文｜劉軍

隨著水電行業(yè)的發(fā)展，在水電站建設(shè)過程中實(shí)現(xiàn)智能化三維設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化移交，提高水電站信息管理水平檔次，已經(jīng)越來越成為水電站建設(shè)的焦點(diǎn)。

水電站從建設(shè)期轉(zhuǎn)向投產(chǎn)運(yùn)行期過程中，業(yè)主需要從參建各方接收大量的數(shù)據(jù)，但目前數(shù)據(jù)移交接收的技術(shù)和手段還停留在舊有模式下，且由于基建過程管理與運(yùn)行維護(hù)期管理對(duì)生產(chǎn)性資產(chǎn)數(shù)據(jù)的關(guān)注點(diǎn)也不盡相同。同時(shí)，管理人員分屬于不同管理團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)之間缺乏溝通，導(dǎo)致最后所移交的數(shù)據(jù)還需要經(jīng)過大量的人工篩查處理以及手工錄入，數(shù)據(jù)的完整度、可用性得不到有效保障，還遠(yuǎn)不能滿足集約化、標(biāo)準(zhǔn)化、流程化管理的需求。

為提高管理水平，在桃源水電站工程設(shè)計(jì)中，中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院以桃源水電站數(shù)字化移交為課題，挑選桃源船閘部分為對(duì)象，利用AssetWise Enterprise Bridge（以下簡(jiǎn)稱eB），進(jìn)行了數(shù)字化移交的研究。

該項(xiàng)目的總體目標(biāo)是，采用三維設(shè)計(jì)手段構(gòu)建工程全信息三維模型，實(shí)現(xiàn)全生命周期的數(shù)字化管理。根據(jù)設(shè)計(jì)方現(xiàn)有資料、建立水電站全信息模型，為水電站設(shè)施設(shè)備的可視化管理提供圖形支持。建立工程數(shù)據(jù)中心，將傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)和管理方式產(chǎn)生的零散的圖紙、文檔和數(shù)據(jù)記錄等與信息三維模型建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，為電站各類運(yùn)行維護(hù)管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)信息快速檢索、分類歸檔，降低使用工程數(shù)據(jù)的人力和時(shí)間成本；實(shí)施工程三維數(shù)字化移交，為下一步構(gòu)建工程全生命周期管理系統(tǒng)打好基礎(chǔ)。

數(shù)字化移交分多步走

數(shù)字化移交以數(shù)據(jù)庫為核心，三維模型為依托，具有精準(zhǔn)、直觀、高效的特點(diǎn)。其實(shí)施步驟如下：

1 各專業(yè)三維建模

在桃源水電站建設(shè)過程中，采用三維設(shè)計(jì)，各專業(yè)配合，利用AECOsim、Substation、OpenPlant、Bentley Raceway and Cable Management(BRCM)等軟件精確搭建出桃源水電站三維模型。（如圖1）

圖1 桃源水電站三維模型總裝

2 碰撞檢查

三維模型完成總裝后，對(duì)各模塊間進(jìn)行碰撞檢查，主要包括：建筑結(jié)構(gòu)與發(fā)電設(shè)備、管線、電纜、樓梯、門窗等的碰撞。通過碰撞檢查，及時(shí)修改設(shè)計(jì)模型，有效降低施工風(fēng)險(xiǎn)，提高施工效率。

3 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入

將建好的桃源水電站模型、i-model、HyperModel等模型的收集、整理、編碼和錄入；并將項(xiàng)目相關(guān)的設(shè)計(jì)合同、設(shè)計(jì)資料、圖檔、規(guī)范、手冊(cè)等資料收集、整理和錄入。

4 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)加工

在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)導(dǎo)入后，需對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，分解，主要包括基于eB的數(shù)據(jù)模型原型的建立，包括系統(tǒng)分解、空間分解、工作單元分解、設(shè)備類型分解、材料分解、人員類型分解等多維度的數(shù)據(jù)原型系統(tǒng)的建立；建立各數(shù)據(jù)原型間的關(guān)聯(lián)關(guān)系模型；建立各種臺(tái)賬報(bào)表系統(tǒng)。

