道路基础设施的 BIM 和资产生命周期管理

介绍

对于基础设施管理人员来说，最新的资产数据对于满足对安全道路的期望至关重要。使用 BIM 有助于我们更有效地构建基础设施并收集所需的资产数据。由于“信息管理”方面对于有效的资产管理至关重要，我们的愿景引领着我们如何向数据驱动型组织发展，如何实施BIM，以及我们认为我们作为订约当局在标准化BIM实施方面的作用。

通过在合同中提供标准化的对象类型库（OTL）和统一的BIM规范，我们鼓励所有利益相关者开始实施BIM。此外，每个项目的通用BIM协议和统一的BIM执行计划有助于我们标准化BIM项目中的公平竞争环境。不同的软件包和工具（如 Autodesk Civil 3D、Revit、Navisworks 和 BIM 360 协作平台）可帮助我们按照我们的规范交付和验证智能模型。

AWV – 佛兰德道路和交通局

佛兰德道路和交通局主要关注比利时佛兰德斯区域道路和高速公路的建设、维护和开发。因此，我们是基础设施建设者和基础设施管理者，参与并负责基础设施资产的整个生命周期。我们负责近 7，000 公里的道路、7，700 公里的自行车道、17，000 个机电装置和 1，600 个交通信号灯，所有这些都是为了为所有道路使用者实现平稳、安全和可持续的交通。此外，我们还管理许多桥梁、隧道、生态管道和其他道路基础设施元素，如声屏障、交通标志、护栏等。

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我们的建筑信息模拟愿景

我们在基础设施BIM中发挥了先锋作用，不仅在佛兰德政府中发挥了BIM标准化和实施的主导作用，而且还指导和支持我们所有的项目合作伙伴在基础设施领域应用BIM。此外，交通和公共工程政策领域的其他实体正在支持我们的愿景，并将根据我们使用的相同指导原则效仿我们的榜样（例如，对于水运基础设施）。

作为资产管理公司，我们自然面临着重大挑战，不仅要实现平稳和安全的移动出行，而且尤其是因为我们面临着老化的基础设施。这就是为什么我们希望充分利用现代数字方法或技术可以为我们提供的可能性，以及它们如何创新我们的工作方式。对我们来说，BIM正在成为支持未来道路管理局任务的关键，以及互联和自动驾驶的关键，我们希望能够提供BIM模型作为我们基础设施的必要高清数字孪生。

因此，我们的BIM愿景侧重于以下三个方面：

• 借助 BIM 模型，通过共同塑造数字孪生模型，促进相关施工方之间一种新的、更集成的协作方式。
• 此外，BIM建模提供了节省成本的可能性，将虚拟模型的附加值实施到施工过程中。
• 最后，BIM管理确保所有相关资产信息以结构化和统一的方式存储，并可用于整个生命周期的资产管理。
   

信息模型对生命周期资产管理的重要性

作为承包机构，我们不仅在项目的设计和执行阶段关注BIM建模，而且更加关注BIM管理方面。由于数据不仅在投资项目期间构建和使用模型时具有相关性，因此在项目实现后的几十年内，数据对于运营和维护至关重要。

道路基础设施的良好管理和维护基于有关我们所有资产的最新、完整和值得信赖的信息。使用BIM使我们有机会有效地收集这些资产整个生命周期的可用信息（图1）。通过收集一次信息，尽可能靠近源头，并以标准化的方式交换它，我们可以在生命周期中的任何时间将统一的数据提供给需要它的人。我们希望在任何时间在任何一方之间收集、管理、共享和传输数据，无论是在项目的设计阶段、现场工程执行期间，还是在实现后的维护期间。它应该通过更好地了解我们的资产来简化我们的运营。

因此，BIM作为信息管理流程是我们所有流程的核心。作为订约当局，我们认为我们有责任支持BIM的使用，并促进所有这些步骤的最大自动化。因此，我们正在自己开发的工具将最大限度地提供给与我们一起管理基础设施的所有利益相关者和合作伙伴，例如工程办公室、承包商、测量师、其他基础设施经理和市政当局。

