珠三角水資源配置工程數(shù)字化管理初探

杜燦陽，張兆波，劉 丹，朱曉斌，肖 彬

(1.廣東粵海珠三角供水有限公司，廣東 廣州 510000；2.上?？睖y設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200335；3.水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，北京 100120)

依照國家和水利部對水利工程建設(shè)“補(bǔ)短板、強(qiáng)監(jiān)管”的總體要求，水利工程信息化建設(shè)迫在眉睫[1]。按照工程“打造新時(shí)代生態(tài)智慧水利工程”的建設(shè)總目標(biāo)，珠江三角洲水資源配置工程(下稱珠三角工程)已切實(shí)開展智慧工程建設(shè)，依托BIM+GIS技術(shù)與信息化平臺(tái)，探索研究水利工程全專業(yè)、全過程、全參與方的數(shù)字化集成應(yīng)用管理[2]，以期促進(jìn)珠三角工程集約化與精細(xì)化管理，樹立行業(yè)數(shù)字化管理示范案例。

1 概述

珠三角工程是國務(wù)院要求加快建設(shè)的全國172項(xiàng)節(jié)水供水重大水利工程之一，是為優(yōu)化配置珠江三角洲地區(qū)東、西部水資源，從珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)西部的西江水系向東引水至珠江三角洲東部。工程輸水線路總長度113.1km，其中：主干線總長度90.3km，沿線設(shè)兩級(jí)泵站，設(shè)計(jì)總揚(yáng)程108.0 m；深圳分干線長11.9 km，設(shè)一級(jí)泵站，設(shè)計(jì)揚(yáng)程35.5m，最大揚(yáng)程43.0 m；東莞分干線長3.5km；南沙支線長7.4km。多年平均引水量17.87億m3，供水量17.08億m3。工程等別為Ⅰ等，工程規(guī)模為大(1)型，輸水線路施工建設(shè)主要以盾構(gòu)掘進(jìn)方式，全線工程分為多個(gè)標(biāo)段進(jìn)行分段施工。

珠三角工程建設(shè)體量大，時(shí)間跨度大，參與方眾多，多達(dá)近30家，搭建了眾多信息化業(yè)務(wù)系統(tǒng)，包括項(xiàng)目管理系統(tǒng)、智慧監(jiān)管平臺(tái)、安全監(jiān)測系統(tǒng)、質(zhì)量檢測系統(tǒng)等，且各施工單位均需搭建自己的智慧工地系統(tǒng)，用傳統(tǒng)建設(shè)管理理念和技術(shù)手段，難以從全局高度及時(shí)、全面了解掌握建設(shè)進(jìn)展信息，也無法通過對工程建設(shè)信息數(shù)據(jù)匯總分析，對單點(diǎn)項(xiàng)目做到問題的精準(zhǔn)研判和管理的有效應(yīng)對[3]。將智能化的管理理念和技術(shù)手段同步引進(jìn)于工程建設(shè)全過程中，可以達(dá)到規(guī)避或減少管理漏洞的目的，降低管理成本、完善知識(shí)沉淀，為工程全過程管理可控、流程規(guī)范和投資高效提供有效保障。

珠三角工程數(shù)字化管理的目標(biāo)是通過數(shù)字化技術(shù)，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)為手段，打通工作流、信息流、資源流和資金流，構(gòu)建項(xiàng)目數(shù)字化管理平臺(tái)(BIM+GIS系統(tǒng)平臺(tái))，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置與協(xié)同協(xié)作，促進(jìn)價(jià)值鏈整合[4]。

2 組織架構(gòu)

2.1 數(shù)字化管理模式

在全過程工程咨詢服務(wù)模式的發(fā)展趨勢下，珠三角工程數(shù)字化工作采用第三方BIM+GIS咨詢方負(fù)責(zé)，BIM+GIS咨詢方在數(shù)字化應(yīng)用過程中統(tǒng)籌規(guī)劃數(shù)字化實(shí)施，搭建統(tǒng)一的BIM+GIS系統(tǒng)平臺(tái)，編制統(tǒng)一的數(shù)字化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，審核匯總各參與方提交的BIM+GIS成果，全過程跟蹤指導(dǎo)各單位的數(shù)字化應(yīng)用，開展培訓(xùn)，組織創(chuàng)新創(chuàng)優(yōu)等。這種模式最符合BIM全生命期理念，由BIM+GIS咨詢方代建設(shè)方主導(dǎo)可以在建設(shè)項(xiàng)目的全生命期內(nèi)運(yùn)用BIM等數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目的管理，加強(qiáng)了業(yè)主方對建設(shè)項(xiàng)目的控制力[5]。

