文/浙江數(shù)智交院科技股份有限公司 陳朋亮

獲獎等級：二等獎

項目名稱：BIM正向設(shè)計產(chǎn)品的自主研發(fā)及其在特長隧道中的創(chuàng)新應(yīng)用

← 數(shù)智大屏

近年來，浙江數(shù)智交院科技股份有限公司（浙江省交通規(guī)劃設(shè)計研究院）（以下簡稱“數(shù)智交院”）借助物聯(lián)網(wǎng)、5G通信、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術(shù)搭建了全生命周期的“智治”體系，并基于此為交通行業(yè)提供了包含BIM正向設(shè)計系統(tǒng)、“浙里航”數(shù)智港航公共服務(wù)平臺等在內(nèi)的一站式“數(shù)智”解決方案。目前，這些解決方案已在浙江省內(nèi)外的鐵路、公路、水運(yùn)等多個領(lǐng)域落地應(yīng)用。其中，BIM正向設(shè)計系統(tǒng)更是獲得2021年度中國公路學(xué)會“交通BIM工程創(chuàng)新獎”二等獎。

基礎(chǔ) 全生命周期的“智治”體系

數(shù)字化轉(zhuǎn)型是事關(guān)長遠(yuǎn)、事關(guān)全局的重大戰(zhàn)略，是構(gòu)建國有企業(yè)未來戰(zhàn)略新優(yōu)勢的關(guān)鍵之舉。正是意識到數(shù)字化對國有企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重大意義，數(shù)智交院從管理、技術(shù)上雙管齊下，利用自身在工程設(shè)計技術(shù)方面的優(yōu)勢，搭建了全生命周期的“智治”體系。

在管理上，數(shù)智交院一方面引才用才做好“人”的文章。用好博士后科研工作站等平臺廣攬人才，斥資百萬表彰為公司轉(zhuǎn)型發(fā)展作出突出貢獻(xiàn)的科創(chuàng)青年標(biāo)兵激勵人才，創(chuàng)建TIM工程培訓(xùn)中心、開展科技交流會、西溪園大講堂培育人才。另一方面，調(diào)整組織架構(gòu)孵化新興產(chǎn)業(yè)。產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究院形成“智能交通研究所、數(shù)信中心、TIM研發(fā)中心、BIM與智能設(shè)計研發(fā)中心、工程云中心、物聯(lián)網(wǎng)中心”等“一所五中心”產(chǎn)業(yè)研發(fā)格局，提高組織機(jī)構(gòu)運(yùn)行效率。

在技術(shù)上，數(shù)智交院以打造“一套全信息模型、一個全生命周期平臺”為指導(dǎo)思想，借助物聯(lián)網(wǎng)、5G通信、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術(shù)，在行業(yè)內(nèi)率先提出開發(fā)建設(shè)“交通全信息模型（Transportation Information Modelling，TIM）平臺”，著力打造貫穿交通基礎(chǔ)設(shè)施“投、建、管、養(yǎng)、運(yùn)”全鏈條、全場景基礎(chǔ)平臺，為政府管理、工程建設(shè)、公眾服務(wù)提供一站式“數(shù)智”解決方案。

→TIM工程培訓(xùn)中心

成果 一站式“數(shù)智”解決方案

←組圖：BIM正向設(shè)計系統(tǒng)

數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心在于數(shù)據(jù)的采集、分析和應(yīng)用。通過數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)的融合，數(shù)智交院的數(shù)智管控應(yīng)用場景不斷開發(fā)并持續(xù)迭代完善，截至目前已形成了包含BIM正向設(shè)計系統(tǒng)、“浙里航”數(shù)智港航公共服務(wù)平臺、數(shù)智交管平臺、數(shù)智減災(zāi)防災(zāi)平臺、“扁鵲云”結(jié)構(gòu)監(jiān)測平臺、“智聯(lián)管控”平臺等在內(nèi)的一站式“數(shù)智”解決方案。

BIM正向設(shè)計系統(tǒng)