对我们来说，BIM实施不仅仅是开发BIM模型和交换信息。我们希望接触所有利益相关者，并帮助使其成为每个人的双赢局面。通过专注于跨组织边界的团队合作，每个人都将提高他们的绩效，我们所有的道路使用者都将从中受益。

我们的建筑信息模拟工具

将BIM数据从工程公司或承包商传输给我们后，所有设计，施工和维护信息都存储在中央主数据模型中，即我们的资产信息管理（AIM）数据库。所有相关方在资产的整个生命周期中都使用此集中式数据库。每个人都可以查阅和丰富相同的真实数据源，即集中式主BIM模型，这是我们建筑信息管理或AIM背后的理念。

我们的BIM愿景得到了许多必要工具的支持，以使数据在AIM数据库中交付，处理，验证，验证，批准，存储，当然还可以搜索。

数据流（图2）经过几个步骤，并得到多个ICT应用程序的支持;例如：

• 数据交换门户，用于提供新充实或修改的数据，以及下载可用的现有数据以鼓励数据的重用。

• BIM 转换组件，用于通过 Forge 转换 BIM 文件（例如，从 BIM 360 转换文件），并根据对象类型库自动验证这些文件。

• 验证模块，使我们的内部员工（如工程师、主管和现场检查员）能够执行内容检查。

• 最后是AIM数据库，称为AWV Infra，其中存储的信息以供咨询，但也用于在每次维护操作或检查期间进行编辑。

作为BIM模型中标准化语言的对象类型库

数字BIM模型当然必须包含正确的信息，这在生命周期的每个阶段都很有用。我们希望将哪些知识、数据和信息链接到 BIM 模型中的每个对象？我们如何确保未来几年所有BIM模型都在同一结构基础上成型？为此，我们创建了OTL或对象类型库，作为整个建筑行业可以在比利时使用的通用语言和语义数据标准。OTL统一确定我们希望在资产的整个生命周期中收集哪些信息。

OTL 描述这些对象类型及其定义、属性或属性和关系，可以在 wegenenverkeer.data.vlaanderen.be（荷兰语）中查阅。联机文档包含不同的词汇表、主实现模型以及不同的主题和支持实施模型。OTL以网页的形式作为人类可读的版本发布，并通过机器可读的技术工件在技术上进一步解锁。它由道路和交通局通过利益相关者的密集参与和协作集中、准备和管理。

OTL的起点是现实世界中的物体：摄像机装置 - 灯杆，橱柜，桥梁，隧道，交通标志，垂直道路结构 - 但也不太可见，但对于物理部件（如软件组件）的正确操作至关重要。OTL 描述这些对象并记录相关属性（包括选项列表）和关系。借助此库，现在每个人都可以开始统一构建BIM模型，将几何图形和信息链接在一起。

与欧特克合作，采取了第一步，将 OTL 插入 Civil 3D 2020 的 BeNeLux 国家/地区工具包中，为用户提供将符合 OTL 的信息链接到几何图形的工具。

设计和执行项目阶段的BIM

建筑信息模拟的优势

如上所述，我们的长期愿景是专注于更好，更高效的资产管理，BIM方法可以真正帮助我们收集所需的资产信息。但在短期内，使用BIM可以带来很多优势，并在设计和执行阶段在项目层面创造附加值。

四个最常见或接受的优点如下：

• 围绕中央BIM模型一起工作使我们能够更好地与所有相关项目合作伙伴协作，并更有效地协作。

• 我们可以使用中央BIM模型在项目流程中更快，更早地检测设计错误，问题或可能的风险。这样，我们可以更快地响应这些发现，从而节省成本。因此，我们最终设计的质量将大大提高。

• 更高的定性设计可减少执行阶段的意外成本和延迟。即使由于更密集的设计协作和检查而导致设计阶段的成本更高，这也应该通过执行阶段的节省来弥补。

• 此外，由于我们在施工过程中会遇到的意外问题较少，因此我们及时完成项目的机会要高得多。

但这对特定项目意味着什么？我们可以或应该在特定项目中做些什么来创造这些附加值？BIM如何帮助我改进特定项目？我们可以在哪个项目阶段开始使用BIM？

要考虑的第一个因素是，在项目流程中，我们可以开始使用BIM。理想情况下，我们可以从项目的第一个想法或概念设计开始使用BIM。在设计阶段，我们可以构建具有更多设计细节、更详细的几何形状和更多所需信息的中央 BIM 模型。设计完成后，我们将BIM模型转移给承包商执行，并让他们在执行阶段结束时交付竣工BIM模型。基于OTL，这个竣工模型将准确包含我们后期操作和维护阶段所需的信息。

