基于BIM的城市軌道交通新型管理模式研究

王燕峰

(1.上海交通大學 船舶海洋與建筑工程學院，上海 200240； 2.上海市隧道工程軌道交通設計研究院，上海 200235)

引言

近年來，城市軌道交通領域BIM(Building Information Modeling建筑信息模型，簡稱BIM)技術應用進入快速發展的初期階段，各地業主單位普遍開始考慮引入BIM技術提升工程建設信息化水平。然而面對BIM應用這項新技術時，業主單位面臨諸多挑戰，例如：如何解決人才不足問題，如何處理信息化手段與傳統管理模式之間的矛盾，招投標環節如何體現業主單位BIM要求，BIM應用過程中如何管控等。本文從BIM技術發展特點入手，初步研究了以業主單位為主導的BIM應用新型管理模式，以降低業主單位BIM推廣難度，提升BIM應用效果。

1 BIM技術發展的特點與應用障礙

自1974年喬治亞理工大學的Chunk Eastman教授提出BIM理念的雛形Building Description System(建筑描述系統，簡稱BDS)以來[1]，BIM技術成為全球建筑工程行業信息化浪潮的最前沿，是工程建設行業從業者爭先研究和應用的新技術，是工程建設數字化轉型的關鍵所在。然而，在我國城市軌道交通領域，BIM應用尚處于起步階段。《中國城市軌道交通行業信息化發展藍皮書》(2018)統計數據顯示，全國軌道交通企業中，39%的企業發布了BIM應用政策支持性文件； 25%的企業開展了BIM應用頂層設計規劃； 64%的企業無企業級BIM標準體系； 57%的企業擁有BIM管理平臺； 僅4%的企業建立了企業級數字資產庫[2]。

工程建設行業從業者在積極引入BIM技術時，面臨著各種各樣的煩惱，例如外部環境不成熟、對BIM的排斥、進度壓力、知識轉移和升級效率低下、領導層缺乏創新力、缺乏頂層戰略支持等[3]。國外學者研究總結出37項BIM技術應用的障礙點，其中影響最大的5個障礙分別是招標策略、社會與習慣難以改變的慣性、對BIM缺乏認識、沒有合適的BIM培訓、缺乏BIM專家[4]。

國內BIM應用的障礙與國外類似。目前國內尚未發布城市軌道交通領域的BIM標準，由于不同國家規范標準的差異，使得BIM技術在國內的推廣使用尚缺乏相關技術層面的支持[5]。黨榮珍提出公司原有的運作流程不可能突然改變，業主缺乏原動力[6]阻礙了BIM推廣。李亭亭等認為企業管理層和員工對BIM技術的認識不足、缺乏BIM專業人才等問題導致推廣BIM技術的動力不足[7]。鐘娟認為不同項目參與者之間的數據交互作用以及相關標準規范的支持是BIM應用推廣的程序障礙[8]。張建新分析認為投資回報率、工期縮短及成本降低等目標和期望的差距導致業主的改革驅動力不足[9]。

國內上海、北京、深圳等工程建設先進地區在近10年的BIM發展中，逐步克服了上述阻礙和困難，并積累了豐富的經驗。少數軌道交通業主單位通過編制企業級BIM標準體系[10]、開發BIM管理平臺[11]、引入BIM總體管理單位[12]等方式，逐步形成了一套完整的經過實踐驗證的BIM技術應用體系、方法和工具，并在科研和項目實踐中逐步培養出當地的BIM專家庫[13-14]。近年來，隨著國內軌道交通工程快速發展，這些先進地區的BIM管理經驗也隨之向外輸出，支援二三線城市軌道交通建設。

在此大背景之下，北京、上海、南通、福州、天津、蘇州等城市軌道交通建設者引入了“業主主導、BIM總體單位管理、各參與方實施”新型管理模式，委托先進地區的設計院或咨詢公司作為BIM總體管理單位，在業主的統一領導下，發揮其技術和經驗，快速提升各地軌道交通工程建設的BIM應用深度和信息化水平，產生了良好的社會影響和經濟效益。

2 BIM應用的新型管理模式

國內BIM咨詢服務模式主要有分包咨詢、總包咨詢、總體咨詢三類[15]，研究表明BIM總體管理的模式效果顯著[16]。孫希波分析BIM總體管理的定義、發展歷程、工作目標、工作內容、工作原則等[16]。本文在前期研究的基礎上，重點研究BIM總體管理的組織架構、運行機制、招投標策略及考核方法等，為BIM總體管理模式的落地實施提供一定參考。

