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公路工程信息模型標(biāo)識(shí)編碼結(jié)構(gòu)研究

作者:梁才 王長(zhǎng)海來(lái)源:《深圳大學(xué)學(xué)報(bào)(理工版)》日期:2022-10-09人氣:1505

國(guó)際字典框架(international framework for dic?tionaries,IFD)是工程信息模型的3大基石之一,通過(guò)引入全局唯一標(biāo)識(shí)符(globally unique identifier, GUID)給每個(gè)工程概念定義一個(gè)全球唯一的標(biāo)識(shí)碼,不同國(guó)家、地區(qū)和語(yǔ)言的名稱和描述與GUID進(jìn)行對(duì)應(yīng),為不同環(huán)境、語(yǔ)言下統(tǒng)一信息語(yǔ)義,進(jìn)行國(guó)際化信息交換提供了基礎(chǔ)[1-2].

“十四五”期間是中國(guó)推動(dòng)智慧交通和新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要時(shí)期.2020年交通運(yùn)輸部在關(guān)于推動(dòng)交通運(yùn)輸領(lǐng)域新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)中指出,先進(jìn)信息技術(shù)深度賦能交通基礎(chǔ)設(shè)施,通過(guò)精確分析、精細(xì)管理等為建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)提供有力支撐.要實(shí)現(xiàn)公路設(shè)施建管養(yǎng)全生命周期精細(xì)化管理,從公路設(shè)計(jì)前期開始對(duì)項(xiàng)目建設(shè)、運(yùn)營(yíng)各階段的數(shù)據(jù)集成和有效傳遞是關(guān)鍵.而信息模型編碼作為人們進(jìn)行信息統(tǒng)一交換的基礎(chǔ),能最大限度地提高信息識(shí)別的準(zhǔn)確性以及信息處理和傳遞的自動(dòng)化水平[3].因此,有必要建立公路信息模型編碼體系,在現(xiàn)有模型分類編碼的基礎(chǔ)上解決模型標(biāo)識(shí)編碼問(wèn)題,以便工程模型和屬性信息被計(jì)算機(jī)快速識(shí)別,從而形成結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)用于集成管理.

1 公路工程信息模型編碼概況

    1. 1 信息模型分類編碼現(xiàn)狀

    建筑信息分類體系種類較多.國(guó)際建筑信息分類主要包括OmniClass(美國(guó))、 Uniclass 2015(英國(guó))、CCS(丹麥)和CoClass(瑞典)等體系,在實(shí)際使用時(shí)需要根據(jù)本地法規(guī)和技術(shù)要求,結(jié)合計(jì)算機(jī)開發(fā)相應(yīng)的分類工具,用于在全生命周期中已標(biāo)準(zhǔn)化格式傳達(dá)及呈現(xiàn)建筑信息[4].而使用信息分類體系對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行全生命周期信息管理還存在不少問(wèn)題,如缺乏從早期開始使用的信息交換平臺(tái)、缺乏共同語(yǔ)言造成溝通問(wèn)題、難以進(jìn)行資產(chǎn)全生命周期數(shù)據(jù)偏差的跟蹤和信息更新困難等[5].文獻(xiàn)[6]分析了國(guó)內(nèi)外信息分類標(biāo)準(zhǔn)在建筑業(yè)數(shù)字管理和資產(chǎn)信息管理等方面缺乏的概念框架和理論基礎(chǔ),提出了便于生命周期信息交換的可擴(kuò)展的概念框架,用于定義、管理和集成項(xiàng)目和資產(chǎn)信息.

    目前國(guó)際上采用的建筑信息分類,以線分類法為主,主要適用于建筑工程,對(duì)于土木工程其他專業(yè)支持不完全,只用于傳統(tǒng)的文檔、造價(jià)、檔案和規(guī)范等管理.現(xiàn)代分類體系包括目前美國(guó)采用的OmniClass和英國(guó)采用的Uniclass等分類標(biāo)準(zhǔn),都是基于ISO 12006-2框架,為適應(yīng)信息技術(shù)發(fā)展要求而提出的,在工程建設(shè)行業(yè)的材料供應(yīng)商和工程經(jīng)濟(jì)等行業(yè)有較廣泛的應(yīng)用.

