摘 要：近年來，高速鐵路工程行業(yè)通過工業(yè)化改革、產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型，建立了內(nèi)容完整、流程標準的項目生產(chǎn)建設(shè)產(chǎn)業(yè)鏈條。隨著對裝配式工藝、新材料、新技術(shù)、新工藝的持續(xù)應用，較好的提升了預制梁場的生產(chǎn)制造水平與生產(chǎn)管理效率。本文選取高速鐵路預制梁場智能化技術(shù)應用研究作為題目，概述了高速鐵路預制梁場的建設(shè)要求，介紹了智能化技術(shù)，剖析了在智能化技術(shù)應用中功能應用不齊全、技術(shù)協(xié)同應用相對不足的問題。并以此為基礎(chǔ)，分別從系統(tǒng)性應用、專項化管理方案應用兩個層面提出了幾點有利于提高其應用效用的措施。

關(guān)鍵詞：高速鐵路;預制梁場;智能化技術(shù);應用研究

中圖分類號：U216? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2022）07-0010-03

0 引言

傳統(tǒng)時期高速鐵路預制梁生產(chǎn)制造精度較低、誤差較大，不僅影響了后續(xù)的施工效率，也會導致潛在風險的發(fā)生。進入新時代后，通過引入工業(yè)設(shè)計思想與產(chǎn)業(yè)鏈思維，一方面加大了預制梁場預制梁的研發(fā)、設(shè)計環(huán)節(jié)的資源配置率，另一方面我國從2018年開始在高速鐵路工程中擴大了對信息技術(shù)的配置比例，促進了智能化技術(shù)在高速鐵路預制梁場的應用，由此，創(chuàng)建了以預制梁“研發(fā)設(shè)計→物料采購→預制生產(chǎn)→安裝施工→試運行→維?！钡葹榛经h(huán)節(jié)的生產(chǎn)建設(shè)產(chǎn)業(yè)鏈條。下面先對高速鐵路預制梁場的建設(shè)要求做出說明。

1 高速鐵路預制梁場的建設(shè)要求概述

首先，要求處理好預制梁場項目與總項目的關(guān)系。現(xiàn)代高速鐵路工程包括總項目、分部項目、子項目，預制梁場只是項目產(chǎn)品生產(chǎn)建設(shè)中的分部項目，包括施工現(xiàn)場設(shè)施、臨時工程、臨時設(shè)施。由于此類項目以設(shè)計施工一體化模式進行實踐，因而增強了預制梁場的預制梁項目，與其他分部項目的關(guān)系。例如，從總項目與預制梁場分部項目的關(guān)系看，預制梁場生產(chǎn)制造效率的高低、產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，直接影響著總項目的工期與成本投入。

其次，要求提高預制梁場的建設(shè)水平。現(xiàn)代高速鐵路工程中的分工程度日益加深，對預制梁場項目施工質(zhì)量提出了新要求。例如，在預制梁場選址時，需要應充分考慮高速鐵路工程施工進度，并在地理分布、運輸條件等方面開展綜合評估，以此保障預制梁產(chǎn)品運輸線路分布的合理性等。實踐經(jīng)驗表明，選擇線性分布路線，有利于促進預制梁生產(chǎn)制造、運輸?shù)倪B續(xù)性[1]。

最后，要求做好預制梁場的后續(xù)處理工作。預制梁場占地面積大、資源配置多，隨著環(huán)境工程管理需求的增加，既需要考慮到后續(xù)對預制梁場的有效利用，如將其作設(shè)計為車站、貨物倉儲中心等，也應該充分考慮到對預制梁場建設(shè)、使用后的設(shè)施設(shè)備的拆除工作、回收工作，以及對于生產(chǎn)建設(shè)剩余垃圾的填埋處理等。

2 高速鐵路預制梁場常用的智能化技術(shù)

2.1 自動化辦公系統(tǒng)技術(shù)

