文|高君鋒

數(shù)字孿生作為數(shù)字化、智能化的先進理念技術(shù)，當(dāng)前備受學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注。數(shù)字孿生充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應(yīng)的實體裝備的全生命周期過程。

隨著BIM 技術(shù)在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，數(shù)字孿生技術(shù)的概念也開始逐漸明朗。裕翔110kV 變電站項目依托Bentley SYNCHRO 系統(tǒng)+智慧工地系統(tǒng)融合，進一步詮釋了數(shù)字孿生新風(fēng)向。裕翔110kV 變電站項目主要使用Bentley 系統(tǒng)內(nèi)Synchro（施工管理）、Substation（電氣建模）、OpenBluidings（土建建模）等軟件，通過應(yīng)用相應(yīng)軟件工具的基礎(chǔ)操作完成BIM 數(shù)字孿生技術(shù)做出三維效果，最終采用灰色系實現(xiàn)變電站與周圍建筑協(xié)調(diào)一致。變電站不設(shè)圍墻，通過設(shè)置一定寬度的草本及灌木綠化種植來對變電站區(qū)域進行界定，將變電站區(qū)域打造成開放式公園，將電力設(shè)施融入到景觀中，讓周圍群眾可以參與其中，實現(xiàn)變電站與周圍環(huán)境高度融合。

工程以BIM 技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為依托，努力實現(xiàn)項目進度、安全、質(zhì)量、造價等數(shù)字化管理和智能型管控。建設(shè)過程中，以項目全流程精益管理為原則，踐行綠色建設(shè)和科技引領(lǐng)方針政策，全方位提升隊伍建設(shè)，為國網(wǎng)基建管理模式向數(shù)字化轉(zhuǎn)型開辟道路。

確保工程質(zhì)量 把控施工進度

變電站工程體量較小，但是內(nèi)部精密化設(shè)備要求高，個別預(yù)埋件偏差要求不得超過1mm，常規(guī)變電站在建設(shè)過程中應(yīng)用最多的是選擇有經(jīng)驗的技術(shù)人員對照二維圖紙進行交底施工，但是經(jīng)常會出現(xiàn)埋件漏埋，預(yù)留洞口遺漏等現(xiàn)象。裕翔110kV 變電站工程應(yīng)用BIM技術(shù)在施工前對變電站的每一塊埋件、預(yù)留洞口、每一構(gòu)件等數(shù)字孿生為三維立體圖形，并賦予每一構(gòu)件時間，進行整體推演，除可進行三維交底外還可以進行圖紙審查等。

在設(shè)計階段，項目設(shè)計人員使用Substation（電氣建模）、OpenBluidings（土建建模）等軟件將工程基本信息，構(gòu)件型號、規(guī)格、唯一編號等信息錄入模型屬性信息。

在施工階段，施工單位對模型進行二次深化，加入模型施工信息，如計劃施工時間、實際完成時間、工作負(fù)責(zé)人、施工機械、造價等信息錄入模型屬性信息，將實測實量數(shù)據(jù)通過智慧平臺直接導(dǎo)入模型屬性信息。施工過程中運用6 類智能感知檢測設(shè)備對408 份表單1568 項進行實測實量數(shù)據(jù)自動采集，采集完成后實測實量數(shù)據(jù)通過智慧平臺與BIM 模型進行關(guān)聯(lián)。

施工過程中實測實量管理，每次實測實量時，需要在現(xiàn)場檢查規(guī)范和圖紙，得到測量點數(shù)量和標(biāo)準(zhǔn)值，班組人員在原始記錄表上記錄數(shù)據(jù)，將記錄的數(shù)據(jù)計算和匯總后填寫到驗收表單，表單提交、復(fù)驗、審批流程線下溝通。現(xiàn)場存在“代驗收”現(xiàn)象，無法責(zé)任到人。

本工程建立驗收表單與模型數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，根據(jù)Synchro（施工管理）系統(tǒng)進度自動派送驗收任務(wù)（部位、表單），實現(xiàn)智能實測實量設(shè)備實時測量（實拍畫面）、移動APP 實時記錄、人臉識別實名核驗、驗收軌跡及部位BIM 模型實時展示、未驗收部位實時預(yù)警。同時在BIM 模型中進行設(shè)計賦值，實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)與設(shè)計值自動對比、自動核驗、自動計算，計算結(jié)果BIM 模型實時展示，超出偏差范圍自動報警，提醒施工人員進行整改，省去了傳統(tǒng)檢測過程中的讀、記、算、錄和線下流轉(zhuǎn)等環(huán)節(jié)，有效杜絕數(shù)據(jù)遺漏或造假。

通過裕翔工程試點應(yīng)用，在河北南網(wǎng)率先實現(xiàn)驗收表單數(shù)據(jù)自動采集，平均實測實量所用時間縮減至約210 小時，采集精準(zhǔn)度較人工采集提升18%，較常規(guī)數(shù)字化實測實量提升8%。驗收效率較人工驗收提升1 倍、較常規(guī)數(shù)字化實測實量設(shè)備提升33.3%，綜合質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)整體提高27%，助力工程質(zhì)量達(dá)到“魯班獎”水平。

此外，通過API 接口將進度任務(wù)表和管理對象任務(wù)表傳至智慧工地系統(tǒng)，智慧工地系統(tǒng)建立實測實量數(shù)據(jù)及驗收表單與管理對象的關(guān)聯(lián)關(guān)系。再通過智能實測實量工具將現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)通過APP 傳至驗收表單，最終將數(shù)據(jù)回傳至Bentley 進行進度計算和數(shù)據(jù)展示。