    中國(guó)現(xiàn)有的公路工程信息模型分類編碼大都基于《信息分類和編碼的基本原則與方法》(GB/T 7027—2002)以及ISO 12006-2分類體系建立,在《公路工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(JTG/T 2420—2021)中對(duì)信息模型的成果、過(guò)程、資源和屬性等分類對(duì)象進(jìn)行了編碼[7-8],但沒(méi)有對(duì)具體模型標(biāo)識(shí)進(jìn)行編碼,無(wú)法與工程構(gòu)件對(duì)象及相應(yīng)的屬性進(jìn)行關(guān)聯(lián),沒(méi)有被推廣應(yīng)用[9].現(xiàn)有的模型標(biāo)識(shí)編碼大都參考鐵路工程系統(tǒng)分解結(jié)構(gòu)(engineering break?down structure,EBS)編碼,以《鐵路工程實(shí)體結(jié)構(gòu)分解指南(1. 0版)》[10]為基礎(chǔ),采用人工手動(dòng)編碼或者計(jì)算機(jī)輔助批量編碼的方式與模型構(gòu)件關(guān)聯(lián),但也存在編碼與現(xiàn)行的IFD標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)獨(dú)立、編碼擴(kuò)展及組合應(yīng)用不夠靈活、不利于大數(shù)據(jù)提取和利用等問(wèn)題,有必要針對(duì)公路工程特點(diǎn)結(jié)合IFD標(biāo)準(zhǔn)建立一套公路工程信息模型標(biāo)識(shí)編碼.

    1. 2 模型標(biāo)識(shí)編碼結(jié)構(gòu)分析

    當(dāng) 前 建 筑 信 息 模 型(building information modeling,BIM)技術(shù)在公路工程行業(yè)逐漸得到應(yīng)用和推廣,對(duì)公路建設(shè)項(xiàng)目全過(guò)程數(shù)字化、信息化管理要求也越來(lái)越高.為了結(jié)合BIM模型對(duì)項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程進(jìn)行管理,在BIM模型構(gòu)件中建立唯一的標(biāo)識(shí)編碼,可便于不同格式的BIM數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)之間進(jìn)行傳遞.目前應(yīng)用的模型標(biāo)識(shí)編碼結(jié)構(gòu)主要有以下幾種.

    1. 2. 1 工程系統(tǒng)分解結(jié)構(gòu)(engineering-system breakdown structure,EBS)編碼

    工程系統(tǒng)分解結(jié)構(gòu)是按照“功能面”和“專業(yè)要素”進(jìn)行分解的,采用多級(jí)別的層次碼進(jìn)行編碼,較高層級(jí)上的每一個(gè)類別都包含并且只能包含交底層級(jí)的全部類別.目前應(yīng)用較廣泛的是中國(guó)鐵路BIM聯(lián)盟發(fā)布的《鐵路工程實(shí)體結(jié)構(gòu)分解指南(1. 0版)》[10](簡(jiǎn)稱鐵路EBS標(biāo)準(zhǔn)),主要為適應(yīng)信息化發(fā)展及工程全生命周期信息集成和管理需求建立,公路行業(yè)各相關(guān)專業(yè)參照使用.

    實(shí)體結(jié)構(gòu)編碼主要包括工點(diǎn)編碼和EBS編碼規(guī)則.其中,工點(diǎn)編碼結(jié)構(gòu)為項(xiàng)目編碼(6位)+工點(diǎn)類型碼(2位)+工點(diǎn)順序號(hào)(4位),工點(diǎn)類型按專業(yè)劃分,按管理跨度確定最小管理單元,主要用于定位實(shí)體構(gòu)件所在的空間位置.EBS編碼主要用于描述實(shí)體構(gòu)件的層級(jí)和專業(yè)屬性,主要以工程量清單編碼為依據(jù),如表1.

