2.5　软件工具与平台体系

软件工具与平台体系主要包括用于模型创建和基本使用的软件与用于数据管理和应用的平台。

2.5.1　模型创建及使用软件

1．概念

满足城市轨道交通工程的建筑信息模型创建和使用的软件，目前主要包括Revit、CATIA、ARCHICAD、AECOsim Building Designer等。

2．Revit

（1）产品的相对优势

Revit从一开始就定位于建筑业，Autodesk公司投入大量人力、物力对Revit进行功能拓展与性能优化，充分发挥了Autodesk公司擅长人机交互设计的优势，软件易懂易学。

软件从一开始就借鉴PTC公司的零件编辑器技术开发了族编辑器，使不懂软件开发的建筑工程师可以根据需求制作构件。其强大的自定义能力建立了强大的适应能力，基本能够满足地铁车站建模各专业的需求。

Autodesk公司比较重视建筑业与中国市场，Revit不仅是建筑业专用功能开发投入最大的特征建模软件，也是唯一在软件产品本身进行了充分中国化定制的BIM建模软件，易于中国工程师学习掌握。软件功能最齐全，建筑、结构与机电各专业比较平衡。

（2）产品的相对劣势

在应用层次上，Revit原本的目标客户是小型房建项目，软件的核心技术中未考虑地铁行业的需求。例如，缺乏岩土方面的要素，难以处理地铁建设所需的土体的变形受力与位移等信息；只能基于空间直角坐标系处理空间信息，没有转换为大地坐标系的手段，难以满足地铁等大型线性工程的需求。此外，还不能在通风系统中创建风道，不能按工程逻辑创建地铁的混合风室等。这导致Revit在地铁行业中的应用大多局限在管线综合与施工时空模拟等方面，其他应用往往流于形式，成为营销手段。而杂散电流等地铁行业的关键问题在Revit体系中完全没有可行的处理手段。

在应用生态上，国内没有基于Revit平台（或可以利用Revit模型中的信息）的地铁类分析计算软件，难以形成工程量计算、能耗分析等有效应用，模型的价值有限。

在建模逻辑上，Revit仍是一种构件几何尺寸驱动的建模软件，不能在线路设计阶段用平纵面几何位置驱动站点与区间的站位，限制模型的动态调整能力与数据关联性。而地铁行业的总体设计对工点设计与专项设计的约束和接口也是Revit技术体系无法处理的难题。

在软件技术层面上，Revit系统模块化不足带来了很多问题。一方面，软件中累积的低效代码太多，非常笨重，对内存与CPU的消耗大；另一方面，不容易吸收利用当代先进的软件技术，在很多关键模块上至今还在采用二十年前的软件技术。例如，早在十年前多核CPU就已经成为主流技术，而Revit在很多地方还只能单线程计算，难以发挥新硬件技术的优势。因而很难用Revit进行施工图的深度全专业设计，最多只能进行全专业翻模（设计模型中有大量的驱动信息，远比基于二维CAD所翻的模型复杂）。

3．CATIA

（1）产品的相对优势

CATIA的产品系统非常完整且强大，在计算机辅助设计、计算机辅助分析、计算机辅助制造与产品信息管理等方面都有成熟产品且大多占据最高端位置，能够提供目前PLM所涉及的绝大多数技术。

CATIA系列产品拥有强大的底层平台，组件化与模块化程度高，容易进行二次开发。而CATIA在制造业的庞大用户群中有大量二次开发人才，很容易招募人才进行建筑业应用的开发，拥有良好的产业生态。

因而在理论上，CATIA及达索公司的PLM体系可以实现地铁BIM领域的绝大多数应用。

（2）产品的相对劣势

CATIA是一个通用的制造业（含建筑业）建模平台，并没有按建筑业的规则组织数据，缺少专门针对建筑业的应用组件，没有面向建筑业工程师的人机交互界面支持，软件难学难用，在建筑业工作效率低下。

