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[BIM] 警惕交通BIM的畸形繁荣

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pAxvOHtH 发表于 2019-2-14 12:06:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
pAxvOHtH
2019-2-14 12:06:40 385 0 看全部
  BIM技术自建筑业起步、发展和衍生,一路走过10多年,客观地说,为该行业的技术提升及管理模式转变做出了重大贡献。对于交通行业来说,却在近年取得了“井喷”式发展,国内各种BIM中心遍地开花,各种BIM应用项目、示范项目一拥而上,相关软件行业更是摩拳擦掌,纷纷进驻市场分享盛宴。从设计、施工、运维项目、科研课题乃至企业管理,不挂“BIM”一词似乎已落潮流之后。种种现象背后,笔者难免有一丝忧虑。BIM技术作为一次行业技术革命无可置疑,但从实操角度,如何有效推进、稳步落地至关重要。行业若不从核心理念、应用方向等作清晰梳理的话,可能陷入BIM技术应用的畸形繁荣。

  笔者在工程设计行业从业多年,是从“甩图板”到CAD乃至前BIM时代的参与者和见证者。近年来,对BIM技术在核心软件平台、应用方向、标准编制等方面做了一些研究。借此机会,分享一些交通BIM发展承袭及未来方向的思考,也将一些困惑及问题提出与业界同仁探讨。由于笔者水平有限,谬误之处请不吝指正。

  交通BIM的演进
   警惕交通BIM的畸形繁荣93

  似而不同的BIM

  笔者认为,任何事物的发展离不开对现状及需求的客观评估,以及对未来发展方向的精准判断。交通BIM虽缘起于传统建筑BIM,但就数据规模级别、应用着力点、外部影响因素等还有诸多不同。认识清楚这些不同,而不是一味照搬传统BIM的模式,非常重要。

  (1)共同点。传统BIM就其实质来说可扩大和衍生至很多行业,如交通、机械、水利、纺织等等。这些行业都有这样一些共同点:首先,它们都有专门制造或者生产的“对象”(建筑-房屋、交通-公路、机械-汽车飞机、水利-大坝、纺织-服装)。再者,在生产这些“对象” 过程中大致都要经历“规划设计”->“生产制造”->“运营管理”3个阶段。而在此过程中,BIM技术以软件作为承载平台担负起了“制造数字模型”->“利用模型驱动生产制造”->“利用数字模型管理对象”的角色。这就是所谓“泛BIM”,只因行业不同称谓不同而已。其核心就是后台以BIM技术为支撑的软件平台。

  (2)不同点。首先,相较传统建筑BIM,交通BIM的数据规模巨大,不在一个量级。拿典型的公路工程来说,“对象”涵盖了路线、路基路面、桥涵、隧道、交安工程、各种配套机电工程等等,每一单独对象若按应用最小粒度分解的话,则是海量数据规模。同时,建筑BIM以单点、建筑群之模式即可成为一个管理对象,交通因其固有本性和使用需求决定了单公路项目甚至路网的模式才能成为BIM管理对象,才能成为功能服务群。这一点在未来“智慧交通”应用中会尤为明显。

  其次,交通BIM受外界影响因素众多。就基础外部信息来说,一是呈现信息源多元化,二是部分信息的数据化难度大,地形、GIS信息、地质信息在其中是顶级基础信息,在工程全生命周期内一直会与构造物模型发生频繁交互甚至发生改变(基础信息的版本管理在交通BIM中尤为突出)。就基础设施本身来说,与建筑BIM不同,交通BIM在今后很长时期内都会面临基础设施的大规模改扩建工程,其实质是BIM模型的重构重组,以及信息融合的问题。

  第叁,应用着重点会有所侧重。二者在设计规划阶段的BIM应用基本类似。在施工制造阶段,建筑BIM和机械行业类似,在智能制造、工厂化数字驱动制造方面有先天条件并且需求极大。而交通BIM在此方面目前只能集中于BIM模型驱动复杂钢结构/特殊预制构件的智能制造方面。同时,交通BIM除日常的施工信息管理外,对深层的专项施工分析模拟(环境模拟、机具模拟、人员模拟)会有较大需求。在运维管理阶段,建筑BIM需求相对弱化,更多体现在基于BIM模型的功能性扩展应用。而交通BIM则不同,重中之重是保证长周期内工程物本身的安全性,特别是基于大数据分析的工程安全预警及处置措施方面。当然,未来在功能性扩展应用(服务于智慧交通)方面会不断得到加强。

