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        BI M技術(shù)在鐵路四電工程全生命周期中的應(yīng)用

        2020-03-06 20:36:36魯敏
        工程建設(shè)與設(shè)計(jì) 2020年14期
        關(guān)鍵詞:工程項(xiàng)目鐵路設(shè)備

        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(chǎng),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(jí)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(yíng)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(jìng)爭(zhēng)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(hào)、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(yíng)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(jí)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(chǎng)測(cè)量的數(shù)據(jù),導(dǎo)入腕臂計(jì)算軟件,生成腕臂長(zhǎng)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(duì)進(jìn)度和成本進(jìn)行預(yù)測(cè),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(chǎng)情況,在施工前對(duì)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(zhǎng)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(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)物料各環(huán)節(jié)進(jìn)行管控,所有對(duì)物料的采購、進(jìn)場(chǎng)、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?;贐IM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(duì)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(duì)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(chǎng)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(cè)的人員無法進(jìn)場(chǎng)。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(chǎng)管理人員有效控制現(xiàn)場(chǎng)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。基于BIM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(duì)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(jí),在對(duì)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(jìng)爭(zhēng)力方面的強(qiáng)推作用將發(fā)揮得淋漓盡致。

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