同时，达索公司的分析计算软件虽然功能强大，但也尚未达到可以处理时间、空间效应的程度。岩土是离散体还是连续体等最基本的理论争议也限制了达索体系软件这种基于算法的工具的有效性。

此外，软件的高价格与建模分析的高人工成本让CATIA在地铁行业的应用停留在科研与个别高大难项目上。

4．ARCHICAD

（1）产品的相对优势

ARCHICAD是唯一一个拥有纯粹建筑业基因的BIM建模软件，工作逻辑与建筑师的设计思路比较相近，基本符合建筑设计的流程，人机交互界面友好，对建筑师而言易学易用。

GRAPHISOFT公司十分注重与其他软件的协作，是OPEN BIM的发起者之一，对IFC标准的支持力度较强。

（2）产品的相对劣势

ARCHICAD的优势仅集中在房屋建筑工程的建筑专业设计上，而地铁设计中没有立面设计，ARCHICAD的很多功能在地铁领域并无用武之地。而ARCHICAD的机电及施工应用基本上略高于插件水平，面对以管理综合为主要应用的地铁BIM应用现状，难以发挥优势。

此外，针对中国用户的定制极为不足，不仅没有按中国标准规范开发中国版本，连操作界面的汉化都还没有做好，其翻译水平相当于翻译软件，界面上很多中文词汇非常难以理解，多数工程师宁可使用英文界面。

ARCHICAD在地铁行业的应用大多局限在车站建筑与结构建模上，但地铁领域的IFC还未开始研究，因而ARCHICAD无法借助IFC与机电等专业协同，这极大地限制了ARCHICAD在地铁领域的应用推广。

5．AECOsim Building Designer

（1）产品的相对优势

Bentley公司的MicroStation虽然在CAD市场上与AutoCAD并称为低端产品代表，市场份额也明显不及AutoCAD，但MicroStation很早就开始在特征建模技术上发力，其三维能力、参数化能力与特征建模能力远非AutoCAD可比。基于MicroStation平台开发的很多分析计算软件乃至于GIS软件都已相当成熟，良好的市场回报反过来推动了MicroStation的发展。目前，MicroStation已经是一个集成性、功能与性能都相当稳定的平台，这为AECOsim Building Designer奠定了良好的基础。

AECOsim Building Designer与MicroStation之间的关系虽然与天正和AutoCAD的关系很接近，但由于AECOsim Building Designer与MicroStation是同一家公司开发的，相互之间非常透明。AECOsim Building Designer相当充分地利用了MicroStation的各种功能，操作柔顺，不同版本间兼容性好，利于协作（不像Revit那样低版本软件无法打开高版本文件，高版本软件不能保存低版本文件，迫使设计团队须用同一版本的Revit软件，给设计管理带来很多障碍）。

Bentley公司在建筑业的产品链比较齐全，各专业的能力也比较均衡，在基础设施领域与房屋建筑领域都有相应的产品，用户选择自由度较高。

（2）产品的相对劣势

Bentley公司在建筑业的投入有限，AECOsim Building Designer只是一个介于插件与独立软件之间的产品，软件内置的建筑业元素较少，在复杂项目上需要设计师自己制作很多构件，但AECOsim Building Designer的构件自定义能力较弱，导致设计师制作构件比较复杂，难以对构件行为进行定义。只有掌握软件开发技术而又有较强建筑专业知识的人才能真正比较高效地设计出图，软件使用门槛较高。

AECOsim Building Designer软件也没有专门针对中国市场开发，不仅内嵌中国的设计标准很少，其中文版在很多细节界面上仍使用英文，不利于中国工程师学习掌握。

Bentley公司虽然在线性工程（如石油建设）、房屋建设领域以及建筑业GIS等方面有相应产品，但地铁建设并非简单的线性工程与房屋建设的叠加，因而Bentley公司在地铁领域的能力与用户期望尚有一定距离。

