楊書生
(濟(jì)青高速鐵路有限公司,山東濟(jì)南250000)
隨著《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》的實(shí)施,我國(guó)的鐵路建設(shè)高潮已經(jīng)在全國(guó)范圍內(nèi)展開(kāi)[1]。鐵路建設(shè)項(xiàng)目較為復(fù)雜,具有工程體量大、施工線路長(zhǎng)、工期要求緊、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高、參建單位多等特點(diǎn),項(xiàng)目管理協(xié)調(diào)尤其復(fù)雜,需要多專業(yè)、多部門的協(xié)同工作[2]。國(guó)內(nèi)外專家對(duì)工程項(xiàng)目協(xié)同管理的關(guān)鍵因素、步驟及工程項(xiàng)目組織管理模式等方面進(jìn)行了研究[3-5]。傳統(tǒng)管理模式在信息交換與傳遞方面存在數(shù)據(jù)共享與處理困難、管理手段單一等問(wèn)題[6]。近年來(lái),隨著建筑信息模型 BIM(BuildingInformation Modeling)技術(shù)的不斷推廣應(yīng)用,我國(guó)的工程建設(shè)管理模式發(fā)生了重大變化。以信息化技術(shù)為基礎(chǔ)的新型管理模式在我國(guó)已開(kāi)始初步研究與實(shí)踐。以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的信息化協(xié)同管理系統(tǒng)可以覆蓋項(xiàng)目全壽命期,能夠解決傳統(tǒng)管理模式存在的問(wèn)題,尤其適用于工程體量大且復(fù)雜的項(xiàng)目。邱迪[7]以“BIM+物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)為基礎(chǔ),提出了在預(yù)制裝配式建筑中采用可視化協(xié)同管理技術(shù),并闡述了裝配式建筑協(xié)同可視化管理的系統(tǒng)框架及管理流程;宋戰(zhàn)平等[8]以BIM技術(shù)為基礎(chǔ),研究構(gòu)建了全壽命期內(nèi)隧道協(xié)同管理平臺(tái)的初步組成體系;王同軍[9]以鐵路工程建設(shè)協(xié)同管理為目標(biāo),提出了一種基于BIM技術(shù)的鐵路工程建設(shè)管理模式;劉智紅[10]將三維建筑模型與時(shí)間進(jìn)行關(guān)聯(lián)形成了4D協(xié)同管理平臺(tái),并在實(shí)踐中進(jìn)行了應(yīng)用;趙媛媛[11]采用廣聯(lián)達(dá)BIM5D管理平臺(tái)在沙坪壩綜合交通樞紐改造工程施工中進(jìn)行了應(yīng)用。綜上所述,目前以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的協(xié)同管理模式多以理論研究為主,國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的BIM管理平臺(tái)多以施工階段的應(yīng)用為目標(biāo),并未應(yīng)用到項(xiàng)目的全壽命期管理。文章以濟(jì)青高鐵項(xiàng)目為背景,闡述了信息化協(xié)同管理系統(tǒng)在全壽命期的應(yīng)用及效果。
濟(jì)青高鐵是山東省委、省政府確立的一項(xiàng)重大交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目,是連接濟(jì)南和青島的一條高標(biāo)準(zhǔn)客運(yùn)專線,設(shè)計(jì)速度為350 km/h。濟(jì)青高鐵線路自濟(jì)南新東站出發(fā),沿既有膠濟(jì)鐵路北向東經(jīng)章丘、鄒平、淄博、臨淄、青州、濰坊,然后折向東南,經(jīng)高密至膠州北,下穿青島新機(jī)場(chǎng),向南進(jìn)入青島樞紐紅島車站,再向東與新建的青連鐵路并線引入青島北站。濟(jì)青高鐵全線新設(shè)10個(gè)車站,改造1個(gè)車站,新建線路長(zhǎng)307.9 km。建設(shè)工程于2015年10月開(kāi)始施工,并于2018年12月建成通車。
(1)管理部門眾多,管理目標(biāo)不統(tǒng)一,缺乏科學(xué)有效的溝通手段
我國(guó)很多鐵路建設(shè)項(xiàng)目中設(shè)有許多主管部門,相互之間關(guān)系混亂,管理目標(biāo)不一致。如計(jì)劃部門負(fù)責(zé)項(xiàng)目決策,鑒定中心負(fù)責(zé)鑒定設(shè)計(jì)成果,工程管理中心負(fù)責(zé)施工單位招標(biāo)等,項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中各自為政,相互之間缺乏及時(shí)的信息溝通方法,造成了極大的資源浪費(fèi)。
(2)管理目標(biāo)僅考慮施工過(guò)程,缺乏全壽命期管理的理念