從2018年開始實施“互聯(lián)網(wǎng)+”改革以來，高速鐵路工程中的預制梁場更新了自動化辦公系統(tǒng)，在內(nèi)部實現(xiàn)了紙質(zhì)辦公、自動化辦公相結(jié)合的辦公模式。實踐經(jīng)驗表明，對自動化辦公系統(tǒng)的應用，有利于提高生產(chǎn)部門、管理部門、技術(shù)部門、施工部門的辦公效率。例如，預制梁場與高速鐵路建設(shè)現(xiàn)場之間可以通過自動化辦公系統(tǒng)，快速的完成信息交互，減少因信息傳輸速度慢而造成的風險及損失。

2.2 信息管理系統(tǒng)技術(shù)

在更新自動化辦公系統(tǒng)的同時，幾乎所有的高速鐵路預制梁場，都建立了信息管理系統(tǒng)。一方面通過實現(xiàn)了預制梁生產(chǎn)制造各環(huán)節(jié)的信息采集、傳輸、存儲、利用。另一方面結(jié)合信息管理思路，可以利用全要素分析方法，對預制梁場的生產(chǎn)管理要素進行分析并制作要素清單。同時，能夠?qū)φ找厍鍐芜M一步檢驗生產(chǎn)管理中的技術(shù)指標是否全面，并在要素與指標方面建立起一種對應關(guān)系。

2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)

雖然信息化管理思維及系統(tǒng)的應用，幫助高速鐵路預制梁場較好的達到了信息化管理目標?？墒牵捎谏a(chǎn)管理要素、管理指標之間的對應關(guān)系只停留于信息存儲階段，對其利用效率相對較低[2]。因此，在“互聯(lián)網(wǎng)+”改革的深化時期，多數(shù)高速鐵路預制梁場結(jié)合實際工作需求，引入了應用頻率高、技術(shù)比較成熟、操作相對簡便的SQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)，建立了生產(chǎn)管理要素庫、指標庫，并將兩大數(shù)據(jù)庫與其它分部項目中的數(shù)據(jù)庫進行了通訊關(guān)聯(lián)，有效的提高了信息管理水平。

2.3 大數(shù)據(jù)技術(shù)

現(xiàn)階段，高速鐵路預制梁場生產(chǎn)建設(shè)中加快了數(shù)據(jù)庫建設(shè)。同時，在區(qū)分信息化管理、數(shù)據(jù)化管理的基礎(chǔ)上，開發(fā)了預制梁場生產(chǎn)管理要素、指標、信息的數(shù)據(jù)共性特征。為大數(shù)據(jù)技術(shù)的應用奠定了必要條件。從目前實踐經(jīng)驗看，部分施工單位已經(jīng)引入大數(shù)據(jù)技術(shù)，搭建了具有統(tǒng)一標準的數(shù)據(jù)信息管理平臺，實現(xiàn)了預制梁場信息化管理向數(shù)據(jù)化管理的轉(zhuǎn)型升級目標。實踐過程中，以“線上+線下”混合管理模式為準，建立了以“數(shù)據(jù)采集→數(shù)據(jù)清洗→數(shù)據(jù)傳輸→數(shù)據(jù)存儲→數(shù)據(jù)抽取→數(shù)據(jù)分析→生成數(shù)據(jù)報表→應用數(shù)據(jù)報表”為主要流程的大數(shù)據(jù)管理體系，較好的滿足了當前預制梁場的智能化管理需求[3]。

