摘要：隨著橋梁工業(yè)化水平不斷提升，梁場管理過程中逐漸呈現(xiàn)出預(yù)制梁“制存運架”協(xié)同困難、制梁計劃與排產(chǎn)復(fù)雜、存梁找梁困難、架梁安全風(fēng)險高等管理難題。因此，以新一代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，圍繞預(yù)制梁“制存運架”全過程，打造具有生產(chǎn)智能化、管理數(shù)字化、決策智慧化特征的智慧梁場云平臺，實現(xiàn)基于BIM的梁場虛擬建造施工模擬、梁場“制存運架”全流程數(shù)字化管理及面向梁場生產(chǎn)對象的數(shù)字孿生應(yīng)用，進而重塑預(yù)制梁生產(chǎn)建造模式，實現(xiàn)梁場生產(chǎn)過程的提質(zhì)增效。

關(guān)鍵詞：橋梁工業(yè)化；智慧梁場云平臺；虛擬建造；智能生產(chǎn)；數(shù)字孿生

0引言

推進橋梁工業(yè)化、數(shù)字化、綠色化建設(shè)是建筑產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求[1]。橋梁工程作為重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施工程，其建造方式在數(shù)字技術(shù)賦能背景下正經(jīng)歷重大轉(zhuǎn)型，由傳統(tǒng)工程項目向生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品的理念轉(zhuǎn)變，進而推動構(gòu)建現(xiàn)代橋梁產(chǎn)業(yè)體系[2]。然而，橋梁工業(yè)化建造轉(zhuǎn)型過程中，仍面臨工業(yè)化建造技術(shù)尚未普及、數(shù)字化建造水平發(fā)展尚淺、智能化建造模式仍在探索等多重阻礙[3]，尤其橋梁建造階段尚未系統(tǒng)地建立適應(yīng)工業(yè)化特征的橋梁部件生產(chǎn)組織方式，缺乏完整的橋梁產(chǎn)品化體系。因此，亟待開展橋梁工業(yè)化智能建造技術(shù)研發(fā)與實踐，以進一步提高我國橋梁建設(shè)水平。

預(yù)制梁作為橋梁工業(yè)化的重要方向之一，其具備施工質(zhì)量高、建設(shè)速度快、建材損耗少、精確易控制、交通干擾小的特點，已被廣泛應(yīng)用于各類公路、鐵路橋梁建設(shè)中[4]。預(yù)制梁場作為預(yù)制梁建設(shè)的關(guān)鍵保障性工程，在橋梁預(yù)制過程中發(fā)揮著巨大的作用[5]。然而，隨著預(yù)制梁場的建設(shè)規(guī)模不斷擴大、生產(chǎn)周期不斷加快，預(yù)制梁管理存在制梁計劃與排產(chǎn)復(fù)雜、存梁找梁困難、架梁安全風(fēng)險高等施工管理痛點[6]。針對當前預(yù)制梁施工面臨的問題，國內(nèi)外不少學(xué)者利用新一代信息技術(shù)進行了相應(yīng)研究。張迎松等[7]將BIM信息化技術(shù)運用到預(yù)制梁場中，實現(xiàn)梁場生產(chǎn)過程可視化、施工流程標準化、業(yè)務(wù)管理數(shù)字化。馬世俊[8]通過物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)匯聚梁場生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)字梁場信息化管理平臺，為梁場管理和決策提供依據(jù)。付旭等[9]基于數(shù)字孿生技術(shù)連接真實梁場和數(shù)字梁場，以三維場景可視化的方式實時映射實際生產(chǎn)情況，輔助管理人員了解現(xiàn)場施工情況。但是，目前各個信息化系統(tǒng)存在實際生產(chǎn)工序判別難、“制存運架”全過程未貫通等問題，造成項目管理人員在使用過程中面臨線上線下“兩層皮”困境。如何實現(xiàn)對預(yù)制梁場建造過程的全方位管理，真正賦能智慧梁場建設(shè)，成為關(guān)鍵所在。

因此，以預(yù)制梁場業(yè)務(wù)邏輯為基礎(chǔ)，研發(fā)基于BIM的梁場虛擬建造施工模擬、梁場“制存運架”全流程數(shù)字化管理、面向梁場生產(chǎn)對象的數(shù)字孿生應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)，建立面向橋梁工業(yè)化的智慧梁場云平臺，并通過某智慧梁場應(yīng)用案例進行驗證，實現(xiàn)預(yù)制梁場生產(chǎn)智能化、管理數(shù)字化和決策智慧化。