但是，我们也有一些项目开始使用BIM，这些项目已经处于更详细的设计阶段，或者准备建造的项目，但没有BIM设计模型。我们相信，在这些项目中，使用BIM仍然可以增加价值，但必须做出其他决定或选择其他重点，以确保我们仍然可以从BIM的工作方式中受益。

建筑信息模拟应用

在考虑在项目中使用BIM时要考虑的第二个因素是决定我们将如何在该项目中使用BIM模型，以充分利用它，与项目的总成本和复杂性有关。选择我们将在项目中使用BIM模型的目的涉及选择一个或多个所谓的“BIM应用程序”。为了便于使用，我们将这些BIM应用程序分为三组（图4）：

• 应将哪些信息源添加到模型中？我们要在模型中插入哪些输入？

• 根据模型中的可用数据，几何形状和添加到对象的信息，我们想要哪些分析或查询？或者我们希望将BIM模型用作信息来源，用于其他软件包中的哪些特定分析？

• 第三，我们希望根据BIM模型生成哪些输出或可交付成果？

作为设计阶段的信息来源，我们当然有设计本身。我们可以决定是否添加更详细的施工模型，例如可视化钢筋、模板或其他施工特定项目，以有效地准备、改进或跟进实际施工工程。

现有的地形情况也应经常包含在模型中。但根据项目的需要，这种现有情况可能非常有限，也可能非常详细。问题是来自地形测量的 3D 点或线是否足够，或者我们是否需要将这些对象建模为 3D 对象？如果需要将它们建模为3D对象，那么低水平的几何细节是否足够，或者我们是否需要现有情况的非常详细的3D对象 - 例如，因为我们需要将新的桥梁部件附加到现有桥梁上？此外，还可以添加大量公共数据，以便更好地可视化和解释我们的模型。在下面的示例（图 5）中，我们添加了一个基于激光雷达测量和 3D 建筑体积的彩色点云，无需任何进一步处理，就可以更好地解释更广泛的项目环境。
 

基于BIM模型中的所有可用信息，可以进行大量分析和查询。最常见的一种是所谓的冲突检测，或“冲突和问题检测”。冲突检测是指查看设计的不同部分如何匹配在一起，或者它们与现有情况的匹配程度如何。问题检测是指在模型中查找无法通过运行冲突检测分析检测到的问题。例如，一种类型的路缘石与另一种类型相连。尽管它们的3D几何形状不会发生冲突，但在定性设计中通常不应该发生这两种类型之间的突然切换。我们在项目中看到，Navisworks经常被用来以自动化的方式执行这种分析。这也是我们在机构内部使用的工具。

如果三维冲突和问题检测是BIM应用程序，通常包含在我们的BIM项目中，则有很多BIM应用程序在项目中并不总是有用的。例如，在BIM模型中包括项目阶段的可视化是否是一种附加值？额外的成本和精力值得吗？还可以选择其他分析（排水、阴影、噪声污染）。

最后，我们可以根据BIM模型查看可能的可交付成果。在这里，我们可以选择包括一些特定的 2D 图纸、一些横截面或基于对象的工程量清单，例如，将成本要素与模型中的几何元素链接起来。通常，一些渲染的可视化，VR或AR应用程序可以帮助更好地与公众沟通，并让他们对后院将要建造的东西有更好的印象。

BIM到底是什么？

如果我们已经就要包含哪些BIM应用程序做出了特定于项目的决定，那么下一步就是看看这到底意味着什么。我们的模型中必须包含哪些对象才能将这些应用程序付诸实践，这些对象必须建模的详细程度以及它们必须拥有哪些信息才能使所需的分析成为可能？我们的模型中需要的所谓细节水平是什么？

在我们的案例中，信息级别（LOI）在我们的数据标准OTL中得到了明确描述和固定。OTL的使用是强制性的，这意味着无论项目中包含哪些BIM应用程序，我们都希望在竣工模型中接收的所有信息始终符合OTL。每个项目都必须涵盖我们的信息需求。

