基于CIM＋新城建智能建造平臺的應(yīng)用研究
——以青島市新機場高速連接線（雙埠至夏莊段）應(yīng)用場景為例

文｜韓青 張修亭 于群 孫寶娣 鐘城豪

青島新機場高速連接線(雙埠-夏莊段)工程

2020年7月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等十三部門發(fā)布了《關(guān)于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》（以下簡稱“《指導(dǎo)意見》”）。《指導(dǎo)意見》是當前和今后一個時期指導(dǎo)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級、實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重要文件，推動智能建造的發(fā)展已是實現(xiàn)我國建筑工業(yè)化的新導(dǎo)向、新探索和新實踐。落實住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部對青島市建設(shè)智慧城市的要求，一方面從企業(yè)主導(dǎo)的工程項目建設(shè)微觀層面，能對工程項目全生命周期實施全過程管控，包括決策立項階段的投資決策，規(guī)劃設(shè)計、招投標、工程施工，綠色減碳建造、全過程的工程咨詢管理和投資管控、工程修復(fù)與拆除等，并以形成CIM ＋的應(yīng)用場景之一。另一方面從政府主導(dǎo)的監(jiān)管宏觀層面，能夠運用CIM 基礎(chǔ)平臺作為智能建造的數(shù)字底座，歸集住房和城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域從業(yè)企業(yè)、個人、項目等多元綜合信息，搭建建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，推動智能建造應(yīng)用，并通過運維綜合管理平臺，推動建筑市場從粗放型監(jiān)管向效能監(jiān)管、規(guī)范監(jiān)管和聯(lián)動監(jiān)管轉(zhuǎn)變。

青島市作為新型城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)試點城市穩(wěn)步推進城市信息模型（CIM）平臺建設(shè)工作，在進行城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時，運用新技術(shù)探索智能建造的智慧模式。青島市新機場高速連接線工程，因交通功能的重要性、施工組織的困難性廣受關(guān)注，基于CIM ＋新城建智能建造平臺搭建各參建方的溝通橋梁，使得工作協(xié)同高效，形成用數(shù)據(jù)決策，用數(shù)據(jù)管理，用數(shù)據(jù)創(chuàng)新的城市管理新模式，同時為進一步技術(shù)推廣提供了實踐應(yīng)用支撐。

工程概況

青島市新機場高速連接線工程，是膠東國際機場周邊路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的重要通道，跨越城陽區(qū)、紅島、膠州市，全長24.18 公里，承擔著連接青銀高速和青蘭高速互聯(lián)互通的重任。該項目是青島中心城區(qū)“六橫九縱”高快速路網(wǎng)絡(luò)的重要組成，也是東岸城區(qū)四橫三縱快速路網(wǎng)的最北部一橫，是連接青銀高速和膠州灣高速最直接的橫向交通中樞，在東岸城區(qū)和北岸城區(qū)中承擔著“承接?xùn)|西、輻射南北”的不可替代的快速疏解功能。工程建成后，東岸城區(qū)與新機場之間將形成“三快一主”四通道體系。

項目建設(shè)工期緊、線路長，施工作業(yè)面涉及跨越既有鐵路，部分路段涉及繁雜的地下市政管線，施工安全保障及交通疏解要求都極為嚴苛，且項目參與建設(shè)方較多，組織協(xié)調(diào)難度大，是目前在建的工程最復(fù)雜、影響最大、關(guān)注度最高的市政項目之一。

應(yīng)用系統(tǒng)

