摘要：基于BIM+GIS技術(shù)、工程分解結(jié)構(gòu)（EBS）、工作分解結(jié)構(gòu)（WBS）等項目管理方法和工具，構(gòu)建BIM+GIS+EBS+WBS的高速公路建設(shè)數(shù)字化信息管理平臺。以某高速公路項目為例，分析數(shù)字化項目管理技術(shù)在該項目建設(shè)管理中的應(yīng)用實效，旨在提升高速公路項目建設(shè)信息化、智慧化、精細化管理水平，提高高速公路項目建設(shè)全生命周期數(shù)字化管理質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化項目管理技術(shù)；高速公路；BIM+GIS+EBS+WBS；全生命周期；項目建設(shè)

0"引言

通常，項目管理過程中會產(chǎn)生大量的信息和數(shù)據(jù)。但是，這些信息和數(shù)據(jù)往往無法有效積累和沉淀，數(shù)據(jù)的總結(jié)、分析、提煉不夠系統(tǒng)和全面，缺乏數(shù)據(jù)的溯源性和繼承性，不能為類似項目建設(shè)管理提供精準(zhǔn)、有效的分析和決策依據(jù)。

高速公路是促進國家經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，目前主要以PPP模式進行投資建設(shè)。數(shù)字化技術(shù)具有可視化、模擬化、可輸出等特點，已成為高速公路建設(shè)管理的主要工具。現(xiàn)階段，我國大力推行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)向數(shù)字化、信息化轉(zhuǎn)型。然而，高速公路建設(shè)項目多采用帶狀管理模式，無法將信息技術(shù)與高速公路建設(shè)實際相結(jié)合，阻礙了高速公路建設(shè)信息化發(fā)展。為了更好地利用數(shù)字信息技術(shù)，本文結(jié)合高速公路項目建設(shè)特點，依托項目建設(shè)場景融合和深度應(yīng)用，通過過程業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析和智能化預(yù)測，進行人員定位、人臉識別、設(shè)備定位、設(shè)備監(jiān)控、梁場智慧生產(chǎn)管理等數(shù)字化信息管控，從而提升高速公路項目建設(shè)安全、質(zhì)量、進度、成本等可視化管理水平。

1"數(shù)字化項目管理技術(shù)概述

數(shù)字化項目管理技術(shù)是指利用BIM+GIS、物聯(lián)傳感器、移動處理、人工智能算法等數(shù)字技術(shù)，搭建基于工程實體和數(shù)字模型的數(shù)字化項目管理平臺。通過劃分子系統(tǒng)模塊，將高速公路項目建設(shè)中的安全、質(zhì)量、勞務(wù)、物料、試驗室數(shù)據(jù)，環(huán)水保監(jiān)測數(shù)據(jù)，節(jié)點工程現(xiàn)場視頻數(shù)據(jù)等實時傳輸并集成至數(shù)字化平臺，利用移動數(shù)字終端和平臺終端實現(xiàn)高速公路項目建設(shè)的實時、高效管理。

2"數(shù)字化項目管理技術(shù)應(yīng)用

2.1"數(shù)字智慧調(diào)度中心

基于BIM+GIS技術(shù)、移動處理技術(shù)等，通過數(shù)字智慧調(diào)度中心直觀展示項目概況、總體進度、項目大事記等信息，實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的動態(tài)可視化管控。利用BIM+GIS技術(shù)實現(xiàn)項目展示“一張圖”，即通過BIM建模+GIS地圖的方式，形成三維可視化項目布置圖，替代傳統(tǒng)的平面布置圖和項目概況介紹牌，繪制實時在線的數(shù)字項目全景圖。數(shù)字智慧調(diào)度中心示意圖如圖1所示。

2.2"安全管理

通過云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，構(gòu)建高速公路項目建設(shè)信息化安全管理體系，實現(xiàn)安全管理過程可追溯、結(jié)果可分析?，F(xiàn)場管理人員通過創(chuàng)建安全風(fēng)險隱患事件，將照片、視頻、整改通知單等通過手機APP端上傳至管理平臺，結(jié)合文字補充描述，可快速實現(xiàn)現(xiàn)場施工安全管理，提高安全管理效率。手機APP端安全管理界面如圖2所示。

