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        智慧建造156項目管理信息平臺

        中鐵建設集團有限公司

        中鐵建設集團智慧建造

        ——156項目管理信息平臺

        一、公司簡介

        中鐵建設集團有限公司是中國鐵建股份有限公司全資子公司是中華人民共和國住房和城鄉建設部首批建筑工程施工總承包特級資質企業,同時擁有市政公用工程施工總承包特級、建筑行業(建筑工程)設計甲級、市政行業設計甲級、機電工程施工總承包壹級、建筑裝飾裝修工程設計與施工一級、建筑智能化工程設計與施工壹級、機場場道工程專業承包壹級、地基基礎工程專業承包一級、建筑機電安裝工程專業承包壹級、預拌混凝土專業承包(不分等級)十項專業最高等級資質,榮獲國家企業技術中心認定,擁有三個高新技術企業,分別是“中鐵建設設備安裝有限公司”和“北京中鐵裝飾工程有限公司”和“中鐵建設集團市政工程有限公司”。

        中鐵建設集團公司以工程總承包、房地產開發、物資貿易三大經營業務為主,施工地域分部在全國31個省市自治區的100多個城市,以及多個海外國家。有25個分公司,擁有一家甲級建筑設計院,在建工程項目400多個,年施工能力500億元以上,年合同額超過800億元。

        二、信息化建設背景

        隨著各類信息化手段在施工現場的普及,越來越多的項目選擇采用信息化的手段加強施工的管理水平,補充管理漏洞,施工現場的物聯監測硬件遍布覆蓋施工現場的每個角落,從常規的視頻監控、環境監控、地磅稱重、塔吊監控,到深基坑監測、高支模監測、腳手架監測、混凝土測溫、車輛監控、越界監測、鋼結構監測等,但是目前這些監測系統往往各自獨立,單純的在施工現場設置監測點位,很難與空間關系聯動,管理者不能夠通過監測點直觀了解對應位置監測情況,更難與施工管理業務流程聯動。目前市面上的智慧工地項目管理平臺產品重合率高,業務模塊組成繁雜,不能完全符合企業需求和特點。同時施工項目部可能會因為公司或業主要求,同時使用多個具有相似功能的信息管理平臺,致使項目管理人員在填報日志、后臺數據維護管理等方面的工作中付出大量的精力,內容相差不多的日報、周報可能需要項目部分出專人來負責在多個平臺上以不同形式進行上傳,費時費力。因此基于BIM研發新系統平臺成了必然選擇。

        中鐵建設集團從2010年承建寧波站開始,就嘗試通過建筑信息模型(以下簡稱BIM)技術,物聯網等技術對工程項目進行虛擬建造、信息化管理。2015年針對柳州站項目開發高鐵站房可視化安全風險控制與預警系統。發掘集團公司智慧建造平臺的新穎和特別之處,創新打造智慧建造156項目管理平臺。

        三、信息化建設目標

        將BIM、物聯網等技術相互結合,研究智慧建造管理云平臺的搭建方法,探討施工現場的物聯監測技術與BIM如何緊密關聯,通過BIM與監測設備的集成應用實現數模集合,幫助管理者實現物聯數據與施工現場的快速連接,實現對建筑工程項目全面且精準地管控。

        滿足智慧建造管理云平臺對異構數據的收集、存儲、組織、共享、處理、應用等需求為目標,結合中鐵建設集團有限公司項目部工程,開展面向建設項目的BIM與物聯網等多項技術統一集成應用框架建立和多項技術的交叉融合應用關鍵技術體系等方面的研究,達到以下目的:

        研究大型鐵路客站智慧建造管理云平臺的搭建方案,探討施工空間位置與作業施工管理及物聯監測間的關聯,深度挖掘BIM技術的管理應用價值,解決工程施工細節問題,提高建造效率和管理效率。

        研究工程施工監測數據運行指標運行規律,通過BIM數據分析主體與監測指標之間的關聯關系,分析并建立綜合管理模型。

        四、信息化建設規劃

        在項目部工程中探索實用化物聯綜合集成應用系統實施方案。打造項目級智能建造156信息管理平臺,1代表一個平臺,通過大屏端、電腦端、手機端、物聯端、微信端,5大終端數據的互聯互通,實現施工現場智能進度,智能勞務,智能物料,智能場區,智能進度,智能調度6大智能管理應用場景,整合46項功能全業務綜合應用。

        利用BIM空間計算引擎,將站房主體BIM模型、場布BIM模型、機電BIM模型、GIS數據多模合一,并圍繞項目施工進度、安全、質量、勞務、設備、物料、技術、環境等全管理要素,依托實體建造過程,進行空間數據和時間維度信息的多方位一體化整合,實現了數據的統一接入、統一管理和統一應用。

        平臺圍繞以下五方面展開設計和實現:

        第一,互聯網+一線施工人員的勞務管理。考勤是人力管理最基本的硬性考核指標,關系到生產要素的基本層面,平臺應用模塊可以自動統計數據與分析結果,隨著移動應用手段的介入,完美解決多級細化的、現場用工的實時數量與人員詳細屬性。

        第二,智能器械管理與協同,特種作業人員的使用管理有了機制保障,機械使用效率提高70%以上,智能加工機械代替人工,效率提高10倍以上。

        第三,材料管理,材料管理核心是材料的種類信息和價格體系,采購指導價的基礎是由大數據產生基于品質與服務綜合保障的前提下平均加權價格的指導價格,不斷壓低設備與材料價格是互聯網平臺對建筑工程行業控制材料采購成本的有效因素。更為關鍵的是物料的定量與控量,從供應商采購開始控制到實際進門量以及每日每工程單元的出貨量,真正基于多元化數據的精細化管理。

        第四,方案與工法管理,目前由于項目中遇到的問題越來越復雜,要求各個解決方案更直觀,更及時,無論是吊裝方案,還是機械安裝方案。施工步驟、工藝工法必須嚴格按照流程執行,同時要準備好風險預案,這些只有依托智能建筑平臺才能更好的解決。

        第五,生產與環境。項目以進度為主線,計劃是關鍵,關鍵核心就是生產和組織要素的協調,要達到真正計劃與實際實施、生產進度與生產安全、資源的消耗與管理協調的統一,只能依托健全的制度法規與智慧建筑相結合。

        依托項目所有崗位的應用端,產生的海量數據,通過云儲存,在系統進行數據計算,實現整個施工過程可模擬、施工風險可預見、施工過程可調整、施工進度可控制、施工各方可協同的智慧施工過程。

        自主研發三級節點爆燈進度管理系統,通過進度計劃三級分級,BIM模型進度自動統計,最終將進度管理實時預警。實現集團、分公司、項目部的三級協同管理。研究基于BIM模型的三級節點爆燈機制,通過里程碑節點,1級重要節點,2級末端節點,全方位對現場進度計劃、匯總、統計、分析。幫助項目管理團隊科學編制調整施工組織,使所有人目光聚焦,目標統一。

        遠程監控,實現施工現場全范圍,全過程時時監控,參建單位隨時掌控現場管理動態。

        智能勞務,實現安全準入教育與人臉識別強關聯,精確掌握現場各工種人數,優化現場人力資源配置。

        智慧物料,實現供應商從材料計劃,現場地磅稱重到物資驗收發放。全過程智能化,無紙化,節省人工時。

        通過BIM技術、VR虛擬仿真技術深入開發應用,搭建了“國內首個超大站房VR虛擬仿真場景”。實現了工程施工全過程可視化及站房運營的沉浸式體驗。還包括智能監測,智能調度等一些列場景化應用。

        五、信息化產品選型

        平臺總體分為管理標準體系和智慧建設兩大體系,其中管理標準體系主要圍繞工作標準和規范,記錄項目基礎信息,包括:機構管理、質量管理、安全管理、進度管理、招標采購、變更管理、現場管理、財務管理、立項管理。智慧建設體系圍繞信息管理,建設智慧管理應用系統包括:安全管理、質量管理、勞務管理、進度管理、環境管理、技術管理、材料管理、協同作業、綜合監控。平臺通過兩大體系的全面管控,形成完整的智慧建造1+5+6平臺項目管理體系。平臺體系結構詳見下圖:

        1+5+6智能建造平臺體系結構圖

        智能建造1+5+6平臺整體技術架構可以分為三個層面:

        第一個層面是終端層,充分利用物聯網技術和移動應用來提高現場管控能力,通過RFID、傳感器、攝像頭、手機等終端設備,實現對項目建設過程的實時監控、智能感知、數據采集和高效協同,提高作業現場的管理能力。

        第二層就是平臺層,負責數據統一接入、存儲及處理。通過云平臺進行高效計算、存儲及提供服務。讓項目參建各方更便捷的訪問數據,協同工作,使得建造過程更加集約、靈活和高效。

        第三層就是應用層,應用層核心內容圍繞以提升工程項目管理為核心,系統的可視化、參數化、數據化的特性讓建筑項目的管理和交付更加高效和精益,是實現項目現場精益管理的必要手段。

        1+5+6智能建造平臺技術結構圖

        六、信息化實施過程及應用系統內容

        1.智慧建造平臺開發應用過程介紹

        將建筑信息模型(以下簡稱BIM)+地理信息系統(以下簡稱GIS)+物聯網(以下簡稱IOT)作為平臺的首頁界面,從空間考慮BIM模型作為施工管理重點關注區域,按圖制作,精細布置。

