技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)智慧園區(qū)新生態(tài)

文｜本刊記者 李施璇

京津中關(guān)村科技城位于天津市寶坻城區(qū)北部，處于京津唐“金三角”發(fā)展區(qū)的中心位置，西距北京中心城區(qū)70公里、南距天津市中心城區(qū)70公里、東距唐山中心城區(qū)75公里。根據(jù)規(guī)劃，京津中關(guān)村科技城將建設(shè)成為京津冀協(xié)同發(fā)展的戰(zhàn)略高地。

京津中關(guān)村科技城將節(jié)能環(huán)保、醫(yī)療器械、新材料和智能電網(wǎng)作為先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，并將平移中關(guān)村生態(tài)。在京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略背景下，京津中關(guān)村科技城將充分利用中關(guān)村產(chǎn)業(yè)資源，同時結(jié)合寶坻當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，積極引入上下游產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)、學(xué)、研配套服務(wù)體系，為企業(yè)打造更穩(wěn)定的經(jīng)營環(huán)境，確保四大產(chǎn)業(yè)高效運轉(zhuǎn)。

京津中關(guān)村科技城將以建設(shè)綠色生態(tài)新城為目標(biāo)，按照生態(tài)空間、綠色交通、生態(tài)景觀水系統(tǒng)、海綿園區(qū)、能源利用以及綠色建筑等六大規(guī)劃體系，系統(tǒng)全面的提升京津中關(guān)村科技城生態(tài)化建設(shè)水平，建設(shè)一個倡導(dǎo)綠色生活、人與自然和諧共生、資源節(jié)約、生態(tài)環(huán)保的具有大生態(tài)格局的示范性科技新城。同時科技城充分依托國內(nèi)外智慧城市的領(lǐng)先發(fā)展理念，運用互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)實現(xiàn)更先進的聯(lián)結(jié)，將從智慧企業(yè)服務(wù)、智慧民生服務(wù)、智慧基礎(chǔ)設(shè)施、智慧綜合管控等幾個方面，傾力打造現(xiàn)代化的智慧型園區(qū)，為未來企業(yè)創(chuàng)造一個高效、開放、創(chuàng)新的城市環(huán)境。

在承接和發(fā)展產(chǎn)業(yè)的同時，京津中關(guān)村科技城也加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。其中市政基礎(chǔ)設(shè)施一期工程包括修建道路16條，全長約30km；鋪設(shè)雨污分流管道總長度約78km，鋪設(shè)給水管道總長度約40km，中水管道總長度約26km，燃氣管道總長度約43km，熱力管道總長度約40km，電力管道總長度約45km，電信管道總長度約39km；建設(shè)公園約17.4萬平方米，路側(cè)綠化約47.7萬平方米，河道及水環(huán)境綜合整治長度8.8公里等，項目總投資約22億元人民幣。

中交水運規(guī)劃設(shè)計院有限公司（以下簡稱“中交水規(guī)院”）負(fù)責(zé)市政基礎(chǔ)設(shè)施一期工程的設(shè)計和BIM總體咨詢。中交水規(guī)院具有工程設(shè)計綜合甲級資質(zhì)及工程總承包甲級、水運監(jiān)理和公路監(jiān)理甲級、建筑智能化工程專業(yè)承包一級等50多項業(yè)務(wù)資質(zhì)，是國內(nèi)業(yè)務(wù)類型齊全、專業(yè)結(jié)構(gòu)完整的知名國家級綜合設(shè)計院，并且致力于通過創(chuàng)新技術(shù)提高生產(chǎn)力。

打造智慧園區(qū)樣板

京津中關(guān)村科技城業(yè)主單位以前瞻性的戰(zhàn)略部署，提出要打造出智慧園區(qū)的樣板，圍繞產(chǎn)學(xué)研服務(wù)、創(chuàng)新孵化服務(wù)、產(chǎn)業(yè)投融資服務(wù)、人力資源服務(wù)、中介咨詢服務(wù)、“一站式“服務(wù)和智慧園區(qū)服務(wù)，打造京津中關(guān)村產(chǎn)業(yè)生態(tài)服務(wù)體系。因此，在設(shè)計階段就要考慮后期的智慧運維，這對項目的規(guī)劃、設(shè)計與建設(shè)都提出了更高要求。