統(tǒng)籌工序銜接 優(yōu)化資源調(diào)配

工程進度管理方面，傳統(tǒng)方式往往是項目管理人員通過翻閱施工藍(lán)圖，使用EXCEL、橫道圖排定計劃，計劃制定和審核大多依靠經(jīng)驗，工序遺漏、工序銜接不緊密情況時有發(fā)生?，F(xiàn)場計劃執(zhí)行時，依靠項目總工對現(xiàn)場人員和機械進行派工，施工計劃由人工口述進行交底，易出現(xiàn)資源調(diào)配不均、計劃執(zhí)行偏差大等情況。

通過Synchro（施工管理）全過程4D 推演，可直觀統(tǒng)籌優(yōu)化工序銜接和資源調(diào)配，通過BIM 模型與智慧工地系統(tǒng)關(guān)聯(lián)實現(xiàn)人員機械自動派工，避免人等機械、機械等進度，利用MR 眼鏡、PAD 等進行可視化交底，直觀展示施工流程及重難點環(huán)節(jié)，避免返工。

裕翔工程利用新技術(shù)，達(dá)到工序銜接最優(yōu)，做到流水化施工，實現(xiàn)計劃執(zhí)行零偏差。應(yīng)用本技術(shù)較同類型工程正常工期可縮短43%，縮減5 個月。

工程安全管理方面，在沒有應(yīng)用BIM 之前，項目管理人員大多依托經(jīng)驗編制安全風(fēng)險清冊并進行交底，安全風(fēng)險時有遺漏。現(xiàn)場依靠攝像頭和管理人員對現(xiàn)場人員健康狀況、違章情況進行把控，存在監(jiān)控、管理人員少和現(xiàn)場安全風(fēng)險點多的現(xiàn)實情況，安全管理很難把控全面，導(dǎo)致現(xiàn)場違章及安全事故易發(fā)生。

應(yīng)用BIM 之后將安全風(fēng)險信息融入到BIM 模型當(dāng)中，自動根據(jù)當(dāng)前進度及作業(yè)部位，展示安全風(fēng)險及防范措施，自動派發(fā)至現(xiàn)場管理及施工人員。運用智能感知設(shè)備、AI 算法等，在BIM 模型中對人員從進場前、中、后進行全方位立體式跟蹤和監(jiān)控，實現(xiàn)人員健康狀態(tài)自動監(jiān)測、違章自動識別。

利用新技術(shù)，裕翔工程可實現(xiàn)現(xiàn)場風(fēng)險的100%預(yù)知和預(yù)控，確保安全風(fēng)險零遺漏，安全措施執(zhí)行100%，現(xiàn)場實現(xiàn)“八不發(fā)生”。

工程物資管理方面，沒有應(yīng)用BIM 之前，管理人員主要根據(jù)施工進度確定物資排產(chǎn)及入場計劃，物資到貨不及時情況時有發(fā)生，物資入場前狀態(tài)不能清晰掌握，質(zhì)量無監(jiān)管，易因質(zhì)量問題進行維修和返廠，引起工期延誤。

應(yīng)用BIM 之后，基于BIM 模型的狀態(tài)展示，可根據(jù)施工進度自動通知管理人員安排物資排產(chǎn)及調(diào)配。通過物資賦碼、視頻監(jiān)控、車輛定位等技術(shù)，實現(xiàn)物資入場前全鏈路可視跟蹤及追溯，嚴(yán)控物資入場質(zhì)量，填補物資入場前管理空白，工程物資信息集成至BIM 模型中，竣工后移交生產(chǎn)部門。

智慧管控 孿生移交

項目建設(shè)完成后，利用BIM 模型具有屬性信息的特性，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、5G 通信、MR 等多種技術(shù)，以BIM 模型為載體，打通BIM 模型與智慧工地的數(shù)據(jù)壁壘，將各類感知數(shù)據(jù)與BIM 模型有機融合，構(gòu)建智慧BIM 模型，實現(xiàn)工程現(xiàn)場智慧管控、數(shù)字建設(shè)、孿生移交。運維單位將設(shè)備維保信息錄入模型屬性信息，可以隨時查閱每個構(gòu)件、電氣設(shè)備信息以便維護。

可視化的三維模型及與模型構(gòu)件關(guān)聯(lián)的從規(guī)劃設(shè)計到施工全過程數(shù)字化信息。全過程數(shù)字化信息包括構(gòu)件（設(shè)備）屬性信息、入場信息、試驗報告及其它施工過程信息。從設(shè)計到施工過程中完成了數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和集成，運維人員可以應(yīng)用三維模型和集成的數(shù)字化信息實現(xiàn)運維階段的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，從而開展更加高效的全壽命周期資產(chǎn)管理。

依托數(shù)字化技術(shù)，在河北南網(wǎng)首次構(gòu)建了包含建筑物和電氣設(shè)備尺寸、位置等幾何信息，以及現(xiàn)場感知、實驗數(shù)據(jù)等非幾何信息的BIM 數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)了各專業(yè)數(shù)據(jù)全面貫通，利用數(shù)據(jù)模型在國網(wǎng)范圍內(nèi)首次定量定性分析安全、質(zhì)量、物資、進度各專業(yè)內(nèi)在關(guān)聯(lián)影響，形成各專業(yè)相互影響規(guī)則，如質(zhì)量驗收作為進度更新前提等，給予項目管理智慧化分析管控，提升了管理人員決策能力。

運用數(shù)字孿生技術(shù)，電網(wǎng)工程在質(zhì)量、進度、安全、物資等方面管控水平均有明顯變化，最終達(dá)到質(zhì)量有保證、進度更高效、安全更可靠、資產(chǎn)全壽命、物資全周期、數(shù)據(jù)全流程。