2.2 組織架構(gòu)

珠三角工程的智慧建設(shè)工作由設(shè)計(jì)單位、土建施工單位、設(shè)備安裝單位、設(shè)計(jì)監(jiān)理單位、施工監(jiān)理單位、安全監(jiān)測單位、質(zhì)量檢測單位、設(shè)備供應(yīng)商、其他信息化系統(tǒng)實(shí)施單位等共同參與，由BIM+GIS咨詢單位完成總體規(guī)劃、BIM+GIS咨詢服務(wù)、系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)等工作，并接受建設(shè)單位相關(guān)部門和監(jiān)理單位的監(jiān)督與考核，項(xiàng)目管理組織架構(gòu)如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目管理組織架構(gòu)圖

其中BIM+GIS咨詢單位的工作職責(zé)有[6]：

(1) 針對項(xiàng)目特點(diǎn)和要求，編制BIM+GIS一體化應(yīng)用指導(dǎo)性文件及標(biāo)準(zhǔn)，并對項(xiàng)目各參建方進(jìn)行宣貫。

(2) 負(fù)責(zé)協(xié)助建設(shè)單位審核設(shè)計(jì)、施工階段BIM實(shí)施方案；負(fù)責(zé)從模型拆分、精細(xì)度、分類編碼等方面對不同階段提交的BIM模型進(jìn)行審核；審核項(xiàng)目各參建方提交的GIS數(shù)據(jù)、應(yīng)用系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)。

(3) 負(fù)責(zé)BIM+GIS系統(tǒng)平臺(tái)的開發(fā)、部署及培訓(xùn)。

(4) 負(fù)責(zé)建造期BIM+GIS數(shù)據(jù)集成、應(yīng)用集成的服務(wù)工作。

(5) 負(fù)責(zé)基于BIM+GIS的工程建造期輔助決策工作，包含工程建設(shè)全景態(tài)勢感知與輔助決策、建立監(jiān)管與評價(jià)體系、基于BIM+GIS開展專題應(yīng)用研究等。

(6) 協(xié)助建設(shè)單位監(jiān)督、指導(dǎo)、管理各參與方與BIM、GIS技術(shù)有關(guān)的工作。

(7) 項(xiàng)目結(jié)束時(shí)，負(fù)責(zé)配合完成所有BIM+GIS的交付工作，協(xié)助建設(shè)單位最終驗(yàn)收。

2.3 團(tuán)隊(duì)組建

為保障本工程全生命期的數(shù)字化工作的順利推進(jìn)，各參建單位需根據(jù)自身數(shù)字化工作內(nèi)容和要求組建各自的數(shù)字化團(tuán)隊(duì)，合理分工、統(tǒng)一協(xié)調(diào)，保證數(shù)字化工作高質(zhì)量、高效率完成。其中BIM+GIS咨詢單位數(shù)字化團(tuán)隊(duì)人員要求及職責(zé)見表1，其他單位數(shù)字化團(tuán)隊(duì)都配有BIM經(jīng)理、BIM技術(shù)負(fù)責(zé)人、現(xiàn)場協(xié)調(diào)人員、數(shù)字化專業(yè)負(fù)責(zé)人、數(shù)字化工程師等角色人員。

表1 BIM+GIS咨詢單位數(shù)字化團(tuán)隊(duì)人員分工表

3 各參建單位數(shù)字化協(xié)同管理

3.1 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范先行

高效率、高質(zhì)量的數(shù)字化應(yīng)用與管理離不開統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，參照《水利信息化頂層設(shè)計(jì)》提出的“統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一運(yùn)行環(huán)境、統(tǒng)一安全保障、統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心和統(tǒng)一門戶”的五統(tǒng)一原則[7]，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)資源集成、整合與共享，保障部門之間、應(yīng)用之間、上下級(jí)之間的互聯(lián)互通與資源共享。珠三角工程數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系具體如圖2所示。

圖2 珠三角數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系

BIM+GIS實(shí)施方案及細(xì)則：針對BIM+GIS技術(shù)應(yīng)用層面，用以明確BIM和GIS的總體目標(biāo)、BIM和GIS應(yīng)用范圍、BIM+GIS應(yīng)用的基本規(guī)定、模型和數(shù)據(jù)的組織管理方法、在本工程實(shí)施階段的應(yīng)用點(diǎn)以及交付成果等。

