BIM賦能 融“慧”貫通

文|高君鋒

數字孿生作為數字化、智能化的先進理念技術，當前備受學術界和工業界的關注。數字孿生充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數據，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程。

隨著BIM 技術在各行各業的廣泛應用，數字孿生技術的概念也開始逐漸明朗。裕翔110kV 變電站項目依托Bentley SYNCHRO 系統+智慧工地系統融合，進一步詮釋了數字孿生新風向。裕翔110kV 變電站項目主要使用Bentley 系統內Synchro（施工管理）、Substation（電氣建模）、OpenBluidings（土建建模）等軟件，通過應用相應軟件工具的基礎操作完成BIM 數字孿生技術做出三維效果，最終采用灰色系實現變電站與周圍建筑協調一致。變電站不設圍墻，通過設置一定寬度的草本及灌木綠化種植來對變電站區域進行界定，將變電站區域打造成開放式公園，將電力設施融入到景觀中，讓周圍群眾可以參與其中，實現變電站與周圍環境高度融合。

工程以BIM 技術和物聯網技術為依托，努力實現項目進度、安全、質量、造價等數字化管理和智能型管控。建設過程中，以項目全流程精益管理為原則，踐行綠色建設和科技引領方針政策，全方位提升隊伍建設，為國網基建管理模式向數字化轉型開辟道路。

確保工程質量 把控施工進度

變電站工程體量較小，但是內部精密化設備要求高，個別預埋件偏差要求不得超過1mm，常規變電站在建設過程中應用最多的是選擇有經驗的技術人員對照二維圖紙進行交底施工，但是經常會出現埋件漏埋，預留洞口遺漏等現象。裕翔110kV 變電站工程應用BIM技術在施工前對變電站的每一塊埋件、預留洞口、每一構件等數字孿生為三維立體圖形，并賦予每一構件時間，進行整體推演，除可進行三維交底外還可以進行圖紙審查等。

在設計階段，項目設計人員使用Substation（電氣建模）、OpenBluidings（土建建模）等軟件將工程基本信息，構件型號、規格、唯一編號等信息錄入模型屬性信息。

在施工階段，施工單位對模型進行二次深化，加入模型施工信息，如計劃施工時間、實際完成時間、工作負責人、施工機械、造價等信息錄入模型屬性信息，將實測實量數據通過智慧平臺直接導入模型屬性信息。施工過程中運用6 類智能感知檢測設備對408 份表單1568 項進行實測實量數據自動采集，采集完成后實測實量數據通過智慧平臺與BIM 模型進行關聯。

施工過程中實測實量管理，每次實測實量時，需要在現場檢查規范和圖紙，得到測量點數量和標準值，班組人員在原始記錄表上記錄數據，將記錄的數據計算和匯總后填寫到驗收表單，表單提交、復驗、審批流程線下溝通?，F場存在“代驗收”現象，無法責任到人。

本工程建立驗收表單與模型數據的關聯關系，根據Synchro（施工管理）系統進度自動派送驗收任務（部位、表單），實現智能實測實量設備實時測量（實拍畫面）、移動APP 實時記錄、人臉識別實名核驗、驗收軌跡及部位BIM 模型實時展示、未驗收部位實時預警。同時在BIM 模型中進行設計賦值，實現測量數據與設計值自動對比、自動核驗、自動計算，計算結果BIM 模型實時展示，超出偏差范圍自動報警，提醒施工人員進行整改，省去了傳統檢測過程中的讀、記、算、錄和線下流轉等環節，有效杜絕數據遺漏或造假。

通過裕翔工程試點應用，在河北南網率先實現驗收表單數據自動采集，平均實測實量所用時間縮減至約210 小時，采集精準度較人工采集提升18%，較常規數字化實測實量提升8%。驗收效率較人工驗收提升1 倍、較常規數字化實測實量設備提升33.3%，綜合質量控制標準整體提高27%，助力工程質量達到“魯班獎”水平。

此外，通過API 接口將進度任務表和管理對象任務表傳至智慧工地系統，智慧工地系統建立實測實量數據及驗收表單與管理對象的關聯關系。再通過智能實測實量工具將現場采集的數據通過APP 傳至驗收表單，最終將數據回傳至Bentley 進行進度計算和數據展示。

