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城市轨道交通BIM应用研究及实践

发布时间:2016-08-12 09:00:42 编辑:gaoweinew
本文摘要:广州地铁已经实现了维修精细化管理信息系统,叫LMIS。这个系统里面看得到的是整个工作策划,所有设备、设施检修周期与工作内容都标准化和固化进这套系统里面。


  首先感谢中国城市轨道交通协会工程建设专业委员会以及温州市铁路与轨道交通投资集团有限公司及各协办和承办单位,提供这样的机会能够跟大家分享一下广州地铁在城市轨道交通BIM应用方面的一些研究和实践情况。

  我原先准备今天下午汇报三个方面,跟大家交流和沟通。一是城市轨道交通全生命周期BIM应用思考,是我们整个研究方面和整体策划的思考方面的内容。二是具体介绍一下广州地铁在BIM应用方面真正已经做了的一些工作,相信大家会非常关心这方面。三是围绕BIM相关的智慧城市轨道交通,我们的一些思考或者某些方面来说是做做未来的梦,跟大家沟通交流一下。

  一、城市轨道交通全生命周期BIM应用思考

  原来不太确切知道这边安排的时间,所以交流材料是按照40分钟来准备。BIM话题也热议了很久,尤其是近三四年非常热,我相信在座很多领导和同仁们对这方面已经有比较多的了解了。时间有限,我后来看到是20分钟的安排,也不想拖太长时间,我想把第一部分关于全生命周期BIM应用思考的内容过掉,包括应用的BIM价值与城市轨道交通BIM应用的探讨,这方面都过掉。如果有关心的领导和同仁们不必感到遗憾,原先即便是准备了40分钟,实际上也是一个结果性的展示。

  我们确实做了比较多的研究,而且广州地铁也准备与上海建科咨询广通合作编写了一本书,名称叫《城市轨道交通BIM应用研究与实践》,在今年内即将由中国建筑工业出版社出版,有关心的领导和同仁到时候可以留意一下这本书,里面会有非常多的实证例子和研究思路,去掉整个业主角度的BIM实施策略、实施方式方法,包括一些软硬件平台的介绍和选择、企业信息化接口的内容。另外,也有一些实践案例都会在书里面。由于时间关系,我把第一部分略过,BIM的定义也不多说了,我相信大家都知道,其实就是可附带信息的3D模型。

  二、广州地铁BIM应用实践

  各位领导和同仁只要对BIM比较了解,我相信大家都有一个感慨,总体上从BIM的应用上来说,大家都会觉得理想很丰满,现实很骨感,BIM应用起来存在很多困难,要去克服很多东西。我想一味地说策划和想法,可能对大家的帮助并不是特别大,反而是把广州地铁目前在BIM方面已经做了的一些工作跟大家分享一下,或许也能够帮到大家,对这方面有一定的感受。

  (一)设计阶段

  广州地铁设计院目前已经真正开始在应用BIM,并且建立、建设了设计协同平台,开发了一些快速的设计工具。

  1.管片参数化快速建模。建立参数化盾构管片族,一键生成封顶块、邻接块、标准块全类型管片模型,包括螺栓、吊装孔等真实情景。高精度参数化模型可以直接指导管片加工,目前我们已经做了这方面的研发,而且得到了这样的成果。

  2.盾构管片排版系统。实现了在Revit软件中根据线路进行区间盾构隧道自动建模,可以在盾构推进过程中,根据现场测量数据进行计算,动态反馈施工偏差,及时调整纠偏,指导施工。

  这是在设计方面,我们所做的研发。我们还对整个设计数字交付校验进行了相关的研究工作,目前也得到了相关的成果。一是族自动校核,对BIM了解的领导、同仁女都知道,族在BIM里面非常关键。我们通过数据自动获取、自动计算分析和结果自动显示,这三大功能现在已经都获取到。在族的方面,主要是将设计规范中的规范公式输入族的参数中,通过自行读取或人工输入构件族的尺寸、荷载、配筋等信息,验算构件是否满足规范要求,并根据验算通过与否,可视化计算结果。