2.4 BIM技術(shù)

雖然現(xiàn)代高速鐵路預制梁場根據(jù)自身的需求，應用了不同的智能化技術(shù)，起到較好的應用效果，但是在綜合化應用方面仍然以BIM技術(shù)為主。具體而言，在EPC總承包模式下，設(shè)計與施工的一體化實踐中，建設(shè)企業(yè)可以借助BIM技術(shù)搭建BIM信息管理平臺，并借助3DRevit軟件、4DNavisworks軟件等，完成預制梁產(chǎn)品的深化設(shè)計、施工可視化模擬、碰撞檢查，以及在此基礎(chǔ)上制定相應的解決方案等。另外，高速鐵路工程分段同步施工特點十分鮮明，在預制梁場項目與分段施工項目中，可以借助BIM信息管理平臺，將建設(shè)單位（業(yè)主）、設(shè)計單位、施工單位、供應商統(tǒng)一納入到應該平臺的用戶層。一方面，使參建各方在同一個信息管理平臺上開展信息交互，保障預制梁場的預制梁生產(chǎn)滿足分段施工時的構(gòu)件同步使用需求。另一方面，將大數(shù)據(jù)技術(shù)與BIM技術(shù)進行聯(lián)合應用后，可以滿足分段施工時的多項目管理需求[4]。

2.5 其他智能化技術(shù)

除以上常用的幾項智能化技術(shù)之外，目前針對預制梁場產(chǎn)品生產(chǎn)制造中的實際需求，建設(shè)企業(yè)通過與第三方技術(shù)服務(wù)機構(gòu)之間的市場化合作，已經(jīng)研發(fā)了針對養(yǎng)護環(huán)節(jié)的智能化養(yǎng)護系統(tǒng)、智能化鋼筋加工機械設(shè)備系統(tǒng)、智能化張拉設(shè)備系統(tǒng)等。以智能化養(yǎng)護為例，不僅能夠解決混凝土簡支梁養(yǎng)護中，人工灑水、噴淋設(shè)施、噴涂養(yǎng)護效率低與資源耗費較多的問題，而且對于冬季養(yǎng)護中養(yǎng)護效果不理想的情況，具有明顯的改善作用。其主要是將PC端、智能客戶端（如智能手機APP、手持PAD設(shè)備等）、現(xiàn)場操作箱進行通訊關(guān)聯(lián)，利用多元化管理思路，在統(tǒng)一的智能化養(yǎng)護系統(tǒng)中，通過界面管理對其開展智能化養(yǎng)護管理操作。其中的配套措施包括了養(yǎng)護測點的布設(shè)、可折疊式移動養(yǎng)護棚的配置、供氣或供水系統(tǒng)的設(shè)置，以及養(yǎng)護工藝流程的標準化設(shè)計。從實踐經(jīng)驗看，預制梁場的智能化養(yǎng)護工藝流程主要由養(yǎng)護方案設(shè)計—參數(shù)預設(shè)—系統(tǒng)運轉(zhuǎn)—預制梁產(chǎn)品養(yǎng)護等組成。

3 高速鐵路預制梁場中的智能化技術(shù)應用問題

3.1 智能化技術(shù)的功能應用不齊全

在高速鐵路預制梁場現(xiàn)用的智能化技術(shù)中，雖然數(shù)量有所增多，但是對于不同的智能化技術(shù)自帶的功能研究不夠，導致了在功能應用方面捉襟見肘、差強人意的現(xiàn)象。

例如，在信息化管理（如自動化辦公系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)）、數(shù)據(jù)化管理（如數(shù)據(jù)庫技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)）的應用方面，未能區(qū)分兩種管理系統(tǒng)的本質(zhì)性差異。在前一種智能化技術(shù)應用中，對于Office軟件、ERP軟件等，只進行一般性應用，沒有深入一步挖掘其中的信息計算功能，尤其對Excel中的數(shù)據(jù)、圖表計算與制作功能開發(fā)不足。在后一種智能化技術(shù)應用中，沒有挖掘數(shù)據(jù)共性條件下，對預制梁場生產(chǎn)管理要素、生產(chǎn)管理指標、生產(chǎn)管理信息的數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理功能。再如，對于BIM技術(shù)的應用中，只將重點集中在深化設(shè)計、施工模擬方面，缺乏對基于BIM技術(shù)的數(shù)據(jù)管理平臺開發(fā)，因而也沒有使參與高速鐵路工程建設(shè)的各個組織機構(gòu)實現(xiàn)信息交互與數(shù)據(jù)共享。既不利于系統(tǒng)性管理工作的開展，也沒有使專項化管理在同一個管理平臺上，以協(xié)同合作的方式增強執(zhí)行效果、提高實踐效果。