統籌工序銜接 優化資源調配

工程進度管理方面，傳統方式往往是項目管理人員通過翻閱施工藍圖，使用EXCEL、橫道圖排定計劃，計劃制定和審核大多依靠經驗，工序遺漏、工序銜接不緊密情況時有發生?，F場計劃執行時，依靠項目總工對現場人員和機械進行派工，施工計劃由人工口述進行交底，易出現資源調配不均、計劃執行偏差大等情況。

通過Synchro（施工管理）全過程4D 推演，可直觀統籌優化工序銜接和資源調配，通過BIM 模型與智慧工地系統關聯實現人員機械自動派工，避免人等機械、機械等進度，利用MR 眼鏡、PAD 等進行可視化交底，直觀展示施工流程及重難點環節，避免返工。

裕翔工程利用新技術，達到工序銜接最優，做到流水化施工，實現計劃執行零偏差。應用本技術較同類型工程正常工期可縮短43%，縮減5 個月。

工程安全管理方面，在沒有應用BIM 之前，項目管理人員大多依托經驗編制安全風險清冊并進行交底，安全風險時有遺漏?，F場依靠攝像頭和管理人員對現場人員健康狀況、違章情況進行把控，存在監控、管理人員少和現場安全風險點多的現實情況，安全管理很難把控全面，導致現場違章及安全事故易發生。

應用BIM 之后將安全風險信息融入到BIM 模型當中，自動根據當前進度及作業部位，展示安全風險及防范措施，自動派發至現場管理及施工人員。運用智能感知設備、AI 算法等，在BIM 模型中對人員從進場前、中、后進行全方位立體式跟蹤和監控，實現人員健康狀態自動監測、違章自動識別。

利用新技術，裕翔工程可實現現場風險的100%預知和預控，確保安全風險零遺漏，安全措施執行100%，現場實現“八不發生”。

工程物資管理方面，沒有應用BIM 之前，管理人員主要根據施工進度確定物資排產及入場計劃，物資到貨不及時情況時有發生，物資入場前狀態不能清晰掌握，質量無監管，易因質量問題進行維修和返廠，引起工期延誤。

應用BIM 之后，基于BIM 模型的狀態展示，可根據施工進度自動通知管理人員安排物資排產及調配。通過物資賦碼、視頻監控、車輛定位等技術，實現物資入場前全鏈路可視跟蹤及追溯，嚴控物資入場質量，填補物資入場前管理空白，工程物資信息集成至BIM 模型中，竣工后移交生產部門。

智慧管控 孿生移交

項目建設完成后，利用BIM 模型具有屬性信息的特性，結合物聯網、5G 通信、MR 等多種技術，以BIM 模型為載體，打通BIM 模型與智慧工地的數據壁壘，將各類感知數據與BIM 模型有機融合，構建智慧BIM 模型，實現工程現場智慧管控、數字建設、孿生移交。運維單位將設備維保信息錄入模型屬性信息，可以隨時查閱每個構件、電氣設備信息以便維護。

可視化的三維模型及與模型構件關聯的從規劃設計到施工全過程數字化信息。全過程數字化信息包括構件（設備）屬性信息、入場信息、試驗報告及其它施工過程信息。從設計到施工過程中完成了數據關聯和集成，運維人員可以應用三維模型和集成的數字化信息實現運維階段的數字化轉型，從而開展更加高效的全壽命周期資產管理。

依托數字化技術，在河北南網首次構建了包含建筑物和電氣設備尺寸、位置等幾何信息，以及現場感知、實驗數據等非幾何信息的BIM 數據模型，實現了各專業數據全面貫通，利用數據模型在國網范圍內首次定量定性分析安全、質量、物資、進度各專業內在關聯影響，形成各專業相互影響規則，如質量驗收作為進度更新前提等，給予項目管理智慧化分析管控，提升了管理人員決策能力。

運用數字孿生技術，電網工程在質量、進度、安全、物資等方面管控水平均有明顯變化，最終達到質量有保證、進度更高效、安全更可靠、資產全壽命、物資全周期、數據全流程。