文｜胡堯

同炎數(shù)智科技（重慶）有限公司成立于2010 年，公司定位為工程項(xiàng)目全生命期數(shù)智化服務(wù)首選集成商，是工程咨詢領(lǐng)域的創(chuàng)新科技型企業(yè)，以實(shí)現(xiàn)“數(shù)智賦能美好生活”為企業(yè)使命，在全國(guó)率先提出數(shù)智化全過程工程咨詢創(chuàng)新模式。公司聚焦城市建設(shè)全期，集成關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，向前端融合服務(wù)，向后端產(chǎn)業(yè)延伸，形成數(shù)智全咨、數(shù)智策劃、數(shù)智建造、數(shù)智運(yùn)營(yíng)四大數(shù)智服務(wù)。公司數(shù)智化產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于城市園區(qū)、市政交通、生態(tài)環(huán)境和教育醫(yī)療等場(chǎng)景，提供涵蓋多專業(yè)、全階段、強(qiáng)融合的數(shù)智化服務(wù)整體解決方案，達(dá)到項(xiàng)目全生命期數(shù)據(jù)“融合化可視化可控化”的效果。

一、項(xiàng)目概況

重慶科學(xué)城電子信息產(chǎn)業(yè)孵化園（科學(xué)谷）項(xiàng)目是國(guó)家自主創(chuàng)新示范區(qū)、國(guó)家（西部）科技創(chuàng)新中心——重慶市高新區(qū)的重點(diǎn)項(xiàng)目，是西部（重慶）科學(xué)城首批科技創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園，地處科學(xué)城核心區(qū)，西臨科學(xué)公園、東靠科學(xué)大道，以高新技術(shù)服務(wù)業(yè)為核心，協(xié)同發(fā)展新一代信息技術(shù)和數(shù)字產(chǎn)業(yè)，規(guī)劃布局總部經(jīng)濟(jì)、中試研發(fā)、孵化培育、產(chǎn)業(yè)及人才配套等功能分區(qū)，打造全市創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)最集聚、創(chuàng)新要素最活躍、創(chuàng)新人才最密集、創(chuàng)新生態(tài)最優(yōu)越的智慧之谷、科學(xué)之谷。

項(xiàng)目建設(shè)單位是重慶高達(dá)開發(fā)建設(shè)有限公司，同炎數(shù)智科技（重慶）有限公司作為本項(xiàng)目的全過程工程咨詢單位。

在重慶市高新區(qū)管委會(huì)的帶領(lǐng)下，科學(xué)谷是高新區(qū)首個(gè)采用“數(shù)智化+全過程工程咨詢”的項(xiàng)目，以智慧運(yùn)維為導(dǎo)向打造“數(shù)智建設(shè)大腦—科學(xué)谷項(xiàng)目BIM 協(xié)同管理平臺(tái)”?？茖W(xué)谷“數(shù)智化+全過程工程咨詢”主要包括五大板塊：投資決策綜合性咨詢、設(shè)計(jì)咨詢、造價(jià)咨詢、工程監(jiān)理、全過程BIM 集成運(yùn)用。

項(xiàng)目通過BIM、5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、無人機(jī)等新型信息技術(shù)構(gòu)建數(shù)智化管理體系，達(dá)到數(shù)據(jù)、流程和模型的深度融合，從而提供數(shù)智化全過程工程咨詢的集成應(yīng)用融合服務(wù)，實(shí)施智慧化管理，科學(xué)組織參建各方協(xié)同工作，大幅提高信息化程度和工作效率，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目高效率、高品質(zhì)建設(shè)。

二、建設(shè)目標(biāo)

項(xiàng)目建造按整體綠建二星、裝配式雙50%打造，主要圍繞綠色低碳、智能技術(shù)等領(lǐng)域，打造最前沿科技集聚地和智能之谷、低碳之谷。

三、應(yīng)用成效

（一）數(shù)字化設(shè)計(jì)

圖1 基于Civil 3D 的地質(zhì)模型

圖2 BIM+GIS 場(chǎng)地模擬分析

1.勘察設(shè)計(jì)階段：根據(jù)勘察設(shè)計(jì)資料，通過Civil 3D 軟件自動(dòng)生成原始地形地貌模型，再根據(jù)科學(xué)谷地勘數(shù)據(jù)，由二維數(shù)據(jù)到三維數(shù)據(jù)，由鉆探點(diǎn)到地質(zhì)層再到地質(zhì)體，快速生成了結(jié)合BIM+GIS 的三維地質(zhì)模型，直觀地展示了工程主體與底層的位置關(guān)系，以及地質(zhì)體的空間結(jié)構(gòu)和屬性分布特征，為科學(xué)谷項(xiàng)目前期勘察提供了技術(shù)支持。