鐵路建設(shè)項(xiàng)目大都以百年使用為設(shè)計(jì)目標(biāo),受制于科學(xué)技術(shù)水平,傳統(tǒng)的管理模式難以做到項(xiàng)目全壽命期管理。鐵路建設(shè)項(xiàng)目由于工期緊,管理目標(biāo)主要偏重于施工過(guò)程,對(duì)項(xiàng)目的全壽命期管理缺乏有效手段。鐵路項(xiàng)目全壽命期中,運(yùn)維階段占據(jù)了大部分時(shí)間。運(yùn)維期間除了常規(guī)設(shè)備的運(yùn)營(yíng)維護(hù)外,結(jié)構(gòu)的安全性也至關(guān)重要。目前,國(guó)內(nèi)有關(guān)BIM技術(shù)在運(yùn)維階段的應(yīng)用總體處于探索研究階段,實(shí)踐應(yīng)用較少[12-14]。
(3)信息化管理技術(shù)難以落地
雖然我國(guó)建筑業(yè)一直在大力提倡推進(jìn)BIM信息化技術(shù)的應(yīng)用,但目前此技術(shù)較多應(yīng)用于一些大型項(xiàng)目,中小型項(xiàng)目難以推進(jìn),并且大多是單點(diǎn)應(yīng)用,協(xié)同應(yīng)用較少。此技術(shù)難以落地的原因很多,如BIM模型缺乏統(tǒng)一建模標(biāo)準(zhǔn)、建筑技術(shù)人員對(duì)其認(rèn)知和掌握不高、技術(shù)應(yīng)用費(fèi)用較高、軟件與國(guó)內(nèi)實(shí)際不匹配等。目前,BIM技術(shù)主要是施工企業(yè)用來(lái)投標(biāo)時(shí)進(jìn)行項(xiàng)目展示的工具,并沒(méi)有真正體現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值。
濟(jì)青高鐵項(xiàng)目線路長(zhǎng),車站多,施工工期僅3年時(shí)間,參建單位較多,工程項(xiàng)目復(fù)雜,技術(shù)難點(diǎn)較多。針對(duì)鐵路建設(shè)項(xiàng)目管理中存在的主要問(wèn)題,以信息化協(xié)同管理理念為基礎(chǔ),濟(jì)青高鐵項(xiàng)目管理目標(biāo)包括4個(gè)方面:
(1)建立總體建設(shè)指揮部,協(xié)同管理各利益相關(guān)者
為便于項(xiàng)目的統(tǒng)一管理,發(fā)揮各單位的協(xié)同作用,濟(jì)青高鐵項(xiàng)目設(shè)立一個(gè)總體建設(shè)指揮部門(濟(jì)青項(xiàng)目總體),不再分項(xiàng)目設(shè)立指揮部門,項(xiàng)目總體統(tǒng)一管控所有工作,充分發(fā)揮各參建單位的協(xié)同作用,產(chǎn)生“1+1>2”的協(xié)同效應(yīng)。
(2)以信息化技術(shù)為基礎(chǔ),建立項(xiàng)目全壽命期協(xié)同管理體系
隨著BIM、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)等信息化技術(shù)的出現(xiàn),項(xiàng)目全壽命期的管理得以從理論走向?qū)嵺`。濟(jì)青高鐵項(xiàng)目總體成立后,設(shè)立BIM信息管理中心,以“BIM+互聯(lián)網(wǎng)+云平臺(tái)”為基礎(chǔ),建立濟(jì)青高鐵信息化協(xié)同管理系統(tǒng)。前期決策階段,以“BIM+GIS”技術(shù)進(jìn)行線路的規(guī)劃;設(shè)計(jì)階段用BIM技術(shù)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)和深化設(shè)計(jì);施工階段用BIM技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目進(jìn)度、質(zhì)量、成本、安全等方面的控制;信息完善后的BIM竣工模型用于濟(jì)青高鐵的運(yùn)營(yíng)維護(hù)。
(3)建立設(shè)計(jì)與施工之間的協(xié)同機(jī)制,落實(shí)BIM技術(shù)應(yīng)用效果
濟(jì)青高鐵項(xiàng)目要求所有的設(shè)計(jì)單位必須采用BIM技術(shù),并采用BIM信息管理中心統(tǒng)一制定的建模標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)施和驗(yàn)收。設(shè)計(jì)單位的BIM模型上傳至管理系統(tǒng),施工單位根據(jù)此模型進(jìn)行施工階段的應(yīng)用并不斷的完善模型信息,真正做到一模到底,避免設(shè)計(jì)與施工之間信息傳遞的偏差。
(4)建立“BIM+結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)”的運(yùn)維管理模型,完善信息化協(xié)同管理系統(tǒng)
為保證濟(jì)青高鐵運(yùn)行的安全性,將結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與BIM技術(shù)相融合,建立“BIM+結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)”的運(yùn)維管理模型,在濟(jì)青高鐵信息化協(xié)同管理系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用,提高濟(jì)青高鐵運(yùn)行過(guò)程中的預(yù)警能力。
