基于BIM的鐵路站房工程精細化管理平臺構建

楊佳，饒俊輝

（1.天津市建筑設計研究院有限公司，天津 300074；2.天津市規劃設計研究總院有限公司，天津 300100）

鐵路站房工程建設現場越來越復雜，對建設的要求越來越高；而在建設過程中隨著項目的不斷推進，建設方的使用需求會發生很多的變化，這些變化受時間、接口、質量、效果等多方面因素的制約，技術管理僅靠二維數據難以滿足現代復雜鐵路站房工程的精細化管理需求。建立以BIM(建筑信息模型Building Information Modeling)為依托的管理平臺，是對重難點工程實現建設施工過程的規范化、標準化、精細化管理的必然選擇[1]。

1 精細化管理平臺概述

1.1 內涵

基于BIM的鐵路站房工程精細化管理平臺是對BIM和鐵路站房工程信息化發展的研究，重點開展了建模技術、可視化交互仿真、桿件優化技術和表皮參數化等鐵路站房工程信息模型研究，奠定平臺關鍵技術攻關的理論基礎[2]。在鐵路站房工程管理中，將BIM融入規劃、設計、施工和交付的全流程管理，通過搭建鐵路站房工程信息模型，將鐵路站房工程各組成部分以模型數據的形式進行呈現，實現多專業的數據共享、傳遞、協同。

1.2 價值

基于BIM的鐵路站房工程管理平臺將建設中的各種要素信息進行整合，以BIM為基礎，設計了鐵路施工管理平臺模型和基礎架構，搭建了鐵路站房工程施工管理、工程管理、監督管理的多層次全流程的協同管理架構。以BIM作為工程的信息接口，實現動態施工管理、網架結構參數化、非線性建筑表皮參數化、管線點位前置模擬可視化等功能。實現了鐵路站房工程各專業的信息互聯互通，施工全流程的深度交互和質量保障。

2 精細化管理平臺的組織體系

建立鐵路站房工程BIM信息模型并在各階段對模型附加各類信息，通過對項目信息進行高效采集、存儲、傳輸、檢索、處理、計算等，提高項目管理效率，從而為全過程內的進度、質量、安全、成本、合同等精細化管理提供服務[3]，充分體現出信息整合和利用能力。

1）基于數據化施工管理工作流程的數據信息，搭建相關工程建造三維數字化信息模型標準。

2）在保證協調性、一致性和可計算性的前提條件下，實現集成站房建設、施工過程中的各種相關信息的工程數據模型。

3）現代鐵路站房設計手法大多為高寬大的簡約通透建筑空間，采用鋼結構網架體系。這種大跨度項目的精細化管理對結構體系構件的尺度、截面形狀提出了更高要求，通過參數化模型的建立，形成實體模型，所有類型構件的自適應族形成可調用的參數化族數據庫；除內部空間桿件外，對不規則外表皮曲面也可找出有理曲面，精細化定制來控制成本。

3 精細化管理平臺功能應用

3.1 主要功能

BIM作為載體的工程項目管理，實現工程進度、材料、設備、人力、成本、場地布置的動態集成管理，實施建造過程的可視化仿真、風險可視化管控以及鐵路站房工程建設項目施工階段的精細化管理[4]。管理平臺的功能應用包括：進度、質量、安全、投資管、技術、物料、生產、資料等方面。

1）進度管理：對項目工程施工進度進行任務分解，合理安排施工進度計劃，通過碰撞檢查和施工模擬等操作快速發現潛在問題，從而進行有效的協同管理和信息共享。

2）質量管理：對工程復雜節點的還原，保證節點施工的準確性。

3）安全管理：準確識別施工中的危險源，創建靜態、動態化的分析模型以及檢查模型，提出系統化的安全管理措施，改善安全體系中的內容和元素；采用可視化管理系統可智能化監控施工狀況、安全管理狀態，對比分析安全標準、安全管理狀態，一旦發現問題要做出相應的調整。

4）投資管理：通過模型信息推算理論工程量來指導材料、人工、機械等所需數量，實現對實際用量，合同工程量，費用的動態管理。

5）技術管理：技術交底、文案管理均以平臺為載體，同時實現建設方、設計、監理、施工單位設計變更管理。

6）物料管理：對物資清單、原材料進出場、庫存驗收進行可視化、數字化管控，實現物資采購、進場、使用消耗和施工單位的可追溯管理。

7）生產管理：對施工現場的勞動力、機械數量、材料數量等進行平臺錄入并關聯進度計劃和工程量，通過準確獲取工程數據保障施工階段精細的人工、機械、物料統籌安排。

8）資料管理：將技術資料、測量資料、質量資料、安全資料進行整理并及時上傳至項目管理平臺資料模塊，便于資料的管理。包括設計數據、施工過程控制數據、各類驗收數據、相關材料及構配件廠家及質量證明文件、主要材料及構配件復試情況等。

