水利水電工程BIM標(biāo)準(zhǔn)體系研究

文｜中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計研究院有限公司 王勇

1 引言

BIM 如今在工程建設(shè)行業(yè)內(nèi)得到了廣泛的關(guān)注與應(yīng)用，建設(shè)各方都逐漸認(rèn)識到BIM 在建設(shè)過程中的重要作用。為保證BIM 信息化的標(biāo)準(zhǔn)化，需建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系。BIM 標(biāo)準(zhǔn)就是建立一種BIM 使用規(guī)則，為工程全生命周期的信息共享與協(xié)作提供保障。但是，由于目前建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)體系與標(biāo)準(zhǔn)的缺失和不足，造成BIM也未能大規(guī)模的實施應(yīng)用[1]。

本文通過對目前BIM 技術(shù)及BIM 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀解讀，提出目前結(jié)合水利水電工程領(lǐng)域BIM 標(biāo)準(zhǔn)體系的認(rèn)識。

2 國內(nèi)BIM 技術(shù)及BIM 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 BIM 技術(shù)的發(fā)展

BIM 最初是以美國和原蘇聯(lián)等大國為主為了提升軍事能力，才積極研發(fā)投入，最早使用是在軍工企業(yè)中。后隨著國際沖突趨于緩和，逐漸也從軍事方面轉(zhuǎn)移到了土木工程行業(yè)。我國目前在建筑、城市規(guī)劃、市政及道路交通均有日益廣泛的應(yīng)用。在水利水電行業(yè)，BIM 技術(shù)的應(yīng)用也正處于起步期，不僅缺乏大量的統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而且應(yīng)用經(jīng)驗也頗顯不足[2]。

2.2 國內(nèi)BIM 標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展

隨著BIM 在國內(nèi)的廣泛應(yīng)用，為使BIM 技術(shù)的規(guī)范化和便于管理，國內(nèi)已相繼出臺了建筑信息模型相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。目前幾項主要的國家標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容和實施進(jìn)度如表1。

表1 國家標(biāo)準(zhǔn)匯總表

以上標(biāo)準(zhǔn)目前還僅限于建筑工程，對于其他土木工程如水利水電、市政路橋、水務(wù)等方面，目前還暫未有實施的國家BIM標(biāo)準(zhǔn)，僅有部分團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。

3 對標(biāo)準(zhǔn)框架結(jié)構(gòu)的介紹

目前國際通用的BIM 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容一般BIM 標(biāo)準(zhǔn)框架應(yīng)包括3 部分：分類標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)交換、信息交付。

其中基礎(chǔ)類數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（IFC），目前是認(rèn)可程度最高范圍最廣的一項標(biāo)準(zhǔn)，主要規(guī)定了信息數(shù)據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的格式。目前大部分的行業(yè)協(xié)會或者是國家層面，都在此標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，制定自己的BIM 實施規(guī)范。IFC 是對適用對象所公開的數(shù)據(jù)文件的交互標(biāo)準(zhǔn)，包含工程項目的全生命周期及每一個階段的全部信息，包含具體的和抽象的描述，如實物工程，計劃的組織、造價的成本等，要求數(shù)據(jù)信息完整全面，還要包含屬性方面的信息。

信息交付手冊（IDM），主要存在模型信息傳遞交換的過程中。保障了模型的不同階段不同的對象，具有一定聯(lián)系的模型信息的交互的準(zhǔn)確性和使用的正確性。

術(shù)語詞典國際框架（IFD）是指工程項目的每一個對象信息、名稱等相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行標(biāo)識碼設(shè)置，并且保證了這一標(biāo)識碼的唯一性，能夠唯一對應(yīng)，保障在信息數(shù)據(jù)交換過程中的一致，使得用于交換的各方信息的匹配。其主要目的就是對各種名稱等進(jìn)行格式的統(tǒng)一。

IFC、IDM、IFD 這三類數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是BIM 平臺進(jìn)行信息交換的基礎(chǔ)，對工程項目信息之間的交換、共享提供了便利[3]。他們?nèi)咧g的關(guān)系如圖1所示。

圖1 BIM 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系圖

4 水利水電工程BIM 標(biāo)準(zhǔn)

在水利水電行業(yè)，我國的BIM 技術(shù)起步較晚，應(yīng)用經(jīng)驗也還不足。為了BIM 技術(shù)在水利水電行業(yè)的全面推廣應(yīng)用，做好水利水電BIM 標(biāo)準(zhǔn)頂層設(shè)計，統(tǒng)一指導(dǎo)、規(guī)范BIM 技術(shù)應(yīng)用，2017年11月，在中國水利水電勘測設(shè)計協(xié)會的領(lǐng)導(dǎo)下，由水利水電BIM 設(shè)計聯(lián)盟組織，在國內(nèi)外相關(guān)BIM 標(biāo)準(zhǔn)體系的基礎(chǔ)上，結(jié)合水利水電工程的專業(yè)性特點，組織編制完成了《水利水電BIM 標(biāo)準(zhǔn)體系》[4]。