針對(duì)鐵路建設(shè)項(xiàng)目管理中主要問(wèn)題,圍繞濟(jì)青高鐵項(xiàng)目信息化、協(xié)同性、全壽命期的管理目標(biāo),文章設(shè)計(jì)了覆蓋全壽命期的信息化協(xié)同管理系統(tǒng),并在項(xiàng)目決策、設(shè)計(jì)、招標(biāo)、施工和運(yùn)維等過(guò)程進(jìn)行了應(yīng)用。
濟(jì)青高鐵項(xiàng)目信息化協(xié)同管理系統(tǒng)以項(xiàng)目全壽命期管理為目標(biāo),以信息化技術(shù)為基礎(chǔ),從信息協(xié)同、業(yè)務(wù)協(xié)同、資源協(xié)同等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)和定位。
3.1.1 系統(tǒng)用戶層次設(shè)計(jì)
濟(jì)青高鐵項(xiàng)目信息化協(xié)同管理系統(tǒng)的用戶層次按照級(jí)別、權(quán)限和信息傳遞過(guò)程分為4個(gè)層次,如圖1所示。
(1)用戶層次1為項(xiàng)目決策層,由濟(jì)青高速鐵路有限公司領(lǐng)導(dǎo)層組成。項(xiàng)目決策層在管理系統(tǒng)中擁有最高的級(jí)別和權(quán)限,可以直接查看項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中所有級(jí)別用戶的實(shí)時(shí)進(jìn)展信息,可以及時(shí)掌控項(xiàng)目的真實(shí)信息,并根據(jù)各用戶的工作情況制定計(jì)劃、發(fā)布命令,避免了傳統(tǒng)管理模式中的信息滯后、信息傳遞失真等問(wèn)題。
(2)用戶層次2為項(xiàng)目總體中所設(shè)職能部門,濟(jì)青高鐵項(xiàng)目總體職能部門主要包括征拆部、物資部、工程部、安質(zhì)部和財(cái)務(wù)部。每個(gè)職能部門雖然管理職責(zé)不同,但管理項(xiàng)目數(shù)量相同。職能部門通過(guò)管理系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)項(xiàng)目資源進(jìn)行協(xié)調(diào)和優(yōu)化,根據(jù)每個(gè)項(xiàng)目的實(shí)際進(jìn)展和需要實(shí)現(xiàn)最大程度的一致性協(xié)作。
(3)用戶層次3為BIM信息管理中心,是整個(gè)管理系統(tǒng)的核心。BIM信息管理中心主要負(fù)責(zé)信息化協(xié)同管理系統(tǒng)培訓(xùn)和應(yīng)用、建模標(biāo)準(zhǔn)制定、檢查設(shè)計(jì)模型完整程度、評(píng)估考核參建方應(yīng)用效果、BIM5D管理、設(shè)計(jì)“BIM+結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)”運(yùn)維管理模型等。BIM信息管理中心對(duì)項(xiàng)目全壽命期各階段的信息和所有用戶的信息進(jìn)行集成,實(shí)現(xiàn)各用戶之間的信息化協(xié)同管理。
(4)用戶層次4由設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)單位組成。設(shè)計(jì)單位負(fù)責(zé)建立BIM模型、管綜碰撞檢查、上傳模型至管理系統(tǒng)。施工單位負(fù)責(zé)實(shí)施BIM體系、BIM4D進(jìn)度模擬、施工圖深化設(shè)計(jì)、建立BIM竣工模型。監(jiān)理單位負(fù)責(zé)按照實(shí)施方案加載現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理數(shù)據(jù)信息、監(jiān)督施工單位的BIM技術(shù)應(yīng)用管理、BIM竣工模型審核。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)單位負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)體系的設(shè)計(jì)和布置、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與BIM模型的融合。各參建單位將業(yè)務(wù)信息上傳至管理系統(tǒng),并及時(shí)更新,經(jīng)系統(tǒng)整合后進(jìn)行統(tǒng)一管理。不同參建單位之間的業(yè)務(wù)需求可以做到及時(shí)有效的傳遞和響應(yīng),實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)的最大協(xié)同。
圖1 系統(tǒng)用戶層次設(shè)計(jì)示意圖
