计算机论文：浅谈BIM技术在铁路实施和运维阶段的降本增效应用

　　计算机论文：浅谈BIM技术在铁路实施和运维阶段的降本增效应用

　　引言

　　近些年来，随着国家对铁路基建投资的不断加大和“一带一路”战略的贯彻实施，很多传统建筑企业也涉足了铁路实施和运维领域，铁路实施和运维市场竞争日益激烈。随着《国家创新驱动发展战略纲要》的颁布，为了企业健康持续发展，管理创新和技术创新成为企业前行道路上新的风向标。信息化手段作为现代企业改革利器，如何利用好它，进而提高铁路实施和运维服务质量，同时降低实施和运维成本，逐渐成为铁路实施和运维企业的关注重点。BIM技术作为众多信息化手段中的佼佼者,提高它在铁路实施和运维阶段降本增效的作用，本文将就此展开探讨，希望为铁路实施和运维企业的信息化、数字化、智能化建设提供一些建议。

　　1.BIM技术简介

　　1.1BIM技术概念

　　BIM并不是某一种软件或硬件，它是建筑信息模型即Building Information Modeling的英文缩写，是众多软硬件和信息化手段的技术集合。顾名思义，它源于建筑行业，以各类信息数据为依托，通过在计算机中组建可视化的精准三维模型，以辅助建筑设计，模拟建筑施工，仿真运行维护管理。欧美国家将BIM技术定义为一个建设项目物理和功能特性的数字表达，是一个可以共享目标项目的资源平台，可以为该项目从概念到拆除的全寿命周期中的所有决策提供可靠依据；在项目的不同阶段，可以由不同的参与人通过在 BIM 系统中插入、提取、更新和共享信息数据，从而反映其各自业务职责，支持各自决策，以实现协同作业[1]。

　　1.2常用的BIM技术软硬件

　　目前应用比较多的BIM技术软件包括欧特克公司的Revit、Inventor、Naviworks系列软件，Bentley公司的Bentley系列软件，广联达公司的MagiCAD系列软件等；硬件则主要依托具备专业显卡如NVIDIA公司Quadro系列显卡的工作站来实现精准建模。此外BIM技术还提供多种数据接口，例如传统CAD的二维图纸、微软Project横道图或网络图均可方便的导入BIM相关软件加以辅助运用。

　　2 .BIM技术应用的优势

　　BIM技术在铁路项目协同管理和资源共享方面，拥有传统信息化技术如CAD、ERP、PIM无法比拟的优势，并且具备三维可视化和多维度过程管理的优点。

　　2.1BIM技术的协同管理优势

　　一个铁路建设项目全寿命周期会涉及建设、监理、设计、施工、运维等不同单位，也会经历预可研、可研、设计、招投标、合同签订、建造实施、运营维护等各个阶段，尤其在建造实施和运营维护阶段，还存在有限区域内多专业并行的复杂情况。当不同单位、不同阶段、多专业并行出现相互干扰时，通过对BIM技术下建立的协同平台数字模型进行调整，即可对干扰进行妥善处理，并为所有单位或专业提供优化后的协调数据，从而辅助决策者正确制定解决方案。相比传统的开会协调、人为分解设计、人为综合对比等，将极大节约人力成本，在提高工作效率的同时还使工作成果具备了较高的精确度。

　　2.2BIM技术的资源共享优势

　　BIM技术可以完成对铁路行业非标准零部件的三维设计，可以分专业形成族库，一般由物资设备制造商或设计院完成。随着族库的不断完善，它不但可以成为物资设备制造商或设计院日后改造创新的基础，还可以通过BIM平台接口共享至施工单位和运维单位，这将大大减少施工单位和运维单位的设计成本。针对全线采用BIM技术设计的铁路工程来说，设计院若将BIM成果共享至施工单位，施工单位通过呈现出的三维设计图，将能够更加清晰地预判现场与设计的差漏错碰，在为设计提供解决思路的同时，极大降低了施工单位的返工风险，节约了成本的同时也更有利于施工单位通过变更索赔形成二次经营创效。

　　2.3BIM技术的三维可视化优势

　　BIM技术最显而易见的优势，是通过设计信息论文、数据的录入，生成具备随动性的三维立体模型，模型又会对设计者产生直观的反馈，这样的互动结果就是更有利于设计者对原设计进行优化。最终设计成果经辅助渲染后，能够为技术人员呈现逼真的产品效果图，这很大程度改善了传统二维设计线条单一、颜色单调、须凭空想象的情况，更加方便了技术人员对实体工程的建造实施。

　　2.4BIM技术的多维度过程管理优势

　　在三维可视化模型基础上引入Project施工横道图或网络图，同时将模型按照作业工序拆解并分别赋予时间信息，结合专业的施工进度三维辅助软件如Naviworks的辅助，就实现了利用BIM技术对铁路项目建设的四维度管理，即三维视图+进度管理；如果继续将作业工序产生的人工消耗、机械台班消耗加入Project施工横道图或网络图，再将工日单价信息、机械台班单价信息、材料设备单价信息通过Revit建模软件赋予到模型价格数据库中，则实现了利用BIM技术对铁路项目建设的五维度管理，即三维视图+进度管理+直接费成本管理。多维度管理对于新型施工组织设计交底、新型施工进度管理、新型过程验工计价管理、新型过程成本管控等都开辟了极具研究价值的通道，凸显了BIM技术在铁路施工中的降本增效应用方面的强大延展能力。

