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張振海，蘭州交通大學(xué)四電BIM工程與智能應(yīng)用鐵路行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

劉艷杰，中鐵通信信號(hào)勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司

張 凝，蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院

傳統(tǒng)的施工組織與管理模式面臨數(shù)據(jù)共享與分析困難、管理手段匱乏等問題。本文以四電工程施工管理為研究對(duì)象，在統(tǒng)一的BIM標(biāo)準(zhǔn)體系和技術(shù)工具的支撐下構(gòu)建對(duì)各工程項(xiàng)目的全階段、全任務(wù)協(xié)同管理的施工管理平臺(tái)。基于互聯(lián)網(wǎng) +BIM的深度融合，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理、接口管理、進(jìn)度管理、施工碰撞、電纜路徑優(yōu)化等功能，實(shí)現(xiàn)施工過程信息化、可視化、規(guī)范化和智能化管理，創(chuàng)新四電工程施工業(yè)務(wù)應(yīng)用組織管理手段，提供更優(yōu)質(zhì)、更豐富、更便捷的信息應(yīng)用。

一、基于BIM的鐵路四電工程施工管理平臺(tái)建設(shè)目標(biāo)

基于BIM的鐵路四電工程施工管理平臺(tái)建設(shè)目標(biāo)是以施工階段四電BIM應(yīng)用為主線，制定一系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)框架體系，研發(fā)符合四電工程施工特點(diǎn)的基于BIM的四電工程施工管理平臺(tái)。以工程建設(shè)試點(diǎn)示范工程項(xiàng)目為先導(dǎo)，立足實(shí)際工程應(yīng)用需求，深入挖掘施工階段的不同應(yīng)用場(chǎng)景，重點(diǎn)圍繞施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、設(shè)備管理、接口管理、施工碰撞檢測(cè)及可視化交底、線纜敷設(shè)優(yōu)化、信號(hào)軌旁設(shè)備基礎(chǔ)工廠化預(yù)制及拼接式安裝施工工藝等技術(shù)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，突破數(shù)據(jù)編碼、模型輕量化展示、施工管理應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)，逐步解決技術(shù)難題與施工管理問題。通過數(shù)據(jù)持續(xù)積累，形成平臺(tái)自身發(fā)展的良性循環(huán)，促進(jìn)管理手段的提升，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)信息化、 資源優(yōu)化配置和可持續(xù)發(fā)展，深入推進(jìn)四電工程施工管理的信息化與智能化。

二、鐵路四電工程施工管理平臺(tái)架構(gòu)

鐵路四電工程施工管理平臺(tái)在技術(shù)管理上要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、應(yīng)用、空間、管理保障4個(gè)維度一體化發(fā)展。在數(shù)據(jù)維度，平臺(tái)提供能夠控制和管理所有進(jìn)出平臺(tái)的數(shù)據(jù)， 通過公共數(shù)據(jù)服務(wù)接口，實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)在工程管理平臺(tái)的集中和多層次管理。在應(yīng)用維度，平臺(tái)需要為工程信息化領(lǐng)域的應(yīng)用提供公用的、整合的集成框架。在空間維度，基于云計(jì)算的理念和技術(shù)，建立統(tǒng)一的通信和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)，滿足移動(dòng)互聯(lián)、 在線應(yīng)用的隨時(shí)隨地訪問與信息處理需求。在管理保障維度，基于應(yīng)用和數(shù)據(jù)分層架構(gòu)，建立分類分級(jí)授權(quán)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用與數(shù)據(jù)之間、應(yīng)用與應(yīng)用之間的開放集成。

鐵路四電工程施工管理平臺(tái)以四電工程施工管理業(yè)務(wù)實(shí)際需求為導(dǎo)向，基于信息化頂層規(guī)劃，采用基于B/S的N層架構(gòu)體系，利用BIM+3D GIS為核心的三維數(shù)字技術(shù)，以面向服務(wù)架構(gòu)為主線，從用戶需求、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)集成服務(wù)和功能設(shè)計(jì)4個(gè)方面構(gòu)建符合項(xiàng)目施工精細(xì)化要求的管理應(yīng)用。