以BIM正向設(shè)計為理念，集三維建模、智能分析、二維圖紙及工程量自動輸出四大功能模塊于一體，包括地質(zhì)、道路、橋梁、隧道、船閘、港口、碼頭和機(jī)電等BIM正向設(shè)計子系統(tǒng)。通過BIM正向設(shè)計系統(tǒng)，各類專業(yè)人員可協(xié)同設(shè)計交通全信息三維模型，用于施工運(yùn)維階段，做到一模多用、始于設(shè)計、但不止于設(shè)計。此外，該系統(tǒng)在提供二維圖紙同時，也提交了用于全生命周期的數(shù)字資產(chǎn)。

目前BIM正向設(shè)計系統(tǒng)已在瑞蒼高速、臨建高速、蘇臺高速（二期）、杭紹甬高速等項目中應(yīng)用。

“浙里航”數(shù)智港航公共服務(wù)平臺

以港航基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，連接船舶、船戶等資質(zhì)類靜態(tài)信息，以及船舶位置、航道管控等動態(tài)信息，為船員提供設(shè)施查詢、航線規(guī)劃、船舶導(dǎo)航、航行安全提示等服務(wù)。全面上線后，“浙里航”數(shù)智港航公共服務(wù)平臺預(yù)計可為浙江省1500多家港航企業(yè)、2萬多浙江籍內(nèi)河航運(yùn)船員、8萬多長三角地區(qū)內(nèi)河船員提供專業(yè)化的水上交通導(dǎo)航服務(wù)。

數(shù)智交管平臺

接入浙江全省高速公路上近2000個交警卡口和570個ETC門架，并實時分析、研判路況信息，為高速公路運(yùn)營管理部門的精準(zhǔn)管控、科學(xué)決策提供數(shù)據(jù)依據(jù)。目前，數(shù)智交管平臺已覆蓋浙江省內(nèi)33條高速公路，數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)用于浙江省公安廳交通管理局和下屬杭州支隊等單位的日常工作中，極大地減少了交警等相關(guān)管理部門的工作量。

數(shù)智減災(zāi)防災(zāi)平臺

聚焦浙江全省公路地質(zhì)災(zāi)害防范，通過地質(zhì)災(zāi)害點普查建檔、數(shù)據(jù)管理、分析研判、監(jiān)測預(yù)警、應(yīng)急處置等全鏈條數(shù)字化革新，實現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害點的數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理和精準(zhǔn)分析。截至目前，數(shù)智減災(zāi)防災(zāi)平臺已完成浙江全省近2萬個公路地質(zhì)災(zāi)害點數(shù)據(jù)建檔和分析研判，并開展了浙江省富陽區(qū)、甌海區(qū)、開化縣等多處重點災(zāi)害點的監(jiān)測預(yù)警工作。

←“浙里航”數(shù)智港航公共服務(wù)平臺

←數(shù)智交管平臺

← 數(shù)智減災(zāi)防災(zāi)平臺

← 智聯(lián)管控可視化平臺

“扁鵲云”結(jié)構(gòu)監(jiān)測平臺

“扁鵲云”結(jié)構(gòu)監(jiān)測平臺是檢查橋梁結(jié)構(gòu)物的“全科醫(yī)生”，已在多個監(jiān)測項目上成功落地，平均降低監(jiān)測成本30%以上，并通過自動化替代人工操作，可節(jié)約人工成本50%以上；利用物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算、云計算等技術(shù)開發(fā)的扁鵲云“輕量化”監(jiān)測系統(tǒng)，具有快速部署、數(shù)據(jù)存儲量低等優(yōu)點，同時具備多源數(shù)據(jù)集成、3D模型展示、移動端App、報告自動生成等功能，充分滿足各類橋梁的健康監(jiān)測、安全監(jiān)測、大臨監(jiān)測等業(yè)務(wù)需求。

