基于BIM的鐵路工程建造管理平臺研究

2021/11/12
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來源:BIM學社
作者:BIM學社
簡要:依托BIM技術建立的鐵路工程信息模型,為鐵路工程建設各個環節搭建一個基于BIM的鐵路工程建造管理平臺——BIM+建造管理平臺

依托BIM技術建立的鐵路工程信息模型,為鐵路工程建設各個環節搭建一個基于BIM的鐵路工程建造管理平臺——BIM+建造管理平臺

鐵路工程建設具有規模大、標準高、管理協調復雜、周期長等特點。在傳統管理模式下,各個組織機構和建設環節之間存在信息壁壘、數據孤島,造成建設過程中面臨數據共享與分析困難、管理手段匱乏等問題。

 

工程建設管理又是整個鐵路工程建設全過程中最重要的環節,管理水平的高低直接影響到鐵路工程質量和安全。傳統施工管理多以人工管理的方式為主,存在工程建設產業數據呈現碎片狀、信息資源缺乏整合、難以滿足多樣化的鐵路工程建設信息化應用需求等問題。

 

依托BIM技術建立的鐵路工程信息模型,為鐵路工程建設各個環節搭建了一個基于BIM的鐵路工程建造管理平臺——BIM+建造管理平臺,使鐵路工程建設從源頭開始,建立數據之間的關聯關系。將信息封裝到BIM模型,隨著施工過程推進,實時增減其信息量,在信息產生源頭采集—傳輸—分析—應用—反饋這一信息流的大閉環過程中,依托BIM模型的流轉,使施工過程可視化、信息透明化。平臺能實現項目參與方數據共享,使工程的質量、安全、成本及進度管理更高效、決策更科學。

 

平臺概況

平臺簡介

BIM+建造管理平臺,采用B/S架構模式(服務器部署在云端),結合鐵路工程實體結構分解(EBS) 以及鐵路工程工項分解(WBS) 相關要求,以集成施工深化設計的BIM模型為載體,以通過解析模型信息自動生成的工程樹和計劃樹為基礎,關聯施工過程中的進度、成本、質量、安全等信息;利用BIM模型形象直觀、可計算分析的特性,為項目的進度管理、質量安全管理、資源管理、變更管理等提供數據支撐;融合應用GIS技術,在對區域空間進行管理和對空間地理信息數據進行分析方面,協助管理人員進行有效決策和精細管理,從而達到減少施工變更、縮短工期、控制成本、提升質量的目的。

平臺定位

平臺以建設單位為主導、施工單位為主體,兼顧參與工程建設的設計單位、監理單位、咨詢單位等用戶。為建設單位提供項目進度、質量、安全等方面相對宏觀的監督管理功能,為施工單位提供具體業務級的功能模塊,輔助施工單位完成全方位的線上施工管理,同時根據管理需求為其他參與方提供使用權限。

 

施工管理平臺總體上可分為建管級和施工級2個層級,建管級平臺不涉及具體的施工業務管理,利用接口導入具體業務數據,實現相對宏觀層次的建設管理功能;施工級平臺為施工單位提供線上施工管理輔助工具,直接管理具體的施工業務,BIM+建造管理平臺即屬于施工級平臺,平臺數據既可用于平臺自身應用,又可作為成果數據接入建管級平臺。

 

平臺關鍵技術

BIM+GIS 技術

BIM具有可視化性、協調性、模擬性、優化性、可出圖性、一體化性、參數化性、信息完備性等特點,可將BIM技術應用于鐵路施工組織設計,實現展示設計信息、管理施組信息、模擬施工進度、計算工程費用等功能。

 

借助地理信息的空間分析,將GIS、BIM兩者有效融合,構建一個具備空間場景的三維工程建設模型,對施工環境和施工現場進行有效監督與管理,為用戶提供一個既可以全局把控又可以精細管理的技術手段。

 

模型輕量化技術

 

平臺采用Web Graphics Library(WebGL) 技術的純Web輕量化引擎,在確保BIM模型數據不損失的前提下,實現BIM模型的輕量化,讓BIM模型能夠更快地加載和使用。實現BIM模型在Web端、移動端的“輕量化” 應用模式, 用戶無需安裝如Revit、Bentley、Dassault 等專業建模軟件即可使用BIM 模型開展各類應用。

 