BIM+GIS實(shí)施導(dǎo)則：針對BIM+GIS實(shí)施管理層面，明確項(xiàng)目的組織結(jié)構(gòu)、各單位職責(zé)分工、主要工作分解、各階段實(shí)施主要流程、管理制度和管理措施，規(guī)范項(xiàng)目各方的工作準(zhǔn)則及交付驗(yàn)收流程，指導(dǎo)相關(guān)方協(xié)調(diào)管理。

BIM標(biāo)準(zhǔn)：《BIM模型創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)》從模型創(chuàng)建范圍、模型創(chuàng)建基本規(guī)定、模型創(chuàng)建深度及顏色要求等方面規(guī)范BIM建模行為；《BIM模型分類及編碼標(biāo)準(zhǔn)》從模型分類原則、具體分類、編碼原則、具體編碼等方面規(guī)范BIM模型分類及編碼構(gòu)成；《BIM模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》從模型應(yīng)用點(diǎn)及流程等方面規(guī)范BIM模型應(yīng)用行為；《BIM模型交付標(biāo)準(zhǔn)》從交付成果、交付流程、交付協(xié)同等方面規(guī)范模型成果及相關(guān)成果交付行為。

GIS交付標(biāo)準(zhǔn)：從數(shù)據(jù)交付內(nèi)容、數(shù)據(jù)時(shí)空參考基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)質(zhì)量評價(jià)、數(shù)據(jù)分類和編碼、數(shù)據(jù)交付流程等方面規(guī)范GIS成果交付。

BIM+GIS系統(tǒng)平臺(tái)操作手冊：用以指導(dǎo)項(xiàng)目參與各方在BIM+GIS系統(tǒng)平臺(tái)上完成好信息錄入、工程建設(shè)管理、工程文檔管理、BIM模型管理、BIM應(yīng)用及交付管理等工作。

3.2 BIM+GIS系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)施

珠三角工程數(shù)字化管理基于搭建的BIM+GIS系統(tǒng)平臺(tái)，與其他業(yè)務(wù)信息化系統(tǒng)開展應(yīng)用集成與數(shù)據(jù)集成服務(wù)，將工程全生命期、全參與方、全要素集中在一個(gè)平臺(tái)上，提供全新的信息展現(xiàn)效果，實(shí)現(xiàn)可視化協(xié)同管理，提高工程管控能力BIM+GIS系統(tǒng)平臺(tái)具體建設(shè)內(nèi)容如下，具體實(shí)施流程如圖3所示。

(1)BIM+GIS系統(tǒng)平臺(tái)搭建:包括BIM+GIS支撐平臺(tái)搭建、數(shù)字門戶搭建、移動(dòng)APP搭建。此項(xiàng)工作由BIM+GIS咨詢單位負(fù)責(zé)。

(2)數(shù)據(jù)集成服務(wù)：基于BIM+GIS系統(tǒng)平臺(tái)，發(fā)揮BIM+GIS平臺(tái)數(shù)據(jù)匯聚和發(fā)布的功能作用，將所有的數(shù)字化應(yīng)用相關(guān)數(shù)據(jù)收集匯集至數(shù)據(jù)資源池，以供后續(xù)應(yīng)用集成[8]。此項(xiàng)工作由BIM+GIS咨詢單位負(fù)責(zé)，設(shè)計(jì)單位、施工單位應(yīng)提供完整正確的BIM模型、GIS數(shù)據(jù)及其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，其他業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)供應(yīng)商配合提供各自系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

(3)應(yīng)用集成服：基于BIM+GIS系統(tǒng)平臺(tái)，遵從統(tǒng)一的數(shù)據(jù)安全管理機(jī)制，通過與其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成，構(gòu)建數(shù)據(jù)掛接模型[9]，并開發(fā)基于BIM+GIS系統(tǒng)平臺(tái)的工程建設(shè)全景態(tài)勢感知與輔助決策等多種業(yè)務(wù)的集成應(yīng)用。此項(xiàng)工作由BIM+GIS咨詢單位負(fù)責(zé)，設(shè)計(jì)單位、施工單位應(yīng)提供完整正確的BIM模型、GIS數(shù)據(jù)及其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，其他業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)供應(yīng)商配合提供各自系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

圖3 BIM+GIS系統(tǒng)建設(shè)與實(shí)施流程

為促進(jìn)各參與方更好地基于平臺(tái)協(xié)同工作與數(shù)據(jù)的安全性，在BIM+GIS系統(tǒng)平臺(tái)中設(shè)置了各參建單位具體權(quán)限，分配見表2。

