BIM智慧平臺打造大型基建項目數(shù)字化價值鏈條

李粒萍　馬嘯雨　范坤坤　金楊碩

摘要：本文依據(jù)于實際項目特點，以信息化手段為支撐，整合BIM智慧平臺，圍繞大型基建項目全生命周期構建項目級智慧管理平臺，對BIM應用新型項目管理模式進行更新、改造和升級，以期形成大型基建項目BIM應用實施的核心引擎—數(shù)字化價值鏈條，以進行仿真優(yōu)化和決策分析，全面滲透和融合項目管理價值，實現(xiàn)BIM驅動智慧建造。

Abstract： This article is based on the characteristics of actual projects， supported by information technology， integrating BIM smart platform， building a project-level smart management platform around the full life cycle of large-scale infrastructure projects， and updating， transforming and upgrading BIM application of new project management models with a view of forming the core engine of large-scale infrastructure project BIM application implementation： digital value chain， for simulation optimization and decision analysis， comprehensive penetration and integration of project management value， to achieve BIM-driven smart construction.

關鍵詞：Bentley軟件;智慧管理平臺;BIM;大型基建項目;數(shù)字化價值鏈條

Key words： Bentley software;intelligent management platform;BIM;large-scale infrastructure projects;digital value chain

中圖分類號：TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）14-0118-03

0? 引言

我國現(xiàn)階段倡導的“一帶一路”戰(zhàn)略總綱領，在加強我國與亞歐非及世界各國互利合作的同時，擴大了基礎設施建設項目市場?！耙粠б宦贰苯洕鷧^(qū)開放后，我國基礎設施建設項目已突破3000個[1]。面對飛速增長的市場需求，大型基建項目的發(fā)展呈現(xiàn)出建設規(guī)模大、建造技術復雜、新材料應用頻繁等特點，對規(guī)劃設計、決策支持、施工建造、運行維護等階段的人員、設備、物料、環(huán)境等管理工作提出了新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)項目管理模式信息集成程度較低，信息共享程度難以滿足對大型基建項目的動態(tài)監(jiān)管的現(xiàn)實需求。

建筑信息模型（Building? Information? Modeling，以下簡稱BIM）作為一種新興的信息化協(xié)同技術，具有可視化、模塊化、協(xié)同化、一體化等特點，可以較為全面的解決在大型基礎設施項目建設過程中出現(xiàn)的項目管理問題[2]。隨著BIM技術的推廣應用，在工程項目實施過程中的應用也從較為單一的應用逐漸向全生命周期應用覆蓋。全生命周期的BIM技術應用使得項目參與方在同一平臺可以實現(xiàn)從勘察階段到運營階段的集成化管理，滿足工程項目各方高效的信息傳遞與數(shù)據(jù)交互的需求[3]。在目前BIM技術應用于大型基建項目仍處于單個應用，未具有成熟的全過程BIM應用解決方案，數(shù)字化價值鏈條還未形成。

Bentley公司一直致力于提升設計、施工與設施營運效率，其BIM核心業(yè)務是滿足負責建造和管理全球基礎設施，包括公路、橋梁、機場、摩天大樓、工業(yè)廠房和電廠以及公用事業(yè)網絡等領域的信息化建造需求。Bentley平臺基于工程項目信息管理及協(xié)同工作平臺進行構架，可進行測繪資料采集及處理、地質專業(yè)、道路橋隧專業(yè)、城建專業(yè)/其他專業(yè)建模、碰撞檢查及校審、資產運維，覆蓋大型基建項目全過程BIM應用實施需求。本文基于實際項目，以信息化手段為支撐，整合Bentley平臺，圍繞大型基建項目全生命周期構建項目級智慧管理平臺，對BIM應用新型項目管理模式進行更新、改造和升級，以期形成大型基建項目BIM應用實施的核心引擎——數(shù)字化價值鏈條，以進行仿真優(yōu)化和決策分析，全面滲透和融合項目管理價值，實現(xiàn)BIM驅動智慧建造。