        從時間考慮,BIM作為將要搭建的建筑,GIS作為已有的建筑。兩者的結合可以從空間上立體呈現現有成果,IOT作為模型與現場時時的連接,從空間與時間上將項目所有信息進行有機整合。

        BIM掌握了建筑從設計到施工產生大量的信息,特別是建筑設計三維模型,包含了建筑詳細的空間信息,BIM的精度更高,更注重微觀。GIS需要建筑物的模型數據和城市街道路網數據,GIS關注的是宏觀尺度。從尺度上來講,BIM更加精細,關注室內與空間,并具有工作流管理性質;GIS更加宏觀,相對靜態,注重對平面與圖層的控制。BIM+GIS=微觀+宏觀。采用GIS與BIM集成技術,貫穿整個工程項目全生命周期,實現項目協同管理、減少錯誤、節約成本、提高質量和效益。在工程竣工后,利用三維模型實施運營管理,提高運維效率,實現了城市徹底地“數字化”,將為數字城市、智慧城市建設奠定堅實的信息基礎設施。

        2.平臺設計

        智能建造主要包括IOT數據收集,結構化數據分析,BIM+GIS一體化綜合應用,BIM與智能設備綜合應用;構建互聯網、物聯網信息管理平臺,利用信息交互技術全過程參與項目管理和施工組織。具體應用如下:

        (1)多模合一

        系統集成BIM模型與現場無人機航拍GIS模型,物聯網設備模型。采用多模合一技術,可以實現平臺圖層的顯隱,顯示各個階段的工況圖,同時測量工程實體長度、面積等數據。BIM模型與物聯網設備掛接,可以通過點擊模型設備終端查看信息。

        (2)智慧進度管理系統

        智能進度:采用三級節點爆燈管控機制,綠燈代表節點進度正常,黃燈代表節點進度預警,紅色代表節點進度滯后。

        進度管理策劃三級控制節點,每一個三級節點下面掛接100-800個BIM構件。我們可以從節點大屏上看到所有點的進度執行情況,同時看到當前、往日施工進度。

        三級節點“一期Y1區樁基施工”,下有90根樁,通過每日的記錄,此三級節點下的所有BIM構件都完成,此節點進度正常完成,顯示已完成。

        同時二級節點“一期雨棚施工”下面所有三級節點都已完成,此二級節點顯示已完成。

        (3)智慧勞務管理模塊

        智慧勞務管理場景,包含兩大創新,將工人的安全教育與平臺結合,工人必須接受安全教育并通過考試,才能進入現場??紤]工人入場時間不一致,但是出場時間較集中,采用寬進嚴出模式,進入時單人進入,外出時群體識別??梢酝ㄟ^平臺了解現場工人數量,各班組人數,各個專業人數。

        (4)智慧物料管理場景

        網上填報用料申請,供應商收到申請進行備貨,安排車輛運輸,進場根據二維碼掃描識別材料信息,通過地磅系統核對進貨量與申請量差額,一次物流實施完成。智能設備油耗管理,作業油耗、怠機油耗 、有效的油耗相關基礎數據及各類油耗統計、圖形分析,使企業油耗管理從以經驗為主的原始管理快速提升為以實際量化數據為主的現代信息化管理。

        (5)智慧場區模塊

        包含VR全景圖與航拍和機械管理。結合VR技術跟隨項目的進展進行全景圖制作,比如:基坑階段,地上階段,室內精裝修,設備泵房等內容。

        (6)智慧監測模塊

        包括電子巡更,塔吊防碰撞,基坑監測,智能水電表等內容。塔吊防碰撞可以實時監測塔吊運行軌跡,對于力矩、吊重、位移都可以實時監測,并監測塔吊運行碰撞風險,或載重超過閾值等問題?;颖O測模塊,對基坑的沉降,位移,傾斜進行全方位觀測,當出現異常波動值,基坑監測系統自動報警。

        (7)智慧調度管理

        包括智能攝像頭,現場大燈,霧泡遠程啟停模塊。 項目管理團隊每位人員的手機上安裝平臺App,可以在手機端查看視頻,進行流程審批等內容。

        全業務應用:除此之外,還包括計劃管理、進度抓拍、智能日志、工地大事件智能WIFI等一系列應用。

        七、信息化建設成效

        中鐵建設在項目施工過程中,積極貫徹落實“暢通融合、綠色溫馨、經濟藝術、智能便捷”的客站建設理念,以“精心、精細、精致、精品”的工作要求,以BIM技術為基礎,創新信息化智慧建造手段,不斷創新現場管理模式,通過移動應用,便捷操作終端等小程序方便人員現場管理,有效推動了集團公司項目管理規范化、精細化管理,提高了業務銜接的有效性,提升了運行效率和經濟運行質量,經濟效益和社會效益顯著提高,為建設更新更強的監控數據分析平臺提供了有力的支撐。

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