結(jié)合GIS+BIM 技術(shù)自動(dòng)生成場(chǎng)地模型，并根據(jù)科學(xué)谷勘察數(shù)據(jù)，進(jìn)行高度和坡度分析，直觀展示原始地形地貌與周邊環(huán)境的位置關(guān)系，為項(xiàng)目前期方案提供可視化可量測(cè)的決策依據(jù)，作為設(shè)計(jì)、施工工作的基礎(chǔ)。

2.方案階段：通過對(duì)設(shè)計(jì)單位原二期路網(wǎng)方案進(jìn)行BIM 模型建立及數(shù)據(jù)提取，發(fā)現(xiàn)園區(qū)路網(wǎng)整體標(biāo)高受限，將大面積出現(xiàn)40 米以上的高切坡，施工難度大。通過BIM 模型模擬，全咨單位提出該方案未能充分與重慶山地融合，且投資額過大。

項(xiàng)目融合BIM 咨詢、設(shè)計(jì)咨詢、造價(jià)咨詢、監(jiān)理咨詢團(tuán)隊(duì)，并會(huì)同設(shè)計(jì)單位在原方案基礎(chǔ)之上快速建立三個(gè)比選方案BIM 模型及分析結(jié)果（如圖3）。最終，從經(jīng)濟(jì)性和可實(shí)施性方面綜合考慮，比選方案三通過，相較于原設(shè)計(jì)方案，節(jié)省挖方約44 萬立方、節(jié)省投資約4500 萬元。整個(gè)方案決策過程依托BIM+設(shè)計(jì)+造價(jià)的深度融合快速推進(jìn)，縮短決策時(shí)間約15 天。

圖3 配套路網(wǎng)二期BIM 方案比選

圖4 科學(xué)谷一（左）、二（右）期場(chǎng)平模型

圖5 基于ArcGIS 的一期局部地質(zhì)模型

圖6 科學(xué)谷一（左）、二（右）期模型

圖7 管綜優(yōu)化前后對(duì)比

圖8 正射影像校對(duì)基坑及建筑輪廓

圖9 科學(xué)谷項(xiàng)目數(shù)字孿生底座

圖10 IoT 數(shù)據(jù)在數(shù)字孿生底座的集成

3.初步設(shè)計(jì)階段：利用能耗模擬分析結(jié)果判斷建筑選材、設(shè)備選型，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能等重要作用。利用Pathfinder 軟件，導(dǎo)入CAD 圖紙后，進(jìn)行人流疏散仿真模擬分析，分析人流疏散路徑痕跡和人流疏散人群密度等各種狀況下建筑的疏散情況，輔助設(shè)計(jì)單位優(yōu)化方案設(shè)計(jì)布局，幫助優(yōu)化建筑物場(chǎng)館等人群聚集場(chǎng)所的性能結(jié)構(gòu)，并可在事前設(shè)計(jì)出正確有效的應(yīng)急管理措施，提高疏散效率的同時(shí)盡可能降低擁擠事故的可能性。項(xiàng)目在復(fù)雜節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行了交通流仿真模擬，直觀形象地模擬出車輛、行人、道路、交叉口、信號(hào)燈等隨時(shí)間變化的三維動(dòng)畫狀態(tài)，并提供了對(duì)車輛、行人、信號(hào)控制三大類型的指標(biāo)評(píng)價(jià)和結(jié)果分析，為設(shè)計(jì)單位交通設(shè)計(jì)提供優(yōu)化，也為園區(qū)建成后的交通管制措施提前進(jìn)行預(yù)警。

4.施工圖階段：科學(xué)谷項(xiàng)目全專業(yè)BIM 模型建立及整合。現(xiàn)階段已完成科學(xué)谷原始地形地貌模型、科學(xué)谷一二期場(chǎng)平模型、一期局部地質(zhì)模型、科學(xué)谷一二期95 萬平方米BIM 模型、科學(xué)谷一期道路模型以及全專業(yè)模型整合的工作。其中提交BIM 分析咨詢報(bào)告345 份，解決設(shè)計(jì)中軟、硬碰撞等問題超1500 個(gè)，大量減少設(shè)計(jì)變更，做到事前控制，為后續(xù)施工到運(yùn)維的全過程BIM 集成應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

