以運營為導向的基于BIM技術的城市軌道交通建設項目集成化管理模式研究*

田耕耘 李 鵬 陳 曦 張佳麗 汪曉宇 田 蓉

(1.太原市軌道交通發展有限公司，030002，太原;2.同濟大學經濟管理學院，200092，上海;3.太原城市職業技術學院，030027，太原∥第一作者，工程師)

城市軌道交通建設項目作為“道路聯通”的重要手段，既涉及項目總體規劃、可行性研究、投融資、建設施工、竣工驗收和試運行等眾多環節，還涉及基礎建設、裝備制造、電氣安裝、環境保護等眾多行業。傳統的城市軌道交通工程建設項目的管理模式中存在諸多弊病，如業主對項目的管理和控制力度比較薄弱［1］，在縱向管理范圍、橫向管理范圍、全方位管理主體間均存在割裂、脫節［2］，以及決策手段落后、管理目標失控、風險管控低效等問題［3］。這些問題在很大程度上制約了城市軌道交通項目的管理水平和建設效率。

現階段，BIM(建筑信息模型)技術在城市軌道交通項目中的應用趨勢表現為由設計和施工階段應用為主逐漸過渡至運營階段的應用，并由設計和施工企業應用為主轉變為業主方主導的全生命周期應用。本文基于已有的研究基礎和發展趨勢，從目標集成、組織集成、信息集成、參與方集成等4個角度具體闡述了基于BIM技術的以運營為導向的城市軌道交通項目集成化管理模式，最后以太原城市軌道交通實踐案例對此管理模式進行實例說明。

1 以運營為導向的城市軌道交通建設項目集成化管理的必要性

城市軌道交通建設項目全生命周期包括決策階段、建設階段和運營階段。在傳統管理模式下，各個階段相互獨立，缺乏對建設項目從全生命周期角度，尤其是缺乏從運營需求角度進行總體把控，造成建設目標和運營目標的相互脫節。城市軌道交通項目中，運營方通常在建設項目竣工后乃至試運營前才介入到項目中，造成實際運營中出現大量的二次改造，無法實現目標優化。

作為工程項目管理需求的提出者、協調人和組織者，運營方采用集成化的管理模式，從運營方有效組織和協調的目標出發，充分考慮城市軌道交通項目建設規模大、投資數額大、建設周期長、分布范圍廣、參與人員多等特點，通過對項目各階段的信息進行交流和分析，了解各方信息相互影響的程度，發現項目實施過程的重點，從而指導資源的合理分配，并為高效率地實施項目提供依據［4］。

以運營為導向的集成化管理模式是一種基于信息技術手段，采用系統工程原理，由城市軌道交通運營方全面考慮工程項目從發起到完成的全生命周期過程中各階段的要求和銜接關系，以及項目執行過程中各參與方之間動態輻射的高效率工程項目管理模式。通過集成化的數據采集、整合與處理，運營方能夠在項目的發起階段對項目全生命周期的系統化管理進行深入考慮，實現高效率和科學管理項目的目標。

2 以運營為導向的城市軌道交通建設項目集成化管理模式介紹

2.1 總體框架

以運營為導向的全生命周期集成化管理模式(見圖1)，是以運營導向為核心，將運營需求前置，在項目全生命周期中運用公共、統一的管理語言規則和集成化管理平臺，將傳統管理模式中相對獨立的設計階段、施工階段、運營階段集成進行統籌規劃和組織管理。

圖1 以運營為導向的項目管理模式框架Fig.1 Framework of operation-oriented project management

以運營為導向的城市軌道交通項目集成化管理模式，就是在項目全生命周期內，通過轉變管理理念，變更管理流程，依托新技術應用來實現目標、組織、信息、參與方等管理要素的集成。以運營為導向就是在項目管理理念中以運營需求為出發點和落腳點，實現目標集成;通過組織架構為各參與方建立集合協同機制，實現組織集成;制定標準，搭建溝通協作虛擬平臺，基于統一的信息交互語言使各階段信息資源交互流通，實現信息集成;創建協同辦公空間，使各參與方以靈活和高效的方式在同一交互空間內進行項目管理，實現參與方集成。

2.2 目標集成

目標集成，即以運營為導向，使各參與方明確為運營服務的理念，將運營需求落實于各參與方的最終工作目標中。在項目建設前期，理清運營需求，明確設計期、施工期和運營期的交付目標，確保運營需求貫穿于項目全過程［5］。在設計階段，將運營方的專業知識和經驗集成在設計方案中，對未來運管盲區進行修正，保證項目建成后各項功能滿足運營需求;在建設施工階段，運營方提前介入，定期提煉梳理運營需求，采用新技術、新工藝，運用新設備、新材料和現代技術加強質量管控，為后續運營提供高品質產品［6］;在設備采購階段，將運營需求落實于招標文件及設備安裝中，包括但不限于制定詳細技術定位和標準，提出對保修時間、維修費用、備品備件、服務培訓等一系列售后服務的要求［7］。