1智慧梁場概念內(nèi)涵

智慧梁場指通過運用BIM、數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，圍繞預(yù)制梁“制存運架”全過程，打造智慧梁場云平臺，并圍繞梁場虛擬建造、智能生產(chǎn)、數(shù)字孿生建立三維數(shù)字工廠，實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動下智慧梁場規(guī)劃設(shè)計、施工動態(tài)管理的一體化協(xié)同，進而促進工程價值鏈提升和產(chǎn)業(yè)變革。

1.1梁場虛擬建造

梁場虛擬建造主要面向梁場規(guī)劃設(shè)計階段，圍繞梁場布局優(yōu)化、BIM模型快速編碼、計劃智能生成，進行事前模擬。

通過對梁場布局進行優(yōu)化，指導(dǎo)梁場規(guī)劃設(shè)計做出適應(yīng)性調(diào)整和優(yōu)化；通過對BIM模型進行在線快速編碼，保障預(yù)制梁不同層級下的構(gòu)件編碼唯一性；根據(jù)架梁順序、存梁能力、砼齡期生成施工前的總計劃及周期計劃，并結(jié)合企業(yè)資源庫，輸出相應(yīng)的物資需求計劃。

1.2梁場智能生產(chǎn)

梁場智能生產(chǎn)主要面向預(yù)制梁“制存運架”施工過程，圍繞項目智慧物聯(lián)、制梁智能排產(chǎn)、存取梁智能推薦、運梁智能調(diào)度、架梁智能預(yù)警、廠場聯(lián)動，進行生產(chǎn)管理過程動態(tài)優(yōu)化，輔助項目生產(chǎn)管理人員進行數(shù)字化管理。

通過現(xiàn)場布設(shè)的智能設(shè)備及工藝裝備，實現(xiàn)各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時感知；通過制梁智能排產(chǎn)，自動推薦最優(yōu)生產(chǎn)節(jié)奏，確保梁段預(yù)制高效、如期進行；通過存取梁智能推薦，自動推薦最優(yōu)存梁位置，并結(jié)合可視化方式輔助管理人員現(xiàn)場快速找梁；通過運梁智能調(diào)度，根據(jù)項目現(xiàn)場的架設(shè)需求制訂發(fā)運計劃，并進行智能調(diào)度，提高運輸工具的使用效率；通過架梁智能預(yù)警，實現(xiàn)架設(shè)安全監(jiān)控監(jiān)測及進度數(shù)據(jù)自動獲??；通過預(yù)制廠與施工現(xiàn)場實際進度數(shù)據(jù)，推算前后場進度差值，優(yōu)化制梁計劃或現(xiàn)場生產(chǎn)計劃，實現(xiàn)前后場進度的動態(tài)更新、匹配、優(yōu)化，保障現(xiàn)場架設(shè)按計劃節(jié)點進行。

1.3梁場數(shù)字孿生

梁場數(shù)字孿生主要面向梁場生產(chǎn)過程，通過Web圖形引擎、BIM、GIS等技術(shù)，實現(xiàn)真實梁場與虛擬梁場的孿生映射，以可視化方式展示制梁、存梁、運梁及架梁的實施情況，輔助項目管理人員進行決策。

2智慧梁場云平臺體系架構(gòu)

2.1系統(tǒng)架構(gòu)

智慧梁場云平臺以新一代信息技術(shù)為手段，以業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以梁場設(shè)計、“制存運架”業(yè)務(wù)為導(dǎo)向，開展虛擬建造、智能生產(chǎn)、數(shù)字孿生等服務(wù)。該平臺架構(gòu)主要由技術(shù)層、數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層、服務(wù)層、展示層和用戶層構(gòu)成，圍繞預(yù)制梁場“設(shè)計-制梁-存梁-運梁-架梁”業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，自下而上層層遞進，打通梁場施工數(shù)據(jù)、服務(wù)、用戶各個層級，智慧梁場云平臺系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

（1）技術(shù)層。技術(shù)層為智慧梁場云平臺系統(tǒng)的能力支撐，通過運用云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、啟發(fā)式算法、三維引擎新一代信息技術(shù)，為智慧梁場云平臺提供數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)共性能力，保障系統(tǒng)能穩(wěn)定安全運行。

