BI M技術(shù)在鐵路四電工程全生命周期中的應(yīng)用

魯敏

（中鐵電氣化局集團(tuán)有限公司，北京100036）

1 引言

BIM技術(shù)于2003年被引入中國建筑市場，在鐵路行業(yè)的普遍應(yīng)用始于2016年。歷經(jīng)十余年的發(fā)展，目前BIM技術(shù)在中國的應(yīng)用依然處于初級階段[1]。目前，“信息時(shí)代”已經(jīng)來臨，信息化在鐵路四電工程項(xiàng)目的建設(shè)和管理過程中發(fā)揮著越來越重要的作用?？萍嫉暮侠響?yīng)用支撐并引領(lǐng)我國交通運(yùn)輸業(yè)全面提升了基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)營管理的技術(shù)水平，極大地提高了我國交通運(yùn)輸業(yè)的核心競爭力和可持續(xù)發(fā)展的能力，有助于更好地服務(wù)國家戰(zhàn)略[3]。

2 BI M技術(shù)在鐵路四電工程各個(gè)階段的應(yīng)用

鐵路四電專業(yè)主要包括通信、信號、電力、電氣化，具有專業(yè)性強(qiáng)、接口復(fù)雜等特點(diǎn)。BIM在鐵路四電工程項(xiàng)目全生命周期應(yīng)用，即在項(xiàng)目的規(guī)劃、勘察設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、施工建造、運(yùn)營維護(hù)和拆除及再利用各個(gè)階段使得各參與方能在同一個(gè)數(shù)字化平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)信息共享和傳遞，并高效協(xié)同工作，從而提高項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量和效率。

2.1 在規(guī)劃及勘察設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

在鐵路四電工程項(xiàng)目規(guī)劃、勘察設(shè)計(jì)階段，由設(shè)計(jì)院建立施工圖級別的三維信息模型。建立各專業(yè)構(gòu)件庫，結(jié)合工程設(shè)計(jì)信息進(jìn)行參數(shù)化快速建模，有效提高建模效率和精度?，F(xiàn)階段受限于建模軟件的功能，鐵路四電專業(yè)建出的模型還不完美，但模型的可視化特點(diǎn)可以幫設(shè)計(jì)人員盡早發(fā)現(xiàn)專業(yè)內(nèi)部和專業(yè)之間各種沖突檢查、空間分析、預(yù)留校驗(yàn)等在二維圖紙中很難發(fā)現(xiàn)的問題，能有效幫助設(shè)計(jì)人員盡早發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤、優(yōu)化方案，大幅度提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。

2.2 在數(shù)字化制造過程中的應(yīng)用

鐵路四電工程項(xiàng)目所用的構(gòu)件比較特殊，生產(chǎn)廠家也比較固定。BIM技術(shù)普及以后，在構(gòu)件生產(chǎn)之前提前創(chuàng)建三維模型，打通數(shù)據(jù)接口，利用模型、結(jié)合各設(shè)計(jì)院現(xiàn)有的接觸網(wǎng)計(jì)算軟件計(jì)算構(gòu)件信息，將信息導(dǎo)入數(shù)控機(jī)床，指導(dǎo)工廠化預(yù)制、驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化生產(chǎn)線，從而實(shí)現(xiàn)基于BIM的數(shù)字化制造。

例如，京張高鐵研發(fā)的腕臂自動(dòng)化裝配線：將現(xiàn)場測量的數(shù)據(jù)，導(dǎo)入腕臂計(jì)算軟件，生成腕臂長度零配件位置等18個(gè)預(yù)配數(shù)據(jù)；然后將預(yù)配數(shù)據(jù)與BIM模型進(jìn)行空間驗(yàn)證；校核無誤后，將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程發(fā)布裝配線啟動(dòng)加工；加工完成后將預(yù)配數(shù)據(jù)上傳至管理平臺(tái)歸檔存儲(chǔ)，使其具有可追溯性。

2.3 在施工階段的應(yīng)用

鐵路四電BIM模型應(yīng)包含工程項(xiàng)目施工過程中所需要的進(jìn)度、成本等信息。方便施工方利用這些信息對進(jìn)度和成本進(jìn)行預(yù)測，有效管控施工進(jìn)度，減少返工，降低成本和不必要的開支，從而縮短工期、提高效率。

2.3.1 管理駕駛艙

可一目了然地看到項(xiàng)目的三維模型，動(dòng)態(tài)查看施工進(jìn)展、物料跟蹤、安質(zhì)管控等所有信息，為管理層有效管控項(xiàng)目和決策提供信息化支撐。

2.3.2 方案優(yōu)化

基于BIM模型結(jié)合現(xiàn)場情況，在施工前對某些方案的各種可能性在電腦里進(jìn)行仿真模擬并自動(dòng)優(yōu)選，可有效減少返工。例如，京張高鐵從深化后的模型中導(dǎo)出電纜長度清單，精準(zhǔn)提報(bào)生產(chǎn)計(jì)劃，減少了電纜工藝余量50%；優(yōu)化電纜路由和敷設(shè)順序后，實(shí)現(xiàn)了電纜一次布放整齊、平順無交叉。