表2 各單位在支撐平臺(tái)上權(quán)限分配表

3.3 施工期數(shù)字化協(xié)同管理

數(shù)字化最大的應(yīng)用價(jià)值即是顛覆傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理模式，珠三角工程態(tài)勢分析與輔助決策包括進(jìn)度、質(zhì)量、安全、資金四大方面應(yīng)用，主要呈現(xiàn)形式為數(shù)據(jù)駕駛艙，即在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)積累的基礎(chǔ)之上，摘錄出與工程相關(guān)的關(guān)鍵性指標(biāo)和信息，通過匯總統(tǒng)計(jì)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化展現(xiàn)，同時(shí)基于BIM+GIS系統(tǒng)平臺(tái)將數(shù)據(jù)與三維場景集成，總體把握項(xiàng)目進(jìn)展情況的手段和方法。因篇幅限制，就進(jìn)度與質(zhì)量兩大數(shù)字化管理進(jìn)行闡述。

3.3.1進(jìn)度態(tài)勢分析與輔助決策

珠三角工程施工期基于BIM+GIS系統(tǒng)平臺(tái)的進(jìn)度管理是利用審核通過的施工深化設(shè)計(jì)模型，借助項(xiàng)目管理系統(tǒng)，將工程進(jìn)度計(jì)劃、實(shí)際施工進(jìn)度等相關(guān)信息與模型關(guān)聯(lián)，再在工程數(shù)字門戶可視化展示，協(xié)助建設(shè)、監(jiān)理、施工單位進(jìn)行進(jìn)度計(jì)劃管理、實(shí)際進(jìn)度管理、施工進(jìn)度對比分析、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及關(guān)鍵線路進(jìn)度跟蹤等。工程進(jìn)度態(tài)勢分析各單位具體協(xié)同流程如圖4所示。

圖4 工程進(jìn)度態(tài)勢協(xié)同實(shí)施流程

3.3.2質(zhì)量態(tài)勢分析與輔助決策

珠三角工程施工期基于BIM+GIS系統(tǒng)平臺(tái)的質(zhì)量管理需將BIM模型與現(xiàn)場檢查管理、現(xiàn)場驗(yàn)收管理等結(jié)合，通過可視化手段對質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，協(xié)助建設(shè)、監(jiān)理、施工、質(zhì)量檢測等單位更加直觀高效的進(jìn)行質(zhì)量管理，包括質(zhì)量評定管理、質(zhì)量問題追蹤等內(nèi)容。

工程質(zhì)量態(tài)勢分析各單位具體協(xié)同操作流程如圖5所示。

圖5 工程質(zhì)量態(tài)勢協(xié)同實(shí)施流程

4 實(shí)施效果

數(shù)字化管理在珠三角工程實(shí)施效果如下：

(1)BIM+GIS系統(tǒng)平臺(tái)將珠三角工程建設(shè)單位、BIM+GIS咨詢單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位、設(shè)備供應(yīng)商、質(zhì)量檢測單位等眾多參建方匯集在一起，加強(qiáng)了各參建單位信息的共享和交互，統(tǒng)一了各方的共同數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，提高了各參與方的溝通效率和質(zhì)量，降低了過去由于信息不對稱帶來的變更和返工[4]。

(2)BIM+GIS系統(tǒng)平臺(tái)將BIM+GIS模型與工程建設(shè)管理要素相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了精確、可視化的工程管理，提高工程管理的精細(xì)化程度和業(yè)務(wù)決策效率。

(3)伴隨著數(shù)字化建設(shè)的進(jìn)程和信息系統(tǒng)的應(yīng)用，BIM+GIS系統(tǒng)平臺(tái)會(huì)積累大量的工程數(shù)據(jù)資產(chǎn)，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)可以有效地管理這些數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)做出合理分析和利用，使這些數(shù)據(jù)產(chǎn)生價(jià)值。

5 結(jié)語

本文以珠三角工程為對象，基于BIM等數(shù)字化技術(shù)，依托統(tǒng)一的BIM+GIS系統(tǒng)平臺(tái)，使項(xiàng)目參建各方基于統(tǒng)一平臺(tái)的集成化共享數(shù)據(jù)開展可視化協(xié)同工作，對管理模式、組織架構(gòu)、制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、工程態(tài)勢分析與輔助決策等內(nèi)容進(jìn)行歸納，并闡述了數(shù)字化管理的實(shí)施效果。實(shí)踐表明通過統(tǒng)一數(shù)字化管理平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)工程全過程、全要素、全參與方等方面的集成與協(xié)同管理，實(shí)現(xiàn)工程精細(xì)化管理與一體化管理。這一應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)也標(biāo)志著數(shù)字化技術(shù)正顛覆著原先的傳統(tǒng)項(xiàng)目管理模式，創(chuàng)新工程管理新模式[10]，積極推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。