1? Bentley智慧管理平臺

項目全過程BIM應用和實施側重于選用Bentley軟件平臺搭建工程項目智慧管理平臺，實現(xiàn)圖形平臺、數(shù)據(jù)格式、軟件架構的統(tǒng)一，如圖1所示。其中MicroStation、Open Bridge Modeler、Geo Pak、Power Civil、Context Capture、Pro structures作為整個項目三維模型搭建的基礎平臺，包括鋼管樁、棧橋、主體及附屬構件，承載項目數(shù)據(jù)信息;SACS、Moses對項目承重構件進行內部和外部受力的分析;Lumen RT、Navigator整合項目模型，進行沖突檢測、施工進度模擬、動畫制作以及移動端查閱項目模型;ProjectWise作為協(xié)同管理平臺，對接模型和進行項目管理工作。

除此之外，項目還為實現(xiàn)智慧施工結合動感監(jiān)測、GPS定位、GIS系統(tǒng)等一類互聯(lián)網技術以及協(xié)同工作平臺，形成海上項目大場景智慧化施工監(jiān)測及管理體系，實現(xiàn)施工數(shù)字化、信息化、一體化的智慧管理，以規(guī)避海上作業(yè)風險，輔助施工方精準施工，確保工程安全質量。

2? BIM應用實施

BIM應用實施包含項目建設全過程，本文列舉幾項具有鮮明特色應用作為實例驗證，包括以三維模型的建立，鋼管樁精準施工，鋼筋沖突檢查與優(yōu)化等結合Bentley技術進行的從設計到施工階段的模型深化、準確表達施工信息，使得項目構件粒度達施工級別，并通過模型反映施工方案，深度探索各階段建筑信息化的關鍵價值。與此同時，基于項目特殊實施要求，將BIM技術與新興信息技術進行整合，開拓BIM應用新價值，完善現(xiàn)有數(shù)字化建筑價值鏈條，包括海上船舶人員定位和施工全線視頻監(jiān)控。

2.1 三維信息模型

三維信息模型的建立是BIM應用開展前期階段的主要內容之一，本項目三維信息模型建立工作內容主要包括項目線路總體設計、上部結構、下部結構、橋面系、綠化景觀、機電系統(tǒng)的BIM模型，并最終建立項目標準Cell庫，三維信息模型的正確建立是施工過程中BIM應用順利實施的先決條件以及重要保障。通過Bentley MicroStation、Open Bridge Modeler、Geo Pak、Power Civil、Context Capture、Pro structures建立項目基礎模型、參數(shù)模型、分析模型、實景模型，形成項目虛實結合模型數(shù)據(jù)集合，并集成于智慧管理平臺中，以進行后期建設項目監(jiān)管應用。（圖2）

2.2 鋼管樁精準施工

本項目具有我國目前打設最長鋼管樁的記錄，且因海上施工作業(yè)技術難度大，對于鋼管樁的施工質量要求高，拔樁返工成本高昂。因此基于海底鉆孔勘測數(shù)據(jù)以及海床高程數(shù)據(jù)建立海底地質模型，將地質模型與具有精確坐標信息的結構模型整合，獲取各鋼管樁所在位置的地質土質分層情況，分析不同斷層地質對鋼管樁打設插入的變化反饋，根據(jù)各樁之間受土層擠壓發(fā)生位移的可能性大小，優(yōu)先安排插打受影響較小樁，盡可能保證每根鋼管樁的打設插入角度的精準并模擬鋼管樁插打施工。并通過實時獲取鋼管樁坐標位置與模型坐標進行核對，確定結果信息和匹配模型坐標，若誤差大于合理數(shù)值進行預警提醒，以實現(xiàn)鋼管樁精準施工，避免鋼管樁插打返工。（圖3）

2.3 鋼筋沖突檢查與優(yōu)化

利用Navigator檢測鋼筋與鋼管樁及鋼套箱是否含有沖突，以及整合設計圖紙與施工流程中的空間沖突。針對沖突點進行分析，匯總整理鋼筋與鋼管樁及鋼套箱的合理沖突點，在施工前預先查找問題，對關鍵節(jié)點以及不合理之處進行優(yōu)化調整，減少返工與施工浪費。選用Lumen RT模擬沖突解決方案，通過優(yōu)化鋼筋排布方案提升鋼筋籠吊裝成功率，可以大幅降低人員安全風險，提高施工效率，節(jié)約海上作業(yè)時間，尤其在交叉施工海域，可以大幅優(yōu)化海上施工組織管理。

