數字化項目管理技術在高速公路建設管理中的應用研究

摘要：基于BIM+GIS技術、工程分解結構（EBS）、工作分解結構（WBS）等項目管理方法和工具，構建BIM+GIS+EBS+WBS的高速公路建設數字化信息管理平臺。以某高速公路項目為例，分析數字化項目管理技術在該項目建設管理中的應用實效，旨在提升高速公路項目建設信息化、智慧化、精細化管理水平，提高高速公路項目建設全生命周期數字化管理質量。

關鍵詞：數字化項目管理技術；高速公路；BIM+GIS+EBS+WBS；全生命周期；項目建設

0"引言

通常，項目管理過程中會產生大量的信息和數據。但是，這些信息和數據往往無法有效積累和沉淀，數據的總結、分析、提煉不夠系統和全面，缺乏數據的溯源性和繼承性，不能為類似項目建設管理提供精準、有效的分析和決策依據。

高速公路是促進國家經濟和社會發展的重要基礎設施，目前主要以PPP模式進行投資建設。數字化技術具有可視化、模擬化、可輸出等特點，已成為高速公路建設管理的主要工具。現階段，我國大力推行基礎設施建設向數字化、信息化轉型。然而，高速公路建設項目多采用帶狀管理模式，無法將信息技術與高速公路建設實際相結合，阻礙了高速公路建設信息化發展。為了更好地利用數字信息技術，本文結合高速公路項目建設特點，依托項目建設場景融合和深度應用，通過過程業務數據的關聯分析和智能化預測，進行人員定位、人臉識別、設備定位、設備監控、梁場智慧生產管理等數字化信息管控，從而提升高速公路項目建設安全、質量、進度、成本等可視化管理水平。

1"數字化項目管理技術概述

數字化項目管理技術是指利用BIM+GIS、物聯傳感器、移動處理、人工智能算法等數字技術，搭建基于工程實體和數字模型的數字化項目管理平臺。通過劃分子系統模塊，將高速公路項目建設中的安全、質量、勞務、物料、試驗室數據，環水保監測數據，節點工程現場視頻數據等實時傳輸并集成至數字化平臺，利用移動數字終端和平臺終端實現高速公路項目建設的實時、高效管理。

2"數字化項目管理技術應用

2.1"數字智慧調度中心

基于BIM+GIS技術、移動處理技術等，通過數字智慧調度中心直觀展示項目概況、總體進度、項目大事記等信息，實現對施工現場的動態可視化管控。利用BIM+GIS技術實現項目展示“一張圖”，即通過BIM建模+GIS地圖的方式，形成三維可視化項目布置圖，替代傳統的平面布置圖和項目概況介紹牌，繪制實時在線的數字項目全景圖。數字智慧調度中心示意圖如圖1所示。

2.2"安全管理

通過云計算、大數據、物聯網等信息技術，構建高速公路項目建設信息化安全管理體系，實現安全管理過程可追溯、結果可分析。現場管理人員通過創建安全風險隱患事件，將照片、視頻、整改通知單等通過手機APP端上傳至管理平臺，結合文字補充描述，可快速實現現場施工安全管理，提高安全管理效率。手機APP端安全管理界面如圖2所示。

2.3"質量管理

構建質量管理體系，實現施工質量的全方位監管，輔助質量管理標準有效落地，提高現場質量檢查管理效率，保障工程項目高質量交付。管理人員可通過手機APP端實時上傳工點建設信息，并結合引用的規范標準，減少煩瑣的線下報驗程序，提高質量管理效率。手機APP端質量管理界面如圖3所示。

2.4"勞務管理

利用物聯網技術，借助智能終端設備，建立勞務管理系統，實現工人實名登記、安全教育、考勤管理、工資監管、現場管理及相關數據的統計和分析，提高項目現場勞務用工管理能力，保障勞務工人與企業的合法權益。

2.5"物料管理

建立物料管理系統，將智慧工地物料數據進行集成、分析、處理、存儲。通過指揮中心的數據分析平臺，協助項目進行科學化管理，提高項目管理水平，實現對機械設備、物料等主要生產要素的動態管理。物料管理系統如圖4所示。

運用物聯網技術，通過地磅周邊智能監控設備自動采集精準數據；運用數據集成和云計算技術，有效積累物料數據資產，實現物料數據的保值和增值；運用互聯網和大數據技術，實現多項目物料數據監測和全維度智能分析。

3"高速公路建設項目數字化管理系統構建

目前，高速公路項目建設過程中存在諸多問題，如工程數據引用不統一、各部門數據不關聯、數據無法實時共享、安全管理時效性差、人員管理漏洞大等，因此，急需建立一套能夠將安全管理、質量管理、勞務管理、物料成本管理等集成為一體的項目管理平臺。基于此，本文通過融合BIM+GIS技術、工程分解結構（EBS）和工作分解結構（WBS），建立高速公路建設項目數字化管理系統，以期提升高速公路建設項目管理水平和質量。

3.1"BIM+GIS技術

在高速公路建設項目管理中，借助BIM+GIS技術，能夠實現工程數據、監控量測信息、數字管理信息的整合、共享和交互。基于前期傾斜攝影的數據處理與GIS技術的高精度結合，構建高速公路帶狀三維模型，集成公路基礎地理信息、空間信息、結構集合模型信息，將二維圖樣模擬至三維場景，作為動態設計的前端指導和智慧建造的科學決策。通過數字化手段構建平臺集成化管理體系，并與模型具體部位相關聯，實現線上申報、審核、審簽的可視化管理，最終形成電子化工程檔案。