管綜優(yōu)化，輔助后續(xù)施工。全咨單位在施工圖建模階段，通過管綜優(yōu)化提前發(fā)現(xiàn)并解決各種沖突與碰撞，減少返工，縮短工期20 天，節(jié)省投資約650 萬元。通過管綜優(yōu)化依次合理布置各類管線，生成不同功能區(qū)的凈高分析圖，輔助設(shè)計(jì)單位進(jìn)行精裝修方案設(shè)計(jì)。

預(yù)留預(yù)埋。根據(jù)管綜優(yōu)化后的模型導(dǎo)出預(yù)留預(yù)埋深化圖，在現(xiàn)場(chǎng)組織深化圖紙交底并按圖施工，做到事前控制，縮短工期，預(yù)留預(yù)埋可視化將問題提前解決，節(jié)約成本。

碰撞檢查。采用Navisworks 軟件碰撞分析功能，對(duì)場(chǎng)平基坑支護(hù)與既有建筑室外管網(wǎng)可能存在的沖突及碰撞進(jìn)行查驗(yàn)。根據(jù)碰撞分析結(jié)果，BIM集成應(yīng)用團(tuán)隊(duì)及時(shí)與設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)及現(xiàn)場(chǎng)管理團(tuán)隊(duì)進(jìn)行溝通，避免了在實(shí)際開挖及支護(hù)過程中因基坑支護(hù)與既有建筑室外管網(wǎng)沖突而產(chǎn)生的變更或管線遷移，避免了項(xiàng)目因此沖突相關(guān)問題導(dǎo)致的進(jìn)度延后，同時(shí)也進(jìn)一步為項(xiàng)目節(jié)省了可能因沖突而產(chǎn)生的費(fèi)用。

（二）工業(yè)化生產(chǎn)

通過BIM 技術(shù)對(duì)項(xiàng)目裝配式構(gòu)件輕質(zhì)隔墻板進(jìn)行提前排布深化，充分利用材料避免隔墻板現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)隨意拼接，盡量將材料優(yōu)化成一塊或半塊整板，在節(jié)約材料的同時(shí)提高現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量。

傳統(tǒng)疊合板采用木模鋪設(shè)時(shí)，常采用滿鋪進(jìn)行施工，拆模后成型效果不佳，出現(xiàn)較多漏漿情況，且對(duì)模板的滯留量較大。項(xiàng)目對(duì)模板的鋪設(shè)方法進(jìn)行深化，在采用“花板”的鋪設(shè)方式，同時(shí)在模板邊緣粘貼雙面膠防止漏漿，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施后效果好。通過對(duì)疊合板的模板進(jìn)行深化，節(jié)省模板費(fèi)用約50 萬元，節(jié)約人工費(fèi)約15 萬元。

（三）智能化施工

1.虛擬樣板，動(dòng)畫模擬。項(xiàng)目充分發(fā)揮數(shù)智化手段，制作質(zhì)量、安全等虛擬樣板并通過平臺(tái)模型二維碼分享粘貼于現(xiàn)場(chǎng)方便各方人員對(duì)樣板進(jìn)行查看和學(xué)習(xí)。同時(shí)還對(duì)重要工序、危大工程等，在實(shí)施前對(duì)這些重難點(diǎn)部位制作BIM 施工模擬視頻。線下對(duì)操作人員進(jìn)行可視化交底，保證交底效率；線上通過協(xié)同管理平臺(tái)，便于管理人員及操作人員在現(xiàn)場(chǎng)即可清楚的了解施工過程和要求，把控建設(shè)質(zhì)量和安全。

2.基于地質(zhì)模型的樁長(zhǎng)模擬，輔助收方計(jì)量和現(xiàn)場(chǎng)控制。本項(xiàng)目借助BIM 模型和Dynamo 可視化編程手段，分別建立出地質(zhì)模型和樁基礎(chǔ)模型。以模型的可視化、參數(shù)化的形式來進(jìn)行模型間的自動(dòng)交互，從而快速、準(zhǔn)確的計(jì)算出每根樁達(dá)到持力層的長(zhǎng)度。

3.無人機(jī)多手段輔助現(xiàn)場(chǎng)智能化管理。通過正射影像圖和CAD 圖紙坐標(biāo)對(duì)準(zhǔn)的方式，幫助監(jiān)理團(tuán)隊(duì)對(duì)基礎(chǔ)位置和主體外輪廓等進(jìn)行快速校對(duì)，方便監(jiān)理團(tuán)隊(duì)直觀地看出建設(shè)與設(shè)計(jì)是否存在偏差，把控施工質(zhì)量。

