王曉波，錢展佳，李 峰，游龍勇

(1.國網(wǎng)信通產(chǎn)業(yè)集團北京中電普華信息技術(shù)有限公司，北京 100085；2.國網(wǎng)上海市電力公司，上海 200120)

建筑信息模型(Building Information Modeling, 簡稱BIM)，是指創(chuàng)建并利用數(shù)字化模型對建設(shè)工程項目的設(shè)計、建造和運維全過程進行管理和優(yōu)化的過程、方法和技術(shù)。BIM技術(shù)在建筑工程行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)逐漸步入注重應(yīng)用價值的深度應(yīng)用階段，并呈現(xiàn)出BIM技術(shù)與項目管理、云計算、大數(shù)據(jù)等先進信息技術(shù)集成應(yīng)用的“BIM+”特點，正在向多階段、集成化、多角度、協(xié)同化、普及化應(yīng)用擴展[1]。

隨著BIM技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域的推廣，其在輸變電工程中的應(yīng)用必將逐步深入，從重點應(yīng)用于個別復(fù)雜度高的特殊項目，向輸變電工程普遍應(yīng)用轉(zhuǎn)變；從以設(shè)計階段應(yīng)用為主，向規(guī)劃、設(shè)計、施工和運行檢修階段全面應(yīng)用擴展。本文的研究重點為BIM技術(shù)在輸變電工程施工階段的應(yīng)用。

1 輸變電工程BIM技術(shù)應(yīng)用價值分析

BIM技術(shù)所具有的參數(shù)化、可視化和優(yōu)化性等特點，決定其在輸變電工程中具有如下應(yīng)用價值[2-3]。

1.1 綜合管理

參數(shù)化：建立多維施工BIM 5D模型(3D實體+1D時間+1D內(nèi)容)，進行動態(tài)模型和信息維護，實現(xiàn)直觀信息傳遞；

可視化：通過三維可視模型實現(xiàn)多方協(xié)同；

優(yōu)化性：大幅度提升溝通協(xié)調(diào)和綜合管理水平。

1.2 進度管理

參數(shù)化：通過參數(shù)化關(guān)聯(lián)施工進度數(shù)據(jù)；

可視化：通過模型準(zhǔn)確表達施工進度狀況；

優(yōu)化性：建立施工進度自動預(yù)警系統(tǒng)。

1.3 安全管理

參數(shù)化：通過參數(shù)化進行施工現(xiàn)場安全模擬；

可視化：通過模擬結(jié)果的可視化進行現(xiàn)場安全指導(dǎo)；

優(yōu)化性：降低施工安全風(fēng)險，提高安全保障。

1.4 質(zhì)量管理

參數(shù)化：通過參數(shù)化實現(xiàn)質(zhì)量精確管理；

可視化：通過可視化確定空間部位；通過模擬進行施工指導(dǎo)；

優(yōu)化性：提高施工效率與品質(zhì)。

1.5 技術(shù)管理

參數(shù)化：通過參數(shù)化進行技術(shù)模擬與分析；

可視化：通過模型可視化表達技術(shù)方案；通過模擬進行技術(shù)指導(dǎo)；

優(yōu)化性：基于參數(shù)化技術(shù)分析進行方案優(yōu)化。

1.6 造價管理

參數(shù)化：通過參數(shù)化實現(xiàn)造價統(tǒng)計和計算；

可視化：通過模型可視化直觀表達造價構(gòu)成；

優(yōu)化性：促使造價管理向精細(xì)、精確轉(zhuǎn)變。

2 輸變電工程管控模型構(gòu)建

2.1 以設(shè)計BIM為基礎(chǔ)，形成施工BIM模型

為了保證數(shù)字化模型與真實建造的關(guān)聯(lián)性，使模型作為建造過程數(shù)據(jù)的承載體，就必須融合設(shè)計、施工、業(yè)主、監(jiān)理各方的管控方法。設(shè)計在承擔(dān)工程模型的提供方時，需在模型初始階段提供項目信息、系統(tǒng)分類、二維碼、設(shè)備參數(shù)、成本等一系列關(guān)乎后續(xù)管控措施的要素。