2.3 組織集成

以運營為導向的組織集成突出運營導向的目標需求，需要建立集成化的管理組織結構，由項目各參與方聯合組成利益共同體。在決策層面上由業主方主導整個城市軌道交通項目的BIM實施。由項目各參與方組建的具有共同目標的BIM管理團隊，引導各階段各參與單位根據運營需求對項目整體的BIM應用進行策劃。各個成員以各自的專業知識為項目提供必要服務，共擔項目風險，共享項目收益，實現整體優化，以較好地實現項目全生命周期目標［8］。執行層面以業主方的運營部門為核心，牽頭各方執行配合、協同作業。城市軌道交通項目各參與方具有一定的復雜性，且在同一組織體系內交互存在，在進行多方關系架構時宜結合滿足各方利益的功能定位和價值需求，對角色扮演、工作界面劃分等權利義務內容進行明確。

2.4 信息集成

以運營為導向的信息集成是通過在建設項目全周期過程中進行信息的收集、儲存、傳輸、加工、更新和維護，使組織內各層次的信息需求者可及時、準確、完整地獲取信息，從而輔助業務開展和科學決策。信息集成的方式如下:首先，通過標準體系制定通用的語言來實現各專業之間信息的流通;其次，建立數據庫，對項目建設實施過程中的各類信息進行完整收集和存儲;再次，開發信息平臺，實現數據的傳遞、連接、交互和共享。搭建運營管理平臺，借助直觀可視化效果和參數化動態模擬功能快速掌握各系統的運行情況、歷史維護情況等運營期所需信息，實現空間定位、信息查詢、三維監控、巡檢維修、應急事件處置等功能［9］，以輔助運營及養護管理人員進行科學決策。

2.5 參與方集成

以運營為導向的各參與方集成，是為項目各參與方構建線下交互集成辦公空間，提供合作創新的工作環境。將不同單位的資源優勢迅速集成在一個交互辦公空間中，在不同階段的同一空間中快速、高效地實現各成員信息、技術、管理和人才的集成;在協同工作的過程中，有利于打破溝通壁壘、建立信任、提高溝通效率，有利于集成資源優勢、優化資源配置，有利于多項資源的及時交換和完整獲取，以更好地實現服務整體和最終目標的愿景［10］。

3 實例應用分析

以太原軌道交通2號線一期工程“以運營為導向的全生命周期BIM技術應用”項目為例，對以運營為導向的城市軌道交通項目集成化管理模式實施應用進行詳細闡述。

3.1 太原軌道交通以運營為導向的BIM項目建設概況

太原市軌道交通線網共規劃8條線路，總長266.3 km。目前正在建設的2號線一期工程總長23.647 km，已于2020年開通運營。

太原軌道交通2號線一期工程作為太原市首條城市軌道交通線路，也是國內第一條在全線路全生命期完整應用BIM技術的城市軌道交通線路。該項目采用以運營為導向的集成化管理模式，實現了各參與單位的協同合作，提高了工程建設效率，降低了運營成本，提升了太原軌道交通新技術應用能力和集成化管理水平。

3.2 目標集成

目標集成方面，在規劃階段，將“服務于高質量的運營管理”定位為最終目標;在設計階段，組織設計院針對設計方案和圖紙中的BIM需求進行對接，落實設計意圖;在設備采購階段，將BIM需求明確寫入《機電設備用戶需求書》，確保機電設備供應商在提供實體設備的同時提供機電設備模型及其接口、附屬信息;在施工階段，組織各參與單位開展太原軌道交通BIM企業標準的宣貫、答疑及執行情況的核查;在驗收階段，將BIM落實情況作為竣工驗收的項目之一。這就有效保證了各階段BIM需求目標集成的落實。

3.3 組織集成

太原市軌道交通發展有限公司聯合BIM總體咨詢單位、當地開設BIM專業的高校共同成立了BIM技術創新應用中心，并將其作為項目實施機構，統籌整個BIM項目的組織實施，創新性地形成了業主主導，BIM技術創新應用中心咨詢，各參與方協同實施的組織集成模式。如圖2所示，太原市軌道交通發展有限公司作為建設單位，總體領導項目的開展;BIM技術創新應用中心具體負責項目組織和實施，進行BIM應用的總體規劃和管理。不同于常規模式，項目接收方運營單位自太原軌道交通2號線規劃設計階段、施工階段直至交付運營階段全過程地介入項目管理，“以終為始”將運營需求前置，用目標導向校驗全生命周期過程中的各類任務及信息的合規性，確保相關數據和信息能有效傳遞至運維階段，為實現城市軌道交通項目全生命周期過程的BIM應用提供基礎。

