bim技术在高速施工中的应用（从底层做起自主攻关研发公路工程BIM系统）
bim技术在高速施工中的应用（从底层做起自主攻关研发公路工程BIM系统）在云南省交通设计院公司每一个重要的发展阶段，都伴随着创新精神的勃发和创新实践的升华。01 创新无止境 挑战不止息2017年11月，由云南省交通设计院公司联合上海同豪土木工程咨询有限公司共建的BIM技术应用交通运输行业研发中心（云南）（简称研发中心）经过层层考核，通过交通运输部认定，成为交通运输行业首批5个BIM研发中心之一。至此，研发中心开始进行全面、自主研发工作。由其研发的公路工程BIM系统贯穿了公路工程设计、施工、运维全生命周期的一体化管理。截至目前，设计BIM系统——“公路工程设计BIM系统”V1.2版本已正式向市场推广应用；施工BIM系统——“交通信息化平台”建设基本完成；运维BIM系统正在紧张筹备中。研发中心力求让BIM和新一代信息技术与公路交通基础设施建管养有机融合，更好地为交通运输行业发展服务，开启云南交通建设数字化的新征程。
彩云之南，资源丰富、景色秀丽、文化多元，有巍峨的玉龙雪山、宁静的丽江古城、迷人的西双版纳，却因多种复杂原因导致交通基础设施建管养技术水平相对薄弱，交通智能化、信息化发展滞后。
构建高质量、智能化的现代综合立体交通运输体系，需要顺应时代、大破大立、主动创新！云南省交通规划设计研究院有限公司（简称云南省交通设计院公司）拿出了亮眼的答卷。
⚪ 研发中心在第三届BIM在交通领域推广应用技术交流暨交通BIM协同创新共同体成立大会上向参会代表介绍公路工程设计BIM系统。
2015年，云南省交通设计院公司在国内率先开展了一系列BIM（建筑信息模型）技术应用调研工作，并于2016年4月正式成立技术研发部，自主攻关研发公路工程BIM系统。
2017年11月，由云南省交通设计院公司联合上海同豪土木工程咨询有限公司共建的BIM技术应用交通运输行业研发中心（云南）（简称研发中心）经过层层考核，通过交通运输部认定，成为交通运输行业首批5个BIM研发中心之一。至此，研发中心开始进行全面、自主研发工作。
由其研发的公路工程BIM系统贯穿了公路工程设计、施工、运维全生命周期的一体化管理。截至目前，设计BIM系统——“公路工程设计BIM系统”V1.2版本已正式向市场推广应用；施工BIM系统——“交通信息化平台”建设基本完成；运维BIM系统正在紧张筹备中。
研发中心力求让BIM和新一代信息技术与公路交通基础设施建管养有机融合，更好地为交通运输行业发展服务，开启云南交通建设数字化的新征程。
01 创新无止境 挑战不止息
在云南省交通设计院公司每一个重要的发展阶段，都伴随着创新精神的勃发和创新实践的升华。
20世纪80年代，设计团队利用PC-1500袖珍计算机开发了从路线、横断面设计到涵洞、挡墙设计的一系列程序，通过用小型平板绘图仪绘出了一张张标准的图纸，完成了该公司第一代公路CAD设计程序的研发。
20世纪90年代初，为解决PC-1500袖珍计算机开发的程序移植到微机的难题，第二代公路CAD设计系统研发开始，并于20世纪90年代中期完成。至此，该公司开始全面应用计算机辅助设计与绘图技术，绘图逐步抛开图板。
20世纪90年代末，设计团队自主研发的“高原山区公路计算机辅助设计系统”成为了该公司第三代公路CAD设计系统。该系统让设计人员彻底告别了手工画图和设计。
⚪ 研发中心参加2018世界交通运输大会。
一次次的突破，一次次的迭代，创新一直都是云南省交通设计院公司坚守的初心。2016年，该公司开启了设计手段的第四次革新——公路工程BIM系统的研发。
“从手绘图纸到应用CAD，再从CAD到BIM系统，带给我们最直观的感受是第一阶段改变了技术手段，第二阶段改变了呈现效果，但内核都是数字化、信息化的进步。而BIM技术的应用，不仅改变了最终呈现效果，还将更多的计算、重复性高的工作交给计算机，提高了生产效率、保障了生产准确率。”申俊昕介绍。
申俊昕，研发中心副主任、云南省交通设计院公司技术研发部部长，也是该公司第三代CAD设计系统的参与者、第四次设计手段技术革新的带头人。2016年年初，他带领团队，走上了公路工程BIM技术研发之路。
经过8个月的时间，首个成果“常规桥梁设计子系统（CDIP1.0）”完成，并于2016年12月在该公司生产部门推广使用。截至目前，该系统已应用在3000多座桥梁的设计中。该系统的研发成功为后续大规模公路BIM系统开发在3D图形引擎、GIS、智能设计等方面作了充足的技术和人才储备。