（2）數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層為智慧梁場云平臺系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支撐，主要包括預(yù)制梁場全生產(chǎn)過程所涉及的進度、安全、質(zhì)量、人員、機械、物料、工藝工法、環(huán)境數(shù)據(jù)，為智慧梁場平臺的運行提供數(shù)據(jù)支撐服務(wù)。其中，數(shù)據(jù)采集方式有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入配置、傳感器數(shù)據(jù)對接、設(shè)備升級改造等。

（3）業(yè)務(wù)層。業(yè)務(wù)層為智慧梁場云平臺系統(tǒng)的業(yè)務(wù)支撐，圍繞預(yù)制梁場的設(shè)計、制梁、存梁、運梁、架梁關(guān)鍵業(yè)務(wù)階段，貫通智慧梁場全流程階段，打通整個平臺的數(shù)據(jù)流和信息流，為智慧梁場平臺提供業(yè)務(wù)邏輯。

（4）服務(wù)層。服務(wù)層面向智慧梁場云平臺系統(tǒng)提供應(yīng)用服務(wù)，主要包括虛擬建造子系統(tǒng)、智能生產(chǎn)子系統(tǒng)、數(shù)字孿生子系統(tǒng)，其中，虛擬建造子系統(tǒng)主要是針對梁場設(shè)計階段的事前模擬，智能生產(chǎn)子系統(tǒng)主要是圍繞“制存運架”生產(chǎn)過程的動態(tài)管控，數(shù)字孿生子系統(tǒng)主要是將現(xiàn)實梁場生產(chǎn)情況實時映射在虛擬梁場中，進而輔助施工建造過程智能決策及管控。

（5）展示層。展示層為智慧梁場云平臺系統(tǒng)提供展示窗口，充分考慮各類用戶的操作需求，可支持PC端、移動端、本地端、消息推送應(yīng)用方式，提高系統(tǒng)的便捷性與可操作性。

（6）用戶層。用戶層為智慧梁場云平臺系統(tǒng)的使用對象，主要包括項目級和企業(yè)級用戶，其中，項目級用戶主要面向梁場管理人員和生產(chǎn)人員，實現(xiàn)對項目生產(chǎn)數(shù)據(jù)的綜合管理；企業(yè)級用戶主要面向企業(yè)管理人員，實現(xiàn)對企業(yè)多個梁場項目的統(tǒng)籌管理。

2.2功能設(shè)計

智慧梁場云平臺圍繞梁場設(shè)計、制梁、存梁、運梁、架梁全階段，主要包括虛擬建造、智能生產(chǎn)、數(shù)字孿生三大子系統(tǒng)。其中，虛擬建造子系統(tǒng)具備梁場布局優(yōu)化、梁場信息模型快速賦碼、生產(chǎn)計劃編排三大功能模塊；智能生產(chǎn)子系統(tǒng)具備智慧物聯(lián)、制梁智能排產(chǎn)、存梁智能推薦、運梁智能調(diào)度、架梁智能預(yù)警、廠場聯(lián)動六大功能模塊；數(shù)字孿生子系統(tǒng)包括可視化實時管控、遠程集中控制、生產(chǎn)進度預(yù)測、生產(chǎn)資源優(yōu)化四大功能模塊，智慧梁場云平臺功能設(shè)計如圖2所示。

2.2.1虛擬建造子系統(tǒng)

（1）梁場布局優(yōu)化模塊。該模塊首先根據(jù)實際設(shè)備尺寸及場地范圍布局梁場各作業(yè)單元的邊界條件；其次建立物料轉(zhuǎn)運成本最小、場地利用率最大的兩大目標函數(shù)；最后基于上述目標函數(shù)及邊界條件編寫遺傳算法、模擬退火等優(yōu)化算法，求解最優(yōu)布局，調(diào)整梁場產(chǎn)線布設(shè)及轉(zhuǎn)運路線，實現(xiàn)產(chǎn)線生產(chǎn)效能提升。

（2）模型快速編碼模塊。該模塊將梁段構(gòu)件按橋、聯(lián)、跨、梁維度細分，建立一套編碼規(guī)則，并將BIM模型上傳至智能生產(chǎn)子系統(tǒng)，利用在線快速編碼，實現(xiàn)面向多業(yè)務(wù)場景結(jié)構(gòu)分解需求的預(yù)制梁生產(chǎn)信息模型，保證梁段構(gòu)件在全生命周期的編碼唯一性。

