城市軌道交通工程業主方 BIM 平臺開發管理研究

馬 玏，王燕峰 （.天津濱海新區軌道交通投資發展有限公司， 天津 300457；.上海市隧道工程軌道交通設計研究院，上海 0035）

城市軌道交通信息化主要是指在城市軌道交通各項業務進行數字化、系統化管理。隨著移動互聯網、智能物聯、大數據云服務、建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）等先進信息技術的發展，信息技術與各項業務的集成應用正不斷地深化融合，如何有效利用各項新技術促進信息化發展成為一大課題。在此背景下，國內城市軌道交通領域大部分業主方紛紛開發基于 BIM 技術的信息化平臺，發揮 BIM 技術在可視化、集成化、共享性等方面的優勢。以 BIM 數據模型為核心數據，融合前期策劃、方案設計、項目采購、項目施工、竣工驗收、運營維護等階段動態業務數據，形成網絡化、三維可視化、流程自動化的城市軌道交通信息化管理新模式。然而，大部分城市軌道交通業主方在建設 BIM 平臺過程中，遇到了各種困惑，如 BIM 平臺的開發與應用的管理，具體業務場景轉化為平臺功能等。本文結合天津市濱海新區軌道交通 B 1 線 BIM 平臺開發過程中遇到的困難與經驗，提出業主方 BIM 平臺開發管理的合理化建議。

1 城市軌道交通信息化發展現狀

根據《中國城市軌道交通行業信息化發展報告》中關于城市軌道交通管理信息系統現狀的分析，我國城市軌道交通領域信息化水平處于發展期和成熟期。北京市、上海市、廣州市等城市的軌道交通信息化建設起步早，經過長時間的發展，現已處于成熟期。新興城市的軌道交通，在其信息化業務發展上，吸取了北京市、上海市、廣州市等城市的信息化發展經驗，使其信息化水平在短期內直接邁入發展期。

我國軌道交通行業在信息化發展過程中，普遍存在工程建設工期緊、任務重、壓力大的現實情況。如何在工程建設條件的制約下有效推進 BIM 技術應用和信息化平臺開發，從而提升工程管理的流程化、標準化、規范化，是廣大業主方面對付困難與挑戰的方法。

信息數據作為軌道交通各項業務管理的基礎正在不斷被重視。在對信息化管理要求不斷提升的軌道交通行業，信息數據存在缺少可視化模型、數據孤島、信息管理滯后等問題，而這些問題直接制約著軌道交通的信息化發展。影響信息化發展的主要問題如下。二維圖紙瀏覽不直觀，多種數據分散存儲，同類數據反復輸入，大量信息冗余，信息鏈斷裂，屬性數據丟失，數據更新不及時等。

2 業主方推進 BIM 平臺開發的痛點與難點

近年來，在國家推進 BIM 技術應用政策的指引下，多數城市軌道交通業主方紛紛啟動了 BIM 平臺建設。但是，業主方管理團隊往往存在計算機基礎知識缺乏、開發風險意識薄弱、統籌困難等困境[1]。以天津市濱海新區 B 1 線 BIM 平臺開發（以下簡稱“本項目”）為例，業主方在推進本項目過程中，遇到的主要問題如下。

（1）定位模糊。由于 BIM 業務常在設計優化的基礎上被提出，BIM 平臺開發管理工作習慣性被劃歸到設計業務板塊，而非信息化管理業務板塊。

（2）推動不足。由于缺乏信息化專業管理人才，業主方往往安排土建或機電工程專業人員負責信息化工作，并缺乏業主方決策者的支持，造成資源錯配、推動不足。

（3）需求隱蔽。真正的需求應該是從業務中提出，而非從社會熱點或概念炒作中提出。在重展示效果輕數據治理、業務表單過度僵化等眾多干擾因素影響下，業主方難以把握 BIM 可視化、數據業務關聯、多部門協同管理等核心因素，難以從眾多偽需求中鑒別出可用、實用的需求。