  另外还对最终可以进行模型标准校核,是以"标准库"的方式对模型中构建的名称、颜色、参数等关键要素进行固化。在真正的模型交付之前,通过固化的标准对模型进行自动校核。这样的一些开发,使得大大提高了设计和校核的效率,更好地保证了设计的可靠性和安全性。

  这个可能大家了解得更多了,这是我们在实际设计阶段的一些应用成果,包括现在已经在使用的线网指挥中心应用了BIM。通过BIM的应用,包括综合管线的排布、施工优化等等方案当时都已经做了一些应用。这也是通过制作BIM模型之后,我们实打实通过碰撞发现问题并且修改设计图,减少在施工过程中的一些BIM。(PPT)这是表达管线综合通过BIM应用之后所带来的一些效果和成果。BIM应用之后,可视化的沟通对现场施工人员培训等等都有非常大的好处,我们也实打实地获取到这样一个好处。

  (二)施工阶段

  在施工阶段,我们深刻地感受到BIM应用使得曾经所谈的虚拟建造或者虚拟化施工确实得到了实现。我们可以在真正现场施工之前,通过计算机先行做一些这样的施工:通过碰撞检查实现设计的无错化和少错化,建立标准的施工工艺节点的模型族库,施工组织设计WBS与模型的合模演练,以及信息的收集、比对、评估与固化等等,解决从虚拟到现实这个决定性转折中信息的真实性、全面性。

  (PPT)这是BIM里面一张虚拟图和真正在现场图的情况。应用了BIM之后,传统的施工模式也有所改变,这非常重要和关键。因应了BIM模型的共享性、可视性等方面很显然的优势所在,使得原先比如四层的结构去到一线作业,现在因用了BIM模型而扁平化了。因此,带来的效益也非常高,包括沟通的效率和效益及很多方面。

  这里也不特别多说了,这是我们在施工过程中BIM应用的一些好处,刚刚也都点到了一些。一是图纸会审,二是施工组织计划编制,融合了人、机、料、空间等等各项资源进行编制。三是工厂化制造比例的提高,我想这非常关键,将来可能对整个施工的改变也是非常大。四是工人作业方式的改变,虚拟建造、按模型施工这方面。

  广州地铁目前已经在用BIM的实际情况,刚讲到施工阶段,我们用的是以派工单为核心的施工进度管理,把人、机、材料、空间都编进去形成一个虚拟的排布,真正通过派工单跟现场实际的进度、质量、安全、档案等等都结合在一起。

  在巡检过程中发现施工质量问题,通过"按图钉"的方式在模型上直接标识,这样非常清晰地把过程中的质量问题也好,安全问题也好,跟时间、空间都结合在一起,可以有一个非常好的沟通效果和追索的效果。我们也通过BIM,包括机电平台,通过设备厂商和供货商提供的设备模型文件和模型附加文件的信息,从出厂到交付运维的过程中,通过二维码的追踪管理,实现设备安装、调试及验收的全过程信息记录,把设备经由BIM的一套系统整个管理起来。

  这里要说一下数字化移交,也是经由BIM。在整个轨道交通行业内,从建设期向运营期的移交也非常重要。正因为刚才所讲,我们已经在建设期间,已经通过BIM技术,对相关设备、设施已经进行了相应的管理。因此,使得数字化移交也成为一个非常水到渠成的结果。我们的模型中,刚刚也讲了BIM是可带信息的模型,因此我们在建设过程中已经通过一些手段和方法把与设备、设施相关的重要建设过程信息都结合在模型上,在移交时可以一并移交给运维。