3.1.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
濟(jì)青高鐵項(xiàng)目信息化協(xié)同管理系統(tǒng)以iTWO系統(tǒng)為基礎(chǔ),利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),集成了多類型模型文件的導(dǎo)入和多項(xiàng)功能模塊,形成企業(yè)云平臺(tái),所有用戶都可在PC端或移動(dòng)端登錄??紤]到濟(jì)青高鐵項(xiàng)目數(shù)據(jù)的安全性,采取了私有云模式。根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際需求,結(jié)合BIM技術(shù),二次開(kāi)發(fā)了集成健康監(jiān)測(cè)的運(yùn)維管理功能模塊,通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳遞至監(jiān)控中心,并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳遞至系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)和分析。系統(tǒng)功能主要包括BIM三維模型、算量、計(jì)價(jià)、項(xiàng)目進(jìn)度管理、總控管理和運(yùn)維管理6大功能模塊。
(1)BIM三維模型功能模塊 是對(duì)模型進(jìn)行檢查評(píng)估和碰撞檢測(cè)。系統(tǒng)可以兼容Revit、Bentley、Archicad、Tekla等全球主流建模軟件創(chuàng)建的BIM模型。根據(jù)制定的建模標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建項(xiàng)目建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)備三維模型,將其導(dǎo)入BIM三維模型功能模塊中,系統(tǒng)會(huì)對(duì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行校核,檢查導(dǎo)入模型的完整性和準(zhǔn)確性,檢查結(jié)果以數(shù)據(jù)評(píng)估的形式表現(xiàn)。評(píng)估合格的模型可以進(jìn)行碰撞檢測(cè)。碰撞檢測(cè)的目的是檢查各管線之間、管線與結(jié)構(gòu)之間是否存在空間沖突,避免影響項(xiàng)目的實(shí)施,達(dá)到不同專業(yè)之間的三維協(xié)同設(shè)計(jì)[15]。檢測(cè)結(jié)束后生成碰撞分析報(bào)告,詳細(xì)說(shuō)明沖突位置、原因、數(shù)量等情況,如圖2所示。
圖2 BIM三維模型功能模塊示意圖
BIM三維模型功能模塊的主要使用方是設(shè)計(jì)單位、施工單位和BIM信息管理中心。設(shè)計(jì)單位將創(chuàng)建的項(xiàng)目三維模型上傳至系統(tǒng),并使用系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估和檢測(cè)。施工單位根據(jù)上傳的模型,結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn),提出施工單位的檢測(cè)結(jié)果。BIM信息管理中心將二者的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,并及時(shí)反饋信息,實(shí)現(xiàn)了不同單位、不同專業(yè)之間的工作協(xié)同。
(2)算量功能模塊 是對(duì)項(xiàng)目所用的工程材料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。濟(jì)青高鐵項(xiàng)目招標(biāo)采用的是國(guó)內(nèi)常用的清單計(jì)價(jià)方法,由濟(jì)青項(xiàng)目總體中的工程部負(fù)責(zé)編制工程量清單。將編制完成的工程量清單導(dǎo)入算量功能模塊中,完成清單與三維模型的掛接。根據(jù)建模標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)先設(shè)置的算量規(guī)則,系統(tǒng)可以從三維模型中自動(dòng)選擇構(gòu)件并套用相對(duì)應(yīng)的算量規(guī)則,達(dá)到一鍵算量的效果。對(duì)于設(shè)計(jì)與清單不一致的情況可在生成的算量清單中及時(shí)檢查與修改。如圖3所示。
圖3 算量功能模塊示意圖