（4）標段切割。在本項目開發過程中，存在多個標段配合完成平臺開發與數據建設的情況，即數據標準編制標段、數據建設標段、平臺開發標段。3 個標段之間相互獨立又緊密相關，因此造成平臺開發協調工作量成倍增加，提高了開發難度。

（5）數據孤立。大部分公司擁有安全風險管理系統、OA(Office Automation，辦公自動化)系統、項目管理系統、財務管理系統等若干既有信息化系統，各系統之間互為孤島[2]，數據難以關聯發揮協同作用。

（6）數據安全。GB 17859—1999《計算機信息系統安全保護等級劃分準則》提到，業主方在 BIM 平臺開發過程中，缺乏信息安全的整體性籌劃，數據安全管理水平不足，很少制訂計算機信息系統安全保護等級評定等相關措施。

3 BIM 平臺開發管理措施

為有效解決上述痛點與難點，城市軌道交通業主方在BIM 平臺開發管理過程中，可通過規范化開發管理活動，深入挖掘業務對信息化的需求，加強過程管理，完善成果驗收，逐步實現平臺開發需求可實現、過程可控制、數據可保護、成果可預期等良好局面。結合本項目平臺開發經驗，BIM 平臺開發管理措施可包括以下內容。

3.1 開發原則

BIM 平臺開發應遵循以下開發原則。

（1）平臺功能應滿足 BIM 應用特點，并兼顧具體工程管理業務需求。

（2）平臺宜采用 B/S（Browser/Server，瀏覽器/服務器）架構。

（3）平臺數據應保存在本地服務器，不應保存或流轉到境外服務器。

（4）平臺功能應覆蓋設計階段、建設階段、運維階段的建筑信息模型應用需求。

（5）平臺功能應保留一定的可擴展性，隨著工程項目的增加實現可擴展開發。

（6）平臺數據宜具有與既有的ERP（Enterprise Resources Planning，企業資源計劃）系統、OA 系統、項目管理系統等信息化平臺相互交換數據的能力。

（7）平臺數據應具有一定的安全保障措施，防范數據泄露、數據損耗等潛在風險。

3.2 管理機制

BIM 平臺開發的管理機制，建議采取業主方牽頭、各方參與的管理機制。

（1）業主方：明確平臺功能需求，包括工程管理中的業務需求、信息需求等內容。

（2）BIM 咨詢單位：提供以往的成功經驗、專業建議、參考資料等。

（3）BIM 總體單位：負責策劃整個模塊開發方案，組織需求調研，編制模塊開發任務書，軟件開發的進度把控、質量檢查、信息安全檢查等。

（4）平臺開發單位：負責 BIM 平臺功能模塊的軟硬件開發、測試部署、用戶培訓等。

（5）施工單位/監理單位等參建單位：參與需求調研，參與模塊功能的測試，提出功能使用優化建議等。

平臺開發可分為需求調研、軟件系統開發、系統集成、系統維護、軟件測試、本地部署、上線、聯合調試、開發文檔編寫、系統維護、人員培訓、運行維護等階段。

3.3 需求管理

業主方工程管理信息化需求是整個平臺開發的依據，然而軟件需求存在模糊性、不確定性、多變性和主觀性等特點[3]。為更好地記錄并落實業主方需求，需求管理可參考以下工作順序。

（1）需求調研之前，擬定需求調研所需的問卷，經建設單位審核后使用。

（2）擬定調研計劃，包括組織會議、工作安排、預期成果等。

（3）調研各相關單位，包括業主方、施工單位、監理單位等。

（4）編寫調研報告總結，向業主方匯報。

（5）定期更新需求，逐步落實在平臺功能中。

需求管理是一項長期工作，可采用需求跟蹤表作為過程管理工具。需求跟蹤表如表 1 所示。

表1 需求跟蹤表（樣表）

3.4 功能設計

BIM 平臺作為業主方各個業務板塊的信息化工具，應覆蓋投資、質量、安全、進度、監測以及施工現場等建造和管理業務的建設全景。平臺總體框架如圖 1 所示。考慮到各個業務板塊由不同的業務部門負責，平臺功能模塊也應對業務部門進行切分，按照各部門業務習慣設計交互頁面，同時在后臺對所有數據進行統一治理，實現數據共享和相互參照。功能設計原則，應考慮以下主要因素。