  机电专业目前是全面应用BIM,完成与集团公司工程建设管理系统的接口开发,实现了验交管理、工程专项治理和档案管理等集团公司统一管理的数据集中管理和展现,实现了一体化管理理念。这里看得到的是,工程管理系统会规范和规约一起基础数据给到BIM的机电工程信息模型管理系统。机电工程信息模型管理系统又把建设过程工程信息按照标准和规范的要求,传递给工程管理系统,另外把建设过程中需要归档的信息和内容传输给预归档系统,我们已经实行。

  (三)运营阶段

  广州地铁已经实现了维修精细化管理信息系统,叫LMIS。这个系统里面看得到的是整个工作策划,所有设备、设施检修周期与工作内容都标准化和固化进这套系统里面。如果计划修的话,可以自动地生成检修计划,也可以由人工或站务人员生成一些故障修的工单,来触发故障修。包括管理上的内容,我们都放进了系统里面。在该系统里还实现了城市轨道交通里面很重要的施工计划的管理、自动排成管理等方面内容。

  我想同仁们都清楚,城市轨道交通施工计划还是蛮复杂的,需要时间和空间各方面,我们都在这个系统里面整体性地实现了。用工单通过现场的智能手机(即手持终端),已经带的工单去到现场,在现场可以直接用在系统里面标准化、固化了的修程,回馈实际现场检修和检测的结果,把现场检修、检测的结果和故障修的一些信息、备品备件的消耗、人员的消耗等等信息都能够承载进系统,以支持后续要进行的数据分析工作。

  这是我们的运营阶段。刚刚讲到我们现在已经在把BIM建设过程的信息都接进了集团的系统,将来会进一步打通跟运营相关系统的关系,使得真正实现全生命周期的设备设施管理。现场每个公共位置和设备都有这样一个二维码标签,通过现场的手持终端可以很方便地定位及进行现场检修数据的录入。这是应用情况,目前有这么多条线和设备在里面,固化了这么多内容。

  三、BIM与智慧城市轨道交通

  第一部分原先设想是一些想法与思考,第二部分是落地的现实情况。落地完了之后,人都需要做做梦,需要有想法,因为我们还有未来,因此第三部分讲一下跟BIM有关的智慧城市轨道交通。

  讲到智慧轨道交通,可能每个人都会有每个人的想法和理解,范围非常广泛。打比方说,今天早上丁董也讲到智慧城市轨道交通,广州地铁也正在思考智慧化车站,也是智慧城市轨道交通的一部分,专业控制系统也是智慧轨道交通的一部分。但在这里说的,可能还是围绕BIM相关的局部智慧城市轨道交通的一些思考。

  我们谈智慧也不是空空而谈,其实智慧确实是基于当下信息技术的发展,以云计算、大数据、BIM为代表的信息新时代确实已经来到了。在(PPT)图中我们看到,在广州地铁应用的过程中已经讲到,像物联网、移动互联这些技术已经用到了,云计算、大数据、BIM也有一些研究和尝试,一会儿也简要汇报一下。

  这是美国国家标准与技术研究院对云计算的一个解释,大家看一下就可以了。我想还是要把云计算的几个特点说一下,超大规模、虚拟化、高可靠性、通用性、高可伸缩性与按需服务,这是云计算很明显的特点。在云计算基础上升级扩展、成本低规模效益、简单通用、全面监控、轻资产、业务能力快速复制等等产出也是很显然的,我就不赘述了。我认为这又是一次IT服务的革命性改变,应该可以大幅提升整个业务的竞争力。

  简单介绍一下广州地铁云计算的尝试,以及目前通过尝试已经带来的效果或者说收获。

  广州地铁从2012年开始逐步建成了支撑集团信息系统运作的分布式云计算环境,完成了大部分应用系统的云迁移,取得了明显的效果。(1)资源利用明显提高,服务器设备资源利用率由20%的平均值提升到了70-80%。(2)设备提供服务的时间由平均1-2周降低到1-2天,主要是说一些新的应用要上的时候。(3)云资源集中管理,一位管理员可管理的云服务器数量约为管理物理服务器的5倍。(4)服务器效益提升得非常多,我们预计2017年大概400台服务器可实现1000台的作用。(5)人员价值提升,人员从繁琐、重复的工作中释放,投入到更具价值的工作内容中去。这是我们目前尝试已经获取到或预计可以获取到的效果。