　　3 .BIM技术应用的劣势

　　相比传统信息化技术，BIM技术的优势固然很多，但应用在铁路施工和运维阶段也有其劣势，诸如：施工单位初始建模工作量巨大，铁路行业现有族库体量小但需求量大，对操作人员综合素质要求较高，施工单位能直接交付运维使用的BIM设计成品率低等。

　　4 BIM技术在铁路实施阶段中的降本增效应用

　　4.1招投标阶段

　　施工招投标阶段普遍存在因信息不对称、信息失真导致的重复工作量问题，例如建设单位与设计单位间复核设计工程量清单，施工单位与建设单位间复核招标工程量清单，设计单位对招标人进行设计交底，招标人对投标人进行技术澄清和答疑等。通过BIM技术，将设计阶段形成的工程量清单信息作为招标工程量清单，将设计阶段形成的模型信息共享至投标人，再利用BIM数据接口将工程量清单导入Revit进行数字建模，施工单位一方面能够快速核对出招标人工程量清单的准确性，一方面可以结合初步现场调查成果，通过三维视角发现设计存在的潜在问题，为实施多种报价策略和日后施工阶段的变更索赔创造条件。此外，施工单位还可以利用BIM技术对施工组织设计和进度计划进行动态演示，利用BIM的三维可视化优势提高招标人的印象分，从而增加中标机率。

　　4.2建造实施阶段

　　对于施工单位而言，建造实施阶段是降本增效最重要的阶段。除了利用BIM检查技术上的差漏错碰问题，施工单位还可以实现成本管理和进度管理方面的创新应用。

　　（1）结合BIM五维度管理技术，根据建设工期和进度要求，按阶段分解合同造价，合理下达阶段性责任成本预算，可有效降低传统下达整体责任成本预算所带来的高偏差率。

　　（2）通过BIM提供的基础模型数据，结合Naviworks的进度辅助功能，根据施工工序和工作量对模型进行分解，利用网络图技术计算各项工作的最早开始和最早完成时间，将最优工期赋予工序模型，从而真正实现施工进度的精确管理。

　　（3）将市场咨询的人材机单价信息导入BIM数据库，结合进度管理功能分析任意施工阶段已产生或将产生的直接费。

　　（4）利用BIM五维度管理技术，可以合理预判、调整、下达后续工作的人材机计划和资金使用计划，从而进一步指导物资限额领料的实施，优化成本组建要素，控制建造成本支出，实现成本管理的精细化、集约化、智能化。

　　4.3概算清理阶段

　　概算清理阶段主要包括施工图投资检算、变更设计、征地拆迁及价差调整、其他政策性费用调整、预备费与降造费清理、建设期贷款利息清理等[2]，它是铁路实施阶段最终形成二次经营创效的关键阶段。将建造实施阶段形成的BIM成果成功延续到概算清理阶段，将极大的节省施工单位概算清理工作量，也能够大幅提高工经人员概算清理成效。通过BIM技术形成的数字化信息，也为今后类似铁路项目建造提供支持，积攒经验。

　　4.4竣工资料移交阶段

　　铁路BIM联盟曾提出过铁路工程基于BIM技术的数字化竣工交付理念[3]，如果能够顺利地将建造实施阶段形成的BIM成果延续到运维阶段，将为实现建造BIM向运维BIM的过度和深化，形成运维期间的基于BIM技术的运维专业台账、故障病害和维修履历管理打下良好的基础。

　　5 BIM技术在铁路运维阶段的降本增效应用

　　5.1前期介入阶段

　　这个阶段和施工阶段最后的竣工资料移交存在部分交集，铁路建造实施方和运维方在此阶段要完成施工缺陷克服、施工成品交付和管理职能过渡。然而传统信息化下的竣工资料存在种类繁多、属性不一、集约化程度低等问题，因此十分有必要构建一个铁路运维阶段的标准信息化体系。应用BIM技术可以实现三维图纸、模型信息、文档资料的统筹输出，不但方便实现了铁路运维信息的集成管理，还能够降低运维初期的人力成本和间接费投入，高度集约化特性还将大大提高正式运维阶段的管理效率。

　　5.2正式运维阶段

　　目前国内外BIM技术应用主要集中在建筑领域的设计、建造阶段，铁路运维阶段的应用暂未普及[4]，以下两方面可以为正式运维阶段的降本增效应用提供参考。

　　（1）将GIS（地理信息系统）、5G通信技术与BIM技术相结合，接入人员、机械车辆（如轨道车、放线车、指挥车等）的定位数据，对人员、机械车辆进行定位及管理工作，实现位置信息实时监测；同时可接入机械车辆上的视频信息，实现在BIM模型上飞行检测运行状态，从而实现人员、机械位置可视化，行车、维护可视化的目的，从而实现人力成本的节约和机械设备维护的优化。

　　（2）利用系统的Revit等比例制作轨道、车辆、桥隧、站房、电气化线路及设备等仿真模型，利用Naviworks实现虚拟仿真、动画漫游、进度跟踪等技术，从而直观展示铁路各专业设施设备维修进度与效果，为决策者提供更直观的理解与感受，从而更好地帮助运维人员开展运营维护工作。

　　6 结束语

　　在铁路建造实施阶段，为实现降本增效，已形成了一套有效的方法，通过BIM技术能够实现锦上添花；在铁路运维阶段，虽然BIM技术应用暂未普及，但通过对基于BIM技术的铁路运维管理的未来进行展望和研究，必将极大地加快铁路运维信息化、数字化、智能化的发展和建设。