拓展公路工程数字化新模式

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2016年1月起，交通运输部陆续发布一系列政策和指导意见，要求把BIM技术作为行业技术进步和转型发展的一个重要抓手和支撑手段。然而从BIM发展情况来看，至今仍然存在落地应用难、执行过程受阻、效益不显著等问题。对于BIM技术而言，Gartner新兴技术成熟度曲线显示，BIM从诞生到走向成熟，需要经历5个时期，现在的BIM正在进入一个泡沫的低谷期，人们对于BIM的态度逐渐冷淡下来，开始深入地分析BIM技术在应用推广中遇到的所有问题。

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BIM的本质是工程数字化 [好文分享：www.11jj.com]

Autodesk在2002白皮书中提出了Building Information Modeling，也就是现在所说的BIM，在白皮书中赋予了BIM“协同设计”与“构件驱动CAD（object-oriented CAD）”的特征。Autodesk最初给BIM的定义，“”对应了刚刚收购的Revit与Buzzsaw两款软件的功能。因此，初期“BIM”这个名词的创造是人为的，很大程度是为了软件商的市场..。

2007年，美国版NBIMS对BIM做出了定义：BIM是一个设施物理和功能特性的数字化表达，BIM是一个设施有关信息的共享知识资源，从而为其全生命期的各种决策构成了一个可靠的基础，这个全生命期是指从早期概念⼀直到后期拆除。

BIM的一个基本前提是项目全生命期内不同阶段不同利益相关方的协同，包括在BIM中插入、获取、更新和修改信息，以支持和反映该利益相关⽅的职责。BIM是基于协同性能公开标准的共享数字表达。广义BIM定义是基于协同公开标准的全寿命周期共享数字化表达。

此后，各种BIM理论开始迅速完善，在软件商、行业组织、政府、学术界不断神话BIM解决建筑业信息化社会价值的同时，软件商却一直致力于BIM的三维技术经济价值，而导致政府及行业组织所期盼的BIM另一重要功能——建筑业信息化，难以落地。十多年来，美国对于BIM标准的定义至今进展甚微。

BIM的本质是工程数字化，而BIM的雏形起源于两个问题：一是为了解决二维的局限而衍生出来的三维技术；另一个是为了解决信息化而提出的建筑信息体系。实现BIM，首要解决的是工程领域应用软件（二维或三维软件）不足的问题；其次是所有工程应用软件和信息化系统的数据协同共享工作问题。

Gartner曲线

公路工程数字化的现状

目前，公路工程中常用的设计类软件分为工程勘察软件（Geomap、Mapgis）、道路设计软件（card/1、纬地、海地）、桥梁设计软件（桥梁大师、桥梁通、方案设计师）、桥梁分析软件（MIDAS、TDV、桥博）。但这些软件都是非数字化的，只是用来交付最终图纸成果的生产工具而已。

而常用的工程建设管理类软件，例如工程造价软件：同望、纵横；工程项目管理：HCS、海德；质量监督管理：微柏；工程文控管理：华闽通达。在这些软件当中，有各种各样的数字化管理系统，但多数成为数据孤岛，数据库无法打通，更不用说用于工程的全生命周期。

关于工程交付方式，遵循设计方向施工方交付，施工方向运维方交付的流程。但是从目前来看，作为设计方，根据公路工程基本建设项目设计文件编制办法，每个阶段交付的内容、深度、形式等都有严格的要求，交付BIM模型并不属于其中之一。而施工方向运维方交付的内容，则是工程纸质档案、文件材料，并不是信息化系统。

工程数字化发展的健康方式

当前的BIM热潮，其实源于国家对整个供给侧结构性改革，要求产业转型发展，由以前的工程建造模式，向工程制造模式转变，将最简单的劳动密集型的人工作业，通过数字化和信息化手段，逐步向自动化、智能化转变。其目的是以两化融合为手段，推进工程建设行业转型发展，实现最终的提质、增效、降本、溯源。这不仅仅是在工程行业，在任何一个行业都要推行这种模式。

以造船业为例，在上个世纪80年代就开始利用计算机辅助设计，例如CAD、CAM、CAE等进行造船。到了上个世纪90年代，以..的三菱重工、川崎造船，韩国的大宇重工、现代重工、三星重工等为代表的企业，开始研究计算机集成信息管理系统CIMS、全生命周期支持系统CALS。而我国从90年代中期开始，引进..和韩国造船领域的全套设计、管理体系。直到现在，虽然我国的造船业产能、水平，但整个设计和管理体系仍然是完全照搬国外的技术。尽管如此，造船业也需要从数字化造船走向智能化造船。目前数字化造船包括5个方面：船舶设计数字化、船舶建造数字化、管理控制数字化、经营决策数字化、船舶维护数字化；以及四大..：设计..、生产..、管理..、数据交付..。