(3)計(jì)價(jià)功能模塊 是對(duì)完成的工程量清單進(jìn)行組價(jià)。計(jì)價(jià)模塊中的定額庫(kù)包含全國(guó)所有地區(qū)的定額基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、工作子目、清單項(xiàng)目庫(kù)等數(shù)據(jù),將計(jì)算完成的工程量清單導(dǎo)入新建的工程計(jì)價(jià)文件,在定額庫(kù)中選取對(duì)應(yīng)清單所需要的定額子目。若定額子目明細(xì)表中的材料與實(shí)際使用材料存在差異時(shí),可在系統(tǒng)材料庫(kù)中新建實(shí)際使用材料信息。當(dāng)所有工程量都添加完成定額明細(xì)后,工程計(jì)價(jià)即可計(jì)算完成,如圖4所示。
圖4 計(jì)價(jià)功能模塊示意圖
算量功能模塊和計(jì)價(jià)功能模塊的主要使用方是業(yè)主、施工單位和監(jiān)理單位。業(yè)主根據(jù)檢測(cè)合格的三維模型,結(jié)合編制的工程量清單進(jìn)行算量和計(jì)價(jià),同時(shí)可以檢查清單編制的準(zhǔn)確性。施工單位根據(jù)系統(tǒng)中同一個(gè)項(xiàng)目模型,結(jié)合工程中出現(xiàn)的變更進(jìn)行算量和計(jì)價(jià),并與業(yè)主核對(duì)。監(jiān)理單位將項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中實(shí)際發(fā)生的變更信息錄入系統(tǒng)。成本控制過(guò)程中采用一模到底,實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目造價(jià)控制的協(xié)同一致,降低了造價(jià)人員的工作強(qiáng)度,提高了工作效率。
(4)項(xiàng)目進(jìn)度管理功能模塊 是對(duì)項(xiàng)目施工進(jìn)度進(jìn)行4D動(dòng)態(tài)模擬,同時(shí)還可與成本進(jìn)行關(guān)聯(lián),做到BIM5D控制。根據(jù)預(yù)期工期計(jì)劃在系統(tǒng)中編制進(jìn)度橫道圖,與BIM模型關(guān)聯(lián)后形成BIM4D模型。通過(guò)4D模型動(dòng)態(tài)模擬可以對(duì)工程實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度進(jìn)行對(duì)比分析,提升工程各專業(yè)之間的協(xié)同效率[16]。項(xiàng)目管理人員通過(guò)4D可視化環(huán)境檢查各項(xiàng)施工作業(yè),分辨出潛在的作業(yè)順序錯(cuò)誤和沖突矛盾問(wèn)題。項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中,根據(jù)實(shí)際進(jìn)度可隨時(shí)調(diào)整各工序工期變更,確保項(xiàng)目的整體工期計(jì)劃。系統(tǒng)中進(jìn)度與成本也可進(jìn)行協(xié)同關(guān)聯(lián),根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際進(jìn)展直觀查看成本的發(fā)展,如圖5所示。
圖5 項(xiàng)目進(jìn)度管理功能模塊示意圖
項(xiàng)目進(jìn)度管理功能模塊的主要使用方是業(yè)主、施工單位和BIM信息管理中心。施工單位將項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)度信息錄入系統(tǒng),BIM信息管理中心對(duì)實(shí)際進(jìn)度和計(jì)劃進(jìn)度進(jìn)行4D動(dòng)態(tài)模擬對(duì)比分析,業(yè)主根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)度及對(duì)后續(xù)工作的影響制定應(yīng)對(duì)計(jì)劃。通過(guò)BIM5D模擬對(duì)比,業(yè)主及時(shí)對(duì)資源的投入進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。通過(guò)進(jìn)度管理功能模塊,實(shí)現(xiàn)了進(jìn)度和資源投入的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控與管理,避免了工期延誤,做到了進(jìn)度、成本的高度協(xié)同。
(5)總控管理功能模塊 是對(duì)進(jìn)度、成本的數(shù)據(jù)整合,對(duì)質(zhì)量、安全、物資、合同、變更等信息資料的傳遞與集成。對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量、安全問(wèn)題可以及時(shí)上傳圖片和備注,督促有關(guān)負(fù)責(zé)人員進(jìn)行整改。所有用戶都可通過(guò)該功能模塊查閱所需信息并上傳所需業(yè)務(wù)需求,在BIM信息管理中心的協(xié)調(diào)下得到及時(shí)回復(fù),實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目數(shù)據(jù)信息的共享,提高了項(xiàng)目各級(jí)用戶的工作協(xié)同效率。
