中国铁路BIM标准体系框架研究.docx

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中国铁路BIM标准体系框架研究

中国铁路BIM标准体系框架研究

　根据铁路工程建设信息化总体方案的部署，BIM是实现铁路工程建设信息化的主要技术发展方向，为此，中国铁路总公司推动了BIM技术在铁路工程上的应用研究。

应用研究发现，BIM技术对铁路工程建设有着巨大的发展潜力和应用价值，同时也存在着许多难题和挑战。

BIM起源于建筑领域，BIM标准及应用软件基本上都是面向民用建筑领域，没有针对铁路的标准，给BIM在铁路工程领域的全面应用带来不可逾越的障碍。

经前期调研发现，虽然美国、英国、日本、新加坡等国都制定过相应的BIM标准，我国住房和城乡建设部也于2012年启动了我国BIM标准的编制工作，但这些BIM标准所涵盖的领域都局限为民用建筑。

鉴于铁路工程领域所涵盖的专业领域要远大于建筑领域，并且BIM技术本身也在不断发展过程中，因此有必要在开展专业BIM应用研究试点的同时，开展铁路BIM标准体系的研究，以在大围开展专业BIM应用时，统一指导、规应用。

中国铁路总公司于2012年已经启动了《基于BIM技术的铁路隧道施工图交付标准研究》等BIM相关课题的研究工作，之后还会陆续开展更多铁路专业领域BIM技术应用研究；2013年启动了BIM标准体系的前期研究工作，提出了中国铁路BIM标准的体系框架，2014年将全面启动中国铁路BIM标准体系的研究工作。

　　1国外BIM标准现状 

　　1.1国际BIM标准 

　　1.1.1美国国家BIM标准（NBIMS） 

　　美国建筑科学研究院（NationalInstituteofBuildingSciences）分别于2007年和2012年发布了美国国家BIM标准第一版（NationalBuildingInformationModelingStandardversion1-Part1:

Overview，Principles，andMethodologies）和美国国家BIM标准第二版（NationalBIMStandard-UnitedStatesVersion2），旨在通过引用现有标准和制定信息交换标准为建筑工程施工工业整个生命周期的信息化提供统一操作凭据。

　　美国国家BIM标准第一版（NBIMS-USV1P1）并没有提出具体的BIM标准体系，而是着眼于介绍BIM相关基础概念、建立BIM体系的需求和提出BIM标准编写的原理和方法论。

它认为NBIMS的目标是为每个设施建立标准的机器可读的信息模型，该信息模型包含此设施的所有适当信息，可以被整个生命周期中所涉及的所有用户使用，从而达成一个改良的计划、设计、施工、运营和维护的过程。

 　　美国国家BIM标准第二版（NBIMS-USV2）依据第一版的需求和方法论明确了BIM标准体系，大体包括引用标准、数据交换标准和BIM实施实用文件。

其中引用标准和数据交换标准的目标读者为软件开发者与销售者，BIM实施实用文件的目标读者为AEC工业实施者。

引用标准即已被国际认证或在世界围投入使用的标准，包括工业基础类（IFC）、可扩展标记语言（XML）、建筑信息分类体系OmniClass、国际数据字典框架库（IFDLibrary）；数据交换标准基于IDM和MVD指定了数据管理、信息控制担保、信息可靠性的标准，并为具体的应用场景定义了不同的交换标准，包括施工运营建筑信息交换标准（COBie）、空间分析（SPV）、建筑能耗分析（BEA）、数量与成本估算（QTO）；BIM实施实用文件为AEC工业的使用者提供BIM项目实施指导，包括BIM能力与成熟度判别模型（CMM），BIM项目执行计划指南和容模板，机电系统（MEP）建筑安装模型的空间协调与交付，计划、执行和管理信息移交向导。

NBIMS-USV2体系框架见图1。

目前，美国国家BIM标准第三版（NBIMS-USV3）正在编制当中，计划2014年秋季发布。

1.1.2英国BIM标准

 　　英国于2000年发布了《建筑工程施工工业（英国）CAD标准》（AEC（UK）CAD）来改进设计信息交付、管理和交换过程，随着设计需求和科技的发展，此标准逐渐扩大涵盖了设计数据和信息交换的其他方面。