“智聯(lián)管控”平臺

“智聯(lián)管控”平臺包含瀝青生產(chǎn)、軟基施工、安全生產(chǎn)、水穩(wěn)施工、瀝青施工、紅外光譜、環(huán)境監(jiān)測、試驗檢測八大管控系統(tǒng)，可實時展現(xiàn)施工現(xiàn)場的情況，實現(xiàn)對人、機(jī)、料、法、環(huán)的全方位實時監(jiān)控。該平臺將公路施工質(zhì)量管理從事后把關(guān)轉(zhuǎn)向了事前控制，推動了“數(shù)字公路”“標(biāo)準(zhǔn)化工程”的建設(shè)進(jìn)程。目前，“智聯(lián)管控”平臺已成功應(yīng)用于浙江省內(nèi)超過80%的國省道重點大中修養(yǎng)護(hù)項目，并在廣西、安徽、河南等省外多條高速公路逐步應(yīng)用。

應(yīng)用 BIM正向設(shè)計系統(tǒng)-隧道智能設(shè)計師

目前，由數(shù)智交院研發(fā)，包含多個平臺的一站式“數(shù)智”解決方案，已經(jīng)在不同領(lǐng)域成功應(yīng)用。其中，BIM正向設(shè)計系統(tǒng)中隧道正向設(shè)計系統(tǒng)和機(jī)電正向設(shè)計系統(tǒng)在大隔山隧道的創(chuàng)新應(yīng)用，從創(chuàng)新點、推廣價值、經(jīng)濟(jì)效益等方面都得到了行業(yè)內(nèi)外的高度認(rèn)可，并獲得了2021年度中國公路學(xué)會“交通BIM工程創(chuàng)新獎”二等獎。

實際應(yīng)用中的優(yōu)勢

大隔山隧道長3640米，是瑞蒼高速（龍麗溫至甬臺溫復(fù)線聯(lián)絡(luò)線）全線唯一的特長分離式隧道。隧道包括人行橫通道10處，車行橫通道4處、緊急停車帶4處，洞內(nèi)變電所1處，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為雙向4車道，時速100公里。設(shè)計階段，建設(shè)者們采用BIM正向設(shè)計系統(tǒng)，對大隔山隧道進(jìn)行了集三維建模、計算分析、二維出圖及工程量統(tǒng)計于一體的三維正向設(shè)計。

快速建模，自動出圖。在大隔山隧道主洞設(shè)計過程中，BIM正向設(shè)計系統(tǒng)通過讀取地質(zhì)專業(yè)勘探成果，快速智能分段并匹配相關(guān)襯砌斷面、自動推薦緊急停車帶位置，完成洞段批量建模剪裁；通過設(shè)備洞室優(yōu)先級智能避讓并自動剪裁主洞，實現(xiàn)洞室個數(shù)最優(yōu)化，避免人為反復(fù)調(diào)整；將隧道通風(fēng)、隧道照明計算內(nèi)嵌在軟件中，根據(jù)軟件計算結(jié)果自動布置機(jī)電設(shè)備……以上內(nèi)容，基于全信息模型可一鍵導(dǎo)出二維圖紙和工程量清單。

←隧道結(jié)構(gòu)BIM設(shè)計

←隧道機(jī)電BIM設(shè)計

多專業(yè)協(xié)同正向設(shè)計，革新提資方式。大隔山隧道結(jié)構(gòu)專業(yè)所取得的BIM正向設(shè)計成果——模型、信息、二維圖紙可自動繼承給機(jī)電專業(yè)，無需再進(jìn)行線下提資交底。機(jī)電專業(yè)在隧道土建模型的基礎(chǔ)上，可進(jìn)行布設(shè)和出圖，如遇設(shè)計變更的情況，也可直接調(diào)整BIM模型、更新模型信息及二維圖紙。

屬性自動添加，及時準(zhǔn)確。BIM正向設(shè)計系統(tǒng)中包含一套屬性自動添加工具，在設(shè)計過程中，設(shè)計人員可將設(shè)計數(shù)據(jù)自動添加到模型中，隨著設(shè)計信息的變更，屬性信息也會自動修改。這一創(chuàng)新點改變了以往需手動掛接和修改屬性的繁雜作業(yè)方式。