中交水規(guī)院團隊面臨著多重挑戰(zhàn)：一是業(yè)主要求工程設(shè)計要為智慧運維做好充分準(zhǔn)備，需要打造項目數(shù)字化資產(chǎn)，助力京津中關(guān)村科技城智慧園區(qū)、智慧城市的建設(shè)；二是要通過BIM技術(shù)全生命周期的運用支持設(shè)計、建造與運維；三是項目地理跨度大，施工工作面廣，工期較為緊張，地下管網(wǎng)排布復(fù)雜，項目工序銜接緊密，精細化管理需求較高，因而多專業(yè)集成設(shè)計協(xié)調(diào)難度大。

面對上述工程難點，僅僅依靠傳統(tǒng)的工作方法和工作流程已經(jīng)無法滿足該項目要求。因此，中交水規(guī)院在該項目中全面引入BIM技術(shù)平臺，在設(shè)計、施工、運維等各階段進行BIM模型的創(chuàng)建與應(yīng)用，從而服務(wù)于全生命周期管理和智慧園區(qū)建設(shè)。

協(xié)同管理平臺助力多專業(yè)全生命周期協(xié)同

中交水規(guī)院把智慧運維的要求考慮在前，也在模型信息、屬性定義、編碼頂層設(shè)計等方面把工作做在了前面。為克服協(xié)同集成難度大、溝通不暢等難題，中交水規(guī)院一方面采用協(xié)同管理平臺ProjectWise，在多軟件平臺上實現(xiàn)了集成協(xié)同；另一方面強化協(xié)同管理機制，從而大幅提升了工作效率。

首先，中交水規(guī)院秉承“BIM實施標(biāo)準(zhǔn)先行”的理念，編制了一整套BIM標(biāo)準(zhǔn)文件，統(tǒng)一了BIM建模和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，方便了各參與方應(yīng)用。結(jié)合BIM技術(shù)，制定了該項目BIM協(xié)同設(shè)計工作流程，在項目前期，統(tǒng)一了項目所采用的工作空間、單元庫、斷面模板、出圖模板等工作環(huán)境，消除了團隊協(xié)作、不同人員思路不同所導(dǎo)致的差異。建立了BIM模型分解及裝配原則，并結(jié)合參考的方式保證BIM模型的有序裝配。制定了BIM建模原則，如模型文件命名規(guī)則、圖層命名規(guī)則、構(gòu)件配色規(guī)則、構(gòu)件分類與編碼規(guī)則以及屬性信息定義規(guī)則等。

其次，基于ProjectWise協(xié)同管理平臺，實現(xiàn)了項目信息的集中存儲、工作環(huán)境的集中管理、工作流程的集中控制，規(guī)范了項目的過程管理。在標(biāo)準(zhǔn)工作環(huán)境下開展BIM協(xié)同設(shè)計，實現(xiàn)了該項目BIM建模及應(yīng)用實施工作。實現(xiàn)了多專業(yè)BIM模型創(chuàng)建，并將道路、橋涵、管線及交通工程等各專業(yè)模型進行組裝并開展碰撞檢查等綜合協(xié)調(diào)工作，最終對確認(rèn)無誤的BIM綜合模型進行固化，開展后續(xù)模型應(yīng)用工作。

同時，為實現(xiàn)項目模型從設(shè)計階段向施工和運維階段的跨越，通過二次開發(fā)手段，將設(shè)計模型導(dǎo)入BIM項目管理平臺，實現(xiàn)了設(shè)計模型向施工模型的轉(zhuǎn)換，并采用“三端一云”（網(wǎng)頁端、移動端、客戶端，阿里云平臺）的方式集成設(shè)計信息和施工信息，形成了完整的竣工模型，實現(xiàn)各個利益相關(guān)方之間信息的傳遞和共享。

