陳 琛
(廣西交通投資集團崇左高速公路運營有限公司,廣西 崇左 532200)
高速公路機電工程的特點主要表現(xiàn)為:點多面廣、施工工期較短、機電設(shè)備多、系統(tǒng)安裝調(diào)試工作量比較復(fù)雜、信息技術(shù)應(yīng)用的范圍較廣等。因此,信息技術(shù)的支持下,高速公路開展機電工程的施工和建設(shè)時,發(fā)展智慧機電工程,解決之前機電工程管理效率低和運行不足等方面的問題[1]。
高速公路機電工程建設(shè)的工期要求都比較短,即實際施工工期均在3-6 個月左右。由于機電工程建設(shè)階段長期存在著“重施工,輕管理”的現(xiàn)象,導(dǎo)致出現(xiàn)工程延誤、交叉施工、質(zhì)量差、缺乏安全隱患等問題。
公路機電工程的施工界面工程包括的內(nèi)容為:各機電系統(tǒng)機房;收費廣場的路面;消防主管道;隧道的機電預(yù)留預(yù)埋;外供電工程等,這些界面往往會受到施工質(zhì)量差或者耽誤工期的影響,導(dǎo)致整個機電工程建設(shè)出現(xiàn)質(zhì)量差、安全得不到有效保障和耽誤工期的情況。
一些高速公路機電工程建設(shè)過程中面臨的主要問題就是無法對設(shè)備或者材料等開展智慧化的管理,這不僅會影響到工期和施工的質(zhì)量,還會出現(xiàn)材料隨意擺放,無人看管的問題。
迫于當前通車時間上產(chǎn)生的較大壓力,通車試運行過程中,很多機電工程都不能結(jié)合合同中的相關(guān)規(guī)定,加大對通車試運行的管控,導(dǎo)致工程質(zhì)量缺乏有效的保障,并且試運行也不能達到檢驗和驗收的條件以及標準。并且,對于一些第三方而言,他們也不能結(jié)合實際的情況出具檢驗單或者提供切實可行的安全應(yīng)急預(yù)案,通車試運行也將失去安全保障。
當前,很多高速公路機電工程建設(shè)管理過程中并沒有完全的應(yīng)用創(chuàng)新的技術(shù),這就導(dǎo)致高速機電工程在開展智慧管理時存在推廣較慢、應(yīng)用不全面、施工管理效率較差等方面的問題,管理漏洞經(jīng)常出現(xiàn)。
智慧高速公路機電工程建設(shè)過程中,受到現(xiàn)場管理能力不足、技術(shù)人員能力不足、管理較差等方面的影響,導(dǎo)致高速公路機電工程在開展智慧管理時,面臨技術(shù)難以落實的情況。另外,一些施工人員主要以農(nóng)民工為主,其熟練的程度或者施工經(jīng)驗不足,這些都限制了智慧施工的進一步開展。
眾所周知,工程建設(shè)項目在開展過程中其最主要的階段就是工程設(shè)計階段,但是受到多個方面的影響,高速公路機電工程建設(shè)過程中經(jīng)常出現(xiàn)施工圖設(shè)計質(zhì)量差、設(shè)計變更多等,使得高速公路工程機電建設(shè)項目質(zhì)量降低,工期和成本無法得到有效管理。
2.1.1 深化設(shè)計
機電施工過程中利用BIM 技術(shù)開展深化設(shè)計時,其涉及的專業(yè)較多,如:給排水專業(yè)、暖通和空調(diào)專業(yè)、消防專業(yè)、弱電專業(yè)、強電專業(yè)等。如果采用傳統(tǒng)深化設(shè)計,無法直接呈現(xiàn)與實際工程相吻合的數(shù)據(jù),在開展碰撞設(shè)計時,主要運用設(shè)計師的經(jīng)驗進行判斷,導(dǎo)致實際施工過程中出現(xiàn)更大的誤差,進而使得工程出現(xiàn)返工或者延期工期的情況。