通過無人機(jī)從不同高度及角度對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行航拍，將視頻和圖像資料傳送至操作人員，利用軟件收錄及分析，呈現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)全貌，利于管理人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)管理，根據(jù)施工情況及時(shí)調(diào)整施工策略，進(jìn)而優(yōu)化施工流程。同時(shí)，利用基于無人機(jī)技術(shù)的全景技術(shù)對(duì)模板拆除、高處作業(yè)、建筑起重機(jī)械的巡查，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)安全的實(shí)時(shí)監(jiān)督。采用無人機(jī)傾斜攝影和BIM 模型結(jié)合的手段，多量對(duì)比把控現(xiàn)場(chǎng)土方開挖工作進(jìn)度、成本和質(zhì)量。

4.智能機(jī)器人使用。項(xiàng)目對(duì)有條件的區(qū)域采用條板安裝機(jī)器人完成二號(hào)地塊2 單元2-9 層條板安裝，在用時(shí)方面，人工安裝一塊大約10 分鐘，機(jī)器人安裝一塊大約15 分鐘，但提升了安全性和安裝質(zhì)量，減少了工人的體力勞動(dòng)。同時(shí)對(duì)安裝機(jī)器人進(jìn)行升級(jí)處理，覆蓋更多的邊角安裝區(qū)域，提升機(jī)器人的使用率。

5.信息化管理。項(xiàng)目圍繞數(shù)智建設(shè)新技術(shù)、新模式、新場(chǎng)景的應(yīng)用，打造“1+2+3+N”的創(chuàng)新管理體系，即構(gòu)建并圍繞一個(gè)數(shù)智建設(shè)大腦——科學(xué)谷項(xiàng)目BIM 協(xié)同管理平臺(tái)，融合“技術(shù)+管理”的雙輪驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)組織創(chuàng)新、平臺(tái)創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新三個(gè)創(chuàng)新目標(biāo)，集成N 個(gè)BIM 新場(chǎng)景應(yīng)用——建筑信息模型技術(shù)在本項(xiàng)目全過程工程咨詢中的應(yīng)用，即通過建立完整、準(zhǔn)確的建筑信息模型，為整個(gè)項(xiàng)目提供完整的、與實(shí)際情況一致的建筑工程信息庫，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，提升了整個(gè)項(xiàng)目的工程效率，并使整個(gè)項(xiàng)目在全生命周期具備可直觀視化性、可即時(shí)協(xié)調(diào)性、可真實(shí)模擬性、可高效優(yōu)化性等特性。將科學(xué)谷項(xiàng)目BIM 協(xié)同管理平臺(tái)作為整個(gè)管理體系的大腦，將數(shù)據(jù)、流程和模型與建設(shè)全過程多場(chǎng)景深度融合，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目一體化、生產(chǎn)協(xié)同化、管理平臺(tái)化、決策智慧化、業(yè)務(wù)生態(tài)化，助力科學(xué)城成為具有全國(guó)影響力的科技創(chuàng)新中心，為科學(xué)谷建設(shè)“強(qiáng)身健體”，科技賦能，為項(xiàng)目效率和效益創(chuàng)造價(jià)值。

基于業(yè)主方管理，模塊最全、功能最完善，適用于參建各方的科學(xué)谷項(xiàng)目BIM 協(xié)同管理平臺(tái)。以BIM、GIS、IoT 和大數(shù)據(jù)為核心，有機(jī)結(jié)合“小前端+大后臺(tái)”的管理模式。自2020 年9 月上線后，定制化更新迭代18 大模塊、49 子模塊，實(shí)現(xiàn)模型+實(shí)景可視化管理，基于WBS+PBS 項(xiàng)目管理流程全關(guān)聯(lián)，覆蓋項(xiàng)目全生命期，是國(guó)內(nèi)一流的自主研發(fā)BIM 項(xiàng)目協(xié)同管理平臺(tái)，支持業(yè)主組織各參建方在平臺(tái)上通過可視化數(shù)據(jù)庫進(jìn)行溝通交流，對(duì)項(xiàng)目全生命期實(shí)施全過程一體化管控，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)管理，賦能業(yè)主智慧建設(shè)。

