標準體系包括技術標準和實施標準兩大部分，技術標準分為數據存儲標準、信息語義標準、信息傳遞標準；實施標準主要指導和規范鐵路行業BIM標準實施，體系較為全面［9］。反觀城市軌道交通行業，比如單指建筑信息模型分類與編碼標準方面，因其涉及內容多、范圍廣，可借鑒內容較少，編制基礎較薄弱，對于相關內容可能涵蓋不到。城市軌道交通方面的標準將會面臨更多的問題，范圍覆蓋可能出現較大遺漏，更需要在實踐中總結經驗，并持續落實標準的完善［6］；

（3）現階段，國家及各省市政府相關職能部門關于落實保障國家建筑信息模型及城市軌道交通BIM技術應用標準的措施不夠完善，且大多數標準不成體系，因此全面普及落實BIM技術應用標準存在較大問題及風險。

（4）國家標準體系尚未對城市軌道交通工程全生命周期建設進行標準規劃，尤其表現在缺少運維階段。因此，無法實現標準內容根據工程實際流程應用的閉環，無法實現項目工程全生命周期BIM技術應用。

（5）現行標準內容涵蓋范圍普遍較大，且標準內容為指導性，應用不全面、不精確，存在標準發布后無法指導工程建設使用的情況，對后期BIM標準體系推廣影響不利。

4.2 建議

針對上述問題，建議加強各方面探索，在城市軌道交通工程BIM技術應用標準體系方面，統一以《城市軌道交通工程BIM應用指南》及《建筑信息模型應用統一標準》為參考，編制綱領性文件，如《城市軌道交通工程建筑信息模型應用統一標準》，以此為框架編制城市軌道交通工程BIM標準體系大綱。根據國家及各地市BIM技術應用經驗及總結，補充城市軌道交通工程BIM技術應用標準空缺。確保BIM技術應用內容切合工程項目實際，完善BIM技術應用流程，實現項目工程全生命周期BIM技術應用落地。

與全國各高校合作，積極探究我國及其他國家的BIM標準發展狀況。通過對BIM標準體系進行科學對比，為構建城市軌道交通工程BIM標準體系提供參考依據，確保BIM標準體系內容適用于我國實際情況，滿足重要性、可行性、時效性，積極開展城市軌道交通工程BIM技術標準體系方案策劃工作。

5 結束語

隨著建筑信息模型技術發展速度的加快，與傳統模式相比，BIM技術優勢顯而易見，其對傳統設計模式的沖擊、對國內外設計業者帶來的壓力日益增加。而標準體系是規范BIM設計及應用的前提之一，也是保證工程項目數據傳輸的基礎。

因此，編制BIM技術標準體系既為行業帶來了良好機遇同時也帶來嚴峻挑戰。我國龐大的建筑市場中城市軌道交通BIM應用潛力非常巨大，BIM技術標準體系的編制必將為城市軌道交通行業進步與變革發揮無可比擬的作用。