（3）生產(chǎn)計劃編排模塊。通過虛擬建造進行生產(chǎn)模擬，以預(yù)制梁為管理對象，以橋梁及架設(shè)工作面為控制節(jié)點，結(jié)合架設(shè)順序倒排每跨節(jié)點，根據(jù)架梁順序、存梁能力、砼齡期生成總計劃及自定義周期（年、月、周）計劃，并結(jié)合企業(yè)資源庫，輸出生產(chǎn)計劃對應(yīng)的物資需求計劃。

2.2.2智能生產(chǎn)子系統(tǒng)

（1）智慧物聯(lián)模塊。智慧梁場生產(chǎn)涉及的工藝裝備包括龍門吊、流水臺座、混凝土澆筑設(shè)備、蒸養(yǎng)設(shè)備、張拉壓漿、橫移小車等；智能設(shè)備包括龍門吊、運梁工具、架橋機監(jiān)測、視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、AI視頻識別等，采用物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)，串聯(lián)預(yù)制梁場智能設(shè)備與工藝裝備，實現(xiàn)梁場生產(chǎn)過程的全域感知、數(shù)據(jù)互通。

（2）制梁應(yīng)用模塊。以預(yù)制工序為對象，通過架設(shè)計劃推算預(yù)制計劃，進而按照時間、生產(chǎn)線、資源維度進行生產(chǎn)智能排產(chǎn)，并以可視化圖表的形式直觀展示預(yù)制生產(chǎn)總體數(shù)據(jù)。

（3）存梁應(yīng)用模塊。主要包括存梁最優(yōu)推薦、智能調(diào)梁推薦、智能取梁推薦功能，可結(jié)合預(yù)制梁架設(shè)時間，以存梁臺座、出梁順序為判斷條件，自動尋找最優(yōu)存梁位置；并通過模型可視化方式，快速定位梁板存儲位置，輔助管理人員現(xiàn)場快速找梁。

（4）運梁應(yīng)用模塊。主要包括運輸路線配置、運輸計劃管理、運輸智能調(diào)度、運梁看板等功能，實現(xiàn)依據(jù)項目現(xiàn)場的架設(shè)需求制定發(fā)運計劃，同時對運輸過程中的車輛實時監(jiān)控。

（5）架梁應(yīng)用模塊。主要包括架設(shè)工序配置、架橋機監(jiān)測（行程傳感器、視頻監(jiān)控、風(fēng)速儀、紅外限位等）、架設(shè)智能預(yù)警、架設(shè)看板功能，實現(xiàn)架設(shè)安全監(jiān)控監(jiān)測及進度數(shù)據(jù)自動獲取，并通過三維可視化方式實時展示架設(shè)作業(yè)情況。

（6）廠場聯(lián)動模塊。主要包括架設(shè)節(jié)點分解、部位關(guān)聯(lián)、施工進度預(yù)測、節(jié)點延期預(yù)警功能，根據(jù)預(yù)制廠與施工現(xiàn)場實際進度數(shù)據(jù)，推算前后場進度差值，優(yōu)化制梁計劃或現(xiàn)場生產(chǎn)計劃，實現(xiàn)前后場進度的動態(tài)更新、匹配、優(yōu)化，保障現(xiàn)場架設(shè)按計劃節(jié)點進行。

2.2.3數(shù)字孿生子系統(tǒng)

數(shù)字孿生子系統(tǒng)（圖3）以梁場物理實體、梁場虛擬模型為基礎(chǔ)，利用智能生產(chǎn)子系統(tǒng)匯聚梁場實際運行數(shù)據(jù)、虛擬模型仿真數(shù)據(jù)，并進行相應(yīng)分析，進而實現(xiàn)梁場可視化實時管控、遠程集中控制、生產(chǎn)進度預(yù)測、生產(chǎn)資源優(yōu)化等應(yīng)用模塊。

（1）可視化實時管控模塊。即以虛映實。數(shù)字孿生子系統(tǒng)將真實梁場與虛擬梁場進行孿生映射，準確展示制梁、存梁、運梁及架梁的實施情況，實現(xiàn)梁場可視化實時管控。