WebGL的最大特點是不需要插件即可使用。通過調動Graphics Processing Unit (GPU) 進行硬件加速顯示模型。WebGL輕量化BIM引擎處理BIM模型,一般可以分為數模分離、幾何數據輕量化處理、三維幾何數據實時渲染3 個步驟, 對大模型Level of Detail(LOD)的處理方案,從最根本的內存管理入手,在三維幾何數據輕量化處理階段,依據空間位置計算,通過對構件進行空間位置排序來確定模型的輪廓,保證用戶初始加載模型就能看到模型的整體輪廓。

 

VR技術

虛擬現實(Virtual Reality,VR) 是一種多源信息融合、交互式的三維動態視景和實體行為的系統仿真技術,它利用計算機生成一種模擬環境,是可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統。VR技術提供了一種半侵入式的環境并強調真實情景和虛擬世界之間圖像與時間的準確對應關系。因此VR技術能大大提高觀者的感官和交互式體驗。BIM+VR技術在BIM+建造管理平臺上得到應用,利用BIM模型結合VR設備或使用手機APP實現動態漫游查看施工場地、查看施工復雜工點細節等功能。

 

二維碼技術

二維碼又稱二維條形碼,是用特定的幾何圖形按照一定的規則分布在黑白相間的平面圖形上用以表達數據符號信息的技術;诙S碼的人員管理,可以將工程現場人員的個人信息、崗位職責、資質證件信息等通過系統平臺展示及交互,對人員資質、人員配置、出入場狀態進行動態管理;基于二維碼的物資管理,使物資采購、入庫、點驗、出庫等物資管理流程在線上進行,通過掃描二維碼代替傳統的人工填寫單據,提高了效率,實現了物資信息及時傳遞。

 

平臺架構

平臺整體架構

平臺以BIM+引擎、項目管理引擎和文檔管理引擎為技術支撐,提供基于數據和業務的常規BIM應用和項目管理應用,實現智能分析、項目管理和數據積累的應用目標。

平臺功能架構

BIM+建造管理平臺與現有施工管理模式緊密結合,根據施工現場實際管理需求,提供強大、豐富的管理業務功能,平臺支持多項目管理,支持項目下多標段、多施工單位的獨立業務管理。

平臺主要功能

電子沙盤

用于鐵路建設施工階段的三維電子沙盤,基于BIM和GIS技術,通過融合勘察設計階段搭建和移交的精細三維地形和鐵路三維設計成果,進行相關三維軟件平臺應用,在數字化施工、進度管理和安全監測等方面提供技術服務和支撐。


具體包括展示單位工程項目簡介、標段信息、施工單位和工點信息、模型樹信息、總體計劃進度信息、安全質量問題匯總和統計信息、新聞公告,以及項目施工期間的動態模型、相關施工數據和文檔等,提供測量、定位、透明度設置、施工模擬等工具。

 

公文管理

通過公文處理系統,可以對項目內公文、通知、聯系單等事項進行傳遞和歸檔,實現單位內和單位間的公文發、收和歸檔管理。

 

質量管理

鐵路工程項目管理的核心任務是成本、進度和質量三大目標的實現,而質量目標又是其他目標得以實現的重要根基。施工項目質量管理根據質量管理規范和標準控制每一質量控制單元的施工是否滿足質量要求。

主要包括檢驗批管理、工序管理、質量巡檢管理等模塊,具有單元工程分解、工序檢測記錄、材料及試件檢測記錄、質量缺陷及事故的登記及處理、質量驗收與評定等功能,各功能均可與BIM模型進行關聯。

系統還記錄質量評定與驗收結果以反映最終的施工質量結果,通過質量管理,業主和監理單位能夠及時準確地獲得項目信息,有效地控制項目的質量目標。以質量巡檢管理為例,其流程見下圖。

安全管理

施工項目安全管理是為了實現施工項目安全生產開展的針對人的不安全行為和物的不安全狀態的控制管理,落實安全管理的決策和目標。利用科技力量為安全施工服務,積極采用網絡、計算機等先進管理模式,堅持管理的科學性是提高安全監督管理水平的有效措施。

主要包括安全專項施工方案、安全技術交底、安全巡檢記錄管理、第三方檢測管理、視頻監控等模塊,各模塊功能均可與BIM模型進行關聯。針對危險性較大的分部分項工程,編制安全專項施工方案;施工負責人在生產作業前,對直接生產作業人員進行安全操作規程和注意事項培訓等安全技術交底;對安全巡檢發現的問題以整改通知單的形式進行登記;根據定義的監測類型,針對監測部位,導入第三方監測數據,形成檢測報告;現場視頻可接入平臺,進行現場施工監控及風險控制。以安全技術交底為例,審核流程見下圖。