圖1 BIM 平臺總體架構

（1）堅持以用戶體驗為中心的設計原則，始終保持功能和內容相匹配。

（2）使用一致的標記、顏色及信息提醒，信息盡可能簡單明確，盡量使用城市軌道交通行業慣用語，貼近用戶語境。

（3）界面布局合理，遵循用戶從上而下，自左向右瀏覽、操作習慣，避免常用業務功能按鍵排列過于分散，以造成用戶鼠標移動距離過長的弊端。

（4）合理減少菜單深度等級，用戶操作頻繁的功能菜單少于 3 級。

（5）相同功能的按鈕使用相同的顏色、大小、名稱和位置布局，減少用戶誤操作概率。

3.5 開發文檔管理

開發文檔作為貫穿開發全過程的記錄載體，對整個開發活動至關重要。建立完善的開發文檔記錄機制，追蹤整個開發活動，可保障平臺參與各方信息共享、決策一致、工作節奏協同，有助于保障項目成功。BIM 平臺開發可包括《系統建設實施方案》《軟件系統開發需求調研說明書》《軟件系統初步設計文件》《軟件系統詳細設計文件》《用戶操作手冊》《系統管理員手冊》《系統維護手冊》等文檔。

3.6 數據安全管理

BIM 平臺開發應遵循國際安全規范及國家安全規范。業主方按照自身需求設定 BIM 平臺系統須滿足的國家計算機信息系統安全保護等級要求，可重點關注以下安全措施。① 防病毒。所有的軟件及其硬件載體必須提供計算機病毒防護，不能與應用軟件沖突。② 防火墻。通信網絡必須提供防火墻防護。③ 應用軟件應具備完整的操作權限管理辦法，同時具備完善的系統安全機制。

4 案例分析

天津市濱海新區城市軌道交通 B 1 線管理方通過上述一系列管理措施，開發了覆蓋主要核心業務的功能完整的 BIM應用平臺。該平臺在工程建設過程中，有效提升了工程管理的信息化水平，提高了各業務部門工作效率，實現了工程管理的三維可視化、信息化、流程化，取得了良好的社會經濟價值。

5 結 語

通過梳理城市軌道交通工程管理各業務板塊的信息化需求，管理平臺開發方利用 BIM 數據模型作為三維可視化載體，以 GIS （Geographic Information System，地理信息系統）技術為城市級大區域視角呈現平臺，感知端接入施工現場監控、盾構機工況等物聯網數據，數據端融合業務動態數據、設計模型數據、施工管理數據，用戶端匹配業務流程、表單流轉等工作場景，使 BIM 平臺逐漸成為天津市濱海新區城市軌道交通 B 1 線工程管理信息化的有利工具，極大促進了業主方信息化管理水平。由此可見，本項目平臺開發管理措施對于城市軌道交通業主方具有一定的參考意義。

本文僅對業主方 BIM 平臺開發管理措施做了一定研究，在基于 BIM 的數據治理、工作流程靈活適應現場復雜管理活動等方面尚存在一定的不足。隨著 BIM 平臺逐步上線使用，平臺所承載數據量的逐步增多，下一階段研究內容主要包括以下 3 個方面。

（1）進一步研究 BIM 平臺對傳統工程管理模式的影響和改進方法。

（2）基于 BIM 的工程管理數據治理。

（3）基于 BIM 平臺的跨部門、跨線路多維度數據挖掘與分析。