6.全生命期工程項(xiàng)目智能化應(yīng)用數(shù)據(jù)整合?？茖W(xué)谷項(xiàng)目是大型的群體復(fù)雜項(xiàng)目，在項(xiàng)目建設(shè)過程中，通過全咨單位提供的項(xiàng)目協(xié)同管理平臺(tái)為基礎(chǔ)、包含五大板塊的項(xiàng)目全生命期的咨詢服務(wù)，使得項(xiàng)目集各階段的界面可以相互打通、彼此串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目咨詢的整體性、連續(xù)性和靈活性，發(fā)揮出1+1>2 的效果，避免出現(xiàn)“卡脖子”現(xiàn)象，有序推進(jìn)項(xiàng)目策劃、招標(biāo)采購、開工準(zhǔn)備、現(xiàn)場(chǎng)施工協(xié)調(diào)等工作。

7.標(biāo)準(zhǔn)化線上BIM 咨詢表單，減少工程變更。利用科學(xué)谷項(xiàng)目BIM協(xié)同管理平臺(tái)，創(chuàng)新開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化 BIM咨詢表單流程，實(shí)現(xiàn)線上與設(shè)計(jì)單位協(xié)同。在搭建科學(xué)谷一、二期項(xiàng)目全專業(yè)（建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電）BlM 模型過程中，累計(jì)在平臺(tái)上流轉(zhuǎn)了340 份BIM 咨詢報(bào)告，優(yōu)化、更新、修正施工圖問題達(dá)1000 個(gè)以上，節(jié)省投資約500 萬元，做到事前控制，減少工程變更。

8.發(fā)揮設(shè)計(jì)管理作用，保住設(shè)計(jì)質(zhì)量與進(jìn)度。科學(xué)谷項(xiàng)目BIM 協(xié)同管理平臺(tái)做為一個(gè)工程建設(shè)全過程綜合管理平臺(tái)，不僅建立了數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)資源儲(chǔ)存、治理、共享平臺(tái)層，統(tǒng)一了項(xiàng)目編碼、業(yè)務(wù)編碼、數(shù)據(jù)編碼，整合了應(yīng)用系統(tǒng)，優(yōu)化了業(yè)務(wù)流程，還打通了勘察設(shè)計(jì)、施工作業(yè)、竣工驗(yàn)收等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)通道，實(shí)現(xiàn)跨部門、跨地域、跨層級(jí)的數(shù)據(jù)交換共享應(yīng)用。通過科學(xué)谷項(xiàng)目BIM 協(xié)同管理平臺(tái)，全咨的設(shè)計(jì)咨詢團(tuán)隊(duì)在線上流轉(zhuǎn)了超過115 份設(shè)計(jì)咨詢報(bào)告，結(jié)合專家團(tuán)隊(duì)意見，針對(duì)設(shè)計(jì)方案在功能、布局、空間、結(jié)構(gòu)、材料、設(shè)備、成本等大的方面提出專業(yè)且實(shí)用的建議，使建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等專業(yè)設(shè)計(jì)更加經(jīng)濟(jì)合理，截止目前已節(jié)省投資約3800 萬。

9.數(shù)字孿生的實(shí)現(xiàn)。全咨單位自主研發(fā)了科學(xué)谷項(xiàng)目BIM 協(xié)同管理平臺(tái)，并在項(xiàng)目施工階段對(duì)平臺(tái)進(jìn)行了升級(jí)迭代，以BIM+GIS 技術(shù)為核心，結(jié)合物聯(lián)、智聯(lián)以及AI 技術(shù)，集成項(xiàng)目各類模型信息，統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換接口標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目數(shù)字孿生，形成了一個(gè)數(shù)字的重慶科學(xué)谷項(xiàng)目。模型中集成了項(xiàng)目中多項(xiàng)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，基于這個(gè)數(shù)字底座可進(jìn)行設(shè)計(jì)成果的模擬優(yōu)化和可視化展示匯報(bào)，以及后期項(xiàng)目在建設(shè)階段管理數(shù)據(jù)的集成。其中，物聯(lián)網(wǎng)IoT 數(shù)據(jù)已集成到科學(xué)谷項(xiàng)目BIM 咨詢團(tuán)隊(duì)搭建的數(shù)字孿生底座中，如攝像頭的實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)。在數(shù)字孿生環(huán)境中可以看到攝像頭相對(duì)臨建項(xiàng)目部的準(zhǔn)確位置和施工大門處攝像頭實(shí)時(shí)畫面，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合。