計劃進度管理

施工項目計劃進度管理是通過創建并管理全線各標段工點的施工組織計劃,與現場各施工單位施組管理計劃相匹配,將管理目標通過平臺落實到各項目標段的具體工點,同時通過現場各單位工點的實際工程進度反饋,及時了解全線施工情況。

創建施組計劃樹, 并編制初始計劃,將計劃樹與BIM工程樹關聯進行資源配置工作,實際進度通過工序管理進行錄入。已經施工完成的、正在進行施工的以及尚未開工的工程實體分別用不同顏色在BIM模型上標識出來,使項目管理人員能夠清晰了解當前項目的施工進度。主要包括整體施工計劃、進度管理查看、進度展示、數量產值查看等模塊。

技術管理

施工項目技術管理是項目經理部在項目施工過程中,對各項技術活動過程和技術工作的各種要素進行科學管理的總稱。鐵路施工技術管理是對鐵路施工技術進行全方位的管理和控制,涵蓋了鐵路施工技術的方方面面,主要包括基礎施工技術管理、施工過程中的技術管理、施工技術的開發與總結這四大組成部分。平臺技術管理功能主要包括開工報告、施組計劃、專項施工方案、作業指導書、技術交底、圖紙管理等模塊,各模塊功能均可與BIM模型進行關聯。

 

施工管理

平臺定義的施工管理,主要包括施工日志填報、作業隊管理(人員維護、設備維護)、環境監測等模塊。填報的施工日志包括工作內容、氣候狀態、項目檢查和自檢及結論、安全環保記錄、施工人員、機械配置等內容;作業隊管理是通過二維碼技術對施工班組的人員、設備進行動態管理;環境監測是對文明施工中涉及的天氣、環境條件進行記錄。

 

物資管理

在鐵路項目建設過程中會涉及大量的物資及機械設備,其成本占工程總成本的60%以上,這就表明物資管理在鐵路項目建設中尤為重要。通過加強信息網絡的系統化建設,將物資管理與鐵路工程項目各環節施工相銜接,能夠將各環節施工所需各項物資、具體數量、成本控制等內容傳遞給物資管理子系統,并在信息高效交換和共享下,確保物資集采供的科學性和合理性。

 

平臺的物資管理功能主要包括材料交底、材料信息、材料供應商、臺賬管理、出入庫管理等模塊,其中材料交底和臺賬管理功能模塊與BIM模型進行關聯。

 

移動端APP功能

用戶通過移動端APP 可隨時隨地查看施工資料、進行檢查取證、記錄隱蔽工程等,不但減少了溝通工作量,而且比傳統手工方式更不容易出錯。系統配套開發了移動端APP功能平臺,功能覆蓋基本的管理業務(如工序檢查、質量巡查、安全巡查、圖紙中心、新聞動態、公文管理、技術交底等)、VR工程預覽等,同步支持系統數據瀏覽,配合PC 端完成現場業務功能。通過BIM中心,結合VR技術,用戶可在手機上瀏覽項目BIM 模型,查看模型設計、施工信息等內容。

工程應用

BIM+建造管理平臺已在閻良—機場城際鐵路涇河特大橋、庫格鐵路羌若站、西安—法門寺城際鐵路韓中村特大橋、西安—韓城城際鐵路渭蒲高速立交特大橋等工程中得到應用,同時在公路項目大橫琴山隧道(一期) 和黑白面將軍山隧道進行了試點, 目前正在川藏鐵路、西成鐵路進行推廣。

 

平臺以集成模型為載體,關聯施工過程中的進度、成本、質量、安全等信息,利用BIM模型形象直觀、可計算分析的特性,為項目的進度管理、質量安全管理等提供數據支撐,融合應用GIS技術,對區域空間進行管理和對空間地理信息數據進行分析,協助管理人員有效決策和精細管理,從而達到減少施工變更、縮短工期、控制成本、提升質量的目的。

基于BIM的鐵路工程建造管理平臺——BIM+建造管理平臺,是以BIM技術為基礎、以建設單位為主導、以施工單位為主體的層次分明的建造管理平臺,實現了涵蓋施工流程的精細化施工管理,基于BIM數據的工程質量安全管理、進度計劃管理和現場監控管理,以及BIM數據與三維地理信息數據的一體化管理和分析,有效提升了建設管理水平。

版權申明:本文章內容來自(BIM學社),作者(BIM學社)。版權歸原作者所有,如涉及作品版權問題,請與我們聯系,我們將及時處理!
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