基于數字化技術的工程質量管理模式在大型水電工程EPC項目中的應用研究

(中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，杭州，311122)

前言

楊房溝水電站位于涼山州木里縣境內的雅礱江流域中游河段上，是雅礱江中游河段梯級開發的骨干電站之一，壩型為混凝土雙曲拱壩。作為大型水利水電工程，楊房溝水電站建設規模大、投資大、施工條件和地質條件復雜，涉及影響因素眾多，這給施工質量與進度控制、工程建設管理帶來了相當的難度，用傳統管理手段進行大型水電站建設的質量管理已經不能適應和滿足工程的要求。

為實現楊房溝水電站工程科學、高效、精細化管理，亟需采取數字化技術，以工程大數據管控為切入口，利用數字化手段，借助BIM技術對工程建設的質量信息進行全面管控，改變傳統模式下質量管理中容易出現的管理不到位、實體質量差等問題，改善工程質量，發揮經濟和社會效益。

本文主要從質量管理的角度，探討數字化技術在EPC模式下楊房溝水電站工程建設過程中的應用。

1 工程質量管理數字化的必要性

大型水利水電工程具有施工條件差、難度高、周期長等特點，是一項極其復雜的系統工程，其質量管理具有影響因素多、質量波動大、質量差異大、質量隱蔽性以及工程局限大等特點，因此具有極大的管理難度。盡管國家層面加大了對質量監督的宣傳力度和執法力度[1]，專門成立了水電工程質量監督機構，同時在行業內的資質管理中也加速構建了企業質量管理信用體系，但是仍然有一些施工、建設企業質量意識淡薄、操作流程不規范，這也就導致了一直以來水電工程質量問題普遍多發，甚至出現較大及以上的工程質量事故。無論是原材料造價還是施工過程管理不善，都將造成水電工程本身的巨大損失。因此，加強工程建設施工質量全過程管理，既是水電工程項目管理的重要部分，也是決定工程項目管理成敗的關鍵[2]。

隨著大數據、移動端、物聯網等前沿技術的迅速崛起，數字化管理已經成為大型復雜工程項目實現有效管理的必然工具。工程質量管理作為水電工程建設項目管理的關鍵環節，采用數字化手段，借助于先進的BIM技術可以規范質量驗評流程，精確記錄施工過程中的各項數據信息，實現工程施工過程中質量驗收的“無紙化”，并且能夠通過大數據技術進行統計分析，從事前準備、事中控制以及事后總結等完善流程的角度對工程實體質量進行把控，提高工程質量精細化管控的水平和能力。

2 基于數字化技術的工程質量管理模式

楊房溝水電站作為國內首個采用設計施工總承包(EPC)模式的大型水電項目，被業內譽為“第二次魯布革沖擊波”[3]，開創了全國大型水電站建設模式的時代先河，是我國新常態下水電開發理念與方式的重大創新。為滿足EPC模式下大型水電站的建設管理需求，楊房溝水電站項目組利用數字化技術以及“多維BIM”技術開發了設計施工BIM管理系統，并且首創了一套適用于EPC總承包模式的電子質量驗評模塊——質量管理模塊。該模塊涵蓋了從表單電子化轉換、電子表單在線配置、移動端表單下載、移動端表單填寫及上傳、影像資料上傳及在線查閱、驗評資料在線查閱、電子表單PDF格式輸出及打印歸檔、質量問題追蹤處理等功能，極大地提高了各工區質量驗評的填報效率，規范了質量驗評的流程，實現了現場質量驗評的“無紙化”。

楊房溝水電站設計施工BIM管理系統質量管理模塊總體架構可概括為“一平臺+兩APP”，一平臺即Web端BIM系統質量管理模塊，兩APP是指質量驗評APP和質量管理APP。其中，質量驗評APP功能側重于電子驗評表單的填寫和現場質量驗評影像資料的采集、上傳，是質量驗評表單中主要數據的來源。質量管理APP功能側重于現場質量問題在線處理和質量制度文件、新聞的在線查閱，是質量管理人員采用數字化手段進行現場質量管理的有力工具。質量模塊涵蓋的功能如圖1所示。

圖1 質量管理模塊功能解析

2.1 BIM系統質量管理模塊

BIM系統質量管理模塊下設五個子模塊，分別為質量展示、單元填報、表單配置、質量評定和制度標準，其中質量評定子模塊與移動端質量驗評APP配套使用，制度標準模塊與移動端質量管理APP配套使用。

2.1.1 質量展示

質量展示模塊是BIM系統質量驗評實時數據的展示窗口，其數據來源是BIM系統工程數據中心。

2.1.2 單元填報

對于水電工程這種建設周期較長的大型工程，其施工包劃分是隨著工程推進而逐漸細化的，因此，需要不斷的對BIM系統上的施工包數據，尤其是分項工程和單元工程數據進行新增。單元填報模塊的用途就是對施工包目錄數進行維護，即系統內單元工程增加的入口。

2.1.3 表單配置

(1)驗評表單的電子化

質量驗評表單的電子化是BIM系統質量管理模塊的基礎工作。楊房溝水電站工程將現場開挖工程、錨噴支護工程、預應力錨索和混凝土工程共計70份紙質驗評表單進行了電子化轉換。移動端采用H5技術(HBuilder生成)將表單轉換為html格式，Web端采用ant.design技術將表單轉換為html格式。電子化轉換后的表單在外觀上與原始紙質表單保持一致，不因電子化轉換而改變表單的原本形式或內容。質量驗評表的電子化流程如圖2所示。

