邹先强
湖北国际物流机场有限公司 湖北省鄂州市 436000
内容摘要：四型机场建设是近年来民航的发展方向，其中智慧机场是核心，信息化的数字模型是打造智慧机场的核心数字底盘。BIM作为建造信息化工具是打造智慧机场的重要技术支撑，本文基于鄂州机场BIM应用案例，重点阐述BIM建造大数据在机场建设中的应用思路，对于民用机场基于BIM的数字建造实施路线进行探索。
关键词：四型机场、数字建造、BIM多维应用、模拟仿真、无人驾驶、BIM标准
一、鄂州机场数字建造应用背景
1.鄂州机场项目特征
鄂州机场国家批复定位为：货运枢纽、客运直线、公共平台、航空基地。作为亚洲第一个、世界第四个专业的货运机场。考虑到快递时效性要求高的需求，因此货机夜间运行，群降群起，航班集中度高，高峰小时架次67架。为了实现安全、高效的运行，实现数字运维，鄂州机场在项目建设过程同时研发了自主的无人驾驶AGV和模拟仿真软件。
3.无人驾驶AGV
鄂州机场夜间全货机群降群起、航空板箱ULD转运量巨大，装卸货操作时间非常短、航班夜间运行照明不足，易疲劳出差错。因此，需要解决效率和安全两大问题。针对以上的特点和需求，鄂州机场需要研究机坪车辆无人驾驶。研制开发的背负式AGV已经通过验收并在运行测试；推进全场车辆调度系统的开发和无人驾驶性能测试和场景测试以及现场运行控制环境搭建，争取达到少人机坪目标。
4.模拟仿真
鄂州机场将建立运行模拟仿真中心，开发智能算法，预判客、货流量流向，计算机场综合调度最优解，包括飞机排班、机位分配、货物装卸口分配，飞机滑行和车辆行驶路径。因此研发了基于大数据技术为核心的数字化仿真模型，模型以票件为最小颗粒度，联动航空器、保障车辆、分拣系统等实体，实现对航班起降、飞机滑行、货物装卸、拖车运输、服务车保障、分拣中心票件处理、地面交通及车辆调度管理的机场系统全流程智能化仿真。并通过可视化图形组件和数字引擎技术，将复杂的仿真数据及建筑BIM模型进行二维及三维可视化优化，智能获取机场仿真的各类关键信息，清晰直观地展示仿真运行情况、关键指标数据及机场运行方案对比等。
5.建设四型机场的需要
鄂州机场作为首批列入民航局四型机场示范项目，已经梳理出智慧机场的多种运维场景。其中BIM的数字底盘的形成过程需要在建设期进行数字建造，包括数字化设计和数字化施工，打造一个实体机场与另一个数字的虚拟机场，形成数字孪生。由于无人驾驶AGV、模拟仿真等智慧机场业务的需要，准确的BIM模型要求前所未有，需要在建设期实现，如用设计单位正向设计、施工单位深化设计、BIM模型与造价关联、BIM模型进行质量验评等多种方式实现准确的模型。
二、鄂州机场数字建造应用目标
1、国家和地方颁布的BIM政策描述
在我国，BIM技术的应用仍然处于发展过程之中，国家和地方颁布了多样的BIM政策。2015年以前的政策文件偏向于对BIM模型体量的应用，也就是BIM里的“M”，比如解决设计问题、管线碰撞问题等；2015年之后的政策性文件提到了对数据应用的引导，也就是BIM里的“I”，比如：造价大数据于BIM结合、基于BIM形成新业态和新的数字经济；但是政策文件没有对具体怎么实现这些数字化的目标提出更明确的意见。
2、基于BIM的数字建造
鄂州机场全面应用BIM技术进行数字建造，通过分析确定了“四个全”的数字建造实施路线：
（1）全阶段BIM实施：覆盖方案设计、初步设计、施工图设计、施工建造、竣工及其他过程伴随阶段（例如：采购招标、工程过程监理、进度计量支付、竣工交付、结算审计等）；
（2）全专业BIM实施：覆盖地质、岩土、场道、建筑、结构、助航灯光、航管、市政、水暖电等29个专业；