    表1 EBS編碼(部分) Table 1 EBS code (part)

    表1 EBS編碼(部分) Table 1 EBS code (part)

    EBS編碼在實(shí)際分解操作時(shí),需要施工單位人員根據(jù)實(shí)際情況選擇EBS模板進(jìn)行補(bǔ)充完善,并與合同清單條目相對(duì)應(yīng).EBS模板與清單存在差異時(shí),要進(jìn)行拆分或合并,將其納入EBS模板對(duì)應(yīng)條目.EBS分解是隨著工程各階段的進(jìn)行而呈動(dòng)態(tài)變化的.EBS編碼應(yīng)用于公路工程橋梁隧道等構(gòu)筑物時(shí)有較好的適用性,但由于公路的工程工點(diǎn)和項(xiàng)目劃分存在差異,現(xiàn)有的鐵路EBS編碼將位置碼、設(shè)施碼和構(gòu)件碼混編,難以適應(yīng)多層級(jí)劃分,EBS單元和計(jì)量元素之間無(wú)法建立更深層級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系.如針對(duì)道路工程各分項(xiàng)的具體分段方式根據(jù)實(shí)際情況劃分各不相同,無(wú)法按EBS工點(diǎn)劃分形成統(tǒng)一的分段,與項(xiàng)目建設(shè)管理過(guò)程中各分項(xiàng)的工程量及費(fèi)用元素?zé)o法形成對(duì)應(yīng).

    1. 2. 2 空間+分類+順序多級(jí)編碼組合

    該編碼體系采用空間代碼對(duì)模型所在空間總體位置進(jìn)行描述,結(jié)合JTG/T 2420-2021[7]中對(duì)構(gòu)件的信息分類原則建立構(gòu)件分類編碼,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)模型構(gòu)件定位和分類的綜合描述,并通過(guò)設(shè)置順序碼對(duì)統(tǒng)一空間代碼下多個(gè)構(gòu)件實(shí)例進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí).其中,空間編碼分為4個(gè)層級(jí),分別為項(xiàng)目代碼、標(biāo)段代碼、整體空間代碼和局部空間代碼.模型標(biāo)識(shí)碼典型結(jié)構(gòu)如圖1.

    此類編碼體系可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模型空間位置和分類編碼的綜合描述,不僅實(shí)現(xiàn)了模型構(gòu)件唯一標(biāo)識(shí)碼劃分,而且與現(xiàn)行的ISO 12006-2分類編碼體系融合,有效利用了模型信息分類編碼.但是,空間代碼由數(shù)據(jù)生產(chǎn)方自行擬定,主要從施工圖設(shè)計(jì)角度出發(fā),用于與工程量等3級(jí)清單實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng),與建設(shè)管理中的計(jì)量、質(zhì)檢和管理臺(tái)賬等單元拆分方式有所區(qū)別.空間編碼只能實(shí)現(xiàn)部分層次的分解,且模型空間劃分與分類編碼存在部分程度重疊及信息冗余.順序碼對(duì)模型空間位置的描述也不夠全面,對(duì)于建設(shè)全過(guò)程信息化結(jié)合及大數(shù)據(jù)利用的程度有限.

    圖1 模型標(biāo)識(shí)碼典型結(jié)構(gòu)Fig. 1 Typical structure of model identification code.

    圖1 模型標(biāo)識(shí)碼典型結(jié)構(gòu)Fig. 1 Typical structure of model identification code.

    1. 2. 3 工程項(xiàng)目分解結(jié)構(gòu)(work breakdown struc?ture,WBS)編碼

    WBS分解方式側(cè)重于項(xiàng)目實(shí)施階段,對(duì)信息模型參照公路工程行業(yè)中關(guān)于單位、分部及分項(xiàng)工程的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行拆分,可以實(shí)現(xiàn)較高的拆分精度,并自動(dòng)創(chuàng)建模型結(jié)構(gòu)樹,與項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度、成本計(jì)劃等進(jìn)行關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程的信息管理.公路工程結(jié)構(gòu)劃分編碼包含單位工程、分部工程、分項(xiàng)工程及其子項(xiàng)等多個(gè)層級(jí),每個(gè)層級(jí)內(nèi)部對(duì)名稱及序號(hào)單獨(dú)編號(hào).WBS拆分編碼結(jié)構(gòu)如圖2.表2列出了部分路基工程及橋梁工程結(jié)構(gòu)劃分編碼樣例.

    圖2 WBS拆分編碼結(jié)構(gòu)Fig. 2 Coding structure of WBS splitting.

    圖2 WBS拆分編碼結(jié)構(gòu)Fig. 2 Coding structure of WBS splitting.