常規的城市軌道交通業主單位的職能部門有總工辦、技術管理部門、建設管理部門、安全質量管理部門、運維維保管理部門等，這些部門的工作都與BIM技術應用有一定的工作交集。在開展BIM技術應用時，如果引入一家BIM總體管理單位，發揮其BIM技術優勢和成功案例經驗，作為BIM技術應用抓手，與各職能部門的信息化需求轉化為體系化的管理模式和實施手段，能夠提升業主單位BIM技術應用的技術先進性、可實施性、信息化水平。

圖1 基于BIM的城市軌道交通管理架構

對于BIM技術應用處于起步階段的業主單位而言，引入BIM總體管理單位，采取“業主主導、BIM總體單位管理、各參與方實施”的新型管理模式，具有以下優勢：

1)完全契合業主的實際生產經營情況，針對性強；

2)快速引入國內先進的BIM技術和管理經驗，提升工程建設信息化水平；

3)通過“傳幫帶”，吸收BIM總體管理經驗，培養業主自身BIM能力和人才隊伍；

4)融合項目管理各參與方，充分發揮設計單位、施工單位、設備供應商、監理單位的主觀能動性，在項目建設中實現技術驗證、經驗積累、標準形成、團隊培養的作用；

5)以滿足業主信息化戰略為目標，以具體工程項目為抓手，實戰中培養建設單位自身能力，掌握BIM應用能力，實現自我更新；

6)形成工程建設/運維數據池，打通全生命周期信息傳遞鏈，落地實施業主單位企業標準，整合BIM應用與項目管理，從而實現最終業主單位業務信息化、軌道交通智慧化的最終目標。

3 運行機制分析

在新型管理模式下，業主單位負責提出BIM需求并向各單位下達BIM工作指令； BIM總體管理單位負責接收業主需求，轉化為BIM應用指導文件、工作要求等形式，在業主授權下，管理各參建方的BIM工作，收集所有BIM工作成果并移交業主單位； 設計單位/施工單位/設備供應商等參建單位接收BIM總體管理單位的BIM工作指令和指導文件，完成設計階段BIM應用工作并提交成果文件； 施工監理單位負責協助BIM總體管理單位，開展模型與現場一致性審查等工作，并反饋審查結果報告。

圖2 業主領導下BIM總體管理的運行機制

在此運行機制下，BIM總體單位將業主單位的需求轉化為BIM應用指導文件及技術要求等，通過全過程管理，推動各參與方提交滿足業主單位需求的BIM應用成果。成果的信息輸入、過程控制、成果審核等環節在本運行機制下全程受控，從而保障了數據的及時性、真實性。工程建設各個階段常見的主要成果如表1所示。

表1 BIM成果(舉例)

4 BIM總體招標策略

目前國內軌道交通領域常規的工作包有設計總體總包、設計監理、土建施工總承包、機電施工總承包、專項評價/專題研究、裝飾裝修、施工監理、造價監理等。這些工作包一般采取單獨招標或幾個工作包一起招標的策略。

李杰已初步研究了BIM咨詢服務采購在招標環節中的報名資格、述標要求及評標辦法等內容[17]。考慮到BIM技術應用的特點，在具體工程項目工作中，BIM技術越早介入，越有利于全生命期數字資產建設，越能夠充分發揮BIM技術應用的優勢和價值。因此，建議業主單位可盡早啟動BIM總體管理工作包的招標工作。

對于BIM總體管理工作，可作為單獨工作包招標，也可與設計總體總包工作包合并招標。

表2 BIM總體管理招標策略對比表

5 BIM總體單位的考核辦法初探

目前城市軌道交通行業的績效考核體系集中于運營績效的評估，主要有國際地鐵協會(Community of Metros，簡稱CoMET)創立的地鐵運營的基準分析法和關鍵績效指標； 中國交通運輸協會城市軌道交通專業委員會提出的中國城市軌道交通運營績效評估體系(Metro Operational Performance Evaluation System，簡稱MOPES)[18]。國內針對運營管理和造價管理的績效考核做了初步研究，目前仍缺乏針對BIM應用方面考核方法研究。肖以辰研究了城市軌道交通運營績效考核指標體系的基本架構和運作機制[19]，劉映霞等研究了針對工程造價總控組織的KPI關鍵績效指標考核法[20]。

