新技術助力企業“走出去”

文｜楊 銘

自2013年“一帶一路”倡議首次提出以來，已經為中國企業的海外投資創造了巨大的發展機遇。目前，“一帶一路”倡議正穩步進入實施階段?！耙粠б宦贰背h的適時出臺為國內建筑業帶來了新的希望和機遇。

“一帶一路”為建筑企業打開了海外的建筑市場，不僅可以大批到國際市場承攬基礎設施和房建工程業務，而且還可以帶動材料和成套設備的出口。同時，得益于中國現代化建設與城鎮化的快速發展，國內建筑企業已經形成了一定的集團優勢。而隨著“一帶一路”沿線建筑市場的不斷升溫，國內建筑企業有著雄厚的資金支持與成熟的基礎設施建設經驗，可以幫助沿線國家發展經濟、實現共贏。

中鐵四局BIM發展基本情況

隨著“一帶一路”倡議的提出，中國建筑業走出去的步伐明顯加快，這其中離不開BIM、云計算、大數據等信息技術的創新支撐。BIM作為新一代信息技術，已經成為中鐵四局集團有限公司（以下簡稱“中鐵四局”）工程建設領域全生命周期管理的重要技術支撐，并為集團積極踐行“走出去”戰略，不斷夯實技術基礎。

近年來，中鐵四局先后成為中國BIM發展聯盟、中國鐵路BIM聯盟的理事單位，2014年又成為中國中鐵BIM研究中心理事單位。通過加入高端產業聯盟，擴大了企業影響，為BIM技術研發創造了良好的外部環境。

如今，中鐵四局已從單個公司、單個項目、單個專業領域（鋼結構）的局部應用發展到所有子分公司、共50多個項目、7-8個領域（房建、水利、公路、鐵路、城軌、市政等）的廣泛應用。在應用深度上，也已從最初的結構建模、碰撞檢查、簡單算量、三維展示等初級應用發展到標準建設、專項技術研發、算法編制，并邁向大平臺建設、綜合試點等高級研發階段。在功能應用上，逐漸從單點技術應用（如鋼結構數字化加工）轉變到專項技術多樣化（目前開發應用的技術達到15項）、專項技術與模型初步集成和一體化平臺化發展。

中鐵四局BIM技術主要成果

專項圖形技術成果

一是模型輕量化。通過與國內知名廠商合作，在部分項目實現了模型輕量化初級應用。二是模型整、分處理技術。通過對建模軟件的二次開發，實現了模型既可以批量化處理又可以單個編輯的功能，可大幅降低重復操作。三是BIM模型與平面定位專項技術。將衛星定位技術與BIM模型相結合，開展了人員、機械的準確定位管理研究；目前平面定位系統已成功開發并應用，三維定位系統正在開發中。四是不同建模軟件的數據融合技術。已初步實現Tekla、Revit、CATIA等常用建模軟件的數據融合，正在解決個別數據丟失等局部問題。五是BIM模型與計算模型間的融合技術，已成功應用在濟南黃河公鐵兩用橋施工中，能將不同工況下各監控點的受力、變形監測數據實時反映在BIM模型上，確保了主橋頂推施工安全。六是GIS與BIM模型結合技術，提升了工地調研效率。

基于BIM的施工階段應用技術

一是開發了3D作業指導書。該技術以BIM模型為信息載體，通過移動設備對施工現場進行技術交底，直觀、形象容易理解，作業人員可以任意角度查看模型信息、編輯模型，實現了人、機互動。目前正在針對橋梁、路基、隧道等專業施工中常用工序進行開發，部分成果已在京沈龍城梁場、京滬高速濟南連接線互通立交工程等項目試點應用。

二是鋼結構數字化加工。研發了基于BIM模型的鋼結構零件圖及裝配圖輸出技術，能夠通過圖紙查詢零構件的材料、尺寸、數量等信息，圖紙的質量和效率大大提高。同時還可以將零件輸出為數控文件，通過專業的智能套料軟件讀取數控文件進行排版、切割模擬，最終輸出板材匯總表、數控加工程序、下料作業指導書等。目前中鐵四局鋼結構公司在構件加工制造中已普遍應用此系統。