    WBS分解方式將項(xiàng)目工作內(nèi)容按目標(biāo)導(dǎo)向進(jìn)行層次分明的劃分,便于每個(gè)工作單元單位更小、內(nèi)容更精確.但由于項(xiàng)目建設(shè)和管理過(guò)程中不同參與方對(duì)項(xiàng)目工作的分解方式不同,對(duì)項(xiàng)目的關(guān)注重點(diǎn)和關(guān)注維度也不同.按照施工管理需求拆分可能會(huì)存在過(guò)于細(xì)致或容易漏項(xiàng)等問(wèn)題,且與現(xiàn)行的分類編碼體系相互獨(dú)立,難以滿足項(xiàng)目各階段不同維度的管理需求.

    表2 橋梁工程結(jié)構(gòu)劃分編碼(部分) Table 3 Structure division and coding of bridge engineering (part)

    表2 橋梁工程結(jié)構(gòu)劃分編碼(部分) Table 3 Structure division and coding of bridge engineering (part)

2 模型標(biāo)識(shí)編碼需求及組成分析

    模型編碼除了便于計(jì)算機(jī)快速識(shí)別模型構(gòu)件和方便信息表達(dá)等傳統(tǒng)需求外,還應(yīng)以模型和編碼為載體,在高速公路全生命周期中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成和共享,使得模型和信息得到有效傳遞和合理利用,滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求.

    2. 1 項(xiàng)目投資、進(jìn)度、質(zhì)量和安全管理的需求

    項(xiàng)目投資建設(shè)方一方面需要進(jìn)行準(zhǔn)確的成本估算和成本控制,另一方面需要將建設(shè)過(guò)程與投資管理進(jìn)行數(shù)字化關(guān)聯(lián),通過(guò)信息及管理過(guò)程的拆分,實(shí)現(xiàn)投資的精確管控.文獻(xiàn)[7]基于現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)分類系統(tǒng)(如MasterFormat、 UniFormat和UniClass),制定了標(biāo)準(zhǔn)單價(jià)信息的詳細(xì)估算過(guò)程和方法,在滿足施工信息可重用性需求的同時(shí),提高施工項(xiàng)目成本管理效率.通過(guò)結(jié)合BIM建立數(shù)據(jù)庫(kù),使項(xiàng)目管理中成本與分解結(jié)構(gòu)相結(jié)合,可最大限度地減少項(xiàng)目變更和預(yù)算遺漏,并提高項(xiàng)目成本估算和風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)的準(zhǔn)確性[11-12].

    在項(xiàng)目建設(shè)全過(guò)程信息模型管理中需要構(gòu)建統(tǒng)一的編碼體系,通過(guò)模型標(biāo)識(shí)編碼使BIM模型成為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)集進(jìn)度、質(zhì)量和安全于一體的施工全過(guò)程信息模型管理[13-14].將項(xiàng)目進(jìn)度、質(zhì)量和投資等信息與信息模型進(jìn)行關(guān)聯(lián),在三維空間尺度上實(shí)施展示、統(tǒng)計(jì)和分析.建設(shè)管理方需要通過(guò)空間編碼對(duì)模型構(gòu)件進(jìn)行定位,如具體某個(gè)單項(xiàng)工程或者工點(diǎn)的建設(shè)情況.工點(diǎn)的劃分需要適當(dāng)?shù)暮暧^管理維度,并應(yīng)盡量減少與分類編碼的信息冗余,便于快速提取管理方需要的項(xiàng)目信息[15].

    2. 2 計(jì)量支付的需求

    計(jì)量支付是建設(shè)信息化管理中的重要環(huán)節(jié),是控制高速公路投入支出的關(guān)鍵,也是確保信息化管理系統(tǒng)有效實(shí)施、確保公路工程項(xiàng)目質(zhì)量安全的有效控制和管理手段.要將計(jì)量支付與BIM模型關(guān)聯(lián)實(shí)現(xiàn)信息化管理,需要施工實(shí)施單位預(yù)先根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)文件建立0#臺(tái)賬,為計(jì)量提供數(shù)據(jù)支撐[16].臺(tái)賬編制將具體分部分項(xiàng)、樁號(hào)部位的工程數(shù)量、單價(jià)和金額等進(jìn)行拆分(表3),并與工程量清單細(xì)目相對(duì)應(yīng),編制相應(yīng)的條目編碼,再根據(jù)具體條目的完成情況進(jìn)行計(jì)量申請(qǐng)及審批.