（3）全业务BIM实施：覆盖勘察测量、计量造价、招标、设计管理、施工项目管理、工程资料管理等；
（4）全参与BIM实施：覆盖建设单位、BIM咨询、设计单位、造价咨询、设备供应商、施工单位、监理单位等。
3、BIM多维应用
鄂州机场将传统以图纸为中心管理项目的模式转换成以BIM为中心管理项目，实现基于BIM的项目管理。在设计阶段，实现基于BIM的设计工作（3D）；在招标和施工期间，实现基于BIM的计量支付（5D）、质量验评（6D）、进度管理（4D）等业务。
4、工程行业BIM应用现状
国内BIM3D技术应用已有较多案例，体现在几何维度，主要用于解决传统的设计问题，如：管线综合、边界核对等；BIM4D、5D、6D等多维应用处于探索阶段，部分项目在某一两个维度应用取得了一定成效，没有全面突破的项目；BIM软件落后，不满足多维应用的需求；BIM应用现实与期望差距大，图模一致是重大难点。
5、鄂州机场BIM应用要点梳理
整个机场范围，11.89平方公里的项目全面应用BIM技术，应用范围包括民航、市政、建筑三个行业、29个专业；投资额大，达到300亿以上规模；全面应用BIM3D、4D、5D、6D，实现基于BIM的项目管理；对于BIM应用和管理者跨产业链知识要求高。需要用到的知识维度包括：设计、施工、BIM建模、造价、制造、项目管理、运维、逻辑、软件开发等能力；打造的BIM标准要求能通用，建模场景跨Bentley和Revit两大平台。
三、建立BIM标准
1、研究BIM正向实施流程
通过鄂州机场的BIM实施过程研究BIM正向实施包括几何正向和信息正向，实现流程包括以下几步：建立标准、标准落地、设计建模、信息挂接、模型检查、成果交付。
2、研究制订BIM标准
（1）研究BIM国家标准，包括：《建筑工程设计信息模型分类与编码标准》、《建筑工程设计信息模型交付标准》、《建筑工程设计信息模型制图标准》等。通过研究国标发现以下问题：
① 国标各标准从不同维度约束BIM模型，内容并不完全衔接，制订项目级标准时需进行充分的融合与贯通，仅通过继承并打补丁的方式不能解决根本问题。
② 国标对于模型精度（G1~G4)仅做趋势性描述，适用于3D层面应用，3D以上维度应用需全面规定对象的模型结构、建模精度、建模方式、计量、验评、运维等各维度要求。
（2）制订项目级BIM总体规划、BIM实施技术标准、BIM构件信息总表，形成适用于鄂州机场数字建造的包括民航、房建、市政3个行业、29个专业、15000种构件的多维度信息构件库。
四、建模及应用
1、研究确定模型应用步骤
（1）前期工作：明确各方职责、实施准备、组建团队；
（2）深化设计：建模与模型审核、指导施工、质量验评、基于平台进行计量支付；
（3）竣工移交：提交竣工模型、辅助建立运维模型。
2、BIM建模
通过制订的BIM应用规则，鄂州机场所有设计和施工单位用BIM进行建模，最终模型成果包括：设计阶段完成约150~300万BIM构件，3000~6000万个信息点；竣工交付需完成约 600~2000万BIM构件，6000~20000万个信息点。通过鄂州机场数字建造的方式总结基于BIM的项目管理实现的是工程建造大数据。
五、问题及结论
民航工程建设行业数字化转型已经到了变革的节点，项目及BIM标准需要在国家级标准基础上进一步细化。通过鄂州机场的实践得出结论：基于BIM的计量支付、质量验评、进度管理，实现真正的数字建造是四型机场可行的发展方向，能够为智慧机场打造坚实的数字底盘。数字建造是民航四型机场建设的可行路径之一。