3.2 智能化技術(shù)協(xié)同應用相對不足

高速鐵路預制梁場智能化技術(shù)的應用核心集中在“自動化管理”“智能化管理”“智慧化管理”功能上，為了有效的實現(xiàn)此類功能，需要對智能化技術(shù)背后的互聯(lián)網(wǎng)思維、數(shù)字化思維做深入一步的研討及利用。例如，自動化辦公、信息化管理、數(shù)據(jù)化管理、基于BIM技術(shù)的全面管理等，均需要清晰的突出不同智能化中的“萬物互聯(lián)”“信息交互”“數(shù)據(jù)共享”特征。只有在這種前提條件充分明確的情況下，才能夠進一步借助思維方式的改變，挖掘獨立的智能化技術(shù)內(nèi)部各項功能之間的關(guān)聯(lián)性，與不同智能化技術(shù)之間的功能交互性。

例如，在當前BIM技術(shù)應用過程中，設(shè)計單位主要應用Revit軟件進行預制梁建模，同時應用連接設(shè)計、拆分設(shè)計、協(xié)同設(shè)計優(yōu)化設(shè)計方案。建設(shè)單位主要是將CAD施工圖，導入到Revit軟件建立施工模型，再將其導入Navisworks軟件進行施工推演。與之相比，施工單位在使用該技術(shù)時，除了通過三維模型、四維模型審核圖紙、開展施工場地模擬外，并沒有對其功能做進一步開發(fā)，利用Navisworks軟件關(guān)聯(lián)的Project軟件制作進度計劃表，通常也會忽略碰撞檢查功能，在各類構(gòu)件安裝施工時的應用等[5]。

4 高速鐵路預制梁場智能化技術(shù)應用對策

4.1 系統(tǒng)性應用

首先，建議在高速鐵路預制梁場中，以實際的高速鐵路工程總項目、預制梁場分部項目為對象，明確產(chǎn)業(yè)鏈思維在總項目、分部項目中的應用思路，進而按照“大系統(tǒng)+小系統(tǒng)”的基本模式，在總項目生產(chǎn)建設(shè)產(chǎn)業(yè)鏈條下，構(gòu)建預制梁場預制梁產(chǎn)品生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)鏈條。

其次，應該根據(jù)預制梁產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計、采購、生產(chǎn)加工、運輸為基本環(huán)節(jié)，對應的選擇智能化技術(shù)。以當前的實踐經(jīng)驗看，應該在信息化管理基礎(chǔ)上，先借助SQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)建立預制梁生產(chǎn)管理要素庫、指標庫。然后，引入大數(shù)據(jù)技術(shù)建立以“終端數(shù)據(jù)采集—上傳—存儲—抽取—分析—生成分析報告—利用分析報告調(diào)整生產(chǎn)管理方案”為主的數(shù)據(jù)化管理體系?；蛘?，直接以BIM技術(shù)為準，搭建預制梁場信息管理平臺，借助3DRevit軟件中的建模功能、“族庫”設(shè)置功能，與4DNavisworks模擬功能、碰撞檢查功能等，完成數(shù)據(jù)化管理。

4.2 專項化管理方案應用

在高速鐵路預制梁場智能化技術(shù)應用中，建立系統(tǒng)性應用方案后，需要進一步按照信息交互、數(shù)據(jù)共享的基本條件，設(shè)置專項化管理方案，確保預制梁場的產(chǎn)品生產(chǎn)制造、生產(chǎn)管理能夠?qū)崿F(xiàn)智能化管理目標。