三是逐步探索了BIM技術在施工管理中的應用。在英華大橋項目構建了初級的BIM管理綜合平臺，初步嘗試了基于BIM的進度、安全質量、成本等項目管理。在京沈客專及濟南黃河公鐵兩用橋項目進一步完善了平臺功能：在工序管理中，依托前端數據采集系統，實現了現場信息即時傳送、工序流轉信息網絡推送；在進度管理中，依托BIM模型進行施工進度4D模擬，實現了可視化的施工進度實時分析，能夠自動得出影響施工進度的關鍵因素；在生產資源管理上，實現了資源計劃自動配置、物料定位跟蹤及實時調度；在安全質量管理上，實現了隧道和深基坑監控量測系統、攪拌站和試驗室系統與BIM模型的結合，初步實現了安全質量管理的可視化；在成本管理方面，主要是投資控制、算量應用等局部功能，尚未達到成本管理的要求。

開發應用多項前端數據智能采集技術

中鐵四局以實現智能化施工為目標，通過技術研發及整合等手段，積極開展了前端數據智能采集的軟硬件研發和應用工作。已進行的有路基連續壓實、智能張拉、自動加載靜載試驗、智能壓漿、螺栓施擰信息化系統、無人機航拍實景建模、鐵路隧道三維掃描檢測系統以及鐵路無縫線路施工信息管理系統等，部分系統已在京沈客專、黔張常鐵路、徐鹽鐵路試點應用。

著手構建標準化模型庫

為提高模型的重用率及建模效率，中鐵四局開展了機械設備庫、工裝庫、產品庫的建立等標準模型庫的建設工作。目前機械設備庫已完成龍門吊、鏟車、水泥罐車、吊車等裝備標準模型建設；工裝庫已完成鋼筋綁扎胎架、制梁臺座、存梁臺座、制梁模板等標準模型建設；產品庫已完成標準梁、防落梁預埋件、接觸網基礎等標準模型建設，其它內容正在建設完善。

中鐵四局BIM技術發展規劃

中鐵四局堅持“模型為中心，算法是靈魂，標準是基礎”的思想，提出了“一個平臺、多個模塊（多層次、多插件）”的信息化整體規劃。

開發總原則：一是堅持整體性。堅持唯一平臺的原則，在統一的平臺下分專業、分功能、分步驟地進行開發。強調平臺的拓展性，后續平臺的更新必須是已有平臺的繼承，而不是顛覆。目前已完成了平臺總體框架設計。

二是堅持一般性。行業BIM方案解決者是中鐵四局追求的目標，其前提是必須要堅持一般性，脫離具體專業、具體企業、具體領域的影響，其關鍵就是建立統一的行業標準。為此，中鐵四局相繼展開了鐵路BIM模型建模標準、鐵路工程EBS分解標準、系統數據接口標準的討論、修訂和制定工作。

三是堅持模塊化（插件化）。BIM是個龐大的系統工程，既要統籌、強調整體性，又要分步實施，采用模塊化的研究路線。中鐵四局正按照結構模塊（橋梁、隧道、路基等）、功能模塊（進度、安全、質量、成本等）、前端技術模塊、資源數據模塊、標準模塊的分類方式分項推進。

四是以模型為操作中心。模型是信息的載體，也是應當直接操作的對象，中鐵四局認為先專業軟件操作、后在模型上顯示的路線是錯誤的，目前正在扭轉這種開發方式。這其中的關鍵是圖形操作技術和豐富先進算法的研發。平臺開發中，中鐵四局堅持以算法為靈魂，每個業務模塊的開發都要力求找出最優算法，并不斷優化完善，以保證系統的通用性和適用性。

“十三五”BIM規劃：到2020年初步形成基于BIM的可全面應用于施工管理的綜合信息化管理平臺。

這分為三個階段，第一階段，建成基于BIM的項目層面信息化管理平臺。在項目上實現基于BIM的多參與方、各部門、多專業的信息共享、可視化辦公、協同工作、智能生產，最終形成集安全質量智慧管理、進度和成本的智慧控制于一身的智慧型建造。