圖2 太原軌道交通2號線BIM技術應用組織框架Fig.2 Framework of BIM application in Taiyuan metro line 2

3.4 信息集成

“以運營為導向的全生命周期BIM技術應用”項目，通過制定標準、搭建數字化交付平臺和運營管理平臺以實現信息集成管理。

1)系列標準編制。為建立項目執行各方規范統一的信息語言，BIM技術創新應用中心統籌編制了4部以運營為導向的城市軌道交通BIM應用系列企業標準，系統性地指導項目實施。各標準之間的關系如圖3所示。DBJ04/T 412—2020《城市軌道交通建筑信息模型建模標準》對太原軌道交通2號線全生命周期的BIM技術應用進行了系統構架，明確了應用目標;《太原市軌道交通設施設備分類與編碼標準》規范了城市軌道交通中常見的設施設備的分類原則與數字編碼準則，為太原軌道交通2號線全線設施設備提供了全生命周期內統一的身份識別;《太原市軌道交通建筑信息模型(BIM)建模標準》引進了幾何表達精度和屬性信息深度的概念，規范了各專業數字模型的創建要求;《太原市軌道交通建筑信息模型(BIM)交付標準》規范了數字化交付流程及其應包含的所有附屬信息，為太原軌道交通2號線運營期提供了完備、準確的基礎資料。

圖3 以運營為導向的城市軌道交通BIM應用系列標準Fig.3 Operation-oriented BIM application series standards for urban rail transit

2)數字化交付管理平臺建設。數字化交付管理平臺是太原軌道交通2號線開展基于BIM的數字化竣工交付時使用的協同平臺。該平臺打通了其與基于BIM的運營管理平臺的數據通道，實現了靜態竣工資料向運維管理平臺的傳遞，為業主、BIM技術創新應用中心及所有項目參與方提供了PC(個人電腦)端、WEB(網頁)端、移動端全平臺覆蓋的線上協同交付空間。有別于傳統BIM模型，數字化交付管理平臺中的交付物，特指城市軌道交通工程的虛擬數字化工程。該平臺不僅包括模型文件，還包括設計、施工至運營全過程中產生的虛擬設施設備及其相關的參數數據、現場影像資料、竣工檔案資料等。其交付物種類齊全、內容豐富，且包含傳統BIM交付無法收集的隱蔽工程影像資料。交付范圍超出了狹義BIM的范疇，實現了模型管理、屬性管理、文檔管理、移動端采集、數字化信息查詢、驗收與交付等相關功能。

3)運營管理平臺研發。作為輔助運營實現高效管理的重要載體和提高一線員工工作效率的有效途徑，太原軌道交通2號線根據運營管理的業務場景研發了基于BIM的運營管理平臺。該平臺從數字化竣工交付管理平臺獲取太原軌道交通2號線建設期歷史靜態數據，與故障預測與健康管理技術(PHM)緊密結合實現運營動態數據的實時獲取和展示，實現了設施設備數字資產管理、精細化設備檢修、線路集成綜合管控、應急事件管理及培訓管理等主要功能;其優秀的數據集成能力、直觀的可視化效果和參數化的動態模擬功能為信息查詢、運營監控、巡檢維修與事件處置帶來了極大的效率提升，從本質上改變了運營維護的技術手段，是符合政策導向且與運營管理有效結合的新一代先進技術。

3.5 參與方集成

太原軌道交通2號線一期工程BIM項目在地方高校太原城市職業技術學院內開創性地建立了IROOM(交互集成辦公室)，實現了項目各參與方的集成，業主單位、BIM總體咨詢單位、“產學研用”合作高校、設計單位、土建單位、機電單位、安裝單位、設備制造單位等可在IROOM集中協同辦公。IROOM充分發揮問題導向功能，定期與不定期地組織工作對接和討論，加深了項目參與方之間的互相信任和尊重，保證了項目中階段性產生的數據在建設周期內的及時交換和完整獲取，提高了信息共享的深度和效率。

4 結語

以運營為導向的城市軌道交通集成化管理模式從運營需求出發，“以終為始”統籌項目全生命周期的管理，有效地解決了傳統管理模式下建設目標與運營目標脫節的弊端。太原軌道交通2號線以運營為導向的全生命周期BIM項目集成管理模式，通過改變傳統的組織模式和合作方式，實現了目標、組織、信息和參與方多維度的集成，創建了城市軌道交通項目管理的“太原模式”。這對進一步提升城市軌道交通建設運營整體效益、提高服務品質和確保安全運營具有重要意義。