當(dāng)施工方接管模型后，需要根據(jù)實際項目情況和施工階段工程管控需求，將設(shè)計模型拆分為施工建設(shè)中工藝節(jié)點的進程化模型，區(qū)分建設(shè)各方從屬關(guān)系、構(gòu)件及設(shè)備供應(yīng)方、工藝關(guān)鍵節(jié)點、安裝邏輯等，形成工程數(shù)字化管控所需的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[4]。

2.2 以WBS為基礎(chǔ)，形成工程管控主線

工作分解結(jié)構(gòu)(Work Breakdown Structure, 簡稱WBS)是有效計劃和控制建設(shè)工程項目的工具。它是由一組可交付使用的項目產(chǎn)品/設(shè)施組成的，表現(xiàn)為一種層次化的樹狀結(jié)構(gòu)，定義了整個工程項目的工作范圍。

WBS作為一種全面、系統(tǒng)地分析工程項目的有效方法，是項目管理的基礎(chǔ)性工作。為了實現(xiàn)數(shù)字化工程管控，需在WBS創(chuàng)建過程中，充分考慮施工管控點要求進行任務(wù)分解形成工作任務(wù)與管控角色，并實現(xiàn)工作任務(wù)與施工BIM模型的構(gòu)件級對應(yīng)與關(guān)聯(lián)。這樣，就形成了以WBS為主線，以工作任務(wù)為單位的數(shù)字化工程管控主線[5-6]。

2.3 關(guān)聯(lián)專業(yè)信息，形成精細(xì)管控模型

為實現(xiàn)精細(xì)化的工程管控模型，就需要形成以WBS為主線的施工BIM模型與進度、安全、質(zhì)量、技術(shù)、造價專業(yè)的具體關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)3D模型向5D的進化，形成數(shù)字化工程管控的主體[7-10]。

進度專業(yè)：關(guān)聯(lián)任務(wù)計劃時間、實際時間等；

安全專業(yè)：關(guān)聯(lián)風(fēng)險作業(yè)、安全方案等；

質(zhì)量專業(yè)：關(guān)聯(lián)輸變電工程標(biāo)準(zhǔn)工藝等；

技術(shù)專業(yè)：關(guān)聯(lián)技術(shù)方案和工程圖紙等；

造價專業(yè)：關(guān)聯(lián)工程預(yù)算與人、材、機信息等。

2.4 利用流程化控制，形成任務(wù)管控機制

為了實現(xiàn)工作任務(wù)的流程化控制，需要形成流程化控制機制(見圖1)，通過綜合使用移動終端和電腦終端，形成數(shù)字化工程管控的驅(qū)動引擎[11]。

圖1 流程化控制機制

在流程控制下，系統(tǒng)能根據(jù)時間自動推送工作任務(wù)到用戶移動終端。

在移動端，施工分包可以查看任務(wù)對象及計劃時間等信息，并上報施工現(xiàn)場進度信息(時間、現(xiàn)場照片、文字說明)。

總包在收到分包提交的任務(wù)信息后，能夠在移動端進行自檢。

在總包檢驗完成后，專監(jiān)和總監(jiān)按流程要求進行現(xiàn)場監(jiān)理審查。

業(yè)主在電腦Web端和移動APP端，均能對整個過程進行監(jiān)管，從而實時掌控過程情況。現(xiàn)場上報的基于BIM和管控點進度、安全、質(zhì)量等信息，在Web端能夠非常方便地進行數(shù)據(jù)查詢和流程的過程查詢，便于管理人員監(jiān)督、管理和分析總結(jié)。

2.5 應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提升智能管控水平

通過將BIM模型與現(xiàn)場的管控點進行實物連接，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可有效提升工程現(xiàn)場的智能化管控水平，實現(xiàn)電子監(jiān)管[12]。

(1)二維碼：通過為BIM構(gòu)件建立標(biāo)準(zhǔn)二維碼并自動識別，實現(xiàn)管理信息的便捷化上報和記錄，減少過去人工上報方式中的延誤、錯誤、遺漏等情況。

(2)視頻設(shè)備：通過關(guān)聯(lián)視頻設(shè)備，可實時監(jiān)控施工現(xiàn)場和風(fēng)險作業(yè)開展情況。

(3)門禁系統(tǒng)：通過關(guān)聯(lián)出入閘機(考勤設(shè)備)，實現(xiàn)對于人員、車輛進出場情況的自動記錄。

2.6 管控模型整體移交，奠定后續(xù)應(yīng)用基礎(chǔ)