该项目委员会于2009年重组，吸纳了在BIM软件和实施方面拥有丰富经验的技术公司和咨询公司作为新成员，旨在满足英国AEC行业对于在设计环境中实施统一、实用、可行的BIM标准的日益高涨的需求。

2009年11月和2012年先后发布了《建筑工程施工工业（英国）建筑信息模型规程》（AEC（UK）BIM标准）第一版和第二版，与NBIMS的不同之处在于，英国的BIM标准只着眼于设计环境下的信息交互应用，基本未涉及BIM软件技术和工业实施。

 　　1.1.3日本BIM标准

 　　日本建筑学会（JIA）于2012年7月发布了日本BIM指南，从BIM团队建设、BIM数据处理、BIM设计流程、应用BIM进行预算、模拟等方面为日本的和施工企业应用BIM提供了指导。

日本软件业较为发达，在建筑信息技术方面也拥有较多的国产软件，日本BIM相关软件厂商认识到，BIM是需要多个软件来互相配合，而数据集成是基本前提，因此多家日本BIM软件商在IAI日本分会的支持下，成立了日本国产BIM软件解决方案联盟。

 　　1.1.4新加坡BIM指南

 　　新加坡建设局（BCA）于2012年5月和2013年8月分别发布了《新加坡BIM指南》1.0版和2.0版。

《新加坡BIM指南》是一本参考性指南，概括了各项目成员在采用建筑信息模型（BIM）的项目中不同阶段承担的角色和职责。

该指南是制定《BIM执行计划》的参考指南。

《新加坡BIM指南》包含BIM说明书和BIM模型及协作流程。

 　　1.1.5国BIM标准

 　　在国，多家政府机构制定了BIM应用标准。

国公共采购服务中心（PublicProcurementService，PPS）于2010年4月发布了《设施管理BIM应用指南》和BIM应用路线图。

国国土交通海洋部也于2010年1月发布了《建筑领域BIM应用指南》。

该指南为开发商、建筑师和工程师在申请四大行政部门、16个都市以及6个公共机构的项目时，提供采用BIM技术时必须注意的方法及要素的指导。

 　　1.2国的BIM标准

 　　我国BIM标准研究起步较晚。

2010年11月清华大学对外公布《中国BIM标准框架体系研究报告》，2012年1月住房和城乡建设部将五本BIM标准列为国家标准制定项目。

　　1.2.1中国建筑信息模型标准框架（CBIMS）

 　　2010年11月清华大学对外公布《中国BIM标准框架体系研究报告》，2011年12月由清华大学BIM课题组主编的《中国建筑模型标准框架研究》（CBIMS）第一版正式发行。

 CBIMS的体系结构与NBIMS类似，针对目标用户群将标准分为两类：

一是面向BIM软件开发提出的CBIMS技术标准，二是面向建筑工程施工从业者提出的CBIMS实施标准（见图2）。

　1.2.2中国国家BIM标准

 　　2012年1月住房和城乡建设部印发建标[2012]5号文件，将五本BIM标准列为国家标准制定项目。

五本标准分为三个层次（见图3）：

第一层为最高标准：

建筑工程信息模型应用统一标准；第二层为基础数据标准：

建筑工程设计信息模型分类和编码标准，建筑工程信息模型存储标准；第三层为执行标准：

建筑工程设计信息模型交付标准，制造业工程设计信息模型交付标准。

1.2.3市地方标准《民用建筑信息模型（BIM）设计基础标准》

 　　该标准是民用建筑设计中BIM应用的通用原则和基础标准。

主要容包括：

总则、术语、基本规定、资源要求、BIM模型深度要求、交付要求。

 　　1.3国外BIM标准的分析

 　　目前国外BIM标准主要分成了两个层级：

一类是以国家或行业级标准为目标，以美国的NBIMS为代表性，从软件技术和工业实施两方面对BIM的实现提出标准和指导；一类是基于某个BIM平台软件，以实现项目BIM实施过程的规和统一为目标，以英国和新加坡制定的基于特定软件的实施指南为代表。