几何级别 （LOG） 可能因项目或项目阶段而异。我们甚至可以在不同类型的对象之间或项目中的不同位置之间改变 LOG。根据所选的BIM应用程序，通常需要最少的LOLOG，以确保我们能够获得所需的结果。反过来也适用，当您第一次了解要在模型中使用的LOG时，更多的BIM应用程序将成为可能（或不可能）。

我们定义从0到+4的LOG级别，从基本几何形状到非常详细的3D模型（图6）。因此，我们的 BIM 模型中包含的几何形状可以从 0 级开始变化，0 级可以可视化为经典的地形测量，包括点、线和多边形。级别 3 包括非常详细的 3D 对象，包括所有外部细节，级别 4 甚至包括固定螺栓或内部细节，如钢筋。我们还预见了 LOG -1 用于不必自行可视化和建模但仍然需要信息的对象。

标准化合同文件

我们试图最大限度地提高标准化的方法是使我们的合同文件尽可能统一。它从主合同/招标文件中的一些一般章节开始，但这也意味着我们有一个BIM协议，该协议适用于我们机构的所有项目，包括BIM。本BIM协议是一份描述我们的BIM愿景，整个BIM流程，信息交换的一般规则，项目中包含的特定BIM任务以及我们希望包含在项目团队中的一些特定BIM角色的文件。这是一个单向文档，描述了我们项目中的一般BIM竞争环境。

合同中还包括BIM执行计划，从通用模板开始描述该项目的特定BIM方面。同样在这种情况下，我们最大限度地提高了文档的统一性。BIM应用程序可以从常规列表中选择，以便对不同项目中使用的应用程序A的描述始终相同。此外，所需的最小几何级别以统一的方式表示，使用LOG表，描述每个项目阶段和每组对象，这是所需的LOG。

我们还选择在所有BIM项目中始终使用相同的协作平台 - 再次最大化统一性，特别是对于我们所有的同事，这样他们就不会依赖于工程公司或承包商选择的平台。作为订约当局，我们为所有BIM项目提供BIM 360环境（图7）。

结论

道路基础设施的良好管理和维护基于有关所有物理地形对象（“资产”）的最新、完整和可靠的信息。BIM的使用使我们有机会在这些资产的整个生命周期内有效地收集，保存和管理必要的信息。OTL 是一种语义数据标准，它提供了一种供所有项目合作伙伴使用的通用语言。它还有助于我们以统一的方式收集信息。

基于我们可以开始应用BIM的项目阶段，并根据选定的BIM应用程序和几何水平，我们始终尝试最大化BIM对特定项目的附加值，同时考虑到可能的优势，以及所需的努力，时间和成本。

我们今年已开始在超过10%的年度投资项目中纳入并要求BIM，在我们的招标，BIM协议和BIM执行计划中加入指南和规范。对于我们自己，也对于我们所有的项目合作伙伴来说，高度的标准化对于在我们的项目中更有效地使用BIM至关重要。

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作为佛兰德道路和交通局（AWV）BIM和AIM实施计划的项目经理，Natasha Blommaert负责BIM愿景的开发以及道路基础设施BIM的组织，实施，IT协调和标准化。她专注于让每个利益相关者共同努力，实现先进的数字资产信息管理，以改善佛兰芒道路基础设施的实现、维护和利用。凭借她的BIM，CAD和GIS经验以及变更管理专业知识，她也是建筑行业数字化的推动者，并定期受邀就BIM，数字孪生，基础设施管理，数字化和标准化，智能应用等活动发表演讲。在佛兰芒公路局，她还协调 GIS 和数据管理团队，并在各种国家和国际董事会或指导委员会中代表该机构。

Timothy Nuttens是佛兰芒道路和交通局的BIM经理。他专注于如何在BIM模型中实施OTL数据标准的实际方面，以及与工程公司和承包商在机构项目中的合作。他还致力于通过制定必要的合同文件以及基础设施项目的标准化BIM协议和BIM执行计划，为这些项目制定BIM指南。他还与他的团队一起负责在所有项目阶段为参与BIM项目的内部同事提供支持。