2.5.2　BIM数据集成与管理平台软件

1．概念

BIM数据集成与管理平台是指利用GIS、物联网、移动互联、大数据、云计算和人工智能等技术，实现建设工程及设施全生命期内信息数据集成、传递、共享和应用的软件环境。

2．基本条件

城市轨道交通工程宜建设BIM数据集成与管理平台，开展工程全生命期BIM应用，并为运营管理提供设施设备的基础数据。BIM数据集成与管理平台应兼容主流数据格式，并提供转换方式和转换工具。

3．平台作用

BIM数据集成与管理平台主要解决以下问题。

（1）实现工程建设各阶段BIM的可视化集成、动态更新和查询展示。

（2）实现工程建设各参与方BIM应用过程中的数据传递、共享和协同工作。

（3）满足工程建设各阶段的BIM应用要求。

（4）与运营管理系统进行对接。

4．平台基本原则

BIM数据集成与管理平台建设可参照下列原则。

（1）完整性原则：系统建设需考虑功能完整性，应能满足城市轨道交通工程建设各阶段BIM应用所需的系统功能和技术条件。

（2）先进性原则：系统在设计思想、系统架构、关键技术上采用国内外成熟的技术、方法、软件、硬件设备等，确保系统有一定的先进性、前瞻性、扩充性。

（3）可靠性原则：需对数据的管理和使用设置系统权限，确保系统、数据的安全可靠，充分考虑分级联网及外网衔接中的应用操作与信息访问安全问题，系统设计采用有效的备份措施，能够在遇到灾难性破坏时进行数据恢复。

（4）扩展性原则：系统建设采用积木式结构、组件化设计，整体架构要考虑系统建设的衔接，为后期功能扩展预留扩充条件，能够根据需要与企业已有、在建或拟建的相关系统进行有效集成。

5．分层设计

BIM数据集成与管理平台的系统架构应进行分层设计，各层的操作模块应相对独立。系统架构设计可参照图2-5，并满足下列要求。

（1）数据层：可按空间数据和业务数据进行分类存储，空间数据为模型的几何信息，业务数据为设计业务数据、施工业务数据、竣工验收业务数据、平台配置数据、成果文件等。

（2）引擎层：利用引擎对数据层的数据进行计算、加工、分析和展示，为平台的数据服务提供基础支撑。

（3）服务层：利用引擎实现平台中的数据管理、模型操作、空间分析、统计查询等基本功能后，对应用层提供相关服务接口。

（4）应用层：按照需要调用服务接口，形成应用层的功能模块，满足各阶段的BIM应用需求。

（5）访问层：根据各阶段的BIM应用需要，提供基于多种终端的访问形式。

6．基本功能

BIM数据集成与管理平台宜具备下列基本功能。

（1）权限管理：支持对相关单位进行用户管理和权限管理。

（2）数据存储：支持互联网云存储、图档资料的数字化归档，以及对项目信息、技术标准、公共资源和知识库等的存储和管理。

（3）数据集成：对于不同软件创建的模型，能够使用开放或兼容的格式进行转换，支持与外部管理系统数据对接。

（4）数据展示：支持对模型数据按照工作分解结构（WBS）展示，支持多种数据集成、大场景展示和在线浏览等，支持在线实时剖切、测量、标注等，支持模型构件的调用和编辑等，支持三维场景中信息批注、保存和调取等。

（5）数据统计：支持对模型承载信息的分类统计和对统计分析结果的输出。

（6）平台访问方式：支持多终端的展示及应用。

BIM数据集成与管理平台应支持设计方案的技术经济指标分析和设计工作的过程管理，能够集成视频监控、门禁、施工安全风险监测、隐患排查、验工计价等的信息系统和前期工作管理、进度管理、质量管理等的管理数据，辅助工程设计和施工管理。

BIM数据集成与管理平台应能集成视频监控、BAS、FAS、AFC等的信息系统和利用物联网、移动互联等技术采集的通风空调与供暖、电扶梯等设施设备的运行状态数据，为运营管理阶段的资产管理、控制保护区管理、设施设备管理和应急管理等预留接口。