2.3"質(zhì)量管理

構(gòu)建質(zhì)量管理體系，實現(xiàn)施工質(zhì)量的全方位監(jiān)管，輔助質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)有效落地，提高現(xiàn)場質(zhì)量檢查管理效率，保障工程項目高質(zhì)量交付。管理人員可通過手機APP端實時上傳工點建設(shè)信息，并結(jié)合引用的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，減少煩瑣的線下報驗程序，提高質(zhì)量管理效率。手機APP端質(zhì)量管理界面如圖3所示。

2.4"勞務(wù)管理

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，借助智能終端設(shè)備，建立勞務(wù)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)工人實名登記、安全教育、考勤管理、工資監(jiān)管、現(xiàn)場管理及相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，提高項目現(xiàn)場勞務(wù)用工管理能力，保障勞務(wù)工人與企業(yè)的合法權(quán)益。

2.5"物料管理

建立物料管理系統(tǒng)，將智慧工地物料數(shù)據(jù)進行集成、分析、處理、存儲。通過指揮中心的數(shù)據(jù)分析平臺，協(xié)助項目進行科學(xué)化管理，提高項目管理水平，實現(xiàn)對機械設(shè)備、物料等主要生產(chǎn)要素的動態(tài)管理。物料管理系統(tǒng)如圖4所示。

運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過地磅周邊智能監(jiān)控設(shè)備自動采集精準(zhǔn)數(shù)據(jù)；運用數(shù)據(jù)集成和云計算技術(shù)，有效積累物料數(shù)據(jù)資產(chǎn)，實現(xiàn)物料數(shù)據(jù)的保值和增值；運用互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，實現(xiàn)多項目物料數(shù)據(jù)監(jiān)測和全維度智能分析。

3"高速公路建設(shè)項目數(shù)字化管理系統(tǒng)構(gòu)建

目前，高速公路項目建設(shè)過程中存在諸多問題，如工程數(shù)據(jù)引用不統(tǒng)一、各部門數(shù)據(jù)不關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)無法實時共享、安全管理時效性差、人員管理漏洞大等，因此，急需建立一套能夠?qū)踩芾?、質(zhì)量管理、勞務(wù)管理、物料成本管理等集成為一體的項目管理平臺?；诖?，本文通過融合BIM+GIS技術(shù)、工程分解結(jié)構(gòu)（EBS）和工作分解結(jié)構(gòu)（WBS），建立高速公路建設(shè)項目數(shù)字化管理系統(tǒng)，以期提升高速公路建設(shè)項目管理水平和質(zhì)量。

3.1"BIM+GIS技術(shù)

在高速公路建設(shè)項目管理中，借助BIM+GIS技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)工程數(shù)據(jù)、監(jiān)控量測信息、數(shù)字管理信息的整合、共享和交互?；谇捌趦A斜攝影的數(shù)據(jù)處理與GIS技術(shù)的高精度結(jié)合，構(gòu)建高速公路帶狀三維模型，集成公路基礎(chǔ)地理信息、空間信息、結(jié)構(gòu)集合模型信息，將二維圖樣模擬至三維場景，作為動態(tài)設(shè)計的前端指導(dǎo)和智慧建造的科學(xué)決策。通過數(shù)字化手段構(gòu)建平臺集成化管理體系，并與模型具體部位相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)線上申報、審核、審簽的可視化管理，最終形成電子化工程檔案。

3.2"工程分解結(jié)構(gòu)（EBS）

通過實體工程的結(jié)構(gòu)化分解，賦予每項工程實體一定的編碼和信息規(guī)則。例如，在進行T梁預(yù)制安裝過程中，賦予梁體EBS編碼，從梁體臺座管理、鋼筋綁扎、模板安裝、混凝土澆筑到預(yù)應(yīng)力筋穿束張拉、養(yǎng)生、架梁，再到運營期養(yǎng)護管理等實現(xiàn)梁體全生命周期管理。