工程數(shù)字化移交是基于數(shù)字化模型，利用三維可視化技術(shù)、信息集成技術(shù)等，結(jié)合地理信息和工程信息，以三維數(shù)字化的形式，整合工程建設(shè)階段過程數(shù)據(jù)，實現(xiàn)電網(wǎng)工程模型和工程資料的整體移交。

工程建設(shè)完畢后，將工程管控模型整理為數(shù)字化檔案，進行數(shù)字化移交，實現(xiàn)向下游的運行、檢修專業(yè)無損傳遞，方便后續(xù)環(huán)節(jié)的知識、信息與數(shù)據(jù)復(fù)用，滿足信息的唯一性、正確性和可追溯性的要求，實現(xiàn)最大限度的信息共享，這對于電網(wǎng)工程的全生命周期管理具有重要意義[13-14]。

3 系統(tǒng)功能建設(shè)

在輸變電工程管控模型構(gòu)建基礎(chǔ)上，可建立基于BIM技術(shù)的輸變電工程數(shù)字化管控系統(tǒng)，系統(tǒng)總體架構(gòu)見圖2。它為項目參建各方建立統(tǒng)一的數(shù)字化協(xié)同管控平臺，既提高了各方的溝通效率，也規(guī)范化了工作的方法、流程和過程記錄，實現(xiàn)了工程的可視、直觀、規(guī)范、精細(xì)管理[15]。

圖2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

3.1 電腦端功能介紹

電腦端主要實現(xiàn)對項目的總覽信息、資料、進度、質(zhì)量、安全等的綜合管理，以及任務(wù)根據(jù)管控點的自動推送。

(1)項目總覽。項目總覽包括項目信息匯總和工程瀏覽。實現(xiàn)了通過進度、質(zhì)量、安全等模塊提供的數(shù)據(jù)，進行自動統(tǒng)計分析，并以圖、表等多種形式進行展現(xiàn)。同時實現(xiàn)了結(jié)合BIM模型進行二、三維的工程瀏覽。

(2)項目管理。項目管理包括公告欄和會議通知，實現(xiàn)了工程項目信息的公示及會議的即時通知。

(3)資料管理。資料管理包括工序資料、監(jiān)理資料、照片資料。實現(xiàn)了工程資料的分類管理，方便工程相關(guān)人員便捷查詢。

(4)施工組織。施工組織包括施工日志、WBS管理和施工交底。實現(xiàn)了施工日志的在線填報與記錄。同時支持工作任務(wù)分解的上傳和維護，重大施工活動前的任務(wù)交底工作。

(5)進度管理。進度管理包括進度查詢、偏差分析、關(guān)鍵路徑分析、進度統(tǒng)計等功能。通過進度計劃與BIM構(gòu)件進行一一關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)了基于BIM虛擬的實時進度展示，通過現(xiàn)場上傳的實際進度信息和施工進度計劃進行自動對比，生成進度偏差曲線，實現(xiàn)了偏差分析。當(dāng)進度偏差影響關(guān)鍵路徑時，系統(tǒng)會發(fā)出警告。

(6)質(zhì)量管理。質(zhì)量管理包括質(zhì)量檢查和質(zhì)量信息。實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)工藝在BIM模型中進行精細(xì)化構(gòu)件層級的關(guān)聯(lián)，同時標(biāo)識、說明與展示標(biāo)準(zhǔn)工藝做法要點以及相關(guān)圖片信息，用于指導(dǎo)施工。同時現(xiàn)場管理人員可利用BIM模型直觀形象記錄質(zhì)量問題，支持基于BIM模型進行問題閉環(huán)管理。

(7)安全管理。安全管理包括安全檢查、視頻監(jiān)控和人員門禁集成。將視頻監(jiān)控設(shè)備接入了平臺，實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的遠(yuǎn)程安全管理，管理人員能隨時隨地在線對工程現(xiàn)場安全情況進行檢查。 同時，通過集成施工現(xiàn)場門禁系統(tǒng)，通過身份識別技術(shù)可對項目人員及出入工地的所有人員車輛進行智能化管理。