2.4 海上船舶人員定位

項目施工作業(yè)區(qū)域在海上，交通運輸工具也多采用船舶，海上環(huán)境極其惡劣，施工人員進行海上作業(yè)，人身安全風險極高，為保障施工人員安全，使用海上船舶人員定位系統(tǒng)。在船邊緣或者特定功能區(qū)指定位置處設置觸發(fā)裝置，船上人員佩戴感應裝置，靠近觸發(fā)裝置時，可以自動感知;通過平臺電子地圖，可實現(xiàn)施工船的可視化人員定位，實時獲取施工船上的人員分布情況及位置信息;對人員墜落，進入危險區(qū)域進行報警，在智慧管理平臺上查看報警動態(tài)及人員分布。（圖5）

2.5 施工全線視頻監(jiān)控

本項目海上作業(yè)區(qū)域廣闊，施工作業(yè)線長，施工組織困難，無法實現(xiàn)項目施工全過程監(jiān)管，降低了對項目整體的管控度?；诖?，采用無線信號塔與360°高清攝像頭獲取海上施工實時監(jiān)控畫面，整合GIS技術，建立施工區(qū)域地理信息模型，導入項目整體BIM模型，通過模擬不同監(jiān)控視角，選擇信號塔與監(jiān)控探頭最佳布置方案，融合物聯(lián)網技術將監(jiān)控畫面實時傳遞至智慧大屏，實現(xiàn)項目部對海上施工全線的遠程監(jiān)控，保障項目順利實施。（圖6）

3? 大型基建項目數(shù)字化價值鏈條

大型基礎設施建設項目是一個集合多專業(yè)、多組織、多流程的系統(tǒng)工程，在項目管理過程中具有難以實現(xiàn)組織協(xié)調以及有效信息共享的特點。本文通過將BIM技術與Bentley平臺相結合，建立基于大型基建項目的智慧管理平臺，以一種新型管理模式輔助項目實施人員進行項目管理工作，有利于各參與方節(jié)約資金成本和時間成本，實現(xiàn)效益全方面獲取。

基于BIM+Bentley技術搭建的智慧管理平臺是三維空間模型和動態(tài)信息的數(shù)字化集成，在三維可視化環(huán)境中提供動態(tài)信息交互，實現(xiàn)跨組織信息共享，避免建設、運營管理過程中信息化建設的重復進行，真正實現(xiàn)一體化管理。此平臺可應用于大型基建項目的整個生命周期，可實現(xiàn)方案模擬、設計建模、漫游巡航、施工交底、竣工模型、運維模型等可視化應用，性能分析、沖突與優(yōu)化、方案優(yōu)化、施工交底、應急避險模擬、空間管理等仿真優(yōu)化應用，以及投資分析、估算、預算、概算、4D、5D管理、竣工結算、資產管理等投資管控應用。

4? 結論

BIM技術作為一種新技術和新的管理理念，與符合基礎設施建設項目應用特征的Bentley平臺在某工程項目實施過程中，發(fā)揮了其在安全、環(huán)境、質量、效率、進度、成本六大方面的優(yōu)勢和特征。在三維模型的建立、鋼管樁精準施工、鋼筋沖突檢查與優(yōu)化、海上船舶人員定位以及施工全線視頻監(jiān)控等方面取得了一定成果，實現(xiàn)了綠色施工、降低返工率、提高工作效率、節(jié)約成本等項目目標。

參考文獻：

[1]李淑靜，賈吉明，王秀麗.“一帶一路”背景下我國對外工程承包企業(yè)“走出去”研究[J].現(xiàn)代管理科學，2015（7）：15-17.

[2]李粒萍.BIM技術對促進工業(yè)項目管理績效的評價及改善研究[D].天津：天津理工大學，2018.

[3]鐘煒，李粒萍. BIM工程項目管理績效評價指標體系研究[J].價值工程，2018（2）：40-43.