3.3"工作分解結(jié)構(gòu)（WBS）

基于質(zhì)量檢驗評定中的單位、分部、分項劃分，建立WBS結(jié)構(gòu)樹，將BIM、EBS、WBS編碼進行對應(yīng)，實現(xiàn)實體構(gòu)件單元質(zhì)量、安全、進度、支付、核算等的關(guān)聯(lián)和對應(yīng)，實現(xiàn)項目數(shù)據(jù)存儲、關(guān)聯(lián)、引用、繼承和追溯，實現(xiàn)項目管理標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、精細化和數(shù)字化。

3.4"平臺構(gòu)架

基于BIM+GIS+EBS+WBS，利用數(shù)字調(diào)度智慧中心，集成安全、質(zhì)量、勞務(wù)、物料、試驗數(shù)據(jù)、實況在線等10個模塊系統(tǒng)，將工程建設(shè)期、運營期數(shù)據(jù)信息匯總形成工程建設(shè)信息數(shù)搭據(jù)庫，建高速公路建設(shè)項目數(shù)字化管理平臺。在建設(shè)單位、施工單位、監(jiān)理檢測單位、養(yǎng)護管理單位間實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，便于各方調(diào)取、查看工程建設(shè)信息。高速公路建設(shè)項目數(shù)字化管理平臺架構(gòu)如圖5所示。

4"案例分析

4.1"項目概況

某高速公路建設(shè)項目路線全長43.539km，項目總投資40.85億元。全線按照雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，共設(shè)橋梁6444m（包括互通主線橋），占路線全長的14.8%；設(shè)涵洞22道（包括互通主線涵洞）；全線設(shè)互通立交3處，分離式立交10處，通道37座（包括互通主線通道）；設(shè)服務(wù)區(qū)1處、匝道收費站3處、主線收費站1處。項目地處高地震烈度區(qū)（抗震等級為Ⅷ級）、高濕陷性黃土區(qū)（濕陷等級為Ⅱ～Ⅳ級）。

4.2"GIS駕駛艙

通過GIS“一張圖”（可以任意切換地圖和衛(wèi)星模式）可以綜觀項目總體布置，直觀了解項目地理環(huán)境、施工方案布置考慮因素、總體調(diào)度策略等信息。同時，可以通過導(dǎo)航按鈕在地圖上快速定位和查看各關(guān)鍵單位工程或場站布置位置，直觀展現(xiàn)各類單位工程、場站數(shù)量和位置、項目關(guān)鍵指標(biāo)（包括工程造價、線路里程、總工期等）、項目基本信息等。GIS駕駛艙界面示意圖如圖6所示。

4.3"實況在線

通過多種影像采集方式，立體式、多維度地呈現(xiàn)施工現(xiàn)場實景，實現(xiàn)實時畫面和信息的瀏覽和查詢。利用指揮中心指揮話筒實現(xiàn)線上云管理。通過現(xiàn)場實時動態(tài)管理實現(xiàn)遠程指揮，發(fā)揮智慧指揮的優(yōu)勢。實況在線界面示意圖如圖7所示。

4.4"數(shù)字梁場

將梁場的三維模型場區(qū)設(shè)置、設(shè)備配置、生產(chǎn)工序進行綜合展示。通過接入梁場專用攝像頭等對梁場的各個工序、各種設(shè)備、各個區(qū)域進行遠程視頻監(jiān)控，實時了解梁場生產(chǎn)動態(tài)。對梁場生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行總體統(tǒng)計分析，為智慧指揮提供基于制梁、存梁和架梁不同維度的施工進展分析模型。以臺座為展示維度，為梁場管理人員實時、動態(tài)、直觀地展示每個鋼筋臺座、制梁臺座、存梁臺座的工序進展信息，便于梁場管理人員實時了解梁場生產(chǎn)狀態(tài)。同時，可以根據(jù)各工序的進展?fàn)顟B(tài)科學(xué)合理地安排鋼筋、制梁和架梁的作業(yè)計劃。以單位工程橋梁為維度，分別直觀展示工程橋梁施工進展，以全視角呈現(xiàn)各橋梁生產(chǎn)進度，便于進行科學(xué)合理的進度管理。數(shù)字梁場管理界面示意圖如圖8所示。