第二階段，建成基于BIM的公司（集團公司）層面信息化管理平臺。實現每一個項目的BIM信息能在公司（集團公司）層面獲取、調用并支持公司（集團公司）層面業務的信息化決策；實現投標、施工到運營的項目全過程信息化管理。最終打造一家集信息化、數據化的智慧型企業。

第三階段，基于BIM的信息化管理平臺在行業內推廣應用。將BIM系列研究成果轉化成具有生命力、突出實用性、兼容性以及開放性，并具有未來盈利潛力的BIM商業化產品，在全行業推廣應用，進而提升整個行業的信息化管理水平。

中鐵四局BIM工作主要做法

積極營造支持BIM技術研發的大格局

一是領導高度重視。首先，思想上高度重視。中鐵四局主要領導在工作會、職代會等不同的場合和會議上大力宣貫BIM技術的重要性，提高了大家對BIM技術的認識。其次，在人財物上全力支持。局主要領導支持組建了專業化研發機構，并大力支持BIM研發應用的科研立項工作，給予足夠的經費支持。

二是子分公司積極參與。各子分公司組建了專門的研發團隊，有專門的研發人員，結合自身專業特點在中鐵四局的統籌安排下積極開展BIM研發及應用工作。

三是全員高度認同。通過前期的宣貫和培訓，廣大員工充分認識到BIM的意義和發展前景后，學習BIM、宣傳BIM、推廣BIM、應用BIM的熱情高漲，支持和參與BIM工作的人數越來越多，BIM研發課題和試點項目越來越多，應用領域越來越廣泛。

建設專業化人才隊伍

人才是科技創新的主體，沒有人的支持科技創新就無法落實。首先，健全了研發機構，成立了30多人的專業研究室，配齊了專業研發人員。其次，各子分公司成立BIM及信息化工作機構，組建了專業化團隊，配合中鐵四局研發戰略的實施。第三，強化培訓，積極儲備BIM技術專業人才，隊伍實力有效提升。

科學推動BIM研發應用的深入發展

一是堅持戰略引導。首先，堅定戰略信心，堅信BIM技術必將掀起一場行業革命，迎難而上、激流勇進。其次，有緊迫感，全力以赴、搶抓機遇。第三，有持久戰的準備，敢于投入。

二是科學推進。一方面，中鐵四局要求全局的研究在統一的平臺下、在統一的規劃下有計劃地進行，保證目標的統一性。另一方面，圍繞整體研發目標和框架，制定分階段實施方案，逐步展開、有序推進。

BIM研發應用工作推進中存在的問題

作為新生事物，BIM還面臨著發展環境不夠完善、相關軟硬件技術不夠成熟等來自外部和內部的諸多問題。

從行業層面來說，一是缺少上層統一規劃，大環境制約了BIM發展。一方面是BIM標準制定不統一。BIM涉及到的標準非常多，從一開始的規劃設計到最后的運營管理，每個環節都有不同的交付標準，如何統一各環節的交換和交付標準，成為BIM能否廣泛應用的關鍵。在國外以及中國香港等地區，都有統一的BIM標準，但現階段國內建筑業各領域的BIM標準未成體系，沒有統一的國家標準，市場難以有序發展。目前不同的省、乃至不同的市都各自制定了多個BIM標準，施工企業面對多種不同標準，無從下手，疲于應對各參與方的要求。

另一方面是對BIM研發應用的引導不足。BIM的精髓在于將信息貫穿項目的整個生命期的多方協同工作，但是由于缺乏統一的指導和規劃，目前國內無論是設計單位還是施工單位都各自為政，研發和應用的方向混亂，缺乏對各階段的有效管理集成，BIM的價值大打折扣。

二是建筑業的特點影響了BIM發展。建筑企業管理的多元化制約了BIM發展。將BIM引入到施工管理中需要對管理的對象和業務制定管理流程，但建筑業是個多元化的行業，不同企業的管理方法相去甚遠，各自都有不同的項目管理制度和流程，而且這些管理制度和流程還要隨著時代的演變及高層領導的變化而不斷更新、更替。企業內部管理制度的多樣性、靈活性導致相關工作標準極難統一，增加了軟件開發的難度和工作量。