成果下延，指導(dǎo)施工。在隧道建模過程中，BIM正向設(shè)計系統(tǒng)的研發(fā)者考慮了施工縫、沉降縫預(yù)留參數(shù)等信息添加及修改，便于施工階段的模型切分。通過自研的編碼添加功能，設(shè)計者可快速添加分項編碼，便于推進(jìn)施工進(jìn)度與模擬相關(guān)內(nèi)容，可避免重復(fù)建模。

效率、質(zhì)量、材料節(jié)約等效益顯著

采用BIM正向設(shè)計系統(tǒng)進(jìn)行隧道設(shè)計后，大隔山隧道從設(shè)計效率、設(shè)計質(zhì)量、資源材料節(jié)約等方面，都產(chǎn)生了直觀的經(jīng)濟(jì)效益。

首先，基于隧道智能設(shè)計系統(tǒng)開展的正向設(shè)計與傳統(tǒng)軟件翻模相比，機(jī)電專業(yè)共節(jié)省33個工日；所抽取的隧道土建、機(jī)電部分圖紙與傳統(tǒng)二維繪圖相比節(jié)省21個工日；專業(yè)間協(xié)同設(shè)計時減少了繁瑣的提資會議，節(jié)省9個工日；設(shè)計階段共節(jié)省91個工日，直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)9.1萬元。

其次，在大隔山隧道斷面設(shè)計過程中，利用自主研發(fā)的參數(shù)化斷面工具擬合優(yōu)化大隔山隧道襯砌斷面，在滿足設(shè)計和施工等標(biāo)準(zhǔn)的情況下，與傳統(tǒng)方法相比，每延米可節(jié)省開挖量1.13立方米、節(jié)約混凝土0.51立方米、節(jié)省防水材料0.37立方米。據(jù)統(tǒng)計，隧道雙線總計從土石方、混凝土，防水材料、鋼筋拱架等方面節(jié)省工程投資約480萬元。

此外，在滿足《公路隧道設(shè)計規(guī)范》和以“消防為主”的優(yōu)先級避讓條件的要求下，大隔山隧道各設(shè)備洞室之間自動避讓且擬合最優(yōu)洞室個數(shù)，與人工設(shè)計結(jié)果對比，設(shè)備洞室共計減少19個，直接節(jié)省造價約41萬元。

未來的發(fā)展方向及推廣價值

隧道正向設(shè)計系統(tǒng)及機(jī)電正向設(shè)計系統(tǒng)在大隔山隧道的成功應(yīng)用，填補(bǔ)了采用BIM直接進(jìn)行施工圖設(shè)計的空白。BIM正向設(shè)計系統(tǒng)的研發(fā)，將推動交通行業(yè)的施工圖審批走向全面數(shù)字化。此項技術(shù)的成功應(yīng)用，預(yù)示著BIM正向設(shè)計系統(tǒng)可以橫向應(yīng)用到其他隧道項目中，縱向延伸到其他專業(yè)中。

未來，數(shù)智交院將繼續(xù)研發(fā)適用于其他行業(yè)的BIM正向設(shè)計系統(tǒng)，形成完整的BIM正向設(shè)計產(chǎn)品，讓BIM正向設(shè)計徹底取代傳統(tǒng)的二維設(shè)計。

● 走近數(shù)智交院

數(shù)智交院創(chuàng)始于1951年,1979年“浙江省交通設(shè)計院”成立，1998年更名為“浙江省交通規(guī)劃設(shè)計研究院”，2017年1月從浙江省交通運(yùn)輸廳劃轉(zhuǎn)至浙江省交通投資集團(tuán)有限公司，2018年3月更名為“浙江省交通規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司”，2020年12月更名為“浙江數(shù)智交院科技股份有限公司”。數(shù)智交院秉持“路更暢、城更美”的企業(yè)使命和“知行合一、追求卓越”的核心價值觀，著力“創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、數(shù)智引領(lǐng)騰飛”，致力于成為具有國際影響力的科技型綜合工程技術(shù)公司。