（2）遠程集中控制模塊。即以虛控實。數(shù)字孿生子系統(tǒng)針對智慧梁場關(guān)鍵設(shè)備進行控制改造，實現(xiàn)工序判別與監(jiān)測，以工序驅(qū)動為核心實時更新任務(wù)池，對于設(shè)備執(zhí)行類任務(wù)則通過物聯(lián)網(wǎng)平臺下發(fā)執(zhí)行指令，從而實現(xiàn)設(shè)備參數(shù)判別工序、工序驅(qū)動設(shè)備任務(wù)的智能集群協(xié)同控制技術(shù)，并在此技術(shù)應(yīng)用的同時，加入硬件層及算法層避障手段、緊急停止安全機制，形成多維度的安全保障方案。

（3）生產(chǎn)進度預(yù)測模塊。即以虛預(yù)實。即以預(yù)制梁各工序為管理對象，按照時間、生產(chǎn)線、資源維度確定各工序關(guān)聯(lián)關(guān)系，進而預(yù)測每一榀梁的每一道工序施工進度，實現(xiàn)梁場整體生產(chǎn)進度可控。

（4）生產(chǎn)資源優(yōu)化模塊。即以虛優(yōu)實。運用智能排程、存取梁智能分配、多目標資源優(yōu)化調(diào)度等智能優(yōu)化算法，針對梁場生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵資源、對象、活動提供智能輔助決策，實現(xiàn)資源、進度及質(zhì)量安全的協(xié)同化管理。

2.3關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1基于BIM的梁場虛擬建造施工模擬技術(shù)

面向梁場設(shè)計階段，圍繞梁場布局優(yōu)化、BIM模型快速編碼、計劃智能生成進行虛擬建造施工模擬。研發(fā)基于元啟發(fā)算法的梁場布局多目標優(yōu)化技術(shù)，實現(xiàn)梁場的場地布局最優(yōu)；研發(fā)基于梁場BIM的在線快速編碼技術(shù)，實現(xiàn)模型構(gòu)件編碼的唯一性；研發(fā)基于架設(shè)工作面的生產(chǎn)計劃智能推算，實現(xiàn)梁場生產(chǎn)計劃與物資計劃自動生成。

2.3.2梁場“制存運架”全流程數(shù)字化管理技術(shù)

面向預(yù)制梁“制存運架”施工過程，圍繞制梁智能排產(chǎn)、存取梁智能推薦、運梁智能調(diào)度、架梁智能預(yù)警進行生產(chǎn)管理過程動態(tài)優(yōu)化。研發(fā)基于實時工序采集的生產(chǎn)智能排產(chǎn)算法，自動推薦最優(yōu)生產(chǎn)節(jié)奏，確保梁段預(yù)制高效進行；研發(fā)基于空間布局搜索的存取梁智能推薦，輔助管理人員現(xiàn)場快速存梁、找梁；研發(fā)基于架設(shè)需求的多運輸工具優(yōu)化調(diào)度算法，提高運輸工具的使用效率；研發(fā)基于架橋機實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的智能預(yù)警算法，保障架設(shè)安全及進度數(shù)據(jù)自動獲取。

2.3.3面向梁場生產(chǎn)對象的數(shù)字孿生應(yīng)用

面向梁場全生產(chǎn)對象，以梁場物理實體和虛擬模型為基礎(chǔ)，以梁場實際運行數(shù)據(jù)和虛擬模型仿真數(shù)據(jù)為驅(qū)動，以智能生產(chǎn)子系統(tǒng)為載體，研究集梁場可視化實時管控、遠程集中控制、生產(chǎn)進度預(yù)測、生產(chǎn)資源優(yōu)化功能為一體的數(shù)字孿生子系統(tǒng)，實現(xiàn)梁場以虛映實、以虛控實、以虛預(yù)實、以虛優(yōu)實。

3智慧梁場應(yīng)用案例

3.1項目概況

以某智慧梁場項目為例，該梁場需預(yù)制1008榀40mT梁，梁場占地約4.4萬m2，其中40mT梁生產(chǎn)有8個功能區(qū)，分別為：鋼筋加工區(qū)、鋼筋綁扎區(qū)、橫移擺渡區(qū)、混凝土澆筑區(qū)、蒸養(yǎng)區(qū)、張拉壓漿區(qū)、轉(zhuǎn)運區(qū)、存梁區(qū)，配備4條智能化流水生產(chǎn)線，包含16個移動臺座、4套智能液壓模板、2套智能布料系統(tǒng)、4套智能振搗系統(tǒng)、1套智能高溫蒸養(yǎng)系統(tǒng)和1套智能張拉壓漿等智慧化設(shè)備，設(shè)計產(chǎn)能為4榀/d。某智慧梁場平面布置圖如圖4所示。

