BIM設(shè)計(jì)施工的精益管理平臺(tái)

傳統(tǒng)公路建設(shè)項(xiàng)目多為現(xiàn)匯項(xiàng)目，設(shè)計(jì)、施工分別由一個(gè)甚至多個(gè)設(shè)計(jì)院、施工單位完成，設(shè)計(jì)、施工之間存在一些信息流通的客觀問(wèn)題：設(shè)計(jì)不能穿透施工，指導(dǎo)不到位、不及時(shí)。施工中遇到一些問(wèn)題無(wú)法反饋給設(shè)計(jì)人員，并及時(shí)變更，有時(shí)繁瑣的變更流程還會(huì)增加很多不必要的制度性成本。

為此，2016年，中國(guó)公路工程咨詢集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱“中咨公司”）提出了“一圖一平臺(tái)”的研究課題，“一圖”為“高分交通一張圖”，“一平臺(tái)”為“基于BIM的設(shè)計(jì)施工精益管理平臺(tái)”。其中，“一平臺(tái)”以BIM技術(shù)為總線，建設(shè)全過(guò)程，為規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維提供統(tǒng)一高效的數(shù)據(jù)支撐。

公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)系統(tǒng)（軟件著作權(quán)登記號(hào)2017SR384954）

總體框架

搭建一個(gè)平臺(tái)的首要條件，必須有大量的技術(shù)儲(chǔ)備和項(xiàng)目實(shí)踐?，F(xiàn)階段，“一平臺(tái)”的建設(shè)重點(diǎn)包括3部分。首先是設(shè)計(jì)管理。通過(guò)開(kāi)發(fā)正向三維設(shè)計(jì)軟件，實(shí)現(xiàn)三維可視化設(shè)計(jì)、多專業(yè)協(xié)同配合、資料互提、二校三審的可視化審批流程、可視化匯報(bào)展示，以及向施工單位傳遞的模型。其次是施工管理。利用設(shè)計(jì)傳遞過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)信息，對(duì)公路施工、運(yùn)維等進(jìn)行精益、精準(zhǔn)、精干的管理，與傳統(tǒng)的管理模式相比，不但提高工作效率，而且可以減少制度性成本等浪費(fèi)，縮短建設(shè)周期。最后是高分地圖，在“一平臺(tái)”建設(shè)中，中咨公司利用自主開(kāi)發(fā)的國(guó)產(chǎn)高分地圖，在一個(gè)平臺(tái)上展示BIM模型與GIS場(chǎng)景，保證數(shù)據(jù)使用安全的前提下實(shí)現(xiàn)“BIM+GIS”融合，打造精益管理平臺(tái)的底層核心技術(shù)。

設(shè)計(jì)管理

公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)系統(tǒng)。《公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)規(guī)范》（JTG B05-2015）正式實(shí)施，分別對(duì)公路項(xiàng)目的工程可行性研究、初步設(shè)計(jì)、施工圖、交工和后評(píng)價(jià)5個(gè)階段作出了運(yùn)行安全的相應(yīng)規(guī)定。安全評(píng)價(jià)涉及路線、路側(cè)、橋梁、隧道、互通式立交、平面交叉、交通工程及沿線設(shè)施多專業(yè)，專業(yè)互有交叉，且影響范圍較大。在實(shí)際安全評(píng)價(jià)過(guò)程中，仍存在一些“錯(cuò)、漏、碰、缺”問(wèn)題：各專業(yè)技術(shù)指標(biāo)需要分別進(jìn)行人工計(jì)算，準(zhǔn)確率低、工作量大；需多專業(yè)技術(shù)人員配合，工作周期較長(zhǎng)；安評(píng)報(bào)告提交后，用于匯報(bào)、展示、修正、指導(dǎo)、交底等作用不大，效果不直觀。

目前，安全評(píng)價(jià)作為設(shè)計(jì)和施工階段的中間環(huán)節(jié)，被廣泛應(yīng)用于修正設(shè)計(jì)并指導(dǎo)施工?；凇豆讽?xiàng)目安全性評(píng)價(jià)規(guī)范》（JTD B05-2015），中咨公司首先開(kāi)發(fā)了“公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)系統(tǒng)”（軟件著作權(quán)登記號(hào)2017SR384954）。系統(tǒng)可以自動(dòng)分析設(shè)計(jì)文件，對(duì)運(yùn)行速度、貨車制動(dòng)溫度、路線平縱指標(biāo)、橋梁、隧道等進(jìn)行計(jì)算和評(píng)測(cè)；尤其是長(zhǎng)大下坡、視距等一些指標(biāo)值計(jì)算，完全根據(jù)規(guī)范進(jìn)行指標(biāo)提取、計(jì)算和評(píng)價(jià)，最后一鍵生成安全評(píng)估報(bào)告。在這種系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)工作模式下，中咨公司按照系統(tǒng)后臺(tái)分析結(jié)果高度標(biāo)準(zhǔn)化，在提高設(shè)計(jì)人員工作效率的同時(shí)，也保證了集團(tuán)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