打好智慧運維基石

在設(shè)計和施工階段中，中交水規(guī)院團隊充分應(yīng)用了技術(shù)創(chuàng)新，將BIM技術(shù)的應(yīng)用價值發(fā)揮到最大。在設(shè)計階段，應(yīng)用多款最新的CONNECT版軟件，包括 MicroStation、OpenRoads Designer等實現(xiàn)了市政基礎(chǔ)設(shè)施道路、橋涵、管線等多專業(yè)BIM模型的創(chuàng)建。

具體來看，利用OpenRoads Designer軟件完成了道路工程模型的創(chuàng)建；利用OpenBridge Modeler軟件完成了橋涵工程結(jié)構(gòu)模型的創(chuàng)建；利用ProStructures軟件實現(xiàn)了橋涵結(jié)構(gòu)的配筋建模；利用OpenRoads系列產(chǎn)品中的地下工程軟件模塊，實現(xiàn)了雨水、污水、中水、給水及通信等專業(yè)模型的創(chuàng)建，并完成地下管線綜合模型的搭建；利用MicroStation基礎(chǔ)建模軟件實現(xiàn)了交通工程以及電力照明等模型的創(chuàng)建；運用無人機傾斜攝影技術(shù)并結(jié)合ContextCapture軟件，實現(xiàn)了三維實景建模。

各專業(yè)模型創(chuàng)建完畢之后，按照“模型文件—結(jié)構(gòu)組裝—專業(yè)分裝—區(qū)域總裝—項目總裝”的順序，逐級進行參考嵌套，進行模型裝配。最終，將各專業(yè)建立的BIM模型組裝在一起，形成整體BIM設(shè)計模型，從而完成整個項目的BIM建模工作。

在該項目中，中交水規(guī)院團隊通過創(chuàng)新應(yīng)用綜合性BIM解決方案，無論是在提高工作效率、提升設(shè)計與施工質(zhì)量，還是在縮短工期、節(jié)約成本等方面，都獲得了明顯成效。

通過協(xié)同設(shè)計平臺、BIM施工管理平臺、可視化技術(shù)，減少了項目各參與方溝通和協(xié)調(diào)時間約15%左右。這一數(shù)字是根據(jù)與傳統(tǒng)方式進行比較后得出，因為每7次會議中有1-2次可通過平臺或可視化技術(shù)溝通解決。

將多專業(yè)模型集成并進行碰撞檢測，在初步設(shè)計文件中，共檢測出各類碰撞點百余處，包括硬碰撞和軟碰撞，并及時對碰撞位置進行了修正，提升了設(shè)計和施工質(zhì)量，減少不必要的返工。

此外，通過BIM施工管理平臺，提高了現(xiàn)場精細化管理程度，加強了過程管理，節(jié)約材料價值660萬元，通過采用有無對比法測算，節(jié)約比例約為0.5%。通過施工模擬，進一步優(yōu)化施工工藝，縮短工期約64天，相比傳統(tǒng)方式縮短5%。

據(jù)預(yù)計，該項目節(jié)省總造價將達6000-8000萬元，約占總成本的3%-4%。其中，通過ContextCapture處理無人機傾斜攝影信息得到實景地形，將工程數(shù)據(jù)帶到現(xiàn)場，分析得到土方調(diào)配方案，避免大量土方外運，僅此一項就節(jié)約運費約4000萬元。

中交水規(guī)院科技開發(fā)中心主任助理、BIM應(yīng)用技術(shù)研究室主任王帥博士談到：“京津中關(guān)村科技城項目的BIM應(yīng)用，帶來了工作方式和管理方式上的變革，改變了市政工程傳統(tǒng)的粗放式管理，幫助我們提升了設(shè)計、施工階段工作及溝通效率，提高了項目的設(shè)計品質(zhì)和施工質(zhì)量，并為后期智慧運維管理包括與物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的融合打下了堅實的基礎(chǔ)?！?/p>