3.2功能實現(xiàn)

3.2.1模型快速賦碼

通過將梁場、橋梁BIM模型上傳至智能生產(chǎn)子系統(tǒng)并輕量化，依次選擇結(jié)構(gòu)編碼與對應(yīng)構(gòu)件模型，進而實現(xiàn)平臺在線編碼；同時，平臺可按流水自動選擇結(jié)構(gòu)編碼，實現(xiàn)快速點擊構(gòu)件模型直接賦碼，提高模型編碼效率。模型快速編碼如圖5所示。

3.2.2計劃智能推算

以預(yù)制梁為管理對象，對橋梁及架設(shè)工作面控制節(jié)點，結(jié)合架設(shè)順序倒排每跨節(jié)點，支持自動生成計劃與用戶自定義周期計劃，并根據(jù)實際生產(chǎn)工效、可用存梁數(shù)量等參數(shù)進行合理化校驗。計劃智能推算如圖6所示。

3.2.3制梁中心看板

通過對梁廠預(yù)制總體進度、產(chǎn)值進行統(tǒng)計分析，實時查看預(yù)制生產(chǎn)情況、生產(chǎn)進度信息、生產(chǎn)資源信息、臺座應(yīng)用信息、質(zhì)量管理信息，以網(wǎng)頁或客戶端形式匯總展示，提高信息獲取效率，提升科學(xué)管理水平。制梁中心看板如圖7所示。

3.2.4存梁智能推薦

針對預(yù)制梁存取梁情況，結(jié)合預(yù)制梁出運時間，以較少壓梁、倒梁，提升倉儲效率為目標，構(gòu)建多因子組合優(yōu)化算法，根據(jù)實時存梁信息，推薦最優(yōu)存取梁方案，并結(jié)合模型進行可視化展示。存梁智能推薦如圖8所示。

3.2.5運梁智能調(diào)度

通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和北斗等技術(shù)手段的綜合應(yīng)用，結(jié)合梁段重量，按照發(fā)運計劃與運輸?shù)攸c要求，進行運梁智能調(diào)度，減少各環(huán)節(jié)等待時間，提高運輸效率。同時，對預(yù)制構(gòu)件從生產(chǎn)廠區(qū)出庫后的發(fā)運過程進行信息化管理，通過運梁中心看板實現(xiàn)運梁工具智能分配、定位跟蹤、軌跡實時顯示等。運梁智能調(diào)度如圖9所示。

3.2.6廠場聯(lián)動

根據(jù)總體工期節(jié)點倒排各聯(lián)跨梁段架設(shè)最晚日期，將此作為進度紅線，檢查、控制梁段“制存運架”各階段節(jié)點，確保不會因為梁段生產(chǎn)影響總體進度；同時，獲取施工現(xiàn)場實際進度情況，結(jié)合不同構(gòu)件施工周期，包括現(xiàn)場實際架設(shè)進度，實時動態(tài)推算后續(xù)各聯(lián)跨最早可架設(shè)日期；系統(tǒng)利用預(yù)制廠與施工現(xiàn)場實際進度數(shù)據(jù)，按照設(shè)定策略進行動態(tài)匹配、優(yōu)化，真正做到“廠場聯(lián)動”，實現(xiàn)資源合理利用，確?？傮w工期可控。廠場聯(lián)動如圖10所示。

3.2.7數(shù)字孿生

按照面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思路，將梁場所有對象分為梁板、場景、工裝設(shè)備、配送中心，并結(jié)合各類型對象設(shè)置相應(yīng)屬性，在此基礎(chǔ)上，按照項目總體介紹、智慧化決策、信息化管理、工業(yè)化生產(chǎn)4個維度，實現(xiàn)梁場可視化實時管控、遠程集中控制、生產(chǎn)進度預(yù)測、生產(chǎn)資源優(yōu)化。數(shù)字孿生如圖11所示。