5 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)

建立信息編碼體系；設(shè)定信息采集深度、規(guī)范流程和規(guī)則。將采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、圖檔進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)由圖紙到設(shè)備材料的查詢統(tǒng)計(jì)，由設(shè)備材料到圖紙的查詢等。建立數(shù)據(jù)審批流程、建立質(zhì)量檢驗(yàn)和移交規(guī)則，對(duì)往來的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行權(quán)限的審批和質(zhì)量控制。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)文檔的數(shù)字化移交，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)資料的有效采集、質(zhì)量檢查和移交控制。

三維數(shù)字化移交成果

桃源水電站數(shù)字化移交項(xiàng)目，前期以船閘為實(shí)例做了部分展示成果（如圖 2）。

圖2 eB船閘模型信息展示界面

在船閘實(shí)例中，還可通過空間、系統(tǒng)、工程三個(gè)維度對(duì)信息進(jìn)行分類展示（如圖3）。

在系統(tǒng)中，可以方便展示查看某一設(shè)備與之相關(guān)的完整信息（如圖4）。

在桃源船閘數(shù)字化移交模型中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)采用BRCM軟件對(duì)船閘部分進(jìn)行了電纜敷設(shè)和算量。首先整理計(jì)算所需要的電纜清冊(cè)表，導(dǎo)入BRCM軟件中，然后BRCM通過計(jì)算，自動(dòng)完成電纜敷設(shè)。在三維圖形中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)可以方便的查看每一根電纜的走向和經(jīng)過的路徑，并及時(shí)糾錯(cuò)。

在系統(tǒng)中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)可以查看到橋架信息，并且驅(qū)動(dòng)三維模型直觀的找到相應(yīng)的橋架。點(diǎn)擊與之關(guān)聯(lián)的設(shè)備可以查看到通過這段橋架的所有電纜。點(diǎn)擊電纜可以找到此條電纜連接的設(shè)備及通過的橋架（如圖5）。

三維數(shù)字化移交的必要性

圖3 分維度對(duì)信息進(jìn)行分類展示

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，水電行業(yè)各單位在生產(chǎn)實(shí)踐中將采用越來越多的數(shù)字化手段來輔助生產(chǎn)，但是隨著信息化的深入，信息孤島效應(yīng)和數(shù)據(jù)重復(fù)建設(shè)的情況也越來越明顯。數(shù)字化移交工作收集了大量項(xiàng)目基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并且分類整理、整合了這些數(shù)據(jù)，并根據(jù)制定的規(guī)范、流程，完善了數(shù)據(jù)關(guān)系模型，這可以將各類數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來，有效消除了信息孤島，避免了數(shù)據(jù)重復(fù)建設(shè)。

而采用三維數(shù)字化設(shè)計(jì)手段進(jìn)行數(shù)字化移交，具有高效、直觀、智能等特點(diǎn)，在適應(yīng)水電工程日益復(fù)雜、設(shè)計(jì)周期要求時(shí)間短以及數(shù)字化移交等要求的同時(shí)，三維設(shè)計(jì)手段更是設(shè)計(jì)師表達(dá)設(shè)計(jì)思想的利器，是促進(jìn)項(xiàng)目更高質(zhì)量，更高效率完成的助推器，更是實(shí)現(xiàn)全生命周期管理的必要工具。

圖4 eB中存儲(chǔ)的設(shè)備信息

圖5 電纜敷設(shè)信息實(shí)例

采用三維數(shù)字化移交，是一種開創(chuàng)性的思路和理念。當(dāng)然，三維數(shù)字化移交是要在整個(gè)生產(chǎn)周期對(duì)水電工程相關(guān)信息進(jìn)行管理和應(yīng)用，打破信息瓶頸，從全局進(jìn)行統(tǒng)籌和規(guī)劃。針對(duì)各個(gè)階段需要掌握的信息進(jìn)行規(guī)定，在信息建設(shè)初期就保證了數(shù)據(jù)的完整性，使各階段均能獲得滿足使用要求的數(shù)據(jù)，避免了信息傳遞過程中的損失。

