EPC模式下大型水電站應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量管理

(中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，杭州，311122)

引言

楊房溝水電站位于涼山州木里縣境內(nèi)的雅礱江流域中游河段上，是雅礱江中游河段梯級(jí)開(kāi)發(fā)的骨干電站之一，總裝機(jī)150萬(wàn)kW，多年平均年發(fā)電量68.74億kW·h。工程樞紐主要由最大壩高155m的混凝土雙曲拱壩、泄洪消能建筑物和引水發(fā)電系統(tǒng)等組成。

楊房溝水電站作為國(guó)內(nèi)首個(gè)采用設(shè)計(jì)施工總承包(EPC)模式[1、2]的大型水電項(xiàng)目，被業(yè)內(nèi)譽(yù)為“第二次魯布革沖擊波”，開(kāi)創(chuàng)了全國(guó)大型水電站建設(shè)模式的時(shí)代先河，是我國(guó)新常態(tài)下水電開(kāi)發(fā)理念與方式的重大創(chuàng)新。

作為大型水利水電工程，楊房溝水電站建設(shè)規(guī)模大，投資大，施工條件和地質(zhì)條件復(fù)雜，涉及影響因素眾多，這給施工質(zhì)量與進(jìn)度控制、工程建設(shè)管理帶來(lái)了相當(dāng)大的難度[3、4]。在傳統(tǒng)的水電站建設(shè)體制和管理模式下，質(zhì)量驗(yàn)評(píng)采用紙質(zhì)表單的手簽方式，工程建設(shè)過(guò)程中會(huì)形成龐大的質(zhì)量驗(yàn)評(píng)表單，紙質(zhì)文件的整理、質(zhì)量問(wèn)題的查閱和追溯極為不便，給業(yè)主等建設(shè)各方的管理部門(mén)帶來(lái)沉重負(fù)擔(dān)。落后的質(zhì)量驗(yàn)評(píng)手段所帶來(lái)的問(wèn)題非常突出，成為了提高建設(shè)管理效率的一個(gè)制約因素[5、6]。

為滿(mǎn)足EPC模式下楊房溝水電站建設(shè)管理需求，由楊房溝水電站的設(shè)計(jì)方華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院研發(fā)了一套基于BIM模型的設(shè)計(jì)和施工管理一體化信息系統(tǒng)，對(duì)工程建設(shè)進(jìn)度、質(zhì)量、投資、安全信息進(jìn)行全面管控，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)的可視化智慧管理，提高工程建設(shè)的信息化水平，開(kāi)創(chuàng)了國(guó)內(nèi)EPC模式下的大型水電站采用BIM和數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量管理的先河。

1 設(shè)計(jì)施工BIM管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對(duì)EPC模式下業(yè)主方、總承包方的管理需求進(jìn)行梳理，建立的設(shè)計(jì)施工BIM管理系統(tǒng)由兩大部分構(gòu)成[7、8]，即工程數(shù)據(jù)中心[9]、業(yè)務(wù)應(yīng)用及在線(xiàn)服務(wù)(如圖 1所示)。工程數(shù)據(jù)中心是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、共享和流轉(zhuǎn)的基石，用于管理、存儲(chǔ)和控制項(xiàng)目相關(guān)的信息，為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供工程信息服務(wù)，同時(shí)，工程數(shù)據(jù)中心也是系統(tǒng)的基礎(chǔ)框架，其通過(guò)相關(guān)技術(shù)確立了系統(tǒng)集成的規(guī)范和接口，為業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成奠定基礎(chǔ)；應(yīng)用及在線(xiàn)服務(wù)是構(gòu)建在基礎(chǔ)框架之上的結(jié)合水電工程項(xiàng)目的實(shí)際需要提供的業(yè)務(wù)應(yīng)用和信息服務(wù)。

圖1 楊房溝水電站設(shè)計(jì)施工BIM管理系統(tǒng)功能架構(gòu)

工程數(shù)據(jù)中心采用微服務(wù)架構(gòu)，內(nèi)部由多個(gè)數(shù)據(jù)微服務(wù)構(gòu)成，不同的微服務(wù)面向不同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，每個(gè)微服務(wù)均是獨(dú)立的、業(yè)務(wù)完整的，服務(wù)間是松耦合的?；谖⒎?wù)架構(gòu)，工程數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的每個(gè)數(shù)據(jù)微服務(wù)，都可以獨(dú)立開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)，彼此間的依賴(lài)性低，使工程數(shù)據(jù)中心易于擴(kuò)展，穩(wěn)定性高。