  交通BIM的演进及背后的驱动

  (1)交通BIM各阶段的主要特征

  交通BIM1.0时代,以“建模为主、应用为辅”。形象地说,就是在完成参数化设计建模之后,提供了有限的专业应用。其中有两个核心问题:第一,基于通用平台的参数化甚至手工化的BIM模型构建,专业化、智能化的建模思想体现严重不足。更多的是把BIM平台当作了建模工具。第二,偏重于基于BIM模型的“初级应用”(施工4D模拟,形象进度展示)。笔者认为,一种技术的创新或革新最终是为了服务于应用,施工和运维的BIM应用才是交通BIM的主战场,1.0阶段如此本末倒置其实也是迫于无奈,没有强大的核心BIM软件平台是瓶颈,但这是一个发展的必经过程,是限于条件的经验积累过程。

  交通BIM2.0时代,回归到“应用为主”的服务理念,在创建BIM模型方面更加强调由源头创建数模的重要性,而“正向设计”(建模即设计)将成为BIM技术大规模应用最重要的推手。基于正向设计BIM模型的构建过程将更加专业、智能、快速,使得设计人员聚焦于专业化的方案构思和评判、结构设计等方面,其成果是足以支持后续链条应用的全息BIM模型。在应用方面可大致分为两大类:常规的建设管理、信息采集记录和专项施工BIM应用、大数据分析应用。在2.0中,常规应用更强调完整性,如施工BIM应包含从投标分析到施工组织设计,直至日常管理中的质量、安全、进度、试验、计量支付、物料、合同、台账、结算等等。专向应用将更依赖于现代信息技术VR/AR、AI等来完成施工深层次模拟分析及大数据分析决策。

  (2)交通BIM2.0背后的驱动

  如前所述,要达到交通BIM2.0的这些要求,背后需要强大的平台支撑。首先最重要的即是BIM全息模型智能高效的构建,其实现手段就是专业化的“正向设计”。“正向设计”和它的成果完全可以类比于软件界的“操作系统”,它为其下的应用软件提供了资源管理、存储管理、设备驱动、API应用开发接口等支持。基于正向设计模型的完备性和接口开放度,基本就为后续的应用划定了不可逾越的“功能边界”,因此某种意义上来说,正向设计及其成果模型很大程度上决定了整个交通BIM应用。当然,BIM模型是在整个工程生命周期中不断完善和扩充的,但毋庸置疑,模型的扩充基本是基于已有工程物基本模型的附加型扩展。如下所示是笔者所在BIM研发中心在BIM正向设计方面所做探索的一些成果,集中反映了这一理念。

  第二个重要的驱动是,BIM信息在各阶段、各专业间的高效、适时、智能传递技术,即我们常说的“协同”。就交通BIM中的公路工程来说,大致可以将其划分为纵向和横向两大类的“协同”。

  纵向协同是项目生命周期中阶段性的协同,是协同的主线,它决定了BIM技术在项目中的应用效率。其中关键技术是如何处理项目各阶段中所需BIM数字模型的“层级和粒度组织”问题。很显然,工程各阶段对数字模型的组织粒度需求不同,关注点也不同,典型的例子就是设计阶段的一个单体完整模型,在施工阶段必须分部分期进行制造,与之相关的“人机料”等附加信息必须和分部分期的拆解模型进行关联。类似的,施工BIM模型到运维阶段可能会进行模型合并或简化。

  横向协同是项目某一阶段内的专业性模块或工种的协同。与纵向不同,这类协同在模型的组织粒度层上是一致的,而协同的适时性、高效性、智能触发、并发操作,是其中的关键技术。它是实现阶段性团队项目高效完成的基础。

  第叁个重要的驱动,是从BIM产业的角度来考虑。笔者认为,交通BIM通过1.0时期的试点示范、技术储备及应用探索等,应该在2.0时代有力推进并形成产业规模级的工程应用,这与交通运输部办公厅《关于推进公路水运工程BIM技术应用的指导意见》的要求是一致的。意见中强调:“到2020年,相关标准体系初步建立,示范项目取得明显成果,公路水运行业BIM技术应用深度广度明显提升……”BIM技术最终目的一定是为了实际应用,可以预见,交通2.0时代在BIM核心基础平台构建基本成熟的前提下,设计建模将完整覆盖到交通基础设施的各个专业方向,施工运维的BIM将覆盖至生产制造、管理、决策分析等各个应用点,从而大大提升整个行业的产业效率及智能化水平。