2016年，BIM技术被交通运输部列为十大重大技术方向和技术政策之首位。在国家和行业倡导“互联网 智慧交通”大战略的背景下，云南省交通设计院公司依托“常规桥梁设计子系统”研究成果，深入开展公路工程BIM系统研发。
02 架构反复破立 涌现科技英才
研发中心从BIM应用源头着手，坚持自主研发，是国内唯一一家从底层开始研发BIM系统的研发中心。在毫无先例可借鉴的基础上，研发中心成员理念不断碰撞、平台架构反复破立，研发过程面临着投入高、风险大等难题。
为保证BIM系统的高质量研发，研发中心建立了长期的研发咨询工作机制，在研发过程中不定期聘请经验丰富的专家进入团队协同工作。与此同时，研发中心还与同济大学建立长期战略合作关系，共同开展相应科研专题的联合攻关。
2018年，公路工程设计BIM系统结构搭建完成。“结构框架清晰，研发方向明确，我们才有了足够的底气把这个系统研发出来。”申俊昕说。
⚪ 研发中心参加2019世界交通运输大会。
在研发中心建设和项目研发过程中，优秀的技术研究人才、软件系统研发专业技能人才和科研创新英才不断涌现，为云南省及山区公路交通基础设施BIM技术及信息化的科技发展提供了强有力的人才保障和智力支持。
目前，研发中心共有130余人，平均年龄31岁，是一支年龄结构合理，具有持续研发创新能力的科研团队。研发人员普遍具有土木工程或信息技术专业背景，或二者同时兼顾，平均从业时间5年以上。研发人员知识互补，工程技术人员主要从事公路方向的路线、路基、路面、桥梁、隧道等专业，信息技术人员主要从事计算机软件研发，还有部分工程技术人员主持或参与过云南省交通设计院公司CAD时代的公路专业应用软件研发，具备丰富经验。
未来，研发中心将成为云南省交通设计院公司又一科技研发人才的培养基地，公司也将在科研项目、科研设施、科研团队、国际交流与合作等方面为优秀人才创造优良条件。同时，该中心将通过一流的科研项目，吸引交通科技人才，实现人才结构优化。
03 十一个系统 一站式解决
经多年潜心研发，2020年“公路工程设计BIM系统”V1.0版本发布。同年，经过市场反馈不断完善的该系统V1.2版本正式亮相。
该系统基于研发中心自主研发平台，秉持“以数字化追求构想、借信息化实现极致、用智能化提升服务”的理念，将GIS、BIM等技术应用于公路工程设计全过程，为公路工程BIM正向设计提供了一站式解决方案。
该系统共包含总体设计子系统、路基路面子系统、桥梁子系统、涵洞子系统、隧道子系统、交安子系统、资料管理子系统、机电子系统、地质子系统、工程造价子系统、电子沙盘子系统等11个子系统。其架构特点是以电子沙盘为共享平台，以总体设计系统为主导，各专业子系统相互协同，所有系统均能一键出图，真正做到方案确定即设计完成，极大提高了设计阶段的工作效率，并为施工及运维阶段提供了有效的数据支撑。
⚪ “公路工程设计BIM系统”下的交安子系统界面。
为满足不同用户的需求，研发中心还对系统的数据导入导出格式、专业交互工具进行了全新设计。同时，该系统还拥有方案比选内容细、立交专业深度细、端部自动处理细等特点。
在项目设计完成后，“公路工程设计BIM系统”可以自动生成从路线起点到路线终点的三维漫游，也可在指定桩号间沿路线轨迹进行三维展示。对于互通立交、重点桥梁等重要工点可以设置环绕固定点的360度展示。漫游时，该系统可灵活设置漫游速度、漫游角度等参数，以便从多角度观察设计成果的正确性和合理性。
在2020年交通运输行业重点科研平台主任联席会议上，以“公路工程设计BIM系统”为代表的交通BIM国产化平台开发被纳入2020年度交通运输行业重点科研平台关键技术突破名录。
经过实际项目应用，专业工程技术人员发现，BIM系统与传统方法相比应用了数字化三维模型表示真实世界中的交通构件，有助于设计人员和参与建设方快速直观理解项目，不仅提升了工作效率，工程方案品质也得到了大幅提升，并有效地减少了差错遗漏，有利于项目方案比选和优化。
与此同时，为让更多交通专业学子更早接触并学习BIM技术，2020年研发中心人员到云南交通职业技术学院讲授“公路工程设计BIM系统”课程，让学生和研发人员面对面交流BIM技术，了解其在公路工程中的应用。
未来，研发中心将继续加大与高校合作的力度，让交通专业学子在校园接触并掌握最新专业软件应用，使其尽早地与社会接轨、与世界接轨。