BIM 技術(shù)在應(yīng)用后,其深化設(shè)計階段,可以直接借助BIM 三維信息模型開展管道的智慧化管理,通過該信息模型以盡量減少之前的變更和修改,使得施工質(zhì)量得到明顯提升[2]。并且BIM 技術(shù)還能對整個施工過程開展控制,通過模擬施工工藝、施工進度、施工重點和難點等,及時幫助施工人員找出施工中存在的問題,降低風(fēng)險的發(fā)生;計算工程量時利用BIM 模型自動計算工程量;實現(xiàn)設(shè)計各個階段和各個層次的全程可視化管理;建立專門的模型,這一模型之中集合了設(shè)備信息和建筑設(shè)施,這也為之后機電工程建設(shè)項目開展運行管理等提供良好的服務(wù)。
例1:在開展臨水和臨電的邊防護設(shè)計過程中,通過對現(xiàn)場臨水、臨電和臨邊防護進行標準化的設(shè)計時,結(jié)合BIM 建模和綜合管線模型,進一步優(yōu)化三臨布置方案,在對其進行合理的布局之后,使得施工水平得到顯著提升,這也有效避免了之后出現(xiàn)亂拉接電線或者拆裝臨時設(shè)施的情況。
圖1 臨水和臨電的邊防護設(shè)計
例2:工程量進行統(tǒng)計時,基于BIM 三維數(shù)據(jù)模型,對工程量進行全面的核算,編制相應(yīng)的工程量清單。并且,當BIM 模型用于工程量的統(tǒng)計時,提升計算結(jié)果的準確性。
例3:開展可視化的交底。借助BIM 技術(shù)三維可視化的功能,結(jié)合出具的三維圖紙開展技術(shù)交底,當三維圖紙和二維圖紙轉(zhuǎn)化后,能有效提升工程設(shè)計的精準性。然后相關(guān)人員在借助BIM 模型,導(dǎo)出各項圖紙,開展材料的下料和設(shè)備的安裝。另外,在開展對大型設(shè)備的定位和安裝時,如:冷凍機房等區(qū)域大型設(shè)備等進行定位時,重點細化模型,搭建相應(yīng)的模型,通過可視化的優(yōu)勢,對設(shè)備房豎向的空間進行檢查;檢查其空間的合理性;觀察管線排布是否美觀和設(shè)備是否美觀等,從而為設(shè)備開展安裝和運輸?shù)忍峁┬畔⒑蛿?shù)據(jù)依據(jù)。
例4:利用BIM 三維技術(shù)開展施工模擬。施工模擬階段主要為:漫游展示,實現(xiàn)對施工工序的動畫化,幫助施工人員直觀地了解整個施工的過程。借助工程仿真技術(shù),編制相應(yīng)的施工方案,這樣做的目的就是能保障施工管理工作變得更有條理性和簡潔性。為了保障其施工的精度,需要對施工過程進行現(xiàn)場的復(fù)檢和驗收,第一時間幫助施工人員調(diào)整其相應(yīng)的問題,在做出相應(yīng)的修改后,使得施工的精度得到有效保障,避免施工過程中出現(xiàn)返工或者拆改的問題。
2.1.2 碰撞檢查
機電設(shè)備管線在管理時,通過建立相應(yīng)的模型,借助BIM 技術(shù),對設(shè)備管線開展碰撞檢測。碰撞檢測過程中根據(jù)模型預(yù)警所提供的檢測報告,實現(xiàn)對設(shè)計方案的有效優(yōu)化。為了保障機電管線設(shè)備布置更加合理、科學(xué),需要將機電管線設(shè)備與其他的建筑物等進行沖突檢測,這樣做的目的就是保障各專業(yè)管道之間不會發(fā)生碰撞。通過綜合排布機電管線設(shè)備,有效降低施工的難度。
2.1.3 協(xié)同工作
BIM 平臺上通過將各參與方和各專業(yè)信息數(shù)據(jù)等進行協(xié)同作業(yè)和協(xié)同的驗證等,有助于各施工環(huán)節(jié)利用這些共享的信息數(shù)據(jù),使得溝通變得更加便捷和流暢。并且,機電安裝過程中,由于機房或者其他的區(qū)域等管線比較密集,通過搭建BIM 機電項目的三維數(shù)據(jù)模型,使人們能更直觀、準確地了解到建筑空間結(jié)構(gòu),使得安裝的管理一目了然。例如:工人能借助BIM 的三維數(shù)據(jù)模型,對碰撞過程中存在的問題,結(jié)合實際的情況,直接將問題反饋到參數(shù)化的三維模型之中。當各專業(yè)工程師開展模型的對話后,能更快地對存在的問題提出解決的方法。