现有国BIM标准基本可分为三类。

 　　第一类：

CBIMS标准框架，主要是从信息化的角度，从理论层面论述BIM标准体系的框架和方法论。

该标准框架的理论和方法与NBIMS标准类似。

CBIMS标准框架可以作为我国国家和行业BIM标准编制的理论基础。

 　　第二类：

中国国家BIM标准系列。

为住房和城乡建设部主持编写的建筑领域国家BIM标准，研究思路参照借鉴国际BIM标准的同时兼顾国建筑规规定和建设管理流程要求。

 　　第三类：

地方BIM标准。

主要是对地域建筑BIM应用的统一规定。

例如市《民用建筑信息模型（BIM）设计基础标准》。

 　　2国外现有BIM标准对铁路行业的适应性分析

 　　2.1现有国外BIM标准未涵盖铁路行业

 　　国外BIM标准研究基本上都在建筑行业，包括的主要专业领域有：

建筑、结构、暖通、电气、设备、建筑施工管理、物业管理。

 　　现有的国外BIM标准不能涵盖铁路行业独有的专业领域，包括：

地理信息、工程地质、线路、轨道、路基、桥梁、隧道、站场、信号、机务车辆、电气化等。

在编制铁路BIM标准时，所有铁路行业独有专业领域的信息模型都需要补充定义。

 　　2.2铁路BIM标准应该是完整的标准体系

 　　由于中国铁路BIM标准必须支持软件开发和工程应用，因此中国铁路BIM标准体系应视为一个完整的标准体系，包括技术标准和实施标准。

技术标准包括数据存储标准、信息语义标准、信息传递标准。

实施标准主要用于指导和规铁路行业规划、设计、施工、建设管理、运营企业实施BIM标准。

中国铁路BIM的技术标准和实施标准的专业围远远超出了现有建筑领域BIM标准的畴，因此只有制定一套完整的标准体系，才能在铁路工程中实现BIM应用的标准化。

　2.3铁路BIM标准体系制定的难度和工作量巨大

 　　由于建筑领域BIM标准中引用的基础标准（IFC、IFD、OmniClass等）不能涵盖铁路专业领域，因此铁路BIM标准体系中必须对这些基础标准进行定义、扩充，定义的方法可以借鉴现行的国际标准。

但该项工作的难度和工作量是巨大的。

IFC、IFD、OmniClass等基础标准每一个都是一个专业的研究领域，需要专业人员去研究应用、扩展等技术问题。

 　　建筑工程是工点工程，铁路工程是线路工程，与建筑业相比，铁路行业具有自身的特殊性，主要表现在：

与地形结合紧密，区域围广，因此要求铁路BIM标准还要涵盖GIS领域，BIM与GIS的结合是一项技术难题。

 　　2.4BIM软件对标准的支持至关重要

 　　BIM专业设计软件的发展以及对标准的支持非常重要。

一方面BIM专业设计软件多集中在建筑和设备相关的专业，铁路工程中很多专业还没有BIM软件；另一方面，有实力占市场主导地位的软件厂商对开放标准的支持不积极，对铁路专业设计软件的开发支持力度也较弱。

没有软件的支持，BIM标准很难落地应用。

 　　2.5中国铁路BIM标准必须适合中国铁路建设的需要 

　　BIM标准隐含着工程建设的法律法规、政府监管、建设管理模式、市场等一系列约束和需求，BIM标准的背后是一个国家对工程项目的管理体系，中国铁路的BIM标准必须符合中国的国情，把国外的管理体系照搬到中国是不切实际、不可想象的，也无法取得成功。

必须依照中国铁路的情况来研究开发中国铁路的BIM标准，只有符合中国铁路的BIM标准才能规、约束BIM技术在铁路工程建设中应用，满足中国铁路工程建设的需求。

 　　3中国铁路BIM标准体系框架 

　　3.1中国铁路BIM标准序列 

　　中国铁路行业领域BIM标准序列应分为三个层次：

　　第一层，中国铁路BIM标准。

作为一种行业标准，应该满足和遵守国家BIM标准的相关要求和规定。

同时铁路BIM标准体系一些对其他行业领域具有强制要求、指导或借鉴意义的规定可以上升为国家标准。

　　第