4.2.1以預制梁生產(chǎn)制造中的應用為例

在預制梁產(chǎn)品的生產(chǎn)制造中，需要根據(jù)不同的環(huán)節(jié)，設(shè)計智能化程度較高的子系統(tǒng)。例如，預制簡支梁中的鋼筋加工環(huán)節(jié)中，加工鋼筋構(gòu)件的數(shù)量相對較大，采用人機結(jié)合方式，費時費力，此時就可以借助BIM技術(shù)，通過信息管理平臺設(shè)置操作界面，從而將鋼筋加工機械設(shè)備與信息管理系統(tǒng)關(guān)聯(lián)起來，針對不同的加工型號開展智能化加工操作。再如，應用智能鋼筋彎箍機時，可以應用設(shè)置PLC編程邏輯控制器的方法，將設(shè)備CNC數(shù)控系統(tǒng)、伺服電機驅(qū)動器等進行關(guān)聯(lián)，對鋼筋的調(diào)直—定尺—彎曲—切斷等實施一體化自動控制，提高其應用水平。

4.2.2以預制梁生產(chǎn)管理中的應用為例

目前，在高速鐵路工程中，施工單位十分重視預制梁場預制梁的生產(chǎn)制造。但是，在預制梁生產(chǎn)管理方面，普遍存在管理效率低與效果差的情況。從原因看，主要是對預制梁生產(chǎn)管理工作重視程度不夠，專項化管理方案應用不足。從部分施工單位的成功經(jīng)驗看，在當前應該的預制梁生產(chǎn)管理中，主要是通過項目經(jīng)理負責制度引領(lǐng)，采用建立預制梁生產(chǎn)管理小組的辦法，清楚劃分各項任務(wù)后實施專項管理與協(xié)同管理。

具體而言，專項管理小組對編制好的專項化管理方案應用時，一方面需要將獨立的專項管理方案貫徹到預制梁生產(chǎn)制造全過程，另一方面需要保障不同方案之間協(xié)同應用。從前一個方面看，通常是把RFID技術(shù)自動收集相關(guān)管理數(shù)據(jù)傳輸?shù)筋A制梁場數(shù)據(jù)管理中心，通過對此類數(shù)據(jù)的分析與處理生成數(shù)據(jù)報表，并加以利用。從后一方面看，一般是依托數(shù)據(jù)管理平臺、BIM信息管理平臺、生產(chǎn)管理系統(tǒng)，在確保各管理小組之間信息交互、數(shù)據(jù)共享充分實現(xiàn)的條件下，開展協(xié)同管理工作。需要說明的是，在生產(chǎn)管理方面的智能化技術(shù)應用，需要與智能設(shè)備管理系統(tǒng)、智能養(yǎng)護管理系統(tǒng)等進行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，才能有效擴增協(xié)同效應。

5結(jié)語

總之，預制梁場是高速鐵路工程生產(chǎn)建設(shè)中的重要組成部分，其生產(chǎn)制造能力、生產(chǎn)管理水平，直接影響著工程進度與質(zhì)量，以及投入成本。因此，一方面需要在預制梁場中增強對智能化技術(shù)的研究，提高選擇適用性技術(shù)的能力，另一方面則應該借助應用數(shù)量、應用功能方面的開發(fā)與挖掘，推動對智能化技術(shù)的系統(tǒng)性應用與專業(yè)化應用。建議在系統(tǒng)性應用層面加強智能化技術(shù)應用方案的研發(fā)設(shè)計，在專項化應用層面盡可能以預制梁的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)、生產(chǎn)管理要素為準，開展針對設(shè)計施工全過程的指標化管理。進而，通過智能化技術(shù)要素的配置，在整體上提高高速鐵路工程生產(chǎn)建設(shè)中的全要素生產(chǎn)率，為國民經(jīng)濟的健康發(fā)展添磚加瓦。

參考文獻

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收稿日期：2022-02-14

作者簡介：張志清（1980—），男，黑龍江哈爾濱人，本科，高級工程師，主要研究方向：路基與橋梁工程。