04 产品内测 推向市场
为完善“公路工程设计BIM系统”，2019年研发中心依托云南省交通设计院公司的生产工作开展内测。但这项工作却在一开始遭遇到了挫折。
“当时，‘公路工程设计BIM系统’在我们的实验中成果显著，但这些数据都没有足够的实际应用案例作为支撑。应用BIM系统，就意味着生产部门的专业技术人员不仅要面临着巨大的生产压力，还要放弃熟悉的应用软件重新学习新系统，所以BIM系统推广起来十分艰难。”研发中心副部长郭煜介绍。
为尽快破解僵局，研发中心人员不遗余力在生产部门积极奔走，最终双方商议决定由研发中心指导生产部门学习应用“公路工程设计BIM系统”。生产部门同时应用传统生产方式和“公路工程设计BIM系统”，在保证完成生产任务的同时，不断加强完善“公路工程设计BIM系统”，并对BIM系统计算数据进行验算。
“我们不可能将一个没有实际应用过的系统推向市场，这是对用户的不负责任，也是对研发团队的不负责任。我们自身拥有项目优势，有项目可以开展测试，就要尽全力做好。”研发中心管理委员会常务副主任，云南省交通设计院公司党委书记、董事长刘永才说。
⚪ 研发中心技术人员讨论项目设计重点。
第一次应用于实际项目，研发中心又遇到了意料之外的问题。在参与实际项目应用前，研发人员在系统中应用的案例仅为10余公里，面对全长100多公里的219国道李仙江至绿春段公路改扩建工程设计任务时，“公路工程设计BIM系统”出现了卡死、闪退等情况。
“研发初期，我们对路基路面子系统的承载能力预估不够，219国道李仙江至绿春段路线较长，三维设计环境下生成的地模和构造物模型太大，这直接导致程序所需的内存暴增，所以系统频繁闪退。”路基路面子系统负责人鄢文说。
交图时间马上到了，面对这个棘手问题，技术研发部和生产部门人员兵分两路，一路人马将整个项目进行拆分，继续使用系统进行设计，保证图纸按时按质按量交付；一路人马着手优化程序，在最短的时间内优化算法、添加功能、修复系统漏洞，让系统使用更顺畅、更舒心。最终，研发中心完成了生产任务，系统也得到了优化升级。
历经近一年的磨合应用，“公路工程设计BIM系统”逐步得到了公司生产部门专业技术人员的认可。如今，该系统已成功推广至15个省（区、市）的28家企业或高校，经过90余个项目的应用，被业内人士赞誉为“公路设计行业真正需要的BIM”。
05 实现全生命周期数字化管理
在把“公路工程设计BIM系统”推向市场的同时，研发中心施工BIM团队已完成行业需求的探索，解决了方案的确定、系统框架的搭建等工作，转入依托项目的实施阶段。
施工BIM系统即“交通信息化平台”包含了“项目总体”“进度管理”“报表中心”“安全预警”“应急预案”等模块，依托公路工程BIM系统，通过统一的公路工程BIM数据无缝传接，可完成工程建设施工期间的大部分管理工作，并通过“自上而下、分阶段推进”的策略，满足行业主管、项目业主和指挥部等层级需求。
目前，研发中心完成了李仙江特大桥、齐云隧道、召夸至泸西高速公路全线的建模工作，可对工程项目的施工进度、施工质量、施工安全、施工计量等过程进行实时监控，并通过工程量分析、碰撞检测、工艺模拟、场地模拟等BIM技术的应用，以数字化、信息化和可视化的方式提升项目建设管理水平。
通过对交通基础设施建管养一体化信息共享和协同工作机制的深入研究，未来，研发中心将研发覆盖全专业、全生命周期的协同工作软件系统，通过对接企业管理和行业管理平台，形成大数据积累，并最终在项目层面、企业层面、行业层面推广应用，实现行业内的全面数字化信息化管理突破，促进BIM技术以及相关新兴信息技术在交通基础设施建管养一体化领域的广泛应用。
同时，该中心还将形成融合BIM技术及交通基础设施信息化、自动化、智能化等在内的技术平台研发、应用软件开发、服务平台建设、人才梯队建设、研发设施共享等于一体的、特色鲜明的高新技术协同创新中心、成果转化与推广应用中心和高层次人才培养中心。
“当前，在产业数字化、新型基础设施建设的背景下，推进科技创新，壮大新增长点，发展新动能已势在必行。我们希望通过公路工程BIM技术的应用及推广，推进数字化的服务创新，有效整合公路工程数字模型的空间基础信息，为我国未来的交通相关领域提供数字化服务，为推动智能交通产业的升级、加快建设交通强国贡献云南力量。”刘永才表示。
文丨本报记者 张超群 特约记者 赵仁蕊
图丨云南省交通设计院公司
投稿邮箱：xww@zgjtb.com
责编 | 廖芊