總體架構(gòu)分為3層，數(shù)據(jù)層對(duì)BIM項(xiàng)目的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等進(jìn)行分類與存儲(chǔ)，對(duì)服務(wù)組件的數(shù)據(jù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持；服務(wù)層利用三維GIS場(chǎng)景融合、BIM與場(chǎng)景融合、BIM+GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、模型輕量化、多元數(shù)據(jù)融合、模型拾取交互等技術(shù)，根據(jù)用戶需求與數(shù)據(jù)類型定制個(gè)性化、模塊化服務(wù)組件，對(duì)系統(tǒng)平臺(tái)的各項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)提供技術(shù)支撐；應(yīng)用層對(duì)施工管理平臺(tái)的具體功能應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)，形成基礎(chǔ)空間信息管理、數(shù)據(jù)管理、進(jìn)度管理、 質(zhì)量管理、安全管理及接口管理等上層業(yè)務(wù)應(yīng)用。為施工階段各級(jí)管理用戶提供先進(jìn)的BIM+GIS可視化服務(wù)。系統(tǒng)總體架構(gòu)見圖1。

為實(shí)現(xiàn)平臺(tái)與其他信息系統(tǒng)的接口，平臺(tái)采用模塊化、松耦合接口等技術(shù)實(shí)現(xiàn)與BIM構(gòu)件族庫(kù)自動(dòng)同步更新，并與業(yè)務(wù)系統(tǒng)、管理門戶系統(tǒng)等進(jìn)行應(yīng)用集成。平臺(tái)提供數(shù)據(jù)映射功能定義和接口定義，主要包括目標(biāo)系統(tǒng)名稱、IP地址、接口名稱、接口參數(shù)、服務(wù)描述、分發(fā)數(shù)據(jù)的內(nèi)容和頻率等，具有數(shù)據(jù)接收與分發(fā)功能。平臺(tái)的架構(gòu)體系基于SOA設(shè)計(jì)，可在不同的應(yīng)用環(huán)境中快速、靈活地完成系統(tǒng)部署，滿足用戶在用戶數(shù)、訪問量方面的需求。平臺(tái)具有良好的開放性，支持協(xié)同工作分布式組件體系。

三、鐵路四電工程施工管理平臺(tái)的主要功能

施工管理平臺(tái)采用中國(guó)移動(dòng)5G云服務(wù)平臺(tái)，具備傳輸安全、可靠、及時(shí)等特性，符合承載以BIM為載體的施工管理平臺(tái)要求。四電工程施工管理平臺(tái)具有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，可實(shí)現(xiàn)平臺(tái)間的資源共享與數(shù)據(jù)同步。四電工程施工管理平臺(tái)功能主要包括：設(shè)備管理、接口管理、工藝工法、首件碰撞、施工日志、檢驗(yàn)批、（信號(hào)、通信）線纜敷設(shè)優(yōu)化等，部分功能模塊見圖２。