    2. 3 資產(chǎn)及檔案管理的需求

    基于信息模型的資產(chǎn)信息管理流程已在全球范圍內(nèi)達(dá)成共識(shí),但對(duì)于項(xiàng)目建設(shè)全生命周期來(lái)說(shuō),設(shè)施和資產(chǎn)集成仍然存在問(wèn)題,主要是由于BIM標(biāo)準(zhǔn)的缺失及不準(zhǔn)確的信息交換[17].建筑信息模型的應(yīng)用可有效改善傳統(tǒng)資產(chǎn)管理基于文檔的、分散的、不可訪問(wèn)的和非結(jié)構(gòu)化的信息管理方式,通過(guò)將項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工信息形成結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)移到資產(chǎn)信息模型中,能實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)的持續(xù)管理,尤其是歷史信息的回溯[18].

    將公路工程龐大的工程檔案進(jìn)行信息化管理后,可以將傳統(tǒng)的紙質(zhì)文檔轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),并利用云存儲(chǔ)、計(jì)算機(jī)檢索等技術(shù)實(shí)現(xiàn)檔案的高效利用.傳統(tǒng)的檔案管理采用專用檔案編碼,在項(xiàng)目勘察設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中分階段使用,各階段與同一階段管理中的各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)缺乏有效關(guān)聯(lián).而通過(guò)建立公路工程信息模型唯一標(biāo)識(shí)編碼并與檔案關(guān)聯(lián),可在項(xiàng)目模型、建設(shè)數(shù)據(jù)和檔案之間有效打通.因此對(duì)公路工程信息模型進(jìn)行編碼還需滿足項(xiàng)目不同階段、不同專業(yè)、不同類型檔案的分類管理需求,并記錄每一次關(guān)鍵過(guò)程的歷史資料以便用于回溯.

    表3 高速公路0#臺(tái)賬示例Table 3 Example of Expressway 0#account

    表3 高速公路0#臺(tái)賬示例Table 3 Example of Expressway 0#account
    2. 4 大數(shù)據(jù)利用的需求

    對(duì)公路工程設(shè)計(jì)、建設(shè)和管養(yǎng)等全過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行集成分析、加工和利用,是數(shù)據(jù)管理價(jià)值的重要體現(xiàn)[19].有必要將項(xiàng)目全過(guò)程產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)按自定義條件進(jìn)行多維度動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)分析,并與信息模型結(jié)合進(jìn)行可視化輸出和有效管理.因此,對(duì)公路工程信息模型進(jìn)行編碼需滿足不同數(shù)據(jù)的分類統(tǒng)計(jì)需求,按模型構(gòu)件設(shè)置多層級(jí)的分類編碼,便于計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速提取及統(tǒng)計(jì).

    2. 5 快速生產(chǎn)的需求

    標(biāo)識(shí)碼作為以計(jì)算機(jī)使用為主的一種中間數(shù)據(jù),應(yīng)便于計(jì)算機(jī)軟件快速生產(chǎn),避免因人工編碼錄入而導(dǎo)致工作量加大、容易產(chǎn)生錯(cuò)誤等問(wèn)題.同時(shí)作為與信息模型關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù),應(yīng)結(jié)合模型的生產(chǎn)方式,盡量在建模過(guò)程中進(jìn)行融入.其中,針對(duì)構(gòu)件識(shí)別的編碼應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)件及構(gòu)件庫(kù)中內(nèi)置;針對(duì)項(xiàng)目空間位置的編碼應(yīng)盡可能便于計(jì)算機(jī)識(shí)別和自動(dòng)生成,以提高標(biāo)識(shí)碼生成和利用的效率.

3 編碼結(jié)構(gòu)方案

    公路工程模型標(biāo)識(shí)不能僅考慮IFD編碼或者工程實(shí)體結(jié)構(gòu)編碼準(zhǔn)則,而應(yīng)該將二者結(jié)合起來(lái)進(jìn)行應(yīng)用,綜合考慮建設(shè)管理、計(jì)量支付、檔案管理和大數(shù)據(jù)利用等不同需求,結(jié)合現(xiàn)有的分類編碼體系形成適用于公路工程設(shè)計(jì)、建設(shè)及管理的一種獨(dú)特的標(biāo)識(shí)編碼.