3.3應(yīng)用效果

截至2023年12月，智慧梁場云平臺已經(jīng)在某智慧梁場項目上線運行，系統(tǒng)累計采集預(yù)制梁192榀、架設(shè)梁104榀信息數(shù)據(jù)，其中，虛擬建造子系統(tǒng)為預(yù)制梁場規(guī)劃布局優(yōu)化、BIM在線快速編碼、生產(chǎn)計劃智能推算與物資計劃自動生成提供了一定的參考；智能生產(chǎn)子系統(tǒng)通過智能排產(chǎn)、存梁推薦、運梁調(diào)度等應(yīng)用，提高了梁場生產(chǎn)人員管理效率的10%，并研究了16個移動臺座工序自動采集設(shè)備與5臺龍門吊設(shè)備遠程集中控制系統(tǒng)，縮短了現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄時間，減少了設(shè)備操作人員1人；數(shù)字孿生子系統(tǒng)以三維場景可視化的方式實時動態(tài)反映梁場實際生產(chǎn)情況，便于項目管理人員掌握梁場實時生產(chǎn)情況，輔助梁場施工決策，提升項目管理水平。

4結(jié)語

通過深入研究面向橋梁工業(yè)化的智慧梁場云平臺體系架構(gòu)及應(yīng)用，進而提升預(yù)制梁場設(shè)計、“制存運架”生產(chǎn)一體化管理水平，主要研究內(nèi)容如下：

（1）研究了基于BIM的梁場虛擬建造施工模擬技術(shù)，實現(xiàn)了梁場場地布局優(yōu)化、BIM模型在線快速編碼、生產(chǎn)計劃智能推算與物資計劃自動生成。

（2）研發(fā)了一套梁場“制存運架”全流程管控智能生產(chǎn)系統(tǒng)，實現(xiàn)了關(guān)鍵設(shè)備智慧物聯(lián)、制梁智能排產(chǎn)、存梁智能推薦、運梁智能調(diào)度、架梁智能預(yù)警、預(yù)制廠和架設(shè)現(xiàn)場廠場聯(lián)動，提升了項目管理科學(xué)水平。

（3）總結(jié)了一系列智慧梁場數(shù)字孿生系統(tǒng)應(yīng)用經(jīng)驗，實現(xiàn)了梁場可視化實時管控、遠程集中控制、生產(chǎn)進度預(yù)測、生產(chǎn)資源優(yōu)化，輔助項目管理人員進行決策。

在未來工作中，將進一步深化智慧梁場云平臺應(yīng)用框架，建立智慧梁場建設(shè)標準，總結(jié)數(shù)字化管理理念與方法，提升智能優(yōu)化算法自適應(yīng)性。

參考文獻

[1]ZHOU X H，ZHANG X G.Thoughts on the development of bridge technology in China[J]. Engineering，2019，5（6）：1120-1130.

[2]張鴻，張永濤，王敏，等.全過程自適應(yīng)橋梁智能建造體系研究與應(yīng)用[J].公路，2021，4（4）：124-136.

[3]陳珂，丁烈云.我國智能建造關(guān)鍵領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略思考[J].中國工程科學(xué)，2021，23（4）：64-70.

[4]羅如意，張鵬，彭俊霞.高速公路智慧梁場全生命周期生產(chǎn)探究[J].中國交通信息化，2023，281（S1）： 85-88.

[5]楊元元.基于BIM的大型預(yù)制梁場智慧建造過程研究[D]. 蘭州：蘭州交通大學(xué)，2022.

[6]姜早龍，臧格格.橋梁工程裝配式智能建造全過程管理研究[J].公路工程，2021，46（4）：39-45.

[7]張迎松，梁海文，陶建山，等.深中通道BIM技術(shù)在預(yù)制梁場的成套解決方案研究與實踐[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2020，12（2）：55-61.

[8]馬世俊.數(shù)字化項目管理技術(shù)在高速公路建設(shè)管理中的應(yīng)用研究——以某高速公路項目為例[J].項目管理技術(shù)，2023，21（7）：6-11.

[9]付旭，張友恒，周慧文，等.數(shù)字孿生智慧梁場功能需求分析與系統(tǒng)架構(gòu)研究[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2023，15（1）：19-24.PMT

收稿日期：2024-01-08

作者簡介：

趙璐（1980—），女，正高級工程師，博士，研究方向：數(shù)字建造研究與實踐。

朱崢?。?989—），男，工程師，研究方向：智慧梁場。

程利力（通信作者）（1997—），男，工程師，研究方向：智慧梁場。