4.1 主要框架結(jié)構(gòu)

本次由中國水利水電勘測設(shè)計協(xié)會發(fā)布的水利水電BIM 標(biāo)準(zhǔn)體系，借鑒了國內(nèi)外成熟的BIM 標(biāo)準(zhǔn)體系，從BIM 在水利水電工程全生命周期應(yīng)用的角度出發(fā)，覆蓋了水利水電工程全生命周期涉及的所有BIM標(biāo)準(zhǔn)，聚焦于通用及基礎(chǔ)BIM 標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)劃及設(shè)計BIM 標(biāo)準(zhǔn)，兼顧建造與驗收BIM 標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)行維護(hù)BIM 標(biāo)準(zhǔn)和全過程BIM 應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

其基本組成框架如圖2。

圖2 水利水電BIM 標(biāo)準(zhǔn)體系基本框架圖

4.2 框架層次設(shè)置

根據(jù)上列框架圖可以看出，水利水電工程標(biāo)準(zhǔn)體系主要由三部分組成。

（1）水利水電工程數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

實現(xiàn)水利水電工程建設(shè)項目全生命周期內(nèi)不同參與方信息間的互通交互，指導(dǎo)和規(guī)范水利水電工程BIM 技術(shù)軟件的開發(fā)，水利水電通用語言數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化。

（2）水利水電工程BIM 應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)

在水利水電工程專業(yè)分類、項目分類方面規(guī)定的BIM 技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)水利水電工程特點和對BIM 技術(shù)的應(yīng)用需求，分為“T-通用及基礎(chǔ)”“A-規(guī)劃及設(shè)計”“B-建造與驗收”“C-運(yùn)行維護(hù)”四個類別，每項類別下設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，共設(shè)置62 項標(biāo)準(zhǔn)。

（3）水利水電工程BIM 管理標(biāo)準(zhǔn)

指導(dǎo)和規(guī)范水利水電工程項目管理BIM 技術(shù)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 標(biāo)準(zhǔn)體系編號

BIM 標(biāo)準(zhǔn)體系中，對編制的每項BIM標(biāo)準(zhǔn)，均制定了唯一的“標(biāo)準(zhǔn)體系編號”，“標(biāo)準(zhǔn)體系編號”的命名方式由“標(biāo)準(zhǔn)體系分類號”和“標(biāo)準(zhǔn)順序號”組成，中間用“-”隔開。其中“標(biāo)準(zhǔn)體系分類號”的命名方式按照“標(biāo)準(zhǔn)類別編碼”“專業(yè)序列編碼”和“子專業(yè)序列編碼”編制，采用英文字母與數(shù)字混合編號的形式，其中“標(biāo)準(zhǔn)類別編碼”以一個大寫英文字母表示；“專業(yè)序列編碼”和“子專業(yè)序列編碼”以阿拉伯?dāng)?shù)字表示，中間用“.”隔開。子專業(yè)序列是在專業(yè)序列分類的基礎(chǔ)上按照水利水電工程行業(yè)細(xì)化的各專業(yè)分類。“標(biāo)準(zhǔn)順序號”是指子專業(yè)下的各BIM 應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的排列順序號，以阿拉伯?dāng)?shù)字表示。

編號示意如圖3。

圖3 水利水電BIM 標(biāo)準(zhǔn)體系編號示意圖

4.4 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容

（1）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

包括水利水電工程信息模型數(shù)據(jù)字典庫、信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)、存儲標(biāo)準(zhǔn)、交換標(biāo)準(zhǔn)等共4 項。如“數(shù)據(jù)字典庫”，對水利水電工程中的概念語義在標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行了規(guī)范；“信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)”是為了規(guī)范水電工程信息的分類、編碼與組織，實現(xiàn)建筑工程全生命周期信息的交換、共享，推動水電工程信息模型的應(yīng)用發(fā)展而制定的，適用于新建、改建和擴(kuò)建的水電工程設(shè)計信息模型的分類、編碼及組織，其他階段的信息模型可參考執(zhí)行。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了分類對象和分類方法，其中分類對象包括水利水電工程中的建設(shè)資源、建設(shè)進(jìn)程、成果和其他等。分類方法采用面分類法，并且參照不同的分類表進(jìn)行分類。水利水電建筑物可按功能分，按形態(tài)分，建筑空間也可按功能和形態(tài)進(jìn)行劃分。針對元素、工作成果、行為、專業(yè)領(lǐng)域、組織角色、屬性、材料等等方面，引用建筑工程分類編碼標(biāo)準(zhǔn)，針對水利水電工程構(gòu)件、水利水電工程工項、階段、產(chǎn)品特性、施工機(jī)械等，按照相應(yīng)的需求在標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行了規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了水利水電工程信息模型的編碼方式，采用全數(shù)字的編碼方式，模型分類表的代碼用兩位數(shù)字表示，每個單獨的分類表內(nèi)各層級的代碼數(shù)字用兩位數(shù)，各代碼之間用“.”隔開。分類對象編碼由分類表代碼和各層級代碼組成，分類表編碼與各層級代碼之間用“-”連接；各層級代碼不足6 位時需要用“00”補(bǔ)齊。