  发展之路的思考
   警惕交通BIM的畸形繁荣40

  交通BIM能走多远

  无论从国家对创新驱动发展战略的部署,还是行业对交通基础设施建设的规划来看,笔者认为,交通BIM技术发展应用正处于初创期,提升扩展空间巨大。

  (1)交通基础设施网络化。党的十九大报告充分肯定了交通运输行业五年来取得的辉煌成就,明确提出建设“交通强国”。意指我国交通基础建设已过靠规模提升,转而以质量促发展的阶段。其核心就是紧紧围绕建设现代化经济体系的要求,构建与交通强国相适应的框架体系,全面建成布局完善、互联互通、绿色智能、耐久可靠的综合交通基础设施网络体系。而交通BIM技术,正是在此静态基础设施建设之后,进行设施串联、信息互通、管理调度的主要推手,它将成为“智慧交通”落地的关键支持技术之一。

  (2)交通基础建设投资重心偏移。随着交通建设的深入推进,可以预见的未来我国将面临大量已建公路的检测、加固、运维问题。新建交通设施步伐会放缓,投资的很大一部分将会集中于这些设施的现代化、信息化、功能提升方面。交通BIM作为工程全寿命周期数字化的后台管理者,将为它的深层协同发挥重要作用。

  (3)交通企业转型。市场经济国家基本采用工程咨询公司、设计事务所等模式。只有它们才具备实施全过程工程咨询和总承包的能力。随着国内交通企业(业主/设计/施工/监理)深入发展并与国际接轨,集团化的综合工程咨询服务公司是未来发展趋势。这种条件下要求公司具备以下条件:

  ● 工程全过程的咨询能力

  ● 与之相适应的组织机构

  ● 科学的管理体系

  ● 配套的高素质人才队伍

  ● 完善的工程建设标准体系

  ● 先进的计算机平台系统

  ● 辐射大范围的营销网络和体系

  ● 较强的融资能力

  如此,不管原生企业是设计或施工,均有涉及之前所不熟悉业务范畴的要求。作为系统工程尤其是数字管理信息技术,必将成为公司顺利运营项目的准入门槛,交通BIM技术正是整个信息链条上最基础最重要的部分,其重要性不言而喻。
   警惕交通BIM的畸形繁荣20

  核心平台谁来牵头

  众所周知,BIM技术一定是以软件基础平台为支撑的。纵观目前国内BIM市场,国外各大BIM品牌软件竞相推广、培训活动满天飞,但真正在实际工程应用中能落地的案例却不多,尤其在最关键的前期数字建模阶段的应用更是一个都找不到。何以出现如此状况?笔者认为,除了平台研发成本巨大、技术门槛极高之外,还和软件厂商市场运作规律有关。一般的大软件厂商都会定位于通用平台的建设,而以此形成某一行业的“应用生态圈”,生态圈中有核心平台或底层技术的支持者,有二次应用开发者,有最基础的行业用户。如此圈子的发展才会健康而持续,保证各利益方的稳定协作。若直接介入底层行业细分市场做专业产品,必将因市场太细或专业程度要求极高,导致盘子太大不能兼顾,完全不能满足用户需求而崩盘。

  市场经济时代,国家倡导的BIM应用落实主体是企业,政府或行业主管起到的是导向作用。在此大背景下,就应用型科研项目来说,上世纪的“XX五攻关项目”的做法有其时代局限性,并不能很好地顺应市场需求,不能充分发挥企业自主创新创效的活力。笔者建议,就核心软件平台的研发而言,应以设计单位作为牵头主体来实施较为妥当,理由如下——

  (1)行业的事必须行业自己解决。工程类应用软件系统不同于通用民生类软件,专业性极高。若采用提取功能需求由外包软件公司进行研发的方式是不可取的。双方对工程的理解深度及所处角度不一,极易造成软件构架的先天缺陷。而上个世纪CAD时代国内路线类工程软件“纬地”的成功足以说明这一点,纬地软件由中交一公院的一线资深工程师直接主导研发,使得软件系统功能完全符合市场需求,使用及操作性能贴近生产实际,成果输出符合行业标准要求。