3.2 精細化管理重點

1）構件標準化和參數化的精細化管理。鐵路站房構件復雜多樣，需要制定三維數字信息模型的搭建標準。在保證協調性、一致性和可計算性的前提條件下，通過制定模型構件命名原則、模型構件創建原則、模型基本創建要求，實現集成構件全部信息的標準化，通過建立一套標準的自適應構建族和數據庫生成三維實體模型，實現對于構件的精細化管理。例如：在鋼結構網架參數化建模中，通過創建Revit自適應構件族，形成可調用的參數化族數據庫；提取設計節點的三維空間坐標，記錄節點信息，對各節點連接關系進行判定，匯總生成節點excel建模數據庫；利用Dynamo的“Excel.Read From File”節點進行路徑瀏覽，讀取excel建模數據庫，通過節點編程程序運算，生成空間結構形狀，然后調用自適應族數據庫，轉化生成鋼網架三維實體模型[5]。在曲面幕墻參數化建模中，通過BIM參數化技術，可以將原有不合理形體進行有理化，找到最近似原有不規則雙曲面的有理曲面，從而給結構安裝提供巨大便利性。最終使施工企業可以有效控制幕墻成本、節約投入，保障安裝質量，提高施工效率。

2）施工質量精細化管理。依據開工前的施工圖建模，進行模型碰撞檢查，統計圖紙中的沖突與矛盾并提出碰撞報告，利用BIM系統提前做好綜合管線排布，對大型機電設備安裝采用BIM進行模擬安裝方案，明確安裝先后順序。在建模時對模型中每個構件進行分類和信息描述，將結構、建筑、機電（分電氣、給排水、暖通等專業分系統建立）、裝修分開，依據制定的搭建標準進行構件的建模并對內裝修和機電安裝進行重點細化，在建模過程中設置族文件，確保建模的準確性和高效使用。在施工準備階段，通過構件模型的碰撞檢查對碰撞點進行調整，對管線設施布局和施工工序進行統籌，不僅便于后續工程施工的順利進行，提高施工管理效率，還能通過對施工材料信息的獲取，為后續資源的控制提供參考依據。各施工單位基于BIM模型進行技術銜接，優化了不同專項工程的溝通協調。

3）施工進度精細化管理。主要體現在BIM動態施工組織管理和進度模擬、施工過程信息參數化管理和施工流程標準化管理3方面。施工組織管理是對施工進度的動態變化和施工流程進行反饋；施工進度模擬則是施工方案的模擬和施工節點工序的模擬；施工過程信息參數化管理是基于BIM協同平臺，通過參數化編程建立模型結構構件和管線構件的信息接口，對BIM成果和各單位意見信息進行匯總和及時共享。

4）施工安全精細化管理。利用RFID實時定位系統對施工現場進行遠程管理，采用無線射頻RFID技術，在作業人員安全帽內加裝預載人員身份信息的RFID芯片，在施工現場布設感應傳感器并與現場虹膜系統進行聯動，對進場作業人員進行進退場考勤登記及資質認定，自動統計區域作業工種及人數上傳至智能云平臺系統[6]，輔助項目日常工種用工統計并自動列入施工日報表，結合勞動力曲線、施工進度等數據進行分析，可實現勞務人員考勤、工作面勞動力監督、工作面工種管控、勞動力分析調配。見圖1。

圖1 質量安全監督

4 結語

圍繞基于BIM的鐵路站房工程全過程精細化管理及平臺關鍵技術開展相關研究工作，對工程中構件標準化和參數化、施工質量、施工進度、施工安全如何實現平臺精細化管理進行論述，在實施中通過BIM模型科學、合理的組織網架施工，對過程模擬還原、信息整合共享來實現施工質量、進度、安全等全方位的精細化管理，實現節約項目成本、把控施工進度、提高施工效率的綜合管理。未來在面對鐵路站房工程精細化管理帶來的種種挑戰，需進一步推進BIM技術管理平臺的搭建，與人工智能、云計算、數字孿生等技術結合，豐富完善基于BIM技術平臺的管理接口，從而構建完備的精細化管理平臺，促進行業健康發展。