高速公路機電工程項目在開展運維管理時,其采用智慧運維的方式,在保障其設(shè)計流程標準化的同時,主要應(yīng)用主動式運維和被動式運維的方式[3]。其中主動式的運維流程為:制定巡檢的計劃—執(zhí)行巡檢—主動發(fā)現(xiàn)故障—提出報修的提議。但是這樣的方式無法做到及時的跟蹤和把握。
2.2.1 可視化技術(shù)開展管理
1.流程上開展可視化管理。機電工程建設(shè)項目在運維階段,其涉及的崗位相對較多,使用的技術(shù)較為復(fù)雜,這些對于技術(shù)人員的相關(guān)技能而言有著更高的要求。由于一些故障需要及時更換備件,如果運維流程上是比較混亂的,那么技術(shù)人員不能對其開展全面的跟蹤和監(jiān)督,導(dǎo)致整個運維效率較低,無法順利地開展和落實。例如:某些故障經(jīng)過多次的檢修,其每一次檢修的進展,使用的備件或者配件等,都處于存貨的狀態(tài),這就需要維修人員及時對這些故障進行可視化的了解,幫助他們做出一定的評價和決策。并且,站在整個運維的角度上看,工程建設(shè)項目的順利開展其主要與機電設(shè)備的正常運行等有直接關(guān)系,設(shè)備的完好率,有多少故障處于檢修過程中,哪些故障設(shè)備還需要等待配件等,哪一些配件的缺貨信息比較嚴重等,這些都能讓運維人員在運維過程中達到事半功倍的效果。因此,智慧高速公路機電工程建設(shè)過程中,在對運維階段進行管理時需要保障工作流可視化和數(shù)據(jù)可視化。這一可視化主要表現(xiàn)為:第一,每一個流程流轉(zhuǎn)路徑比較清晰,上面有相應(yīng)的責(zé)任人、時間、處理時間或者相應(yīng)的進展等,每一項流程也會對各個責(zé)任人進行準確的標識,在流轉(zhuǎn)到某一個環(huán)節(jié)時,系統(tǒng)則會直接提供相關(guān)的人員需要待辦的各項事項,從而進一步對流程進行優(yōu)化。第二,數(shù)據(jù)的可視化,幫助每一個崗位人員對于運維工作有充分的理解,進一步推動各項事項的完成。
2.GIS 物理位置的可視化。由于高速公路機電建設(shè)工程中所涉及的設(shè)備比較多,當出現(xiàn)應(yīng)急指揮的情況時,是無法對全局開展全面的管理以及做出更有針對性的指揮決策。在這一情況下,為了進一步發(fā)揮出智慧高速公路的服務(wù)水平,做好應(yīng)急響應(yīng)的準備工作,應(yīng)該將機電設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)拓撲位置與GIS 地圖進行有機地結(jié)合,這樣不僅能幫助相關(guān)人員及時了解到某一個設(shè)備的位置,還能了解到周邊的環(huán)境、配套的設(shè)施以及相應(yīng)的位置等,當出現(xiàn)異常的現(xiàn)象時,相關(guān)人員就可以結(jié)合現(xiàn)實的情況與遠程進行分析,及時做出應(yīng)急處理的措施,提升協(xié)調(diào)的能力。
3.大數(shù)據(jù)背景下開展運維。目前大數(shù)據(jù)背景下,很多的數(shù)據(jù)充斥在機電管理系統(tǒng)之中,這就給當前開展機電設(shè)備的運維管理工作帶來了一定的難度。因此,通過開展智慧運維系統(tǒng)的建設(shè)工作,機電運維業(yè)務(wù)在自動地形成格式化的數(shù)據(jù)后,借助大數(shù)據(jù)技術(shù),對這些信息開展深度的挖掘,保障其為相關(guān)人員做出各項決策提供有力保障,實現(xiàn)對全生命周期的業(yè)務(wù)管理。