4.5"風(fēng)險分級管控與隱患排查治理

風(fēng)險分級管控與隱患排查治理雙重預(yù)防管理體系是實現(xiàn)安全管理關(guān)口前移的關(guān)鍵抓手。利用平臺系統(tǒng)將雙預(yù)控運行機制進行線上連接，提供從策劃準(zhǔn)備、風(fēng)險辨識、風(fēng)險評價、風(fēng)險分級管控到隱患排查治理的完整的管理流程信息化解決方案，實現(xiàn)分級管控和排查治理。風(fēng)險分級管控與隱患排查治理界面示意圖如圖9所示。

4.6"電子圍欄

結(jié)合GIS地圖+BIM模型對工作區(qū)域進行定位，設(shè)定電子圍欄，對比工人手機GPS位置和工地區(qū)域范圍，可對脫離工作區(qū)域的工人進行實時預(yù)警；聯(lián)動施工現(xiàn)場攝像頭，對預(yù)警位置進行抓拍和錄像。GIS地圖+BIM模型界面示意圖如圖10所示。結(jié)合GIS+BIM模型線路導(dǎo)航，快速實現(xiàn)對現(xiàn)場人員、機械設(shè)備的實時在線定位，實現(xiàn)生產(chǎn)協(xié)調(diào)和安全管控。

4.7"質(zhì)量管理

實現(xiàn)施工質(zhì)量全方位監(jiān)控，提高現(xiàn)場質(zhì)量檢查管理效率，保障工程項目高質(zhì)量交付。施工質(zhì)量管理系統(tǒng)界面示意圖如圖11所示。

5"結(jié)語

基于項目建設(shè)管理重難點與施工現(xiàn)場實際情況，通過“線上+線下”“軟件+硬件”的方式建立基于BIM+GIS+EBS+WBS的高速公路建設(shè)項目數(shù)字化管理平臺，并以某高速公路建設(shè)項目為例，闡述數(shù)字化信息技術(shù)在該平臺中的應(yīng)用效果。

通過案例分析可知，該平臺在現(xiàn)場監(jiān)控、安全生產(chǎn)、質(zhì)量管控、現(xiàn)場管控、勞務(wù)人員管理、設(shè)備管理、構(gòu)件預(yù)制等方面具有顯著優(yōu)勢，提高了高速公路工程建設(shè)項目信息化、智慧化、精細化管理水平，對實現(xiàn)高速公路建設(shè)項目全生命周期數(shù)字化管理具有重要作用。

參考文獻

[1]趙順清，孫輝.BIM+在公路工程項目管理中的應(yīng)用研究[J].公路，2020（9）：231-236.

[2]陳寶光，王茂文，黃學(xué)源，等.數(shù)字化建造下公路工程建設(shè)"項目管理平臺架構(gòu)的研究[J].項目管理技術(shù)，2021，19（2）：58-63.

[3]高鵬龍，趙雪.建設(shè)工程中的數(shù)字化管理體系分析[J].電子技術(shù)，2021，50（5）：170-171.

[4]許文雯.基于WBS的工程項目進度管理研究[J].化工管理，2019（18）：168-169.

[5]何鋒.基于BIM技術(shù)公路工程管理中的研究與應(yīng)用[D].西安：長安大學(xué)，2019.

[6]連珍.數(shù)字化建造技術(shù)在既有建筑改造過程中的應(yīng)用[J].建筑施工，2019，41（11）：2048-2050.

收稿日期：2023-02-01

作者簡介：

馬世?。?990—），男，工程師，研究方向：公路工程施工與設(shè)計、建設(shè)項目管理、安全生產(chǎn)等。