業(yè)務(wù)應(yīng)用及在線(xiàn)服務(wù)由外部系統(tǒng)封裝的接口及B/S業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊組成，應(yīng)用模塊包括綜合展示模塊、設(shè)計(jì)管理模塊、質(zhì)量管理模塊、灌漿智能化管理監(jiān)控模塊、工程安全監(jiān)測(cè)信息查詢(xún)模塊、施工期視頻監(jiān)控信息查詢(xún)模塊、水清測(cè)報(bào)信息查詢(xún)模塊等[10]。

2 質(zhì)量管理模塊設(shè)計(jì)

質(zhì)量管理模塊是設(shè)計(jì)施工BIM管理系統(tǒng)的一個(gè)重要模塊，該模塊用于提高現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量驗(yàn)評(píng)的填報(bào)效率，規(guī)范質(zhì)量驗(yàn)評(píng)表的格式及內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化辦公。模塊涵蓋表單電子化轉(zhuǎn)換、電子表單在線(xiàn)配置、移動(dòng)端(Android)表單下載、移動(dòng)端表單填寫(xiě)及上傳、影像資料上傳及在線(xiàn)查閱、驗(yàn)評(píng)資料在線(xiàn)查閱、電子表單PDF格式輸出及打印歸檔、質(zhì)量問(wèn)題追蹤處理等功能。

質(zhì)量管理模塊總體架構(gòu)可概括為“一平臺(tái)+兩APP”，一平臺(tái)即Web端BIM系統(tǒng)質(zhì)量管理模塊，兩APP是指質(zhì)量驗(yàn)評(píng)APP和總承包質(zhì)量管理APP。其中質(zhì)量驗(yàn)評(píng)APP基于聯(lián)想平板電腦進(jìn)行開(kāi)發(fā)，功能側(cè)重于電子驗(yàn)評(píng)表單的填寫(xiě)和現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量驗(yàn)評(píng)影像資料的采集、上傳，是質(zhì)量驗(yàn)評(píng)表單中主要數(shù)據(jù)的來(lái)源；總承包質(zhì)量管理APP基于普通手機(jī)(Android和iOS)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，功能側(cè)重于現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量問(wèn)題在線(xiàn)處理和質(zhì)量制度文件、新聞的在線(xiàn)查閱，是質(zhì)量管理人員采用信息化手段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理的有力工具。質(zhì)量模塊涵蓋的功能如圖 2所示。

圖2 質(zhì)量管理模塊功能解析

質(zhì)量管理模塊下設(shè)五個(gè)子模塊，分別為質(zhì)量展示、單元填報(bào)、表單配置、質(zhì)量評(píng)定和制度標(biāo)準(zhǔn)，其中質(zhì)量評(píng)定子模塊與移動(dòng)端(平板電腦)質(zhì)量驗(yàn)評(píng)APP配套使用，制度標(biāo)準(zhǔn)模塊與移動(dòng)端(手機(jī))質(zhì)量管理APP配套使用。

(1)質(zhì)量展示：該模塊是設(shè)計(jì)施工BIM管理系統(tǒng)質(zhì)量驗(yàn)評(píng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的展示窗口，界面見(jiàn)圖 3。

圖3 質(zhì)量管理——質(zhì)量展示子模塊界面

質(zhì)量展示模塊左上角的餅圖為質(zhì)量管理數(shù)據(jù)分析，為系統(tǒng)中各單元驗(yàn)評(píng)狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)圖，分別統(tǒng)計(jì)了已驗(yàn)評(píng)、驗(yàn)評(píng)中、待驗(yàn)評(píng)和未驗(yàn)評(píng)單元的總數(shù)量和所占百分比；右上角的柱狀圖是對(duì)系統(tǒng)中各分部工程下單元驗(yàn)評(píng)狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，分析內(nèi)容同樣是單元工程驗(yàn)評(píng)狀態(tài)統(tǒng)計(jì)，可通過(guò)下拉菜單選擇不同的單位工程進(jìn)行查看。