軟硬實力互動并進(jìn)

數(shù)智交院擁有工程勘察綜合甲級，公路、水運(yùn)設(shè)計行業(yè)甲級，市政、建筑設(shè)計專業(yè)甲級，地災(zāi)設(shè)計、地災(zāi)勘查甲級，工程總承包、工程咨詢、測繪、試驗檢測甲級等十一項甲級資質(zhì)，是名副其實的高新技術(shù)企業(yè)。此外，數(shù)智交院還具有承擔(dān)國家發(fā)展和改革委員會、交通運(yùn)輸部等政府部門委托咨詢評估任務(wù)的資格，并通過了質(zhì)量、環(huán)境和職業(yè)健康安全管理體系的認(rèn)證。同時，數(shù)智交院具備規(guī)劃、咨詢、勘察（測）、設(shè)計、科研、設(shè)計施工總承包和工程試驗檢測等全過程綜合服務(wù)能力；涵蓋公路、水運(yùn)、市政、軌道交通、建筑、生態(tài)環(huán)保等業(yè)務(wù)板塊；業(yè)績遍及全國各省份，以及柬埔寨、斯里蘭卡、瓦努阿圖、厄立特里亞、喀麥隆等10多個國家。

除技術(shù)服務(wù)硬實力，數(shù)智交院在人才培育的軟實力上，也具有十足的競爭力。截至目前，數(shù)智交院現(xiàn)有1600余名員工，各類專業(yè)技術(shù)人員占85%以上，人員專業(yè)門類完善，綜合素質(zhì)高。其中，擁有全國工程勘察設(shè)計大師1名，浙江省工程勘察設(shè)計大師4名，各類注冊工程師近400人次，先后有11人享受國務(wù)院津貼。

科研成果填補(bǔ)多項國內(nèi)空白

在科研成果方面，數(shù)智交院設(shè)立了國家級博士后科研工作站、杭州市院士工作站，擁有交通運(yùn)輸部認(rèn)定的“水下隧道智能設(shè)計、建造與養(yǎng)護(hù)技術(shù)與裝備研發(fā)中心”，浙江省工程研究中心、企業(yè)技術(shù)中心、企業(yè)研究院和高新技術(shù)企業(yè)研究開發(fā)中心等科研平臺。先后榮獲國家科技進(jìn)步獎一等獎、二等獎，以及省部級各類科學(xué)技術(shù)獎70余項、勘察設(shè)計獎370余項、發(fā)明專利70余項。其中，多項科研成果填補(bǔ)了國內(nèi)空白，部分科研成果達(dá)到國際領(lǐng)先或國際先進(jìn)水平。

“1211”與“12345”齊步走

新時期，數(shù)智交院將圍繞“1211”發(fā)展目標(biāo)，即1個上市公司，國家級和省級2個科技創(chuàng)新平臺，1個綜合甲級資質(zhì)，1個百億級企業(yè)，以及“12345”的總體發(fā)展思路，即一個全生命周期發(fā)展鏈條；大交通、大城建兩大領(lǐng)域；人才優(yōu)先、技術(shù)提升、經(jīng)營拓展三維立體發(fā)展體系；資本、數(shù)字、創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)四項驅(qū)動；規(guī)劃與設(shè)計、勘察巖土工程及測繪技術(shù)、試驗檢測與維護(hù)管養(yǎng)、全過程咨詢與工程總承包、科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化五大業(yè)務(wù)，堅持創(chuàng)新驅(qū)動，強(qiáng)化新老基建融合，著力以新一代信息技術(shù)、新材料研發(fā)賦能，以智能設(shè)計、交通工程云、智慧交通為重點，推進(jìn)數(shù)智交院轉(zhuǎn)型發(fā)展,全力打造成為具有國際影響力的科技型綜合工程技術(shù)公司。