(6)運(yùn)維管理功能模塊 是對(duì)濟(jì)青高鐵運(yùn)行期間的信息化運(yùn)維協(xié)同管理。在BIM竣工模型的基礎(chǔ)上,將傳統(tǒng)的運(yùn)行管理、維保管理、安保管理、信息管理等常規(guī)的管理內(nèi)容與BIM模型進(jìn)行整合,建立可視化的運(yùn)維協(xié)同管理系統(tǒng)。此外,為確保濟(jì)青高鐵運(yùn)行期間的結(jié)構(gòu)安全性,運(yùn)維管理功能模塊中將BIM技術(shù)與結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了融合,建立了基于BIM的可視化結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),包括監(jiān)測(cè)模型、監(jiān)測(cè)管理、信息管理、預(yù)警設(shè)置4個(gè)功能。運(yùn)維期間各車站和公司總部都可通過(guò)運(yùn)維管理功能模塊實(shí)時(shí)掌握濟(jì)青高鐵的運(yùn)維信息,使?jié)喔哞F項(xiàng)目的全壽命期管理目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。
濟(jì)青高鐵項(xiàng)目信息化協(xié)同管理系統(tǒng)應(yīng)用在項(xiàng)目決策、設(shè)計(jì)、招標(biāo)、施工和運(yùn)維過(guò)程中,在項(xiàng)目的質(zhì)量管理、成本管理、進(jìn)度管理、安全管理等方面起到了關(guān)鍵作用。
(1)項(xiàng)目決策階段采用“BIM+GIS”技術(shù)進(jìn)行了線路的規(guī)劃和車站的選址。采用固定翼無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)(配備5臺(tái)高清數(shù)碼相機(jī)),分區(qū)段對(duì)濟(jì)青高鐵擬通過(guò)區(qū)域進(jìn)行傾斜攝影,構(gòu)建真實(shí)的三維地面實(shí)景模型。根據(jù)初步設(shè)計(jì)方案,建立車站和線路的BIM模型,將其導(dǎo)入GIS平臺(tái)進(jìn)行融合,分析擬建方案中線路及車站的周邊環(huán)境影響、線路走向?qū)Ω哞F速度的影響等因素,經(jīng)多方案比選后確定最優(yōu)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。由于臨淄北和青州北之間有大量的古墓及古建筑遺址,通過(guò)“BIM+GIS”技術(shù)建立了該區(qū)域真實(shí)的三維地面實(shí)景模型,模擬了多條不同的線路走向,結(jié)合高鐵的速度要求,選取了最優(yōu)的線路規(guī)劃路徑。
(2)設(shè)計(jì)階段通過(guò)系統(tǒng)的BIM三維模型功能模塊,共發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題1 600余項(xiàng)。青州北站原設(shè)計(jì)圖紙中屋面高位水箱與鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生沖突,系統(tǒng)檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)此問(wèn)題并及時(shí)向設(shè)計(jì)院提出,設(shè)計(jì)院根據(jù)優(yōu)化建議對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)做出變更,避免后期鋼結(jié)構(gòu)屋面吊裝過(guò)程中再進(jìn)行變更;紅島站房出站層局部管線比較集中,電氣橋架與母線槽碰撞,空調(diào)水管與給水管碰撞,母線槽與梁碰撞,與設(shè)計(jì)院溝通后降低母線槽標(biāo)高,平移橋架路由,降低空調(diào)水管標(biāo)高;臨淄北站候車廳地面石材鋪貼,原設(shè)計(jì)地面800 mm×800 mm的尺寸石材不滿足對(duì)縫要求,調(diào)整增加了750 mm×800 mm的尺寸地磚,保證對(duì)縫效果。設(shè)計(jì)階段提前對(duì)項(xiàng)目中各專業(yè)在空間上的沖突、碰撞問(wèn)題進(jìn)行預(yù)警,對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行記錄和優(yōu)化,避免由此產(chǎn)生的工程變更,提高了工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)質(zhì)量,降低了成本增長(zhǎng)和工期延誤的風(fēng)險(xiǎn)。
(3)招標(biāo)階段通過(guò)系統(tǒng)的算量功能模塊和計(jì)價(jià)功能模塊發(fā)現(xiàn)清單問(wèn)題約100余項(xiàng),累計(jì)節(jié)約成本約1 000萬(wàn)元。淄博北站圖紙上的樁頂標(biāo)高與清單上的樁頂標(biāo)高不統(tǒng)一;圖紙中給水需用截止閥,清單中為閘閥;章丘北站地上混凝土工程量清單中存在誤差。準(zhǔn)確和全面的工程量清單是招標(biāo)的重點(diǎn)控制環(huán)節(jié),通過(guò)BIM信息化技術(shù)的應(yīng)用,降低了由于人工算量導(dǎo)致的錯(cuò)誤和偏差,提高了工作效率和算量的準(zhǔn)確性。