3.2"工程分解結構（EBS）

通過實體工程的結構化分解，賦予每項工程實體一定的編碼和信息規則。例如，在進行T梁預制安裝過程中，賦予梁體EBS編碼，從梁體臺座管理、鋼筋綁扎、模板安裝、混凝土澆筑到預應力筋穿束張拉、養生、架梁，再到運營期養護管理等實現梁體全生命周期管理。

3.3"工作分解結構（WBS）

基于質量檢驗評定中的單位、分部、分項劃分，建立WBS結構樹，將BIM、EBS、WBS編碼進行對應，實現實體構件單元質量、安全、進度、支付、核算等的關聯和對應，實現項目數據存儲、關聯、引用、繼承和追溯，實現項目管理標準化、規范化、精細化和數字化。

3.4"平臺構架

基于BIM+GIS+EBS+WBS，利用數字調度智慧中心，集成安全、質量、勞務、物料、試驗數據、實況在線等10個模塊系統，將工程建設期、運營期數據信息匯總形成工程建設信息數搭據庫，建高速公路建設項目數字化管理平臺。在建設單位、施工單位、監理檢測單位、養護管理單位間實現數據共享，便于各方調取、查看工程建設信息。高速公路建設項目數字化管理平臺架構如圖5所示。

4"案例分析

4.1"項目概況

某高速公路建設項目路線全長43.539km，項目總投資40.85億元。全線按照雙向四車道高速公路標準建設，共設橋梁6444m（包括互通主線橋），占路線全長的14.8%；設涵洞22道（包括互通主線涵洞）；全線設互通立交3處，分離式立交10處，通道37座（包括互通主線通道）；設服務區1處、匝道收費站3處、主線收費站1處。項目地處高地震烈度區（抗震等級為Ⅷ級）、高濕陷性黃土區（濕陷等級為Ⅱ～Ⅳ級）。

4.2"GIS駕駛艙

通過GIS“一張圖”（可以任意切換地圖和衛星模式）可以綜觀項目總體布置，直觀了解項目地理環境、施工方案布置考慮因素、總體調度策略等信息。同時，可以通過導航按鈕在地圖上快速定位和查看各關鍵單位工程或場站布置位置，直觀展現各類單位工程、場站數量和位置、項目關鍵指標（包括工程造價、線路里程、總工期等）、項目基本信息等。GIS駕駛艙界面示意圖如圖6所示。

4.3"實況在線

通過多種影像采集方式，立體式、多維度地呈現施工現場實景，實現實時畫面和信息的瀏覽和查詢。利用指揮中心指揮話筒實現線上云管理。通過現場實時動態管理實現遠程指揮，發揮智慧指揮的優勢。實況在線界面示意圖如圖7所示。

4.4"數字梁場

將梁場的三維模型場區設置、設備配置、生產工序進行綜合展示。通過接入梁場專用攝像頭等對梁場的各個工序、各種設備、各個區域進行遠程視頻監控，實時了解梁場生產動態。對梁場生產數據進行總體統計分析，為智慧指揮提供基于制梁、存梁和架梁不同維度的施工進展分析模型。以臺座為展示維度，為梁場管理人員實時、動態、直觀地展示每個鋼筋臺座、制梁臺座、存梁臺座的工序進展信息，便于梁場管理人員實時了解梁場生產狀態。同時，可以根據各工序的進展狀態科學合理地安排鋼筋、制梁和架梁的作業計劃。以單位工程橋梁為維度，分別直觀展示工程橋梁施工進展，以全視角呈現各橋梁生產進度，便于進行科學合理的進度管理。數字梁場管理界面示意圖如圖8所示。

4.5"風險分級管控與隱患排查治理

風險分級管控與隱患排查治理雙重預防管理體系是實現安全管理關口前移的關鍵抓手。利用平臺系統將雙預控運行機制進行線上連接，提供從策劃準備、風險辨識、風險評價、風險分級管控到隱患排查治理的完整的管理流程信息化解決方案，實現分級管控和排查治理。風險分級管控與隱患排查治理界面示意圖如圖9所示。

4.6"電子圍欄

結合GIS地圖+BIM模型對工作區域進行定位，設定電子圍欄，對比工人手機GPS位置和工地區域范圍，可對脫離工作區域的工人進行實時預警；聯動施工現場攝像頭，對預警位置進行抓拍和錄像。GIS地圖+BIM模型界面示意圖如圖10所示。結合GIS+BIM模型線路導航，快速實現對現場人員、機械設備的實時在線定位，實現生產協調和安全管控。

4.7"質量管理

實現施工質量全方位監控，提高現場質量檢查管理效率，保障工程項目高質量交付。施工質量管理系統界面示意圖如圖11所示。

5"結語

基于項目建設管理重難點與施工現場實際情況，通過“線上+線下”“軟件+硬件”的方式建立基于BIM+GIS+EBS+WBS的高速公路建設項目數字化管理平臺，并以某高速公路建設項目為例，闡述數字化信息技術在該平臺中的應用效果。

通過案例分析可知，該平臺在現場監控、安全生產、質量管控、現場管控、勞務人員管理、設備管理、構件預制等方面具有顯著優勢，提高了高速公路工程建設項目信息化、智慧化、精細化管理水平，對實現高速公路建設項目全生命周期數字化管理具有重要作用。

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收稿日期：2023-02-01

作者簡介：

馬世俊（1990—），男，工程師，研究方向：公路工程施工與設計、建設項目管理、安全生產等。