BIM總體管理單位作為業主單位BIM應用的抓手，對其考核的成功與否對整個BIM應用效果至關重要，考核辦法應包括考核要素組成、考核費設置、考核周期三部分。

5.1 考核要素

從BIM總體管理單位在整個BIM應用的組織定位和工作內容來看，主要包括過程管理考核、成果交付考核兩大維度。

(1)過程管理考核

考核要素主要包括：資源配置、統籌管理、進度管理、質量管理。

(2)交付成果考核

考核要素主要包括：構件庫管理、數字化資產移交以及其他咨詢成果。

表3 考核內容

5.2 考核費設置

可設定考核費，每次付款節點之前開展考核工作，根據考核結果支付對應的考核費。考核費比例取值由合同雙方商定。

考核費=合同總金額×考核費比例

5.3 考核周期

可設定周期性考核或節點考核。周期性考核包括月度考核、季度考核、年度考核； 節點考核包括勘察設計階段考核、施工階段考核、竣工驗收階段考核等。業主單位根據每個考核周期的考核結果支付對應比例的考核費。

6 案例分析

本文從國內城市軌道交通領域BIM總體管理案例中，選取天津濱海新區B1線BIM技術應用為案例。通過分析本項目BIM招標文件和實踐成果，初步了解軌道交通業主單位對BIM技術應用的認識和實施，對于其他地區業主單位具有一定的借鑒意義。

天津濱海新區建投軌道交通建設有限公司非常重視工程建設信息化發展，于2017年5月，針對軌道交通B1線一期工程，招標了BIM總體咨詢管理服務及車輛段～欣嘉園西站BIM模型建設及技術應用[21]。

(1)項目概述

濱海新區軌道交通B1線一期工程(黃港車輛段至于家堡站段)北起黃港車輛段南至于家堡站，全長約22.465km，設15座車站，全為地下站，在黃港欣嘉園東側設置黃港車輛段。設主變電站兩座，分別與Z2線共用海平路站主變，與B7線共用塘沽站主變。線路北端黃港欣嘉園東側設置車輛段與綜合基地一座[22]。

(2)預期目標

建立貫穿項目全生命期的標準化BIM技術體系、標準化工作流程和綜合應用管理平臺，實現基于信息化支撐的智慧運維為導向的全線建設環境的可視化展現、設計成果綜合優化、施工現場監督管控、運營維護數字化管理，全面推進業主單位的信息化建設，提供信息化管理能力，提升業主單位核心競爭力，將B1線一期工程打造成安全、品質、高效、節約的智慧地鐵工程。

圖3 BIM+GIS輔助規劃選線

圖4 BIM協同設計

(3)BIM總體管理范圍

本項目BIM總體管理范圍包括：策劃總體管理實施大綱、編制總體管理方案、編制企業級BIM技術應用標準體系、構件庫建設、對BIM參與方的管理及培訓、對建設單位的BIM咨詢、BIM管理平臺研發咨詢與管理等，確保建設期BIM成果能夠服務于運維階段。

(4)BIM推廣效果

該項目建設單位委托第三方咨詢單位負責全線全專業BIM總體管理工作，開展了“業主主導、BIM總體單位管理、各參與方實施”的新型管理模式。自2017年BIM工作啟動至今，順利編制完成企業級BIM標準體系(共8本)，創建了標準化的環境地質、建筑、結構等全專業模型[22]，開發了基于BIM+3DGIS的BIM平臺輔助該項目工程管理，建立了從設計階段到施工階段的數字資產庫。

圖5 車站地下管線模型與切改方案

圖6 BIM平臺輔助項目管理

7 結語

本文在已有研究成果基礎上，通過BIM技術發展特點和應用障礙，提出了“業主主導、BIM總體單位管理、各參與方實施”的新型管理模式，初步分析了此模式的運行機制及輸出成果，提出了BIM總體招標策略和考核辦法。主要結論如下：

(1)從BIM技術發展本身特點來看，業主單位在BIM技術應用過程中引入BIM總體管理單位，以BIM總體管理單位為抓手，建立“業主主導、BIM總體單位管理、各參與方實施”的新型管理模式，是業主單位全面開展BIM技術應用的有效路徑之一。一則可快速引入符合國情的經過實踐驗證的先進BIM技術和經驗，二則可適應于本企業自身發展特點，并將BIM技術應用與自身工程建設管理業務深度融合，實現無縫對接。

(2)研究表明，此種模式已被國內部分城市軌道交通業主單位所采納，逐漸成為BIM技術應用從BIM技術發展先進地區向其他地區推廣的重要模式之一，幫助國內軌道交通業主單位在信息化建設中迎頭趕上，加快BIM技術在國內軌道交通領域的全面普及。

(3)BIM技術對于很多業主單位而言仍然是新鮮事物，在應用此模式過程中可能會遇到新的問題，例如：招標時如何選出合格的BIM總體單位、如何劃分BIM總體單位與業務部門之間的工作界面、如何將BIM流程融入傳統業務流程等，是此模式在實踐過程中需要進一步研究的課題。