建筑企業傳統管理模式也與基于BIM的管理理念相悖。BIM的“協同”功能，是將人與人之間的溝通轉變為人與模型間的信息交互，通過固化工作路線實現參與者對項目的管理。但是目前建筑業的管理模式存在兩方面問題。一方面是一直以來都在持續著以“人”管“人”的情感管理模式，固化的管理模式還不能形成，參與者的“隨意性”依然未找到可靠的約束條件，實現管理制度剛性化還有很漫長的路要走。另一方面是長期以來形成了人與人之間信息交互的蜘蛛網狀的協同工作模式，這種網狀交互關系管理流程復雜且不穩定，數據的唯一性無法保證，與BIM需要的輻射狀的協同工作模式相差太遠，BIM的實用價值得不到發揮。

建筑業從業者的素質也制約了BIM的發展。目前建筑業雖然引入了大量的機械化、信息化、智能化技術，但是總體來說建筑業仍然是勞動密集型行業，機械化、工廠化的程度還很低，絕大多數的工作還要靠人力來解決。然而行業的一線從業者素質普遍偏低、工作行為極不規范；BIM對操作者的要求卻是按流程規范化操作的剛性化、規范化、標準化的固定動作。由此一來，勞動生產力素質低下與工作標準越來越高之間的矛盾是未來若干年建筑業的主要矛盾。

三是BIM軟硬件技術不成熟帶來的問題。首先，BIM軟件開發未能良好結合建筑業需求。目前國外基于BIM的管理軟件在國內仍然是水土不服，而國內軟件開發者更多思考的是軟件本身，諸如圖形學、統計學、數據庫管理等方面的課題，因缺乏施工現場的管理經驗而未能注重施工生產管理者的內心訴求，造成軟件適用性大打折扣。施工企業自身缺乏軟件開發的工程師，基本沒有軟件開發能力，雖然有思路，但沒轉化成機器語言的能力，自然無法開發出適用于本企業的BIM應用軟件。其次，軟件開發方向把握不夠。當下BIM熱潮洶涌，國內的BIM應用已逐步進入“深水區”，但很多單位卻用錯誤的理念、急功近利的方法開展相關軟件研發。一方面沒有有效結合行業特點開發開放性的平臺，造成BIM應用時幾乎每一個項目都需要對軟件二次開發；另一方面軟件過高的價格以及對硬件配置的過高要求都增加了企業的成本，造成了BIM應用難以大范圍推廣。第三，相關數據采集硬件設備研發滯后。用于支撐BIM技術應用的硬件系統寥寥無幾，前端信息感知技術推進仍舊緩慢，對先進技術尚處于了解和觀望中。

從企業層面來說，人才短缺成了當前BIM向前邁進的最大瓶頸。一是系統軟件平臺架構設計人才。二是數據存儲、計算專家人才。三是圖學視頻技術人才。四是軟件編譯人才。

中鐵四局下一步BIM工作計劃

一是繼續細化完善BIM技術應用實施規劃。中鐵四局將繼續積極關注國內BIM技術研究動態，根據企業自身條件編排階段計劃和工作內容，明確不同層級的BIM應用的重點和目標，制定適合中鐵四局的《BIM應用實施指南》。

二是繼續推進BIM技術應用試點項目。中鐵四局將繼續深入推進項目的BIM技術應用，并通過試點應用擴大BIM團隊建設，加強BIM人才培養。按照上級管理部門及工程項目建設方的具體要求，開展各試點項目的施工應用工作。

三是持續推進BIM技術應用管理平臺研發工作。通過前期研究，中鐵四局已制定了BIM大平臺框架及研發路線，并已購置多種BIM應用軟硬件、開展了部分項目試點應用工作。后續研發中，將以平臺框架為基礎，持續推進數據庫建設、功能模塊開發、功能插件研發和試點等工作。

四是繼續開展BIM技術應用基礎工作。繼續積極參與相關標準的制定工作，同時積極尋求協同創新的機會，認真參與BIM技術基礎性工作研究。

五是加強BIM培訓工作。繼續組織開展基于各類軟件的建模培訓，讓更多員工參與到BIM技術工作中來；組織BIM管理平臺研發應用培訓，為BIM大平臺研發提供人才支持。