其实，造船业与公路工程行业非常类似，其设计模式也是从概念设计、基本设计、技术设计，到详细设计、生产设计，但造船业很早就可以实现三维数字化建模，百分之百的装配化定义，是因为船体是曲面结构，二维建模无法表现其内部的隔舱、管线、设备等零部件，所以船舶设计研究院必须进行数字化设计。设计完成后，大量的细部生产设计则完全交由船厂完成，每个船厂也都配备一个设计部门，100-200人的团队。而公路工程行业的施工单位中，则没有对应的设计部门，无法完成后续的生产设计。除此之外，造船业还有一套非常完善的全生命周期信息化管理系统做支撑。生产制造部门通过WOP计划制定、派发及反馈，形成以任务包为基础的作业日程计划、派发和反馈体系，收集工时和进度，掌握工程健康状态，并建立以中间产品为导向的生产作业管理体系，大幅提高“中间产品”成品化、集成化生产程度。

因此，参照制造业的标准，实现数字化生产，需要有智能化的设备、数字化的运营..，包括设计、管理、制造，以及互联互通的网络、安全保障体系等。

数字化造船案例

融合在软件系统中的标准

目前，国际上的BIM标准框架体系，以美国2007年版NBIMS中提到的，以IFC、IFD、IDM实现BIM三大技术支撑。

IFC(Industry Foundation Classes)工业基础分类。通俗的说，是一个公开的、基于对象的信息交换标准格式。IFC数据模型是一个不受某一个或某一组供应商控制的中性和公开标准，是一个由buildingSMART开发用来帮助工程建设行业数据互用的，基于数据模型面向对象的文件格式，是一个BIM普遍使用的格式。

IDM（Information Delivery Manual）信息交付手册。对于BIM来说，IDM是定义要交换什么信息。对于BIM软件商来说，需要用IDM来定义某一个具体软件能够支持和实现的IFC部分，称为IFC的一个视图。

IFD（International Framework for Dictionaries）国际字典框架。通俗的说，IFD是确定交换的信息和需要的信息是同一个东西。IFD采用了概念和描述分开的做法，引入GUID来给每一个概念定义一个全球的标示码。

2010年，清华大学软件学院参考了NBIMS，并结合调研提出了中国建筑信息模型标准框架（Chinese Building Information Modeling Standard，简称CBIMS）。针对于BIM标准，国标建筑BIM标准已有部分颁布，部分处于审批中。该类标准涵盖基础和应用类标准，以面向建筑BIM模型的IFC和IFD为基础，参考价值一般；铁路行业出台了三本标准，但是标准更多的偏向于基础类标准，参考意义一般；公路领域BIM标准实操性不足，短期内不会发布。基于此，进行BIM标准的研究，，主要包含BIM建模及交付标准、BIM技术应用指南。真正的数字化标准需要跟企业生产结合，是基于工程实践的公路工程数字化标准体系。

对于行业标准，需要建立公路工程数字化设计与交付标准、公路工程产品数据标准、公路工程分类与编码规则（覆盖全生命期）、公路工程数字化施工应用标准、公路工程数据统一接口标准、公路工程信息化管理应用标准、公路工程（交）竣工数字化交付标准、公路工程数字化养护应用标准等，细分各个专业、各个阶段，标准只有融合在软件系统里才有执行力。

本文刊载 /《桥梁 · BIM视界》杂志

2019年 第1期 总第8期

作者 / 李法雄

作者单位 / 交通运输部公路科学研究院

编辑 / 裴小吟

美编 / 赵雯

责编 / 王硕

审校 / 盛超 廖玲

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《桥梁 · BIM视界》（季刊）自2017年3月份创刊以来，一直致力于推广宣传BIM技术，为工程师们搭建相互沟通、交流、讨论的..。该杂志由广东省公路建设有限公司、交通运输部公路科学研究院、中交公路规划设计院有限公司、《桥梁》杂志社共同主办。同时，为加强企业与杂志间的交流与合作，更好地服务企业，本刊技术..和编审..也诚邀各相关单位加盟本刊理事单位，共同推动我国BIM技术的进步，促进我国公路、桥梁等领域BIM应用的发展。

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