(2)單元填報(bào)：由于楊房溝水電站建設(shè)期較長(zhǎng)，其施工包劃分隨著工程推進(jìn)而逐漸細(xì)化，因此，需要不斷的對(duì)管理系統(tǒng)上的施工包數(shù)據(jù)，尤其是分項(xiàng)工程和單元工程數(shù)據(jù)進(jìn)行新增。單元填報(bào)模塊的作用是對(duì)施工包目錄樹(shù)進(jìn)行維護(hù)，即系統(tǒng)內(nèi)單元工程增加的入口，其界面如圖 4所示。

圖4 質(zhì)量管理——單元填報(bào)界面

(3)表單配置：質(zhì)量驗(yàn)評(píng)表單的配置工作是將紙質(zhì)的驗(yàn)評(píng)表單在設(shè)計(jì)施工BIM管理系統(tǒng)中為單元工程進(jìn)行配置，表單配置之前，需要先將現(xiàn)場(chǎng)搜集到的四大類(lèi)(即開(kāi)挖工程、錨噴支護(hù)工程、預(yù)應(yīng)力錨索和混凝土工程)共計(jì)85份紙質(zhì)驗(yàn)評(píng)表單進(jìn)行電子化轉(zhuǎn)換。移動(dòng)端采用H5技術(shù)(HBuilder生成)將表單轉(zhuǎn)換為html格式，Web端采用ant.design技術(shù)將表單轉(zhuǎn)換為html格式。電子化轉(zhuǎn)換后的表單在外觀上與原始紙質(zhì)表單幾乎一樣，不因電子化轉(zhuǎn)換而改變表單的原本形式或內(nèi)容。

(4)質(zhì)量評(píng)定：使用楊房溝設(shè)計(jì)施工BIM管理系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定，需要結(jié)合移動(dòng)端和Web端完成。表單配置工作完成后，首先在移動(dòng)端上通過(guò)質(zhì)量驗(yàn)評(píng)APP進(jìn)行表單的下載、填寫(xiě)和上傳工作，現(xiàn)場(chǎng)參建各方通過(guò)質(zhì)量驗(yàn)評(píng)APP采集和上傳驗(yàn)評(píng)過(guò)程的影像資料。移動(dòng)端APP采集上傳資料完畢后，即可在電腦端補(bǔ)充上傳單元驗(yàn)評(píng)所需的其他附件資料，如測(cè)量、檢測(cè)資料等，并完成單元驗(yàn)評(píng)流程的在線(xiàn)審批。

(5)質(zhì)量管理APP：楊房溝水電站在工程管理模式上大膽創(chuàng)新，積極采用信息化手段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)管理，基于設(shè)計(jì)施工BIM管理系統(tǒng)研發(fā)了一款用于現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理的手機(jī)應(yīng)用——質(zhì)量管理APP，它實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目參建單位人員在個(gè)人移動(dòng)終端即可全面了解工程質(zhì)量管理信息，方便查閱質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化文件，快速處理現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量問(wèn)題、落實(shí)質(zhì)量管理計(jì)劃的目的。質(zhì)量管理APP的功能包括：質(zhì)量通訊錄、質(zhì)量新聞、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化、質(zhì)量問(wèn)題追蹤處理等。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

楊房溝設(shè)計(jì)施工BIM管理系統(tǒng)的質(zhì)量管理模塊于2017年5月上線(xiàn)投用，目前已在楊房溝總承包部大壩工區(qū)、地廠工區(qū)和基礎(chǔ)工區(qū)全面推廣使用，使用位置覆蓋了大壩左右岸邊坡和基坑、地下廠房三大洞室等主要樞紐部位。目前，本項(xiàng)目已累計(jì)完成85份質(zhì)量驗(yàn)評(píng)表的電子化轉(zhuǎn)換工作，表單類(lèi)型涵蓋開(kāi)挖工程、錨噴支護(hù)工程、預(yù)應(yīng)力錨索及混凝土工程等四大工程。鑒于電子驗(yàn)評(píng)應(yīng)用推廣效果良好，目前楊房溝現(xiàn)場(chǎng)主要部位的驗(yàn)評(píng)資料已全部采用電子驗(yàn)評(píng)，監(jiān)理機(jī)構(gòu)不再接受紙質(zhì)版驗(yàn)評(píng)資料。

