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BIM與公路工程設計建造仍處于兩張皮狀態(tài)

新聞時間:2019-09-10 文章來源: 文章作者:ztcjjt
近年來,在國家的大力倡導下,BIM技術的應用不斷掀起高潮,然而,表面的熱鬧背后,卻是一系列的困惑,BIM技術應該如何應用?發(fā)展方向是什么?筆者在此拋磚引玉,希望能夠引發(fā)從業(yè)者對推進BIM技術在公路行業(yè)應用的進一步思考。

為什么要推進BIM技術應用

不斷利用最先進的信息技術改進我們的工作,早已是一種自覺的行為,計算機技術、信息傳輸技術、信息存儲技術、圖形展示技術的每一次進步,都已經(jīng)被我們利用,其最新進展還將繼續(xù)為我們所利用。

BIM技術是計算機技術、信息傳輸技術、圖形展示技術與傳統(tǒng)土木工程相結(jié)合的一種新興技術,目前正在高速發(fā)展階段,還遠沒有達到成熟的程度。BIM技術在其發(fā)展過程中,在各方面的不斷嘗試,已經(jīng)顯露了強大的優(yōu)勢和無數(shù)可能。其直觀立體地展示設計成果及其相互關系、在同一平臺下協(xié)同工作、利用其協(xié)同工作能力提升管理水平和效益,是我們一直追求的目標。未來成熟的BIM技術,將釋放出更為強大的效果,因此,我們現(xiàn)在就要不斷嘗試應用這一技術,發(fā)現(xiàn)問題、提出需求、推動其成熟,才能享受成熟后的成果。

BIM應用過程的“兩張皮”現(xiàn)象

當前BIM技術應用中的主要瓶頸,直觀表現(xiàn)是:BIM技術仍然是信息孤島,與設計、質(zhì)量控制等總體上還處于兩張皮狀態(tài),能夠被施工利用的數(shù)據(jù)也不多,海量的施工數(shù)據(jù)的存儲、利用尚未變成現(xiàn)實,在提升養(yǎng)護管理水平上也還沒有實質(zhì)性的進展。

目前,BIM技術的應用仍然沒有形成正向收益,需要不斷燒錢來支撐。形成這種困難的根本原因,是高高在上的IT技術與腳踏實地的土木工程之間,仍然未達到一種協(xié)調(diào)的狀態(tài):一是目前的BIM技術更適合于創(chuàng)作性設計,單件式作品,在用于低水平的重復化設計時,同傳統(tǒng)CAD相比,效率明顯偏低;二是對于土木工程師來說,用二維投影表述物體往往更準確,BIM技術最大的優(yōu)勢——可視化反而是劣勢;三是施工檢測數(shù)據(jù)與安全耐久性還未能建立直接的關系,不知道存儲哪些施工數(shù)據(jù)、用什么形式索引這些施工數(shù)據(jù);四是當前的養(yǎng)護模型并不需要BIM模型作為支撐;五是想象的一個模型從可研一直到施工的瓶頸仍然未被攻破,需要多次重復建立模型;六是同傳統(tǒng)的圖紙相比,現(xiàn)場的攜帶和使用仍然有很多不夠方便之處。

離開了BIM技術,我們?nèi)匀荒軌蛲瓿赏聊竟こ痰脑O計、建造、運營、養(yǎng)護任務,而且完成得很好。如果BIM技術沒有實質(zhì)性的進步,不能真正融入公路工程設計建造之中,那么應用的困難可能永遠無法克服。


發(fā)展方向及機遇

困難就是機遇,看明白了發(fā)展方向,機遇也就擺在有能力者眼前了。一項技術的存在和發(fā)展,必然要具有不可替代的作用,并創(chuàng)造出額外價值,形成正向收益。這里的正向收益并不一定從技術本身直接獲得,也可以體現(xiàn)為整個體系其他方面收益的增加。如果始終不能形成正向收益,其結(jié)果只能是被淘汰。

技術的優(yōu)勢在于不可替代性,而不是無缺陷,一項技術的缺點,完全可以由技術應用環(huán)境、技術體系彌補。而平淡、全面、無缺點、也無突出優(yōu)點的技術,則會因為缺乏比較優(yōu)勢而被淘汰。