（2）應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)

水利水電工程BIM 應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)分4 大類別，共設(shè)置了62 項標(biāo)準(zhǔn)。

其中T-通用及基礎(chǔ)，共分通用、安全監(jiān)測、環(huán)保水保等7 大類，共10 項標(biāo)準(zhǔn)，如T03-1～2 水利水電工程水土保持和環(huán)境保護(hù)工程信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，在水利水電工程水土保持、環(huán)境保護(hù)工程信息模型的建立、使用等進(jìn)行規(guī)定，包括項目的實施組織、模型數(shù)據(jù)的要求、工作流程協(xié)同、建模、信息、交付等的要求。

A-規(guī)劃及設(shè)計分為通用、工程規(guī)劃、工程勘察、水工建筑物等7 大類，共36 項標(biāo)準(zhǔn)。如A01-2，水利水電工程設(shè)計信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)，本標(biāo)準(zhǔn)是為了規(guī)范水利水電工程信息模型的設(shè)計交付，提高水利水電工程設(shè)計信息模型的應(yīng)用水平而特制的，主要適用于水利水電工程的新建、改建、擴(kuò)建和除險加固項目，規(guī)定了水利水電工程信息模型的設(shè)計信息建立和交付，以及涉及規(guī)劃及設(shè)計階段BIM 產(chǎn)品歸檔的相關(guān)條款等。該標(biāo)準(zhǔn)對水利水電工程設(shè)計信息模型交付的一般規(guī)定、交付模型的命名規(guī)則、更新迭代的版本管理，交付的準(zhǔn)備、需求和方案等，交付協(xié)同、工程量清單編碼等都做了詳細(xì)的規(guī)定；A01-3，水利水電工程設(shè)計信息模型制圖標(biāo)準(zhǔn)，改標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了水利水電工程設(shè)計信息模型的設(shè)計方式、三維模型工程量的計取方式和量的表達(dá)、模型的顏色及各類剖視圖等相關(guān)制圖呈現(xiàn)要求等。

B-建造與驗收分為通用、土建工程、機(jī)電等5 類，共11 項標(biāo)準(zhǔn)。如B01-2，水利水電工程施工信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)主要針對水利水電工程施工過程的信息模型，規(guī)定了模型的交付過程、各設(shè)計階段主要成果的精度要求，施工階段信息模型的歸檔；如B02-3，水利水電工程混凝土工程施工信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)主要針對水利水電工程建造過程中的混凝土工程，規(guī)定了混凝土工程在前期設(shè)計過程中的數(shù)據(jù)成果導(dǎo)入方法，施工階段BIM 模型的建模方法、信息模型的格式、信息模型交付要求，竣工信息交付標(biāo)準(zhǔn)等等。

C-運(yùn)行維護(hù)分為通用、項目類兩大類，共5 項標(biāo)準(zhǔn)。如C02-3，供水工程運(yùn)行維護(hù)信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定BIM 技術(shù)在供水工程建設(shè)及運(yùn)行管理過程中的應(yīng)用方法和原則，對運(yùn)行維護(hù)信息模型的命名、交互、保存格式、交付形式和標(biāo)準(zhǔn)等一系列參數(shù)進(jìn)行了說明和統(tǒng)一，保障了供水工程的各階段模型信息交互保存的統(tǒng)一性。

（3）管理標(biāo)準(zhǔn)

包括水利水電工程審批核準(zhǔn)信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、總承包項目管理信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、全過程咨詢信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)等4 項。如編號為G-03，水利水電工程總承包項目管理信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)主要是針對水利水電工程總承包項目的管理全過程，規(guī)定了總承包項目中信息模型的管理流程、管理內(nèi)容、各參與方BIM 應(yīng)用能力要求等，對各參與方的工作職責(zé)、項目管理、工作協(xié)同等作出統(tǒng)一要求，保障總承包項目管理過程中信息的一致性。

5 結(jié)論

綠色環(huán)保是目前中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主基調(diào)，BIM 技術(shù)作為“綠色智能建造”的支撐核心，將是行業(yè)未來發(fā)展的主趨勢，是國家和社會各界的發(fā)力點。如今，BIM 技術(shù)已在各行各業(yè)中大量的應(yīng)用，可以預(yù)見，BIM在將來會呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，但國內(nèi)目前針對各行業(yè)還未有明確的BIM 標(biāo)準(zhǔn)體系，造成BIM 信息的混亂和不統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，相信在未來，從立法到標(biāo)準(zhǔn)，國家將有持續(xù)性的支持，隨著標(biāo)準(zhǔn)體系的不斷成熟，BIM 技術(shù)也將替代以往傳統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)，達(dá)到一個新的地位，進(jìn)入一個嶄新的發(fā)展時期。