    3. 1 公路工程信息模型標(biāo)識(shí)編碼特征

    目前,中國(guó)針對(duì)公路工程信息劃分的基礎(chǔ)是公路建設(shè)項(xiàng)目及其劃分,如單項(xiàng)工程、單位工程、分部工程和分項(xiàng)工程等,主要參照《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》[20]中關(guān)于單位、分部及分項(xiàng)工程的劃分原則進(jìn)行.在建設(shè)項(xiàng)目管理中將模型構(gòu)件標(biāo)識(shí)碼與具體分部分項(xiàng)工程進(jìn)行匹配,實(shí)現(xiàn)信息模型與管理數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián).

    公路工程信息模型編碼的標(biāo)準(zhǔn)化是一個(gè)系統(tǒng),除了標(biāo)準(zhǔn)框架、分類編碼和基本原則外,還應(yīng)包括具體編碼方法和方案的標(biāo)準(zhǔn)化.中國(guó)現(xiàn)有公路工程信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)只解決了分類問(wèn)題的標(biāo)準(zhǔn)化,但沒(méi)有解決唯一標(biāo)識(shí)問(wèn)題.《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》[12]中對(duì)單位、分部及分項(xiàng)工程也只給定了基本框架,不同的施工、質(zhì)檢單位和標(biāo)段在實(shí)際劃分時(shí)千差萬(wàn)別,無(wú)法形成標(biāo)準(zhǔn)化,編碼和數(shù)據(jù)更新處理花費(fèi)大量人工,也給模型信息和管理數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)造成了障礙.

    與此同時(shí),公路工程作為量大面廣的線性工程,包含大量的高填深挖路段和分離式路基等,設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí)需要因地制宜分段實(shí)施,以樁號(hào)為基礎(chǔ)進(jìn)行多層次的拆分,并在實(shí)際施工過(guò)程中根據(jù)地形地質(zhì)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整[21].因此,公路工程信息模型標(biāo)識(shí)碼應(yīng)能適應(yīng)公路工程不同分項(xiàng)及子項(xiàng)的分段要求,并與項(xiàng)目WBS及計(jì)量管理需求相匹配,才能實(shí)現(xiàn)模型信息與管理數(shù)據(jù)的映射.

    3. 2 “五段位”編碼架構(gòu)

    本課題組提出一種“項(xiàng)目碼+工點(diǎn)碼+構(gòu)件碼+位置碼+版本碼”的公路工程信息模型構(gòu)件唯一標(biāo)識(shí)編碼,在ISO 12006-2分類編碼體系中進(jìn)行擴(kuò)展(表4).通過(guò)標(biāo)識(shí)編碼將BIM構(gòu)件與項(xiàng)目建設(shè)、運(yùn)營(yíng)管理數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián),能與設(shè)計(jì)單元、工程量清單和計(jì)量單元實(shí)現(xiàn)良好的映射關(guān)系,實(shí)現(xiàn)三維空間模型數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化管理及數(shù)據(jù)的集成、共享及大數(shù)據(jù)應(yīng)用.

    圖3 模型標(biāo)識(shí)編碼分解思路Fig.3 Decomposition of model identification code.

    圖3 模型標(biāo)識(shí)編碼分解思路Fig.3 Decomposition of model identification code.

    表4 模型構(gòu)件標(biāo)識(shí)碼組成Table 4 Composition of model identification code

    表4 模型構(gòu)件標(biāo)識(shí)碼組成Table 4 Composition of model identification code
    3. 3 “五段位”編碼方法
    3. 3. 1 項(xiàng)目碼

    項(xiàng)目碼由項(xiàng)目建設(shè)單位擬定,應(yīng)在《公路路線標(biāo)識(shí)規(guī)則和國(guó)道編號(hào)》(GB/T 917)[22]上進(jìn)行擴(kuò)展,編號(hào)宜由公路路線編號(hào)(G(S/X/Y/Z)XXX)和項(xiàng)目簡(jiǎn)稱組成,采用字母或數(shù)字組成,不含特殊字符.