(4)施工階段通過(guò)項(xiàng)目進(jìn)度管理功能模塊和總控管理功能模塊,對(duì)施工組織設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化,節(jié)約了工程建造工期。濟(jì)南東站鋼結(jié)構(gòu)屋面原定施工方案為頂推施工,通過(guò)BIM4D進(jìn)度模擬,發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)屋面安裝完成需要5個(gè)月工期,按此方案將無(wú)法滿足濟(jì)青高鐵2018年12月底通車的要求。為解決該問(wèn)題,重新制定了“地面拼裝、分段吊裝、液壓同步提升”的施工方案,并重新進(jìn)行了施工模擬,工期節(jié)約了1個(gè)月時(shí)間,確保了工程進(jìn)度目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
(5)運(yùn)維階段通過(guò)運(yùn)維管理功能模塊將BIM竣工模型與物業(yè)管理進(jìn)行集成整合,做到了運(yùn)維的三維可視化管理。選取了4個(gè)新建高鐵站站房,根據(jù)提前制定的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方案,施工階段在混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等不同的部位布置了監(jiān)控結(jié)構(gòu)安全的應(yīng)變、應(yīng)力、位移等永久性傳感器,并將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與BIM運(yùn)維模型進(jìn)行結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的三維可視化。自濟(jì)青高鐵開(kāi)通運(yùn)行至今,信息化運(yùn)維管理系統(tǒng)正常運(yùn)行,相較于傳統(tǒng)運(yùn)維管理模式,公司總部可以直觀掌握各車站的運(yùn)維狀況,信息傳遞及時(shí),同時(shí)降低了管理工作強(qiáng)度,提高了管理效率。
(6)通過(guò)濟(jì)青高鐵項(xiàng)目的實(shí)施發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)用還存在一些問(wèn)題。如系統(tǒng)在運(yùn)行前需要輸入企業(yè)定額、建模規(guī)則、算量規(guī)則、人員分配、權(quán)限劃分等大量信息,涉及到企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)的遷移,需要制定一套完整的工作管理流程,耗時(shí)較長(zhǎng);iTWO系統(tǒng)本身缺少運(yùn)維模塊,需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行二次開(kāi)發(fā);系統(tǒng)對(duì)硬件、服務(wù)器的要求比較高,前期投入比較大。
加快推進(jìn)信息化技術(shù)在建筑全壽命期的集成應(yīng)用是我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展方向,濟(jì)青高鐵項(xiàng)目立足于工程項(xiàng)目全壽命期,將信息化協(xié)同管理系統(tǒng)在項(xiàng)目的全過(guò)程進(jìn)行了應(yīng)用。采取預(yù)建造管理模式,以“BIM+GIS”技術(shù)進(jìn)行了線路的規(guī)劃和車站的選址;對(duì)項(xiàng)目成本、進(jìn)度進(jìn)行了模擬和控制,項(xiàng)目最終竣工決算成本與概算成本差額不超過(guò)5%,項(xiàng)目按時(shí)完成投入運(yùn)營(yíng);對(duì)施工期間的質(zhì)量和安全及時(shí)追蹤與跟進(jìn),做到了信息化協(xié)同管理,杜絕了質(zhì)量事故和安全問(wèn)題的出現(xiàn);將結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與可視化運(yùn)維模型相結(jié)合,真正實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目全壽命期的集成管理與應(yīng)用。信息化協(xié)同管理系統(tǒng)有效地減輕了業(yè)主方項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)的工作強(qiáng)度,減少了相應(yīng)崗位的人員設(shè)置,減少了管理成本開(kāi)支,打造了鐵路建設(shè)信息化管理新模式。