2.5　軟件工具與平臺體系

軟件工具與平臺體系主要包括用于模型創建和基本使用的軟件與用于數據管理和應用的平臺。

2.5.1　模型創建及使用軟件

1．概念

滿足城市軌道交通工程的建筑信息模型創建和使用的軟件，目前主要包括Revit、CATIA、ARCHICAD、AECOsim Building Designer等。

2．Revit

（1）產品的相對優勢

Revit從一開始就定位于建筑業，Autodesk公司投入大量人力、物力對Revit進行功能拓展與性能優化，充分發揮了Autodesk公司擅長人機交互設計的優勢，軟件易懂易學。

軟件從一開始就借鑒PTC公司的零件編輯器技術開發了族編輯器，使不懂軟件開發的建筑工程師可以根據需求制作構件。其強大的自定義能力建立了強大的適應能力，基本能夠滿足地鐵車站建模各專業的需求。

Autodesk公司比較重視建筑業與中國市場，Revit不僅是建筑業專用功能開發投入最大的特征建模軟件，也是唯一在軟件產品本身進行了充分中國化定制的BIM建模軟件，易于中國工程師學習掌握。軟件功能最齊全，建筑、結構與機電各專業比較平衡。

（2）產品的相對劣勢

在應用層次上，Revit原本的目標客戶是小型房建項目，軟件的核心技術中未考慮地鐵行業的需求。例如，缺乏巖土方面的要素，難以處理地鐵建設所需的土體的變形受力與位移等信息；只能基于空間直角坐標系處理空間信息，沒有轉換為大地坐標系的手段，難以滿足地鐵等大型線性工程的需求。此外，還不能在通風系統中創建風道，不能按工程邏輯創建地鐵的混合風室等。這導致Revit在地鐵行業中的應用大多局限在管線綜合與施工時空模擬等方面，其他應用往往流于形式，成為營銷手段。而雜散電流等地鐵行業的關鍵問題在Revit體系中完全沒有可行的處理手段。

在應用生態上，國內沒有基于Revit平臺（或可以利用Revit模型中的信息）的地鐵類分析計算軟件，難以形成工程量計算、能耗分析等有效應用，模型的價值有限。

在建模邏輯上，Revit仍是一種構件幾何尺寸驅動的建模軟件，不能在線路設計階段用平縱面幾何位置驅動站點與區間的站位，限制模型的動態調整能力與數據關聯性。而地鐵行業的總體設計對工點設計與專項設計的約束和接口也是Revit技術體系無法處理的難題。

在軟件技術層面上，Revit系統模塊化不足帶來了很多問題。一方面，軟件中累積的低效代碼太多，非常笨重，對內存與CPU的消耗大；另一方面，不容易吸收利用當代先進的軟件技術，在很多關鍵模塊上至今還在采用二十年前的軟件技術。例如，早在十年前多核CPU就已經成為主流技術，而Revit在很多地方還只能單線程計算，難以發揮新硬件技術的優勢。因而很難用Revit進行施工圖的深度全專業設計，最多只能進行全專業翻模（設計模型中有大量的驅動信息，遠比基于二維CAD所翻的模型復雜）。

3．CATIA

（1）產品的相對優勢

CATIA的產品系統非常完整且強大，在計算機輔助設計、計算機輔助分析、計算機輔助制造與產品信息管理等方面都有成熟產品且大多占據最高端位置，能夠提供目前PLM所涉及的絕大多數技術。

CATIA系列產品擁有強大的底層平臺，組件化與模塊化程度高，容易進行二次開發。而CATIA在制造業的龐大用戶群中有大量二次開發人才，很容易招募人才進行建筑業應用的開發，擁有良好的產業生態。

因而在理論上，CATIA及達索公司的PLM體系可以實現地鐵BIM領域的絕大多數應用。

（2）產品的相對劣勢

CATIA是一個通用的制造業（含建筑業）建模平臺，并沒有按建筑業的規則組織數據，缺少專門針對建筑業的應用組件，沒有面向建筑業工程師的人機交互界面支持，軟件難學難用，在建筑業工作效率低下。