圖2 質量驗評表的電子化轉換

(2)驗評表單在線配置

每張電子驗評表都被賦予唯一的編碼，編碼按表單所適用的工程類別進行區分，以便用戶選取相應列表的表單進行配置。表單配置是電子質量驗評流程的第一步工作。只有在BIM系統上對單元所需的驗評表單進行人工配置后，才能用移動端質量驗評APP進行表單的下載和填寫。表單配置完成后，可以在移動端質量驗評APP進行表單下載、填寫、上傳等操作。

2.1.4 質量評定

Web端質量評定模塊，是查看移動端質量驗評APP上傳的電子驗評表單和影像資料的門戶，也是工區上傳測量、監測資料等附件材料和發起填報單元質量驗評流程的地方。工區完成質量驗評表單、影像資料、驗評輔助資料的上傳工作后，可發起該單元工程的評定流程，由監理質量處人員對該單元的驗評資料進行最終評定。

圖3 質量驗評表單詳情

圖4 質量驗評表單中的電子簽章信息

圖5 Web端質量驗評小視頻查看

2.1.5 制度標準

Web端制度標準子模塊對質量管理工作相關的制度標準進行分類統計、列表展示，方便用戶查看/下載。該子模塊與移動端質量管理APP質量標準化模塊的數據相關聯，用戶可通過移動終端隨時隨地查看質量標準化、質量制度、工程質量亮點、達標投產與大壩創優等文件。

2.2 移動端質量驗評APP

楊房溝水電站BIM系統質量管理模塊是國內第一個將大壩工程從開挖支護到混凝土澆筑全過程做到電子質量驗評的系統，該系統將70張表單全部實現數字化，通過移動端質量驗評APP進行現場主要部位的電子化驗評，大大提高了質量驗評環節的規范性和準確性，提升了質量驗評的效率。

移動端質量驗評APP是由一款專門用來進行電子質量驗評的平板電腦應用，其賬戶密碼與BIM系統Web端保持一致。該APP以江西金格科技iSignature電子簽章系統作為第三方電子簽章認證軟件，基于HTML5技術實現了電子簽章信息從移動端至網頁端的過渡，保障了電子文檔的安全性和合法性。

質量驗評APP包括表單下載、表單填寫、表單上傳與影像資料四個子模塊。工區相關用戶通過BIM系統質量管理模塊完成表單配置工作后，需要在移動端上通過質量驗評APP進行表單的下載、填寫和上傳工作，同時通過質量驗評APP采集和上傳反映驗評過程的影像資料。

圖6 質量驗評APP表單填寫界面

圖7 質量驗評APP簽字認證界面

為減少現場質檢員的工作量，軟件實現了自動獲取并填寫該單元工程基本信息(單位工程名稱、分部工程名稱、分項工程名稱、單元工程名稱及編碼)的功能。此外，需要進行文本輸入的表格內，自動默認填寫了模板文字，用戶可以根據現場實際情況對模板文字進行再次編輯。對于需要電子簽名認證的區域，通過輸入簽名者的賬戶及密碼的方式完成電子簽名操作。

工區在移動端質量驗評APP上完成表單填寫并由各方簽字驗證后，在連接內部包局域網WIFI的條件下可將表單上傳至BIM系統質量管理模塊。

2.3 移動端質量管理APP

楊房溝水電站在工程管理模式上大膽創新，積極采用數字化手段進行現場管理，基于BIM系統研發了質量管理APP。作為現場質量問題的管理工具，質量管理APP實現了項目參建單位人員在個人移動終端即可全面了解工程質量管理信息，方便查閱質量標準化文件，快速處理現場質量問題、落實質量管理計劃的目的。

質量問題追蹤處理模塊作為質量管理APP中的核心模塊，對現場質量管理起到了巨大的推進作用。總承包質量部和監理質量處人員可通過該模塊，在施工現場隨時發現并拍照上報質量問題。問題上報后，流程將自動推送至整改責任人的賬號，整改責任人需在規定時間內完成該問題的整改，并將整改后的現場照片上傳至移動終端中。質量問題追蹤處理流程及現場應用案例分別如圖8、圖9所示。

圖8 質量問題追蹤處理流程

圖9 質量管理APP現場應用案例

通過質量管理APP的運用，極大地提高了質量管理效率、增強了質量管理透明度，營造了“人人重視質量、人人創造質量”的氛圍，保證了楊房溝水電站的工程質量水平。

3 結語

隨著數字化技術的不斷發展和日臻完善，將數字化技術作為一種輔助手段介入工程質量管理已經成為大型水電工程項目質量管理的趨勢。楊房溝水電站工程建設質量管理充分發揮數字化技術的優勢，通過工程數據中心對質量管理的數據進行加工處理，使得工程質量管理的數據真正實現了流動、共享與增值，打破了傳統管理模式下的“數據孤島”，使得參建各方之間的溝通更加協同、有效，提高了大型水電工程的質量管理水平，在EPC模式水電建設管理領域具有先鋒作用，在電力行業具有示范作用和推廣價值。