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东海岸铁路项目BIM技术应用方案终稿.docx目前铁路建设领域的BIM应用总体水平高于公路、水运领域。虽总体上处于探索阶段,但是在行业标准研究等基础研究方面已经开始整合行业资源开展相关工作。铁一院、铁二院等设计单位依托项工程项目,在铁路总公司的组织下,围绕基于BIM的协同设计开展了系列研究。根据各自的选择,分别于Autodesk、Bentley等国外主流BIM软件商展开合作,并进行二次开发等,形成了各具特色的应用现状和局面。总体上,各设计单位基本具备了利用商业BIM基础建模软件建模的能力,但基于此进行协同设计的能力和效益还不甚突出(车站等应用价值点明确的除外)。
相关建设单位也在铁总的组织下设立专项课题支持相关设计院开展针对性的研究。铁科院、铁三院等研究院所在铁总的主导下,依托近些年铁路工程管理信息化基础,开展基于BIM的铁路工程管理信息化研究。各子系统之间以铁路EBS标准等为纽带,着力实现信息共享,消除信息孤岛,但在项目管理层面,还没有能够满足相关需求的管理系统推出。
中交BIM中心已有的工作基础
中交BIM中心(全称:中国交建BIM技术应用研发中心)是以集团为主导,二航院、二航局、二公院为依托单位参与筹建并共同管理的独立核算的非法人机构,成立于2017年2月24日。
中交BIM中心以管理委员会为核心,以中心主任负责制为主体五四一总医院住院楼等改扩建工程土石方和基坑支护工程施工方案,以技术委员会指导技术发展方向为手段,下设综合管理部、技术研发部、标准研究部、咨询事业部等四个部门。
近三年,三家依托单位承担的国家、行业和集团的省部级BIM技术科研项目13项,主要有《基于BIM的工程项目全生命周期开放式协同共享平台关键技术研究及示范应用》、《城市轨道交通工程设计信息模型应用标准》、《基于BIM技术的桥梁与隧道工程项目建设管理信息化研究》等。
已取得重大科技成果与水平:
在BIM技术体系的建设方面,取得了大量突破性的科技成果:初步建立起了各领域的BIM技术企业标准;开发了成套的BIM软件技术,建立了基于BIM的设计和施工协同管理平台;培养了一批具备BIM工作能力的技术人员。
近三年,三家依托单位获得国家科技奖2项,获得省部级、行业级科技奖项55项,获得专利、软件著作权145项,拥有工法7项,主持或参编国家、行业或企业标准规范42部,三年累计投入科研经费8000多万元。
近三年以来,三家依托单位围绕BIM技术研究的一些成果在其所辖工程项目中得到深入的应用。
(1)水运工程设计应用情况
水运工程BIM技术企业标准、实施指南和项目导则,开发的成套BIM模型设计技术、协同设计平台、配套计算技术、部件资源库等,在二航院超过30个工程项目中得到了应用,产生了良好的应用效果,项目覆盖港口工程、航道工程和建筑配套工程,已经形成稳定的BIM生产能力,大大提高了设计工作的质量和水平,覆盖的设计产值超过3亿元。
(2)公路、隧道、轨道交通工程设计应用情况
研究成果通过依托项目厦门轨道交通1号线一期工程湖滨东路站和莲坂站的BIM设计,以及佛山轨道交通2号线湖涌地块的BIM应用,为BIM技术在其他隧道与轨道交通工程中的应用提供示范样本。并进一步扩展应用到哈尔滨市轨道交通三号线二期工程、厦门市轨道交通3号线土建工程设计以及青岛市红岛—胶南城际(井冈山路—大珠山段)轨道交通工程项目中。
(3)施工领域应用情况
基于BIM的项目施工协同管理平台,已经在桥梁、隧道和码头工程中得到了较多的实践应用。平台相继在杭黄铁路桐庐隧道、沌口长江大桥、以色列ASHDOD港码头、徐盐铁路、郑万铁路等项目上得到实践,有效支撑了公司BIM技术的应用研究。其中,杭黄铁路、徐盐铁路项目BIM应用得到了相关建设单位的高度评价。
三家依托单位有比较完善的工程建设应用软硬件技术条件,信息化水平也都位列集团先进水平。
硬件方面:主要有20多项BIM技术科研设备,包括服务器19台、存储设备3台、VR设备1台、无人机3台、激光测量系统1台,桌面虚拟化设备120台、测量机器人1台、数字仿真系统设备1台等。
软件方面:拥有738套欧特克正版BIM软件,建设了BIM协同设计和协同施工管理云平台,能够满足设计施工阶段的BIM协同工作应用需求,也为BIM技术与设计施工技术的深度融合打下了基础。
三家依托单位中研发中心的人员情况:总人数65人,教高10人,高工25人,博士2人,大量工程师23人,助理工程师5人,高级职称人数超过50%,50岁以下人员超过90%。
同时,中交BIM中心成立的技术委员会由相关专业领域的技术专家和学者组成,为中交BIM中心的健康发展提供了厚实的人才机制保障。
项目面临的BIM应用需求分析
针对项目线路长、专业多、建设期长的工程特点,和项目参建方较多、指挥部统一监管难度大的项目管理特点,以及在工程建设质量高标准、竣工产品质量高要求的情况下,项目对BIM应用的总体需求如下:
打造更加准确、形象的大数据集成的项目管理的可视化图形环境。