本項目綜合運用大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)，基于CIM 數(shù)字孿生智能建造平臺打造城市基礎(chǔ)設(shè)施智能建造云平臺。平臺利用互聯(lián)網(wǎng)、BIM+GIS 技術(shù)實現(xiàn)參建各方實時工作協(xié)同，實現(xiàn)管理制度流程化、管理流程平臺化。集成視頻監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境健康監(jiān)控系統(tǒng)、重大設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)和施工現(xiàn)場人員管理系統(tǒng)等智能化系統(tǒng)，對工程現(xiàn)場進行綜合監(jiān)控，提升各級領(lǐng)導(dǎo)的管控能力。建立基于互聯(lián)網(wǎng)+工作流的問題上報、整改、確認的問題管控機制，促進現(xiàn)場問題的及時有效解決，同時為各參建方及相關(guān)人員的考核提供數(shù)據(jù)支撐。以基于BIM的智能建造施工階段數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)，形成工程建設(shè)階段數(shù)字資產(chǎn)，向運維階段進行整體移交。

應(yīng)用內(nèi)容

本項目應(yīng)用內(nèi)容包括編制基于CIM 的工程管理信息化解決方案、BIM技術(shù)實施服務(wù)和智能建造云平臺三部分，以期為青島城市信息模型（CIM）基礎(chǔ)平臺建設(shè)提供數(shù)據(jù)導(dǎo)入及維護更新。

編制基于CIM 的工程管理信息化解決方案

為順利實現(xiàn)信息化建設(shè)目標，協(xié)助相關(guān)人員在項目施工前建立切實可行的實施方案。需要統(tǒng)一各參建方基于CIM 的工程管理信息化實施標準，制定相關(guān)的工作流程和管理制度。基于CIM 的工程管理信息化解決方案應(yīng)包括軟硬件和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境配置、項目實施各方職責、技術(shù)培訓(xùn)和實施計劃。

項目實施BIM技術(shù)服務(wù)

根據(jù)本項目特點和管理需求，編制本項目建筑信息模型（BIM）建模標準，規(guī)范各施工單位創(chuàng)建與應(yīng)用建筑信息模型（BIM）成果。在建設(shè)階段提供信息化建設(shè)服務(wù)以及系統(tǒng)集成服務(wù)。通過BIM 建模和碰撞檢查的方式，及早發(fā)現(xiàn)各專業(yè)施工圖紙存在的矛盾和問題，在施工前盡可能解決圖紙問題，為后續(xù)施工打下基礎(chǔ)。

搭建智能建造云平臺

根據(jù)本項目特點和建設(shè)單位管理需求，統(tǒng)一規(guī)劃智慧工地系統(tǒng)集成范圍、內(nèi)容及標準。建立新型管控模式，滿足工程參建各方進行高效協(xié)同工作。

智能建造云平臺（工程在線云平臺），立足于本工程全生命周期信息化管理，發(fā)揮BIM 和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢，提高工程管理水平，實現(xiàn)建設(shè)與運維階段之間的數(shù)據(jù)傳遞，為后期運維管理奠定堅實的基礎(chǔ)。用戶端包括桌面端、移動端，移動端應(yīng)能支持Android 和IOS 系統(tǒng)設(shè)備；主要功能涵蓋智慧工地系統(tǒng)集成、設(shè)計成果管理、多方工作協(xié)同、過程數(shù)據(jù)管理、集成管控、信息化竣工移交等功能組。平臺應(yīng)用分項和內(nèi)容見表1。

表1 平臺應(yīng)用概況

同時根據(jù)工程特點和管理要求，項目采用多方共同參與的方式推進數(shù)字化路橋的應(yīng)用實施，制定各項應(yīng)用實施標準和規(guī)范，組建建設(shè)方數(shù)字化建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組負責總體協(xié)調(diào)，成立項目實施團隊負責技術(shù)服務(wù)，參建各方負責人組成本項目實施推進工作組負責實施推進，如圖3 所示。