    3. 3. 2 工點(diǎn)碼

    工點(diǎn)碼主要考慮設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理需求,對(duì)公路工程實(shí)體進(jìn)行劃分,形成項(xiàng)目信息化管理的組成單元.工點(diǎn)碼由表代碼及一級(jí)類、二級(jí)類、三級(jí)類、四級(jí)類代碼組成,相鄰層級(jí)代碼之間采用“. ”相連,參照《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)第一冊(cè)土建工程》(JTG F80-1—2017)[20]中“附錄A單位、分部及分項(xiàng)工程的劃分”規(guī)定的單位工程劃分原則劃分.其中,一級(jí)類按照公路工程主專業(yè)類型劃分;二級(jí)類為專業(yè)內(nèi)具體工點(diǎn)順序碼,并按照子專業(yè)類型劃分不同區(qū)間;針對(duì)互通立交二級(jí)類,設(shè)置三級(jí)類為立交下各子專業(yè);四級(jí)類為子專業(yè)下具體工點(diǎn)順序碼.

    3. 3. 3 構(gòu)件碼

    構(gòu)件分類碼按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》(GBT 51269—2017)進(jìn)行分類,并根據(jù)公路工程的特點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展應(yīng)用.編碼格式采用表代碼及一級(jí)類、二級(jí)類、三級(jí)類和四級(jí)類代碼組成,相鄰層級(jí)代碼之間采用“. ”相連.

    3. 3. 4 位置碼

    位置碼主要反應(yīng)同一工點(diǎn)下某類構(gòu)件不同實(shí)例的順序編號(hào),采用表代碼及一級(jí)類、二級(jí)類、三級(jí)類代碼組成,按照分部、分項(xiàng)和構(gòu)件位置進(jìn)行編碼.一級(jí)類是分部劃分,如道橋梁分為左幅和右幅,隧道分為左洞、右洞和橫洞等;二級(jí)類為分項(xiàng)位置,按照垂直于構(gòu)造物軸線的方向劃分,對(duì)橋梁樁基按照相應(yīng)的墩柱編號(hào)從小到大依次編碼;三級(jí)類為構(gòu)件位置,依據(jù)設(shè)計(jì)圖中編號(hào)順序或按照沿構(gòu)造物軸線的方向劃分.

    3. 3. 5 版本碼

    編碼結(jié)構(gòu)由表代碼及一級(jí)類組成,考慮BIM構(gòu)件在設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)維養(yǎng)護(hù)階段的變更等因素,添加版本序號(hào)信息.初始版本為00,變更版本序號(hào)編碼為01~99.

    3. 3. 6 編碼示例

    如某一項(xiàng)目的橋梁墩柱,編碼為S3XL+63-03. 0003. 00. 00+18-04. 04. 02. 00+61-01. 16. 001+62-00,表示項(xiàng)目碼為省高速公路網(wǎng)(S3XL),單位工程為第3座橋梁(63-03. 0003. 00. 00),構(gòu)件分類為墩柱(18-04. 04. 02. 00),位置為左幅第16號(hào)(61-01. 16. 001),版本號(hào)為初始版本(62-00).

    3. 4 編碼結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展

    除了常規(guī)的針對(duì)某種分解方式的編碼表進(jìn)行擴(kuò)展外,還可以根據(jù)實(shí)際需求對(duì)編碼結(jié)構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)展,對(duì)“五段位”編碼結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆分及重組.如針對(duì)構(gòu)造物級(jí)別或者工點(diǎn)進(jìn)行信息關(guān)聯(lián)及管理時(shí),可以采用“項(xiàng)目碼”+“工點(diǎn)碼”+“版本碼”進(jìn)行橋梁、隧道和涵洞等構(gòu)造物進(jìn)行管理,實(shí)現(xiàn)構(gòu)造物和構(gòu)件的多層級(jí)信息關(guān)聯(lián).在管理使用時(shí),還可以和信息分類標(biāo)準(zhǔn)中的建設(shè)階段、組織角色等進(jìn)行組合應(yīng)用.

4 標(biāo)識(shí)碼的應(yīng)用

    模型標(biāo)識(shí)碼用于與BIM技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)公路工程全生命周期的應(yīng)用和傳遞.在項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)營(yíng)各階段不斷更新和完善工程的編碼信息,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的快速識(shí)別,并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成、共享、檢索和分析.編碼標(biāo)識(shí)也可與現(xiàn)行的工程造價(jià)、物料、資產(chǎn)管理等編碼體系結(jié)合,滿足不同層次的應(yīng)用需求.