建立更快、更有效的线上的项目管理数据流程,并以此驱动更加标准化的线下的项目管理业务流程。
制定项目建设期的海量项目数据的结构化管理体系,并提供项目结构化数据集成管理的模型载体。
建立更易的项目“多角色+多管理业务流”的信息共享的线上环境,使得集成的项目数据的价值增值及再利用。
提供更加可预见、可回溯的项目建设质量、进度、投资等要素动态管理的线上环境。
建设期的大数据工程产品向后期运维的数字化竣工移交。
针对项目全线、全专业的工程范围,打造一款基于云的BIM+GIS的多角色+多管理业务流的可视化项目管理平台,协同解决施工图纸存在的问题及施工过程中实际问题,保证项目进度,提升施工质量,减少现场签证,节约建造预算与成本,缩短建设工期。实现项目建设期的进度、投资的可视、动态、精细化管理,以及全寿命期的工程质量的实时、可预见、可回溯管理。为面向指挥部的建设期全过程项目管理提供有效支撑,同时提升项目竣工数字化交付的效率和项目信息的准确性。
具体来看,总体目标分析如下:
基于BIM技术进行全寿命质量管理,提升工程品质,产生口碑效应。
依托BIM技术传递工程质量信息则能成为项目建设各个环节之间优秀的纽带,不仅保证了质量信息的完整性,更能让信息更为准确、及时传递,提升了质量管理的效率、力度、全面性。
基于BIM技术进行动态进度管控,为工程实施提供良好的技术支撑和应用平台。
BIM技术的可视化特性,方便项目各参与方查看、了解项目进度,及时处理项目中遇到的进度问题。基于BIM模型合理地划分施工流水段,提升了施工精细化管理的水平。通过三维模拟技术优化建设方案,减少工程项目返工,实时合理地利用现场资源,缩短施工总工期,保障了对业主工期的承诺。
基于BIM技术进行动态投资管理,打破建设工程投资管理的横向、纵向信息共享与协同的壁垒,促使工程投资管理进入实时、动态、准确分析时代。
基于BIM技术的动态投资管理有利于工程项目的可持续发展,有效地规避了招投标及采购过程的贪污腐败,提高了项目各参与方对成本控制的能力,有利于精细化管理的实施,减少浪费,有利于低碳建造。
项目信息组织与数据标准
为保证项目大数据(包括项目生产数据和管理数据)的唯一性和安全性,并方便计算机识读,进行结构化的统一管理。项目数据分解结构基本技术体系包括:产品分解结构(PBS);文档分解结构(DBS);工程分解结构(EBS);工作分解结构(WBS);组织分解结构(OBS)。
PBS(产品分解结构):主要是将项目实体按照实际需要进行拆分并命名、编码标识,方便项目产品对象的查询、归属和分级汇总、统计。
EBS(工程分解结构):主要是结合工程量清单计价指南和检验批,并参考设计和施工的习惯,以“不可分割”的原则将工程拆分成若干独立的单元,方便相关应用的索引和调用。本项目将根据铁路BIM联盟发布的《铁路工程实体结构分解指南》,制定项目级的EBS标准。
DBS(文档分解结构):主要是对项目建设积累的完整、真实、具体的工程质量、技术资料进行有序的命名、编码和分类,及结构化的归档、查询和统计。资料主要包括施工资料、监理资料、竣工图和竣工验收资料等。资料形式包括文件、图纸、图表、声像等。
WBS(工作分解机构):主要是将日常的工作按照标准的模板和流程拆分成若干完整的、不可拆分的、独立又相互关联的子项桩基拖梁重力式路肩墙施工方案,进行统一命名并编码标识,方便用户自定义工作流程和实现工作的自动流转。
OBS(组织分解机构):主要是用于将各级组织机构分解并命名、编码标识,方便分级管理和流程的流转。
铁路信息模型创建技术标准
建模与交付基本技术标准
是指构成模型的基本对象或组件。模型构件的划分原则,使用统一的工程产品分解结构(PBS),即按照工程实体对象,进行项目模型的拆分并命名、编码标识,方便工程实体对象的查询、归属和分级汇总、统计。
另外,各专业模型构件使用统一的命名规则和代码规则,保证模型构件的易认知性。
表示BIM模型包含的信息的全面性、细致程度及准确性的指标。表达模型精细度的指标包括建模精度和信息粒度两个方面。建模精度是指模型构件三维几何特征的细致程度及准确性指标。信息粒度是指模型构件所容纳的几何信息(如长、宽、高等)和非几何信息(如材料、工程量等)的单元大小和健全程度指标。
模型的信息粒度与建模精度可不完全一致,应以模型信息作为优先的有效信息。由于技术条件的限制和实际操作的需要,模型的信息不一定能够全部以几何方式可视化表达出来。例如钢筋混凝土,可以省略钢筋构件,但其对应的属性信息可具备更加丰富的信息内容,包括钢筋的型号、配筋率(含钢量)、混凝土的体积、标号等。此类情况下,应以模型所承载的信息作为优先的有效信息。
目前,国外的模型精度一般采用LOD等级第三使馆区外交公寓D座E座办公及附属用房办公楼及公寓施工组织设计(共165页,含平面布置图),LOD被定义为100~500的5个等级,代表从工程的概念模型到竣工模型的整个过程。而我国住房和城乡建设部发布的《建筑工程设计文件编制深度规定》,将BIM全生命期应用的模型精细度划分为七个等级:方案设计模型、初步设计模型、施工图设计模型、深化设计模型、施工过程模型、竣工验收模型和运维管理模型。