同時，達索公司的分析計算軟件雖然功能強大，但也尚未達到可以處理時間、空間效應的程度。巖土是離散體還是連續體等最基本的理論爭議也限制了達索體系軟件這種基于算法的工具的有效性。

此外，軟件的高價格與建模分析的高人工成本讓CATIA在地鐵行業的應用停留在科研與個別高大難項目上。

4．ARCHICAD

（1）產品的相對優勢

ARCHICAD是唯一一個擁有純粹建筑業基因的BIM建模軟件，工作邏輯與建筑師的設計思路比較相近，基本符合建筑設計的流程，人機交互界面友好，對建筑師而言易學易用。

GRAPHISOFT公司十分注重與其他軟件的協作，是OPEN BIM的發起者之一，對IFC標準的支持力度較強。

（2）產品的相對劣勢

ARCHICAD的優勢僅集中在房屋建筑工程的建筑專業設計上，而地鐵設計中沒有立面設計，ARCHICAD的很多功能在地鐵領域并無用武之地。而ARCHICAD的機電及施工應用基本上略高于插件水平，面對以管理綜合為主要應用的地鐵BIM應用現狀，難以發揮優勢。

此外，針對中國用戶的定制極為不足，不僅沒有按中國標準規范開發中國版本，連操作界面的漢化都還沒有做好，其翻譯水平相當于翻譯軟件，界面上很多中文詞匯非常難以理解，多數工程師寧可使用英文界面。

ARCHICAD在地鐵行業的應用大多局限在車站建筑與結構建模上，但地鐵領域的IFC還未開始研究，因而ARCHICAD無法借助IFC與機電等專業協同，這極大地限制了ARCHICAD在地鐵領域的應用推廣。

5．AECOsim Building Designer

（1）產品的相對優勢

Bentley公司的MicroStation雖然在CAD市場上與AutoCAD并稱為低端產品代表，市場份額也明顯不及AutoCAD，但MicroStation很早就開始在特征建模技術上發力，其三維能力、參數化能力與特征建模能力遠非AutoCAD可比。基于MicroStation平臺開發的很多分析計算軟件乃至于GIS軟件都已相當成熟，良好的市場回報反過來推動了MicroStation的發展。目前，MicroStation已經是一個集成性、功能與性能都相當穩定的平臺，這為AECOsim Building Designer奠定了良好的基礎。

AECOsim Building Designer與MicroStation之間的關系雖然與天正和AutoCAD的關系很接近，但由于AECOsim Building Designer與MicroStation是同一家公司開發的，相互之間非常透明。AECOsim Building Designer相當充分地利用了MicroStation的各種功能，操作柔順，不同版本間兼容性好，利于協作（不像Revit那樣低版本軟件無法打開高版本文件，高版本軟件不能保存低版本文件，迫使設計團隊須用同一版本的Revit軟件，給設計管理帶來很多障礙）。

Bentley公司在建筑業的產品鏈比較齊全，各專業的能力也比較均衡，在基礎設施領域與房屋建筑領域都有相應的產品，用戶選擇自由度較高。

（2）產品的相對劣勢

Bentley公司在建筑業的投入有限，AECOsim Building Designer只是一個介于插件與獨立軟件之間的產品，軟件內置的建筑業元素較少，在復雜項目上需要設計師自己制作很多構件，但AECOsim Building Designer的構件自定義能力較弱，導致設計師制作構件比較復雜，難以對構件行為進行定義。只有掌握軟件開發技術而又有較強建筑專業知識的人才能真正比較高效地設計出圖，軟件使用門檻較高。

AECOsim Building Designer軟件也沒有專門針對中國市場開發，不僅內嵌中國的設計標準很少，其中文版在很多細節界面上仍使用英文，不利于中國工程師學習掌握。

Bentley公司雖然在線性工程（如石油建設）、房屋建設領域以及建筑業GIS等方面有相應產品，但地鐵建設并非簡單的線性工程與房屋建設的疊加，因而Bentley公司在地鐵領域的能力與用戶期望尚有一定距離。