互通式立交優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程

互通式立交優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)?！豆妨Ⅲw交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T D21-2014）由中咨公司主編，2014年正式發(fā)布實(shí)施?；凇豆妨Ⅲw交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T D21-2014），通過(guò)算法優(yōu)化互通式立交設(shè)計(jì)方案，并可視化立體設(shè)計(jì)連接部等設(shè)計(jì)復(fù)雜的局部點(diǎn)，盡可能解決平面設(shè)計(jì)中高程傳遞、超高、加寬、分合流視距等容易出錯(cuò)的問(wèn)題。正在開(kāi)發(fā)中的系統(tǒng)可導(dǎo)入傳統(tǒng)軟件項(xiàng)目數(shù)據(jù)和地形圖，根據(jù)用戶設(shè)定智能判斷橋梁和隧道的位置及規(guī)模，快速生成BIM模型，實(shí)現(xiàn)快速交互；主要應(yīng)用于設(shè)計(jì)階段的方案優(yōu)化、BIM模型建立、方案匯報(bào)和對(duì)外展示等。同時(shí)，根據(jù)給定的公路等級(jí)、設(shè)計(jì)速度、遠(yuǎn)景交通量、交叉位置等基本信息，智能布設(shè)互通平面及縱斷面，完成端部處理，最終形成單喇叭互通方案的BIM模型、平縱等數(shù)據(jù)可輸出到傳統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件。

施工管理

新加坡南北高速公路（EPC）、廣東廣州至連州高速公路（EPC）、海南鋪前大橋（PMC）為中咨公司重點(diǎn)項(xiàng)目。在這3個(gè)中咨公司全過(guò)程參加的項(xiàng)目上，公司針對(duì)現(xiàn)階段的常規(guī)BIM技術(shù)做了一些新的實(shí)踐，主要包括建模、碰撞檢測(cè)、虛擬施工演示、可視化交底、管理需求分析等。

新加坡市政路網(wǎng)非常密集，地下樁群也非常密集。為了盡可能縮短路線長(zhǎng)度，少占用土地，中咨公司采用了地下隧道最短路徑：截掉一段現(xiàn)有的輕軌橋梁地下樁基，隧道穿越過(guò)去，需要制定周密的脫換施工方案。通過(guò)BIM建模和演示，對(duì)一些關(guān)鍵工序進(jìn)行了模擬，可視化交流效果非常好，得到了外方業(yè)主的高度認(rèn)可。

廣州至連州高速公路對(duì)互通立交半直連匝道方案進(jìn)行比選和優(yōu)化。

海南鋪前大橋?qū)?gòu)件、鋼筋的碰撞檢測(cè)和關(guān)鍵工序虛擬施工。通過(guò)碰撞檢測(cè)全橋直接節(jié)約了600萬(wàn)元材料費(fèi)和人工費(fèi)，不包括其他一些沒(méi)有發(fā)生返工、變更而節(jié)省下來(lái)的間接值，比如工期、社會(huì)影響等不可量化成本。

高分地圖

建成一個(gè)平臺(tái)還需要打底地圖，也就是常說(shuō)的GIS技術(shù)——地理信息系統(tǒng)。目前，行業(yè)內(nèi)開(kāi)發(fā)的一些系統(tǒng)，采用的地圖有國(guó)外收費(fèi)地圖，也有一些開(kāi)源地圖。中咨公司“一圖、一平臺(tái)”采用全國(guó)地理信息地圖——高分地圖。高分是指高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)，是國(guó)務(wù)院確定的16個(gè)重大專項(xiàng)之一，保障我國(guó)有自主的全天候、全天時(shí)、全球覆蓋對(duì)地觀測(cè)能力，并為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、防災(zāi)減災(zāi)、資源環(huán)境、公共安全等重大領(lǐng)域，提供服務(wù)和決策支持。中咨公司是交通行業(yè)唯一實(shí)時(shí)推送高分?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)中心。高分?jǐn)?shù)據(jù)中心與中國(guó)資源衛(wèi)星中心專線對(duì)接，通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的制圖系統(tǒng)，逐步實(shí)現(xiàn)全國(guó)產(chǎn)，做中國(guó)人自己的地圖。目前，高分遙感影像和BIM的融合應(yīng)用技術(shù)，正在西藏、云南一些項(xiàng)目中得到研究應(yīng)用。

BIM建模、方案優(yōu)化、碰撞檢測(cè)示意圖

技術(shù)路線

“一平臺(tái)”有了設(shè)計(jì)、施工、地圖的技術(shù)儲(chǔ)備，總體框架基本成型。下一步，要組建技術(shù)團(tuán)隊(duì)、確定技術(shù)路線，明確研發(fā)內(nèi)容、組織技術(shù)攻關(guān)。