  广州地铁在2016年全面推进第二代云数据中心建设,逐步实现广州地铁现有信息系统的全面云化。除支撑广州地铁管理信息化建设需要外,将具备一定的云服务输出能力。刚才浪潮的庞总也讲到,我们目前正在开展平台服务及应用服务云架构体系建设工作。现在关于云计算这一块,不管是国家还是各级政府,各样的云计划都非常多,我想大家非常重视和推进这方面的情况。

  为什么要说云计算?不是为了说而说,我们认为云计算技术与城轨行业的发展不谋而合。由于国内本身城轨行业蓬勃发展,一些超大城市、中等城市都在推进这方面,所以整个交通行业都在大规模发展。云计算作为一种公共服务,是提供比以往任何技术都强大的计算能力。对于这种超大规模、通用性、高可用性、高扩展性及按需供给,能够通过低价、便捷、安全的方式来提供,跟城轨行业发展不谋而合。

  大数据也不详细说了,我相信各位领导和同仁都非常了解。大数据有很多方面构成,包括数据采集收集、处理、存储、分析、发布等方面,存在着数据体量大、数据类型多、价值密度低和处理速度快等方面的特点。我们也会发现,大数据平台的数据服务能力确实对城轨的应用会有非常大的作用。

  这里简要说一下,我们分析大数据应用以及正在实施的一些大数据应用情况,根据积累的大数据可以进行定价和运量和弹性分析,详细不多说了。另外,很重要的是可以进行维修大数据分析来优化维修策略。通过大数据可以分析历史采购数据的情况,预测供应商的价格趋势,进行供应方面的管理。通过大数据分析,可以同步进行服务成本与服务水平的关联分析,对乘客服务也是城轨行业非常重要的一个基础和根本。在这里通过成本分析、水平分析,使得提高服务水平,同时又能降低或保持成本。另外通过日常的客流数据分析,制定一个客流疏导的政策与策略。

  知识管理不多说了,彼得·德鲁克在1993年特别强调了,知识是企业最重要的资源,知识、员工是其中最主要的主角。一会儿解释一下为什么要说知识管理,这里列了一些知识来源,但是来源的表格想说明我们现在要去到的知识管理或我们思考的东西,已经不应该局限于这个内容了。我们认为现在应该更多关心企业智库的建设,这里面当然包含了知识管理,但不止于知识管理,我想在这里也简单取用广州地铁的一个数据。

  2015年,广州地铁的资产总计是1983.5亿,固定资产去掉了800亿。我相信各地城市轨道交通行业都有类似情况,都是一个重资产的企业。结合BIM应用,我们认为企业智库里有两个核心,一是资产管理,一是科技管理。设计阶段和施工阶段是形成资产的过程,运营阶段是进行资产管理和保值增值的过程。因此,我们认为资产管理通过BIM技术手段和工具,可以实现资产的全生命周期管理,打通资产从无到有的所有信息积累和传递,再到运行维护,也在添加运营的数据和信息之后,通过一系列大数据分析和应用,最终放在云端形成我们的企业智库,以利于后续各项应用的开发和管理。

  科技管理我不多说了,今天大家在这里也是本着新知识、新工艺、新技术的应用和一系列新知识的拓展。刚刚讲到企业智库建设,我们还认为不仅仅是企业智库,也不仅仅是企业云,实际上还有城轨云。企业的智库最终会形成城轨行业智库的一部分,共同去建设城轨行业智库。整个城市轨道交通行业都共生共融,我想借用大会的主题来结束今天的汇报,让城市轨道交通更安全、更智慧、更高效,谢谢大家!

 

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