3.2 移動端功能介紹

供用戶在施工現(xiàn)場對自身涉及的任務(wù)進行進采集、上報、審核等管理，提升了信息溝通、交流的及時性和準(zhǔn)確性。

(1)問題記錄。問題記錄包括質(zhì)量問題記錄和安全問題記錄。實現(xiàn)了移動端對質(zhì)量、安全問題在現(xiàn)場的即時記錄與拍照，同時可在線提交責(zé)任單位整改。

(2)管控任務(wù)。管控任務(wù)包括我的任務(wù)、待審核任務(wù)和標(biāo)準(zhǔn)工藝。實現(xiàn)了任務(wù)的推送和待辦任務(wù)的提醒。同時在移動端對標(biāo)準(zhǔn)工藝進行了載入，即時方便的查看指導(dǎo)施工。

(3)數(shù)碼照片采集。數(shù)碼照片采集包括分類采集和自動添加備注信息。實現(xiàn)了通過移動端對各類現(xiàn)場照片的采集分類，同時可對采集的照片進行主題信息的標(biāo)注。

(4)變更管理。變更管理包括發(fā)起變更和審核變更。主要在移動端實現(xiàn)了變更的現(xiàn)場發(fā)起及線上審核功能。

4 試點應(yīng)用情況

本系統(tǒng)試點應(yīng)用于110 kV新凱旋變電站，試點工程位于上海市長寧區(qū)凱橋綠地內(nèi)，用地面積0.001 118 km2。

本項目由于受周邊環(huán)境限制，工期較為緊張，采用BIM技術(shù)在保證工程安全、文明施工的情況下，利用先進技術(shù)和理念更好地控制施工進度及施工質(zhì)量，以該項目為代表有利于BIM技術(shù)大規(guī)模的示范和推廣。系統(tǒng)應(yīng)用情況見圖3和圖4。

圖3 模型瀏覽(電腦端)

圖4 任務(wù)管理(移動端)

通過系統(tǒng)在試點工程的應(yīng)用實踐，在以下方面對于輸變電工程的管理績效有較大提升[16]。

(1)構(gòu)建電網(wǎng)建設(shè)管理體系方面。標(biāo)準(zhǔn)化管理流程。通過在試點項目中建立一套標(biāo)準(zhǔn)化的管理流程，包括工程進度管理流程、質(zhì)量、安全管理流程、技術(shù)管理流程等，項目建設(shè)過程中的所有管理活動均遵循標(biāo)準(zhǔn)流程進行，大大提高了管理效率，對工程現(xiàn)場問題能夠做到及時發(fā)現(xiàn)及時解決。

統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)工藝。在試點工程將相關(guān)的所有技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)工藝存儲在信息化平臺中，并進行定期更新，后續(xù)所有在建項目均共享同一個數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了同類型變電站建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化。

(2)強化關(guān)鍵環(huán)節(jié)集約化管控方面。實現(xiàn)了工程建設(shè)項目信息化對于綜合、進度、安全、質(zhì)量、技術(shù)、造價管理全覆蓋。強化了項目設(shè)計、監(jiān)理、施工和建設(shè)管理單位等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的全過程管控。

(3)提升電網(wǎng)建設(shè)管理效率方面。減少人員投入。通過系統(tǒng)的應(yīng)用，大量的復(fù)雜工作由系統(tǒng)自動完成，如資料整理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等，減少了相關(guān)人員的投入，使整個項目團隊更加精簡，將有限的人力資源投入到關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

減少管理成本。通過系統(tǒng)應(yīng)用提高了項目部內(nèi)部的管理效率，降低信息流通障礙；對機械設(shè)備、材料等做到了精細(xì)化管理，減少材料損耗、減少機械設(shè)備的租賃周期；減少了不同施工隊伍之間的交接時間，降低了交接產(chǎn)生的矛盾等，這些都在無形中縮減了項目管理的成本。

5 結(jié)語

隨著BIM技術(shù)應(yīng)用價值的不斷體現(xiàn)，BIM技術(shù)必然會在電網(wǎng)建設(shè)工程項目管理中發(fā)揮更大作用，通過與進度、安全、質(zhì)量、技術(shù)、造價、綜合專業(yè)管理的深度融合、技術(shù)與業(yè)務(wù)的不斷創(chuàng)新，提升了工程精細(xì)化管理能力與整體管理績效。

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