今天,信息化、數(shù)字化是不可阻擋的趨勢,BIM技術的優(yōu)點,一是可視化展示,二是數(shù)字化的成果。依托這種得天獨厚的優(yōu)勢,揚長避短,建立上下游的解決和應用方案,就可以彌補存在的不足,應用就會大幅度推進。一系列局部解決方案的累加、整合,就會成為系統(tǒng)的解決方案。在當前的技術水平下,以點帶面,穩(wěn)扎穩(wěn)打,分段逐步推進,避免盲目的全面開花,可以更加有效地推進BIM技術的成熟和應用。

如果把目光收縮到點,可以找到大量有效應用的場景,目前很多都已經(jīng)應用得很好。這里舉幾個可以作為發(fā)展方向,但目前仍在起步階段的例子。

特大橋等結(jié)構(gòu)復雜的單點工程

技術復雜的特殊結(jié)構(gòu)大橋,都屬于創(chuàng)作性設計,設計成果難以被拷貝利用。為做好一座結(jié)構(gòu)復雜的特大橋的設計,當前需要完成包括但不限于以下的工作:一是完成方案研究(可行性研究)階段相應深度的三維展示模型,二是完成初步設計階段相應深度的三維展示模型,三是完成施工圖階段相應深度的三維展示模型,四是完成復雜部件、復雜部位的三維展示,五是進行各種配筋、管道、構(gòu)件的交叉碰撞檢驗和預拼設計,六是在審查、論證階段的無數(shù)次修改,七是提供模板、鋼筋、管道的加工圖和安裝圖,八是出版各階段的設計圖,九是各種預料外的要求。

使用傳統(tǒng)的手段,一遍又一遍地深化、修改,而且需要多圖協(xié)調(diào),往往容易遺忘或版本混亂,此時BIM的三維設計和協(xié)同工作能力的優(yōu)勢得以顯現(xiàn),而傳統(tǒng)手段設計常規(guī)橋梁時可不斷復制借鑒的優(yōu)勢不復存在。選什么,高下立判。



建設管理系統(tǒng)

當前所謂基于BIM技術的建設管理系統(tǒng)是最廣泛的應用場景,但目前仍然處于費力不討好的階段——建設品質(zhì)沒有實質(zhì)性提高,管理成本、管理流程、管理人員有明顯的增加。只能說使用了BIM模型,但沒有發(fā)揮出BIM技術的優(yōu)勢。為什么?當前的建造管理模式,是基于傳統(tǒng)的信息傳遞和協(xié)作方式形成的,在管理模式?jīng)]有改變的情況下,疊加BIM技術,就形成了兩張皮,外面是絢麗的三維模型,內(nèi)核仍然是傳統(tǒng)的割裂式專項管理的堆砌。

利用BIM技術提升管理,要基于BIM的協(xié)同工作能力,圍繞更好地發(fā)揮人的主觀能動性、改進制約機制、降低協(xié)調(diào)成本等要求,重塑管理方式,突破現(xiàn)有施工、監(jiān)理、業(yè)主單位的信息界面,形成管理工作的協(xié)同聯(lián)動,建立基于信任、互相監(jiān)督的扁平化管理體制,提高效率,有效降低施工、監(jiān)理、業(yè)主的重復工作量,減少管理層輔助人員,從實質(zhì)上降低管理成本。

在探索階段,可以在有特殊性、需要管理創(chuàng)新的項目中,首先研究提出新的管理模式,通過多個項目的實踐、改進,以及成熟經(jīng)驗的推廣,最終建立適應信息化時代的管理模式,推動基于BIM技術的建設管理從表象到實質(zhì)的轉(zhuǎn)變。

養(yǎng)護檢測數(shù)據(jù)的管理和利用

養(yǎng)護檢測數(shù)據(jù)融入模型,將是BIM技術發(fā)展的一個分支方向。例如,目前我國已經(jīng)建立起了橋梁定期檢測制度,但目前應用了BIM模型的養(yǎng)護管理系統(tǒng),僅能提供照片和表格索引的能力,從數(shù)據(jù)管理和使用來說,并沒有實質(zhì)性的提升。然而,如果我們能夠?qū)⒏鞣N檢測到的數(shù)據(jù),特別是結(jié)構(gòu)裂縫、損傷、銹蝕等缺陷與模型融為一體,直觀表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)的狀態(tài)及發(fā)展變化情況,數(shù)據(jù)就活了起來,可以讓管理者更好地了解結(jié)構(gòu)的實際狀況,判斷缺陷發(fā)展規(guī)律。如果再能夠與結(jié)構(gòu)分析軟件融合,分析出結(jié)構(gòu)應力狀況及變化,將形成更大的價值。