平臺(tái)的主要功能包括：

（1）設(shè)備管理模塊?；贖TML5和二維碼技術(shù)，通過設(shè)備模型編碼（IFD）與設(shè)備信息關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備立體、可視、協(xié)同、高效的信息化管理和施工全過程可追溯。在現(xiàn)有施工數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上增加設(shè)計(jì)和運(yùn)維數(shù)據(jù)，追溯設(shè)計(jì)期、施工期和運(yùn)維期的數(shù)據(jù)變化，實(shí)現(xiàn)設(shè)備BIM模型數(shù)據(jù)的全生命周期管理，提高設(shè)備管理工作效率，完成設(shè)備信息從施工階段向運(yùn)維階段傳遞。
（2）四電接口管理模塊。采用HTML5技術(shù)，實(shí)現(xiàn)四電工程接口的實(shí)時(shí)狀態(tài)展示。接口檢查人員可在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)過程中隨時(shí)隨地查看接口標(biāo)準(zhǔn)及歷史檢驗(yàn)記錄，及時(shí)記錄接口各參數(shù)與狀態(tài)，并上傳現(xiàn)場(chǎng)記錄照片；施工人員可根據(jù)接口各參數(shù)及現(xiàn)場(chǎng)照片，對(duì)不合格接口進(jìn)行精準(zhǔn)定位，快速處理，從而提高接口管理的效率和質(zhì)量。
（3）施工碰撞檢測(cè)可視化交底模塊。采用正向設(shè)計(jì)思路，對(duì)施工場(chǎng)景所有設(shè)備和預(yù)留預(yù)埋管線進(jìn)行施工碰撞檢測(cè)，避免各專業(yè)間交叉施工沖突，有效解決現(xiàn)場(chǎng)施工碰撞問題。
（4）?基于BIM的工藝工法可視化交底以施工圖、工程細(xì)部設(shè)計(jì)和工藝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，選定通信、信號(hào)的關(guān)鍵施工工序進(jìn)行交底。工藝工法直觀清晰、淺顯易懂，施工人員對(duì)工作流程、重點(diǎn)工序、操作步驟的掌握較傳統(tǒng)培訓(xùn)更清晰，接受度更強(qiáng)，在實(shí)際施工中有利于減少差錯(cuò)率，提高施工效率和質(zhì)量。
（5）線纜智能敷設(shè)優(yōu)化模塊采用BIM技術(shù)和RRT算法，在三維視圖下進(jìn)行智能布線優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)線纜路徑最優(yōu)化，生成包含路由、長(zhǎng)度、規(guī)格型號(hào)的線纜清單，解決線纜布放規(guī)劃復(fù)雜、效率低下、工藝要求高、施工工藝難于掌握等問題，避免施工過程中線纜扭絞、碰撞等問題造成的返工，降低工料浪費(fèi)，提高施工效率與質(zhì)量。
（6）施工日志與進(jìn)度管理模塊，采用BIM施工圖進(jìn)行施工進(jìn)度管理，將BIM模型與施工進(jìn)度計(jì)劃相連接，實(shí)現(xiàn)4D模擬和施工二維和三維進(jìn)度圖展示，直觀地展現(xiàn)施工界面、順序及進(jìn)度，結(jié)合工程實(shí)際，合理調(diào)整計(jì)劃進(jìn)度，自動(dòng)生成各類施工報(bào)表等，符合施工單位施工進(jìn)度管理需求。
（7）檢驗(yàn)批模塊。根據(jù)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)四電工程專業(yè)進(jìn)行單位工程、分項(xiàng)分部工程，由大到小劃分工程層級(jí)，通過終端在線錄入驗(yàn)收數(shù)據(jù)，生成檢驗(yàn)批驗(yàn)收信息，導(dǎo)出檢驗(yàn)批、分項(xiàng)分部工程、單位工程表，實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)批資料的電子化管理，提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐進(jìn)度展示。

四、基于BIM的鐵路四電工程施工管理平臺(tái)的應(yīng)用創(chuàng)新

（1）通過 “平臺(tái)+應(yīng)用” 的方式，以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建基于BIM的四電工程施工管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)四電BIM信息資源高度共享和對(duì)施工管理目標(biāo)全過程、全要素的精細(xì)化管控，逐步豐富和完善BIM生態(tài)圈。

（2）基于自主開發(fā)的輕量化解析引擎技術(shù)，形成四電工程施工過程中電纜路徑自動(dòng)優(yōu)化、施工碰撞自動(dòng)檢查等具體功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的可視化交底，確保施工質(zhì)量。

（3）基于互聯(lián)網(wǎng)+BIM的深度融合，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理、接口管理、進(jìn)度管理等功能， 實(shí)現(xiàn)對(duì)施工過程的全方位綜合監(jiān)管。

（4）?基于統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)，落地BIM技術(shù)在四電工程施工現(xiàn)場(chǎng)多維綜合管理應(yīng)用，針對(duì)項(xiàng)目群協(xié)同、全體系管控、數(shù)字化施工等多個(gè)層面進(jìn)行豐富實(shí)踐，引領(lǐng)四電工程智能建造技術(shù)的發(fā)展。

五、總結(jié)

本文通過深度融合以BIM技術(shù)為核心的新一代信息技術(shù)，創(chuàng)新鐵路四電工程施工管理理念。通過一體化信息平臺(tái)承載工程施工管理全生命周期信息模型，深入推進(jìn)鐵路建造的智能化。本文以施工過程管理的智能化為目標(biāo)，構(gòu)建智能生產(chǎn)、互聯(lián)協(xié)同、科學(xué)管理的施工項(xiàng)目管理信息化的生態(tài)圈，激勵(lì)供應(yīng)商向平臺(tái)聚集，并將此數(shù)據(jù)在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下與采集到的工程信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)和深度數(shù)據(jù)挖掘分析，實(shí)現(xiàn)工程施工可視化智能管理，對(duì)于提升施工企業(yè)在四電工程專業(yè)領(lǐng)域施工管理的綜合競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。

來(lái)源：鐵路BIM聯(lián)盟