    4. 1 標(biāo)識(shí)碼的產(chǎn)生

    產(chǎn)生標(biāo)識(shí)碼的傳統(tǒng)方式是借助信息化的手段進(jìn)行批量和快速編碼.將構(gòu)件分類碼內(nèi)置于“族庫(kù)”或者構(gòu)件庫(kù)中,開發(fā)編碼工具實(shí)現(xiàn)工點(diǎn)碼和位置碼的批量編碼.但這種方式仍需要大量的人工介入,且模型更新后需要重構(gòu)編碼.理想的編碼方式應(yīng)從信息模型的設(shè)計(jì)源頭出發(fā),將編碼標(biāo)準(zhǔn)融入到設(shè)計(jì)軟件中,依托設(shè)計(jì)過(guò)程中豐富的構(gòu)件資源庫(kù)以及原始信息,實(shí)現(xiàn)整個(gè)項(xiàng)目信息模型的自動(dòng)化編碼,在設(shè)計(jì)軟件中對(duì)模型進(jìn)行自動(dòng)編碼并關(guān)聯(lián),在施工階段根據(jù)需求進(jìn)一步拆分并完善相關(guān)信息,為后續(xù)各階段的應(yīng)用提供依據(jù).

    4. 2 項(xiàng)目應(yīng)用案例

    基于本研究提出的標(biāo)識(shí)碼編碼結(jié)構(gòu),結(jié)合現(xiàn)有的行業(yè)和地方編碼標(biāo)準(zhǔn),已初步在橋梁、隧道等三維設(shè)計(jì)軟件中植入編碼規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn),并在廣西象州至來(lái)賓高速公路建設(shè)項(xiàng)目中進(jìn)行了應(yīng)用,達(dá)成的預(yù)期包括:

    1)打通了從設(shè)計(jì)到施工的信息模型數(shù)據(jù),為融合提供了基礎(chǔ).針對(duì)橋梁和隧道等構(gòu)造物,完成三維數(shù)字化設(shè)計(jì)后,能輸出構(gòu)件三維模型及關(guān)聯(lián)的屬性信息和編碼(設(shè)計(jì)輸出的隧道模型及編碼請(qǐng)掃描文末右下角二維碼見(jiàn)圖S1),并針對(duì)構(gòu)造物輸出對(duì)應(yīng)的屬性信息文件,實(shí)現(xiàn)多層級(jí)信息的輸出.

    2)為基于BIM的項(xiàng)目建設(shè)管理應(yīng)用提供了基礎(chǔ).基于設(shè)計(jì)傳遞的信息模型及編碼,能實(shí)現(xiàn)勘察資料和設(shè)計(jì)圖紙的關(guān)聯(lián).以拆分后的模型及標(biāo)識(shí)碼作為主數(shù)據(jù),進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了建設(shè)管理的進(jìn)度、計(jì)量、質(zhì)量和安全等信息的關(guān)聯(lián)和數(shù)據(jù)集成(基于模型標(biāo)識(shí)編碼建設(shè)管理的應(yīng)用請(qǐng)掃描文末右下角二維碼見(jiàn)圖S2).通過(guò)BIM的可視化及豐富信息,可幫助管理者快速了解施工現(xiàn)場(chǎng)情況.

    3)為后期養(yǎng)護(hù)運(yùn)營(yíng)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ).通過(guò)以信息模型作為數(shù)據(jù)底盤,匯集勘察設(shè)計(jì)、建設(shè)管理過(guò)程中的各類數(shù)據(jù),形成三維數(shù)據(jù)資產(chǎn),進(jìn)一步為后期養(yǎng)護(hù)和運(yùn)營(yíng)提供基礎(chǔ)資料.

結(jié) 語(yǔ)

    公路工程信息模型應(yīng)用是公路工程向全生命周期設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維一體化發(fā)展的要求,是信息化、數(shù)字化和互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù)在工程領(lǐng)域應(yīng)用的結(jié)果.信息模型編碼是確保模型信息被計(jì)算機(jī)快速識(shí)別,實(shí)現(xiàn)各階段數(shù)據(jù)傳遞和一體化應(yīng)用的基礎(chǔ).在分析公路工程現(xiàn)狀模型編碼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,提出了一種“五段位”標(biāo)識(shí)編碼結(jié)構(gòu),并應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中,實(shí)現(xiàn)了信息的有效傳遞.公路工程信息模型標(biāo)識(shí)編碼的建立為公路行業(yè)信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和交換提供了依據(jù).


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