以上僅僅是比較典型、易于推進的示例,類似的應用場景還有很多。技術的發(fā)展往往是需求牽引的結(jié)果,在實際應用中,跳出既有的“菜單”,提出需求,解決需求,才能帶動BIM技術多方向全面發(fā)展和不斷成熟,形成BIM技術廣泛應用的局面。


推進數(shù)據(jù)存儲格式統(tǒng)一

前面設想了一些BIM應用的發(fā)展方向,使這些發(fā)展方向變?yōu)楝F(xiàn)實,需要建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲格式和應用軟件生態(tài)系統(tǒng)。統(tǒng)一了數(shù)據(jù)存儲格式,就意味著具備了實現(xiàn)全壽命期項目信息傳遞、建立一整套BIM軟件生態(tài)系統(tǒng)成為可能,進而釋放數(shù)字化的整體優(yōu)勢。這一結(jié)果可能帶來的進步,將遠遠超過今天我們的想象能力。

筆者用“一模各表”來描述這種生態(tài)系統(tǒng)。“模”即模型,指存儲建筑信息的數(shù)據(jù)庫;“表”即表述(應用),指的是針對數(shù)據(jù)庫的各種應用程序,包括用于展示或檢查設計成果、管理項目、收集施工(養(yǎng)護)信息、指導決策等各種可以想象出來的軟件系統(tǒng)。

理想的“模”是一種開源的數(shù)據(jù)存儲標準,但目前國際性標準組織形成的通用標準,往往需要遷就各成員單位的要求,影響標準的先進性和實用性,難以承擔這種任務。軟件公司或公益性社團,反而可能搶先完成數(shù)據(jù)標準的制定,就如同Android系統(tǒng)的發(fā)展路徑。更多的BIM相關企業(yè)或團隊,將圍繞如何更有效地利用數(shù)據(jù),提升設計、建造、管理水平,開發(fā)專用的軟件,根據(jù)需要調(diào)用、輕量化模型,滿足實際使用對功能、展示效果等各方面的要求。



應用體系建立任重道遠

BIM技術是基于現(xiàn)代信息技術、計算機技術不斷發(fā)展的一件軟件工具,需要努力用好,但不能被其束縛,作為工程技術人員,永遠不要忘記應用BIM技術,只是應用信息技術改進工程建造和管理的手段。

要形成BIM技術的全面應用和推廣,需要逐步建立起B(yǎng)IM技術應用的體系和應用環(huán)境,通過應用和需求促進BIM技術的發(fā)展和成熟,同時用BIM技術改進工程建造和管理。BIM技術的成熟和廣泛應用,將是公路基礎設施建造管理邁上新臺階的標志之一。屆時,將會至少體現(xiàn)出以下特征——

一是創(chuàng)作性設計成為設計的主流模式。利用BIM技術進行設計,通過所見即所得的手段,精細優(yōu)化細部設計,可以更容易地設計出精致的作品。

二是工業(yè)化建造的普遍應用。BIM成果數(shù)據(jù)可以與構(gòu)造建造、施工放樣、設備操作實現(xiàn)對接,減少轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)和人為誤差。

三是重建了優(yōu)秀的技術工人隊伍。BIM形成的更高品質(zhì)的設計,還需要通過技術工人的手變成現(xiàn)實。

四是建立基于新的信息系統(tǒng)的建設管理模式?,F(xiàn)代化不僅僅是應用了一些新的設備和軟件,更重要的是建立新的相互關系和組織架構(gòu),利用基于BIM技術重新構(gòu)建的建設管理體系(過程仍然是漸變?yōu)橹鳎┑臅r機,構(gòu)建現(xiàn)代化的管理模式將事半功倍。

本文刊載 /《橋梁 · BIM視界》雜志 2019年 第3期 總第10期

作者 / 張冬青

作者單位 / 交通運輸部公路局

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