截至2018年4月，質(zhì)量管理模塊的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況如下：

(1)設(shè)計(jì)施工BIM管理系統(tǒng)質(zhì)量管理模塊已錄入21個(gè)單位工程，200個(gè)分部工程，179個(gè)分項(xiàng)工程，7051個(gè)單元工程的數(shù)據(jù)信息，系統(tǒng)中配置的各類(lèi)電子驗(yàn)評(píng)表單累計(jì)約2萬(wàn)份。

BIM系統(tǒng)施工包目錄樹(shù)中已完成驗(yàn)評(píng)的單元(含紙質(zhì)驗(yàn)評(píng)單元和通過(guò)BIM系統(tǒng)進(jìn)行電子驗(yàn)評(píng)的單元)共計(jì)3730個(gè)，所占比例為52.9%；驗(yàn)評(píng)中的單元共計(jì)1122個(gè)，所占比例為15.9%；待驗(yàn)評(píng)單元共計(jì)456個(gè)，所占比例為6.5%；未驗(yàn)評(píng)單元共計(jì)1743個(gè)，所占比例為24.7%。

(2)BIM系統(tǒng)單元填報(bào)模塊已發(fā)起的單元填報(bào)流程數(shù)量共計(jì)219條，其中已閉合的流程204條。通過(guò)單元填報(bào)模塊新增進(jìn)BIM系統(tǒng)的單元工程數(shù)量共計(jì)4759個(gè)，占系統(tǒng)內(nèi)全部單元數(shù)量的67.5%。

(3)質(zhì)量管理APP：總承包質(zhì)量管理APP于2018年2月正式上線(xiàn)投用，截至2018年4月，質(zhì)量管理APP上已累計(jì)發(fā)布各類(lèi)質(zhì)量文件98份，文件總點(diǎn)擊量超過(guò)800次；發(fā)布質(zhì)量管理新聞或通知6則；發(fā)起質(zhì)量問(wèn)題追蹤處理流程19條，包含整改前后現(xiàn)場(chǎng)照片40余張。

4 社會(huì)評(píng)價(jià)

楊房溝BIM系統(tǒng)上線(xiàn)運(yùn)行以來(lái)，在水電行業(yè)引起較大的關(guān)注，先后有多家單位及機(jī)構(gòu)赴楊房溝現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研學(xué)習(xí)BIM系統(tǒng)，體驗(yàn)移動(dòng)端質(zhì)量驗(yàn)評(píng)APP和質(zhì)量管理APP，各調(diào)研單位均對(duì)楊房溝BIM系統(tǒng)給出了較高的評(píng)價(jià)。

2017年9月22-24日，水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院信息化調(diào)研團(tuán)隊(duì)一行16人，赴楊房溝水電站開(kāi)展了為期三天的信息化調(diào)研工作，深入了解了楊房溝設(shè)計(jì)施工BIM管理系統(tǒng)建設(shè)情況。水規(guī)總院信息化調(diào)研團(tuán)隊(duì)高度贊揚(yáng)了楊房溝BIM系統(tǒng)的先進(jìn)性，認(rèn)為楊房溝BIM系統(tǒng)可視化展示技術(shù)一流，三維模型真實(shí)可靠，質(zhì)量管理手段先進(jìn)；認(rèn)為楊房溝電站數(shù)字化信息化為行業(yè)內(nèi)標(biāo)桿，對(duì)電站未來(lái)數(shù)字化滿(mǎn)懷希望。

2017年12月13日，水電質(zhì)量監(jiān)督總站專(zhuān)家查看了楊房溝BIM系統(tǒng)研發(fā)情況。質(zhì)量監(jiān)督總站專(zhuān)家表示，楊房溝BIM建設(shè)一流，各模塊應(yīng)用廣泛，三維展示效果驚艷，值得在水電行業(yè)大力推廣。

此外，還有西藏大古水電站業(yè)主、中國(guó)水電八局、福建閩投抽水蓄能業(yè)主、兩河口建設(shè)管理局等單位現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研了楊房溝BIM系統(tǒng)的建設(shè)和使用情況，都給予了高度評(píng)價(jià)。