系統(tǒng)平臺(tái)電腦端、移動(dòng)端登錄頁(yè)面

技術(shù)路線需首先梳理設(shè)計(jì)、施工內(nèi)容和流程，搭建平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)；其次劃分功能模塊，明確各模塊的功能，研究各模塊功能的實(shí)現(xiàn)方式；最后依托項(xiàng)目驗(yàn)證功能，并總體集成各功能模塊。

“一平臺(tái)”的建設(shè)思路在行業(yè)內(nèi)沒(méi)有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可以參考，技術(shù)發(fā)展日新月異，“一平臺(tái)”技術(shù)路線是動(dòng)態(tài)的，目前仍在不斷調(diào)整。

項(xiàng)目實(shí)踐

貴州都勻至云南香格里拉高速公路全長(zhǎng)96公里，雙向四車道，設(shè)計(jì)時(shí)速80公里，路基寬度25.5米，橋隧比77%，投資額200億元，建設(shè)期4年。中咨公司為工程總承包單位，多個(gè)施工單位參與建設(shè)。BIM設(shè)計(jì)施工的精益管理平臺(tái)在該項(xiàng)目中成功應(yīng)用。

系統(tǒng)平臺(tái)有兩種登錄方式：一種是電腦端，一種是手機(jī)端。電腦端登錄采用B/S模式（瀏覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu)），比傳統(tǒng)的C/S模式（客戶/服務(wù)器模式）更省人力、物力、時(shí)間、費(fèi)用，即“瘦”客戶機(jī)，“胖”服務(wù)器。在這種模式下，需要數(shù)據(jù)庫(kù)做好存儲(chǔ)備份。

系統(tǒng)平臺(tái)包括電子沙盤(pán)、設(shè)計(jì)管理、進(jìn)度管理、安全管理、質(zhì)量管理、人員管理、主材管理等模塊。各個(gè)模塊分別有動(dòng)態(tài)分析功能，方便參建各方實(shí)時(shí)把控項(xiàng)目進(jìn)展情況，開(kāi)展動(dòng)態(tài)管理。用戶登錄后，在工作臺(tái)查看該用戶待辦、發(fā)起和參與的流程，便于及時(shí)處理。在設(shè)計(jì)管理中包括對(duì)設(shè)計(jì)圖紙、BIM模型、輕量化后的模型的管理，可以查看模型構(gòu)件的任何屬性及掛接的設(shè)計(jì)文件。在進(jìn)度管理中，把模型構(gòu)件細(xì)分后，工程工作分解結(jié)構(gòu)(Work Breakdown Structure)關(guān)聯(lián)，形象化展示施工計(jì)劃進(jìn)度或?qū)嶋H進(jìn)度，提前、正常、滯后用不同顏色表示。在安全管理中，細(xì)分了安全檢查、安全預(yù)警、專項(xiàng)方案、技術(shù)交底、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、應(yīng)急管理、特種設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)、安全費(fèi)用、生產(chǎn)條件、安全標(biāo)準(zhǔn)11個(gè)模塊。在質(zhì)量管理中，分別對(duì)質(zhì)量巡檢、驗(yàn)收評(píng)定、工藝質(zhì)量3個(gè)模塊進(jìn)行管理操作。

在App端，所有App的界面、操作均能夠按照項(xiàng)目自身需求定制化設(shè)計(jì)、隨時(shí)調(diào)整。

系統(tǒng)平臺(tái)界面

關(guān)鍵技術(shù)

系統(tǒng)平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)最為核心，也是一個(gè)行業(yè)、公司最核心的競(jìng)爭(zhēng)力?，F(xiàn)階段，3D GIS技術(shù)，中咨公司采用WebGIS引擎支持導(dǎo)入高分衛(wèi)星圖、傾斜攝影、正射底圖、BIM三維模型、CAD設(shè)計(jì)圖；BIM模型輕量化技術(shù)，“太輕”將丟掉太多屬性信息，“太重”則影響模型的流暢度和視覺(jué)效果，行業(yè)正在逐步向“BIM+GIS”的高可靠、零延遲邁進(jìn)?；贐IM構(gòu)件的數(shù)據(jù)編碼，是各種幾何屬性信息與非幾何信息（文件、表單、流程、數(shù)據(jù)等）的關(guān)聯(lián)橋梁；精益管理理念，中咨公司借鑒了項(xiàng)目管理軟件Primavera 6.0中的進(jìn)度和資源配置的管理思路，在依托項(xiàng)目中完成了進(jìn)度計(jì)劃、工料機(jī)資源調(diào)配優(yōu)化，以及費(fèi)用管理等功能和操作的融合研究，盡可能實(shí)現(xiàn)“人盡其才，物盡其用”。