2.3.3 物料管控

結(jié)合二維碼等技術(shù)，對施工現(xiàn)場物料各環(huán)節(jié)進(jìn)行管控，所有對物料的采購、進(jìn)場、出庫、安裝、運(yùn)維等操作都進(jìn)行記錄，方便管理人員追溯查詢。基于BIM的設(shè)備管理縮短了移交時(shí)間，保證了數(shù)據(jù)的真實(shí)性、及時(shí)性和有效性。例如，在設(shè)備管理中建立數(shù)字化設(shè)備履歷表，承接從設(shè)計(jì)階段流傳下來的設(shè)備信息，并將施工階段對設(shè)備的操作信息按進(jìn)度錄入。設(shè)備履歷表是設(shè)備各類信息的集合，包括設(shè)計(jì)參數(shù)、操作記錄，設(shè)備圖片、視頻，如接觸網(wǎng)專業(yè)的“一桿一檔”。

2.3.4 進(jìn)度管理

利用模型，能查看實(shí)際進(jìn)度和計(jì)劃進(jìn)度的差異，便于及時(shí)找出問題并對施工方案進(jìn)行調(diào)整，有效控制項(xiàng)目施工進(jìn)度。

2.3.5 安全質(zhì)量管理

基于BIM的安全質(zhì)量管理具備安全問題的在線填報(bào)、處理、銷項(xiàng)、存檔的全過程閉環(huán)管理的功能?，F(xiàn)場操作人員從手機(jī)端上報(bào)問題，系統(tǒng)立即自動(dòng)將問題反饋給相關(guān)責(zé)任人，使問題得到及時(shí)處理，大大提高處理問題的及時(shí)性、準(zhǔn)確性、智能性和便捷性。

2.3.6 資料管理

把工程項(xiàng)目的各類圖圖紙、文件、資料等在云端保存并共享，施工參與各方分權(quán)訪問，不僅有效避免了重復(fù)錄入，也避免了因重復(fù)錄入而有可能造成的數(shù)據(jù)污染。

2.3.7 人員管理

安全帽和人臉識(shí)別技術(shù)保證了不在冊的人員無法進(jìn)場。BIM圍欄技術(shù)的應(yīng)用幫助有效實(shí)時(shí)控制施工人員只在自己當(dāng)天負(fù)責(zé)的工作區(qū)域內(nèi)活動(dòng)，一旦超出當(dāng)天的工區(qū)系統(tǒng)立即報(bào)警，便于施工現(xiàn)場管理人員有效控制現(xiàn)場施工作業(yè)。國內(nèi)幾家大的BIM服務(wù)商均提供基于云端的“智慧工地”軟件平臺(tái)。

2.3.8 竣工驗(yàn)收

BIM技術(shù)輔助竣工驗(yàn)收是在二維竣工圖紙等資料的基礎(chǔ)上，借助三維模型所含施工過程中的各類信息，為建設(shè)單位、施工單位、設(shè)計(jì)單位和監(jiān)理單位提供準(zhǔn)確的施工過程數(shù)據(jù)，模型的三維可視化直觀地為驗(yàn)收工作的展開提供了極大的便利，方便驗(yàn)收人員理解，大大提高了驗(yàn)收質(zhì)量。

2.4 在運(yùn)維階段應(yīng)用

設(shè)備管理在鐵路四電在運(yùn)維階段的占很大比例。設(shè)備履歷表包含設(shè)備全生命周期的信息?；贐IM的運(yùn)維管理，是根據(jù)運(yùn)維需求段承接設(shè)計(jì)、施工階段的信息，清洗不需要的數(shù)據(jù)，增加設(shè)備制造階段的信息和運(yùn)維計(jì)劃等其他相關(guān)信息，結(jié)合二維圖紙和BIM模型，可直觀查看鐵路四電設(shè)備分布情況及隱蔽工程，能快速定位，為設(shè)備查詢提供了極大的便利，實(shí)現(xiàn)了信息化運(yùn)維。BIM技術(shù)的應(yīng)用顛覆了傳統(tǒng)運(yùn)維的人海戰(zhàn)術(shù)，結(jié)合二維碼、云、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人臉識(shí)別、自動(dòng)控制和人工智能等技術(shù)，正在逐步打造智能化運(yùn)維管理，對人員的需求將越來越少，相反運(yùn)維服務(wù)的質(zhì)量卻逐步提升。隨著信息化、自動(dòng)控制、智能化技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)維系統(tǒng)不斷升級，在對設(shè)備信息了如指掌的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)維指日可待。

2.5 在項(xiàng)目拆除和再利用階段的應(yīng)用

未來，在鐵路各工程項(xiàng)目拆除和再利用階段，利用BIM技術(shù)提前在電腦里模擬拆除方案并進(jìn)行優(yōu)選，根據(jù)建筑材料本身的特點(diǎn)加以回收和再利用，積極響應(yīng)國家打造綠色鐵路、智能鐵路的倡議。

3 結(jié)語

近年來，國家提出智能交通、立體交通的概念，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，航空交通、水陸交通、公路交通和鐵路交通實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，綜合智能交通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展進(jìn)程突飛猛進(jìn)。BIM技術(shù)在鐵路四電工程項(xiàng)目全生命周期的應(yīng)用將有效推動(dòng)我國鐵路行業(yè)的發(fā)展。鐵路BIM聯(lián)盟將中國的鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)通過Building SMART推向全球以后，BIM技術(shù)將促進(jìn)和增強(qiáng)國際競爭力方面的強(qiáng)推作用將發(fā)揮得淋漓盡致。