圖3 項目實施推進組織架構(gòu)圖

本項目通過智能建造云平臺，以二三維數(shù)據(jù)一體化技術(shù)為基礎(chǔ)框架，無縫融合GIS、傾斜攝影、BIM、激光點云等二三維技術(shù)，對海量數(shù)據(jù)在二三維場景中的直觀展現(xiàn)及大數(shù)據(jù)分析，為工程管理提供更加高效的技術(shù)支撐。利用設(shè)計成果可視化管控、施工方案模擬分析、施工過程集成監(jiān)管、工程竣工數(shù)據(jù)一體化移交等二三維一體化技術(shù)應(yīng)用模塊，全面提高面向工程全生命周期管理的各方協(xié)同效率和管控能力。借助智能物聯(lián)監(jiān)測技術(shù)，滿足參建各方對施工現(xiàn)場的實時情況的有效監(jiān)管。整合工程現(xiàn)場視頻監(jiān)控、勞務(wù)實名制、環(huán)境監(jiān)測、沉降安全監(jiān)測等系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)風險辨識的準確性、風險防范的主動性、應(yīng)急處置的高效性。通過優(yōu)化調(diào)整后的深化設(shè)計模型，導(dǎo)出構(gòu)件加工圖和裝配式安裝圖。構(gòu)件加工圖提交到預(yù)制構(gòu)件廠進行加工，裝配安裝圖交安裝單位施工。同時利用二維碼技術(shù)對預(yù)制構(gòu)件進行進度與質(zhì)量的跟蹤，利用模擬建造技術(shù)向班組展示模型，有效指導(dǎo)施工安裝。

應(yīng)用效益

項目運用CIM 數(shù)字孿生智能建造平臺，無縫融合BIM+GIS、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)，打造城市基礎(chǔ)設(shè)施智能建造云平臺，形成涵蓋科研、設(shè)計、生產(chǎn)加工、施工裝配、信息化移交、運營維護等全產(chǎn)業(yè)鏈融合一體的智能建造體系，全面提高面向工程全生命周期管理的各方協(xié)同效率和管控能力，走出一條技術(shù)自主可控的集約式高質(zhì)量發(fā)展新路線。其應(yīng)用效益可總結(jié)為如下兩方面。

經(jīng)濟效益

青島市新機場高速連接線（雙埠至夏莊段）工程，是青島城投集團銳意創(chuàng)新、積極做好青島“新城建”試點城市的示范工程。青島城投集團把打造城市基礎(chǔ)設(shè)施智能建造云平臺作為企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的主要抓手，通過新機場高速連接線（雙埠至夏莊段）工程成功實施，已經(jīng)具備在集團其他工程推廣的基礎(chǔ)。隨著平臺在青島城投集團內(nèi)部承接工程中的推廣，必將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。以青島市新機場高速連接線（雙埠－夏莊段）工程為例，節(jié)約工程投資約2000 萬元，得到了青島市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局、山東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳等部門的高度認可。

社會效益

青島市新機場高速連接線（雙埠至夏莊段）工程項目的實施，是落實青島新城建“1 ＋6＋N”模式中的“推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展”要求、推動建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、加快建造方式轉(zhuǎn)變的成功探索。對改變我國在建筑業(yè)工業(yè)化、信息化水平較低，生產(chǎn)方式粗放、勞動效率不高、能源資源消耗較大、科技創(chuàng)新能力不足等突出問題，具有積極的示范作用。同時為青島城市信息模型（CIM）平臺建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，得到青島市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局等有關(guān)部門的充分肯定和高度評價，為下一步在青島城市基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的推廣打下堅實的基礎(chǔ)。

圖1 BIM 可視化管理

圖2 集成管控

青島城投集團聯(lián)合中機六院打造的智能建造云平臺是面向城市基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域打造的互聯(lián)網(wǎng)平臺，是促進城市基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域建筑業(yè)數(shù)字化、智能化升級的關(guān)鍵支撐，是打通建筑業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈、實現(xiàn)協(xié)同發(fā)展的重要依托，也是推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的重中之重，應(yīng)用推廣前景十分廣闊，已經(jīng)成為青島城投集團內(nèi)改變傳統(tǒng)的粗放管理模式，探索智能建造與建筑產(chǎn)業(yè)化體系創(chuàng)新的有力舉措，也將成為青島智慧城市建設(shè)的有力支撐。