實(shí)際上，三維數(shù)字化移交過程中對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容和形式進(jìn)行了統(tǒng)一的定義，使數(shù)據(jù)具有通用性，為數(shù)據(jù)的共享和快速復(fù)制創(chuàng)造了條件。同時(shí)，三維數(shù)字化移交可以將已有的、符合規(guī)范的數(shù)字化成果移交給業(yè)主和其他單位，能夠大大減少數(shù)據(jù)重復(fù)建設(shè)工作，節(jié)省在數(shù)據(jù)建設(shè)上的投資。

三維數(shù)字化移交相對(duì)于傳統(tǒng)的資料移交方式，有著明顯的優(yōu)勢(shì)。基于強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)所有結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的綜合管理。通過設(shè)計(jì)工具分別進(jìn)行二維原理圖、三維設(shè)備布置、場(chǎng)地、建筑等的設(shè)計(jì)，完成電氣、土建等相關(guān)計(jì)算校驗(yàn)和材料統(tǒng)計(jì)，出具施工圖紙。設(shè)計(jì)成果以數(shù)字化型式移交給施工、運(yùn)行、管理等各部門，達(dá)到項(xiàng)目的全生命周期管理。

三維數(shù)字化移交高效、直觀、協(xié)同的設(shè)計(jì)方式，可優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量；工程量可自動(dòng)精確統(tǒng)計(jì)，降低工程造價(jià)，方便施工采購有效管理。此外，三維數(shù)字化移交還可以使設(shè)計(jì)信息與建設(shè)期、后期運(yùn)營(yíng)管理相關(guān)聯(lián)，可追溯性強(qiáng)，為后期數(shù)字化運(yùn)營(yíng)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

三維數(shù)字化移交應(yīng)用前景

三維數(shù)字化移交可用于工程信息綜合查詢。三維數(shù)字化移交開展到后期，依靠強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐和完善的規(guī)則體系，可通過數(shù)據(jù)挖掘，構(gòu)建工程信息綜合查詢系統(tǒng)，輸入關(guān)鍵字即可方便對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的責(zé)任單位、安裝信息、采購信息、設(shè)計(jì)報(bào)告、計(jì)算稿、工作任務(wù)、材料信息等進(jìn)行查詢。

三維數(shù)字化移交還可用于虛擬設(shè)備巡檢。利用三維數(shù)字化設(shè)備構(gòu)建虛擬巡檢系統(tǒng)，與監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)接，可實(shí)時(shí)進(jìn)行虛擬巡檢，及時(shí)排查故障，分析故障發(fā)生原因。

三維數(shù)字化移交可以對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行管理?？筛鶕?jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行工程進(jìn)度管理，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析等，后期可與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合，模擬施工進(jìn)程，讓領(lǐng)導(dǎo)和設(shè)計(jì)人員對(duì)整個(gè)施工過程有一個(gè)直觀化的印象，方便對(duì)方案進(jìn)行調(diào)整、修改。

三維數(shù)字化移交還可進(jìn)行多維度成本分析。相對(duì)于傳統(tǒng)的手工核算方式，eB系統(tǒng)匯總分析能力大大加強(qiáng)，對(duì)短周期成本的分析工作量將大大減少，效率高。因?yàn)閿?shù)據(jù)動(dòng)態(tài)維護(hù)，eB系統(tǒng)做的成本分析將比傳統(tǒng)的方法準(zhǔn)確性大大提高。因?yàn)橄到y(tǒng)采集了多維度數(shù)據(jù)，所以可以依據(jù)采集的多維度數(shù)據(jù)，快速進(jìn)行多維度的成本分析，大大加強(qiáng)成本管控能力。

目前部分水電站上已經(jīng)開始嘗試三維數(shù)字化移交，但還沒有形成行業(yè)統(tǒng)一的規(guī)范。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，三維數(shù)字化移交創(chuàng)新的移交模式將更廣泛的為廣大業(yè)主單位和設(shè)計(jì)單位接受，這將是管理手段和設(shè)計(jì)手段的革新。而推廣三維數(shù)字化移交技術(shù)，也將是大勢(shì)所趨。