交通BIM虽然与传统建筑BIM有渊源,但在数据规模水平、应用重点、外部影响因素等方面仍存在差异。清楚地了解这些差异而不是盲目照搬传统的BIM 模型非常重要。
(1)共同点。本质上,传统BIM可以延伸衍生到交通、机械、水利、纺织等多个行业。所有这些行业都有一些共同点:首先,它们都有专门制造或生产的“物体”(建造的房屋、交通、道路、机械车辆、飞机、供水设施、水坝、纺织品、服装)。这些“物”的创造过程一般要经历三个阶段:“规划/设计”“生产/制造”“运营管理”。在此过程中,BIM技术以软件为传输平台,发挥“制造数字模型”——“用模型驱动生产制造”——“用数字模型管理对象”的作用。这就是所谓的“泛BIM”,只是根据行业的不同有不同的名称。其核心是由BIM 技术幕后支持的软件平台。
(2)差异。首先,与传统建筑BIM相比,交通BIM的数据规模要大一个数量级。在典型的公路工程中,“物”包括线路、路基、桥涵、隧道、道路安全工程以及各种配套机电工程。根据最小粒度分解单个对象会产生大量的应用程序数据。同时,建筑BIM可以是单点或一组建筑形式的管理对象,其特定的性质和使用要求意味着只能管理单个高速公路项目或路网。它成为一个BIM管理对象和一个功能服务组。这在未来的“智能交通”应用中将变得尤为明显。
其次,交通BIM受到很多外部因素的影响。关于外部基础信息,首先,信息来源多样,其次,地形信息、GIS信息、地质信息始终是与构造物相关的顶层基础信息,也存在难以数字化的信息。在整个项目生命周期中,模型频繁交互,甚至可能发生变化(基本信息的版本控制在交通BIM 中尤其重要)。就基础设施本身而言,与建筑BIM不同,交通BIM将长期面临大规模的基础设施改扩建项目,但其本质是BIM模型重建和信息融合的问题。
三是注重应用。这两个BIM 应用程序在设计和规划阶段基本相似。在施工制造阶段,建筑BIM与机械行业类似,具有独特的条件和对智能制造、工厂化数字化驱动制造的巨大需求。对此,交通BIM目前只能专注于BIM模型驱动的复杂钢结构和专业预制件的智能制造。与此同时,除了日常施工信息管理之外,对详细的特殊施工分析和模拟(环境模拟、机床模拟、人力资源模拟)的交通BIM需求预计也会增加。在运维阶段,对建筑BIM的需求相对较弱,体现在基于BIM模型的增强应用上。交通BIM 则不同。确保工程对象本身的长期安全是重中之重,尤其是基于大数据分析的工程安全预警和处置措施。当然,我们也会继续加强功能扩展应用(智能交通服务)。
交通BIM的演进及背后的驱动(一)交通各阶段BIM主要特点
交通BIM 1.0时代,“建模为主,应用为辅”。打个比方,完成参数化设计建模后,只能提供有限的专业应用。有两个核心问题。首先,基于通用平台的参数化BIM模型,甚至手工构建BIM模型,很大程度上缺乏专业化、智能化建模的理念。 BIM 平台通常用作建模工具。第二个重点是基于BIM模型的“初级应用”(4D施工模拟、可视化进度显示)。笔者认为,技术的创新和创新最终是有用的应用。 BIM在建筑、运维等方面的应用之所以在1.0阶段本末倒置,其实是因为能力不足。如果没有强大的核心BIM软件平台,就会成为瓶颈,但这是一个必要的发展过程,也是一个受条件限制的经验积累过程。
交通BIM 2.0时代,“以应用为导向”的服务理念回归,在创建BIM模型时,从源头创建数字模型的重要性变成了“正向设计”(建模就是设计)。 BIM技术的中流砥柱,大规模应用的最重要驱动力。基于正向设计构建BIM模型的过程变得更加专业、智能、快捷,让设计师能够专注于专业的方案构思与评估、结构设计等。其结果是一个足以支持后续链应用的全息BIM模型。应用大致可分为传统施工管理、信息采集与记录、特种施工BIM应用、大数据分析应用等。在2.0中,传统应用更加强调完整性。例如,建筑BIM应该包括从投标分析到施工组织设计、质量、安全、进度、测试、测量和付款、材料、合同、台账、结算等一切内容。在日常管理中。专业应用将越来越依赖VR/AR、AI等新兴信息技术来完成详细的施工模拟分析、大数据分析和决策。
(2)交通BIM2.0驱动力
如前所述,满足交通BIM2.0的这些要求需要强大的平台支持。首先也是最重要的是智能高效地构建BIM全息模型,而实现这一目标的手段就是专业的“正向设计”。正向设计及其成果可以比喻为软件世界中的“操作系统”,提供资源管理、存储管理、设备驱动、API应用开发接口以及对其他应用软件的支持。基于未来设计模型的完备性和接口的开放性,为后续应用定义了本质上不可逾越的“功能边界”。因此,从某种意义上说,未来的设计和最终的模型将在很大程度上决定整个交通BIM的应用。当然,BIM模型在整个项目生命周期中不断完善和扩展,但毫无疑问,模型扩展本质上是在现有工程对象基础模型的基础上进行的额外扩展。下面是我所在的BIM研发中心对BIM高级设计的一些研究成果,就体现了这种思维方式。
第二个关键驱动力是BIM信息在不同阶段、不同学科之间高效、及时、智能传输的技术,也就是我们常说的“协作”。对于交通BIM中的公路工程,大致可分为纵向“协同”和横向“协同”。