高速公路機電建設(shè)項目管理人員應(yīng)該對數(shù)據(jù)開展有效的采集,結(jié)合運維工作的流程,加強對數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制和管理。然后管理人員利用這些數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的決策和支持,并對機電運維行為等開展有效的控制、考核、預(yù)測等,這一方式直接取代了傳統(tǒng)的運維模式,以智能化的主動式運維開展整個項目的管理,提升了管理的體驗和管理的效果。
2.2.2 關(guān)鍵技術(shù)開展運維管理
伴隨著關(guān)鍵技術(shù)的高速發(fā)展,BIM 技術(shù)和AR 技術(shù)等被廣泛地應(yīng)用到了智慧交通的領(lǐng)域之中,為促進高速公路機電設(shè)備開展運維轉(zhuǎn)型和升級等均帶來了新的發(fā)展契機。未來機電工程建設(shè)項目也將向著智慧運維轉(zhuǎn)變。第一,BIM +GIS 相互融合。機電建設(shè)工程的整個生命周期利用這一技術(shù),將提升設(shè)計-建設(shè)-管理-養(yǎng)護的信息共享和管理效率。GIS 在受到計算機硬件和軟件的支持下,能對相關(guān)的地理分布數(shù)據(jù)進行儲存、采集、管理、運算和分析等;BIM 技術(shù)專注于基礎(chǔ)設(shè)施自身,GIS 則更多的是對外部環(huán)境信息的收集。這些技術(shù)的相互結(jié)合,能整合更多的數(shù)據(jù)和信息。未來智慧高速公路機電工程通過搭建BIM 模型,即利用傾斜攝影的技術(shù),了解到高速公路的三維實景GIS模型,使得運營養(yǎng)護階段能搭建起更加完善的機電智慧運維系統(tǒng),這一系統(tǒng)主要養(yǎng)護資金、設(shè)備安全狀態(tài)、人員管理等開展的管理,相關(guān)人員能借助BIM 三維可視化的技術(shù),實現(xiàn)對機電設(shè)備資產(chǎn)的精細化管理、科學(xué)化的評價和智慧化的運維,加大了對工程竣工階段各種線路的試營運、線路故障的排查等,從而一定程度上使得設(shè)備得到安全運行。
實現(xiàn)與增強現(xiàn)實(AR 技術(shù))的融合,這一融合包括:遠程協(xié)作功能。相關(guān)人員借助語音開展視頻通訊,AR 技術(shù)再對相關(guān)的標注進行遠程的協(xié)作,使運維效率得到進一步提升。例如:實施標準的方式能對當前管理的情況進行掌握,并演示一些出現(xiàn)的問題或者出現(xiàn)的故障后,現(xiàn)場人員根據(jù)這一結(jié)果做出評價,通過遠程協(xié)作和音視頻通信服務(wù)功能等,借助AR 眼鏡對現(xiàn)場的工作進行虛擬體驗。這種技術(shù)不僅能提升各部門之間協(xié)作的有效性,還能提升遠程協(xié)作服務(wù)的效能,系統(tǒng)在將現(xiàn)場的一手數(shù)據(jù)和資料等進行保存后,運維人員通過佩戴專門的AR 眼鏡或者其他有移動終端等,開展對機電設(shè)備的維護和養(yǎng)護,幫助運維人員從多個方面、多個維度等了解到當前的檢測結(jié)果。一旦遇到解決不了的問題,系統(tǒng)則會第一時間通知運營管理人員,對出現(xiàn)的特殊問題開展遠程的處理,在遠程業(yè)務(wù)專家的配合下,他們能從第一視角進行更加專業(yè)的指導(dǎo),利用在線解決的方式,對出現(xiàn)的運維難題進行解決,使運維管理效能得到顯著提升。