2.5.2　BIM數據集成與管理平臺軟件

1．概念

BIM數據集成與管理平臺是指利用GIS、物聯網、移動互聯、大數據、云計算和人工智能等技術，實現建設工程及設施全生命期內信息數據集成、傳遞、共享和應用的軟件環境。

2．基本條件

城市軌道交通工程宜建設BIM數據集成與管理平臺，開展工程全生命期BIM應用，并為運營管理提供設施設備的基礎數據。BIM數據集成與管理平臺應兼容主流數據格式，并提供轉換方式和轉換工具。

3．平臺作用

BIM數據集成與管理平臺主要解決以下問題。

（1）實現工程建設各階段BIM的可視化集成、動態更新和查詢展示。

（2）實現工程建設各參與方BIM應用過程中的數據傳遞、共享和協同工作。

（3）滿足工程建設各階段的BIM應用要求。

（4）與運營管理系統進行對接。

4．平臺基本原則

BIM數據集成與管理平臺建設可參照下列原則。

（1）完整性原則：系統建設需考慮功能完整性，應能滿足城市軌道交通工程建設各階段BIM應用所需的系統功能和技術條件。

（2）先進性原則：系統在設計思想、系統架構、關鍵技術上采用國內外成熟的技術、方法、軟件、硬件設備等，確保系統有一定的先進性、前瞻性、擴充性。

（3）可靠性原則：需對數據的管理和使用設置系統權限，確保系統、數據的安全可靠，充分考慮分級聯網及外網銜接中的應用操作與信息訪問安全問題，系統設計采用有效的備份措施，能夠在遇到災難性破壞時進行數據恢復。

（4）擴展性原則：系統建設采用積木式結構、組件化設計，整體架構要考慮系統建設的銜接，為后期功能擴展預留擴充條件，能夠根據需要與企業已有、在建或擬建的相關系統進行有效集成。

5．分層設計

BIM數據集成與管理平臺的系統架構應進行分層設計，各層的操作模塊應相對獨立。系統架構設計可參照圖2-5，并滿足下列要求。

（1）數據層：可按空間數據和業務數據進行分類存儲，空間數據為模型的幾何信息，業務數據為設計業務數據、施工業務數據、竣工驗收業務數據、平臺配置數據、成果文件等。

（2）引擎層：利用引擎對數據層的數據進行計算、加工、分析和展示，為平臺的數據服務提供基礎支撐。

（3）服務層：利用引擎實現平臺中的數據管理、模型操作、空間分析、統計查詢等基本功能后，對應用層提供相關服務接口。

（4）應用層：按照需要調用服務接口，形成應用層的功能模塊，滿足各階段的BIM應用需求。

（5）訪問層：根據各階段的BIM應用需要，提供基于多種終端的訪問形式。

6．基本功能

BIM數據集成與管理平臺宜具備下列基本功能。

（1）權限管理：支持對相關單位進行用戶管理和權限管理。

（2）數據存儲：支持互聯網云存儲、圖檔資料的數字化歸檔，以及對項目信息、技術標準、公共資源和知識庫等的存儲和管理。

（3）數據集成：對于不同軟件創建的模型，能夠使用開放或兼容的格式進行轉換，支持與外部管理系統數據對接。

（4）數據展示：支持對模型數據按照工作分解結構（WBS）展示，支持多種數據集成、大場景展示和在線瀏覽等，支持在線實時剖切、測量、標注等，支持模型構件的調用和編輯等，支持三維場景中信息批注、保存和調取等。

（5）數據統計：支持對模型承載信息的分類統計和對統計分析結果的輸出。

（6）平臺訪問方式：支持多終端的展示及應用。

BIM數據集成與管理平臺應支持設計方案的技術經濟指標分析和設計工作的過程管理，能夠集成視頻監控、門禁、施工安全風險監測、隱患排查、驗工計價等的信息系統和前期工作管理、進度管理、質量管理等的管理數據，輔助工程設計和施工管理。

BIM數據集成與管理平臺應能集成視頻監控、BAS、FAS、AFC等的信息系統和利用物聯網、移動互聯等技術采集的通風空調與供暖、電扶梯等設施設備的運行狀態數據，為運營管理階段的資產管理、控制保護區管理、設施設備管理和應急管理等預留接口。