  (2)合规性的问题。所谓合规性是指BIM模型构建者的执行者身份合法性问题。理论上来说,BIM模型的创建和工程设计一样具有严肃性,创建者应像设计一样具有相应的从业资格。而在成果交付阶段BIM模型的交付与设计图纸的交付一样具有严肃性,设计方必须对所交付模型的正确性、可实施性等负责,类似设计的质量负责制。目前国家和行业还并未对BIM模型创建实施严格的资格准入制度,所以在具体项目应用中不免出现由非专业人员建模的现象。在BIM的常规应用中这一问题并不突出,但在BIM深层次应用中(如涉及结构分析的专项施工方案等)模型质量就显得非常重要。由设计方作为BIM核心平台研发牵头,可从源头对模型质量做出必要保障。

  (3)对工程的理解度。没有哪一个工程建设环节像设计这样对它有深入的理解和把控,工程物本源自设计构思而产生,从几何物理属性、理想的施工建造方法,到运维中可能遇到的问题,设计人员在构建之时都会有所考虑。以致在施工中发生设计变更或运维管养中发生任何问题时,首先要参与其中的必是设计一方。基于此进行全生命周期BIM核心软件研发设计无疑具有先天优势。
   警惕交通BIM的畸形繁荣1

  交通BIM是万能的吗

  近年来,由于各方努力助推BIM技术的应用,许多工程项目、科研课题无不冠以BIM一词,似乎不挂它则落潮流之后,诸如“基于BIM的叁维地质研究”“基于BIM的桥梁施工监控”等等遍地开花。BIM真的是万能的吗?笔者认为回本溯源才是解决之道。BIM的核心内容就是信息模型,且是包含工程全生命周期的全息模型,工程各阶段的BIM应用无不围绕这一核心模型来进行的。简单地说,只有数字模型没有应用不行,只有单一应用而无统一的数字模型也不行。对于BIM技术来说,二者是相辅相成的,缺一不可。模型是基础,而应用是可以根据需要不断扩展的。因此,理论上来说,只要BIM核心信息模型足够完备的情况下,应用者可以不断扩充横向应用,达到BIM的“万能”。笔者就本问题想强调的是——

  (1)理想的BIM链条,首先应具备完备的“建模”功能。所谓完备有两层含义:首先是根据可能的应用需要扩充足够的模型信息;其次,将模型信息以最小冗余度分层次组织存储,并按照各应用阶段、应用点的需求,将数据顺畅无缝地进行传递。比如:设计阶段创建的BIM数据模型不能直接用于施工阶段,二者对象粒度可能不同,理想的办法是综合考虑,以通用最小粒度方式建立BIM模型而在不同阶段按需组织。

  (2)BIM在应用中,更应该是扮演集成者和协同者的角色。当然,在有坚实的全息模型基础上,横向应用就根据需要可以自由扩充了:“建筑光照分析”“节能分析”“施工监控”“进度分析”等均属此类。就目前来看,这类专项应用均有相关软件系统支撑,尽管此类系统可能不具有统一的数据模型,但由于有长期的应用实践检验完全能胜任工程应用工作,BIM此时要做的更应该是定位好自身数据协同的角色。当然,未来有可能的话,将这些专项应用重构纳入统一的数据框架下,必是完美解决之道。
   警惕交通BIM的畸形繁荣87

  展望交通BIM3.0

  事物的发展总有更替换代,既有交通2.0,必然会有更高层次的3.0时代。关于这一点,笔者是这样认识的:目前,业内认可的BIM技术应用,基本聚焦于交通基础设施的全生命周期的数字建模、制造、管理、决策等方面,但它仅是针对设施本身实施的应用。对于其上的“智慧交通”来说,设施只是这一应用圈内的一个环节,要盘活“智慧交通”,必须要使各个环节信息联动、相互支撑。拿未来的智能汽车、无人驾驶来说,除了必须的车联网等技术支撑外,若能利用好交通基础设施BIM成果,必将大大提高信息使用率,为交通品质提升和安全保障打下坚实的基础,我们拭目以待!
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