“數智化+全過程工程咨詢”推動高品質建設
——科學谷項目智能建造應用案例

文｜胡堯

同炎數智科技（重慶）有限公司成立于2010 年，公司定位為工程項目全生命期數智化服務首選集成商，是工程咨詢領域的創新科技型企業，以實現“數智賦能美好生活”為企業使命，在全國率先提出數智化全過程工程咨詢創新模式。公司聚焦城市建設全期，集成關鍵節點，向前端融合服務，向后端產業延伸，形成數智全咨、數智策劃、數智建造、數智運營四大數智服務。公司數智化產品已經廣泛應用于城市園區、市政交通、生態環境和教育醫療等場景，提供涵蓋多專業、全階段、強融合的數智化服務整體解決方案，達到項目全生命期數據“融合化可視化可控化”的效果。

一、項目概況

重慶科學城電子信息產業孵化園（科學谷）項目是國家自主創新示范區、國家（西部）科技創新中心——重慶市高新區的重點項目，是西部（重慶）科學城首批科技創新產業園，地處科學城核心區，西臨科學公園、東靠科學大道，以高新技術服務業為核心，協同發展新一代信息技術和數字產業，規劃布局總部經濟、中試研發、孵化培育、產業及人才配套等功能分區，打造全市創新產業最集聚、創新要素最活躍、創新人才最密集、創新生態最優越的智慧之谷、科學之谷。

項目建設單位是重慶高達開發建設有限公司，同炎數智科技（重慶）有限公司作為本項目的全過程工程咨詢單位。

在重慶市高新區管委會的帶領下，科學谷是高新區首個采用“數智化+全過程工程咨詢”的項目，以智慧運維為導向打造“數智建設大腦—科學谷項目BIM 協同管理平臺”。科學谷“數智化+全過程工程咨詢”主要包括五大板塊：投資決策綜合性咨詢、設計咨詢、造價咨詢、工程監理、全過程BIM 集成運用。

項目通過BIM、5G、物聯網、大數據、無人機等新型信息技術構建數智化管理體系，達到數據、流程和模型的深度融合，從而提供數智化全過程工程咨詢的集成應用融合服務，實施智慧化管理，科學組織參建各方協同工作，大幅提高信息化程度和工作效率，實現項目高效率、高品質建設。

二、建設目標

項目建造按整體綠建二星、裝配式雙50%打造，主要圍繞綠色低碳、智能技術等領域，打造最前沿科技集聚地和智能之谷、低碳之谷。

三、應用成效

（一）數字化設計

圖1 基于Civil 3D 的地質模型

圖2 BIM+GIS 場地模擬分析

1.勘察設計階段：根據勘察設計資料，通過Civil 3D 軟件自動生成原始地形地貌模型，再根據科學谷地勘數據，由二維數據到三維數據，由鉆探點到地質層再到地質體，快速生成了結合BIM+GIS 的三維地質模型，直觀地展示了工程主體與底層的位置關系，以及地質體的空間結構和屬性分布特征，為科學谷項目前期勘察提供了技術支持。

結合GIS+BIM 技術自動生成場地模型，并根據科學谷勘察數據，進行高度和坡度分析，直觀展示原始地形地貌與周邊環境的位置關系，為項目前期方案提供可視化可量測的決策依據，作為設計、施工工作的基礎。

2.方案階段：通過對設計單位原二期路網方案進行BIM 模型建立及數據提取，發現園區路網整體標高受限，將大面積出現40 米以上的高切坡，施工難度大。通過BIM 模型模擬，全咨單位提出該方案未能充分與重慶山地融合，且投資額過大。

項目融合BIM 咨詢、設計咨詢、造價咨詢、監理咨詢團隊，并會同設計單位在原方案基礎之上快速建立三個比選方案BIM 模型及分析結果（如圖3）。最終，從經濟性和可實施性方面綜合考慮，比選方案三通過，相較于原設計方案，節省挖方約44 萬立方、節省投資約4500 萬元。整個方案決策過程依托BIM+設計+造價的深度融合快速推進，縮短決策時間約15 天。

圖3 配套路網二期BIM 方案比選

圖4 科學谷一（左）、二（右）期場平模型

圖5 基于ArcGIS 的一期局部地質模型

圖6 科學谷一（左）、二（右）期模型

圖7 管綜優化前后對比

圖8 正射影像校對基坑及建筑輪廓

圖9 科學谷項目數字孿生底座

圖10 IoT 數據在數字孿生底座的集成

3.初步設計階段：利用能耗模擬分析結果判斷建筑選材、設備選型，實現建筑節能等重要作用。利用Pathfinder 軟件，導入CAD 圖紙后，進行人流疏散仿真模擬分析，分析人流疏散路徑痕跡和人流疏散人群密度等各種狀況下建筑的疏散情況，輔助設計單位優化方案設計布局，幫助優化建筑物場館等人群聚集場所的性能結構，并可在事前設計出正確有效的應急管理措施，提高疏散效率的同時盡可能降低擁擠事故的可能性。項目在復雜節點處進行了交通流仿真模擬，直觀形象地模擬出車輛、行人、道路、交叉口、信號燈等隨時間變化的三維動畫狀態，并提供了對車輛、行人、信號控制三大類型的指標評價和結果分析，為設計單位交通設計提供優化，也為園區建成后的交通管制措施提前進行預警。

4.施工圖階段：科學谷項目全專業BIM 模型建立及整合。現階段已完成科學谷原始地形地貌模型、科學谷一二期場平模型、一期局部地質模型、科學谷一二期95 萬平方米BIM 模型、科學谷一期道路模型以及全專業模型整合的工作。其中提交BIM 分析咨詢報告345 份，解決設計中軟、硬碰撞等問題超1500 個，大量減少設計變更，做到事前控制，為后續施工到運維的全過程BIM 集成應用打下基礎。

管綜優化，輔助后續施工。全咨單位在施工圖建模階段，通過管綜優化提前發現并解決各種沖突與碰撞，減少返工，縮短工期20 天，節省投資約650 萬元。通過管綜優化依次合理布置各類管線，生成不同功能區的凈高分析圖，輔助設計單位進行精裝修方案設計。

預留預埋。根據管綜優化后的模型導出預留預埋深化圖，在現場組織深化圖紙交底并按圖施工，做到事前控制，縮短工期，預留預埋可視化將問題提前解決，節約成本。

碰撞檢查。采用Navisworks 軟件碰撞分析功能，對場平基坑支護與既有建筑室外管網可能存在的沖突及碰撞進行查驗。根據碰撞分析結果，BIM集成應用團隊及時與設計團隊及現場管理團隊進行溝通，避免了在實際開挖及支護過程中因基坑支護與既有建筑室外管網沖突而產生的變更或管線遷移，避免了項目因此沖突相關問題導致的進度延后，同時也進一步為項目節省了可能因沖突而產生的費用。

（二）工業化生產

通過BIM 技術對項目裝配式構件輕質隔墻板進行提前排布深化，充分利用材料避免隔墻板現場施工時隨意拼接，盡量將材料優化成一塊或半塊整板，在節約材料的同時提高現場施工質量。

傳統疊合板采用木模鋪設時，常采用滿鋪進行施工，拆模后成型效果不佳，出現較多漏漿情況，且對模板的滯留量較大。項目對模板的鋪設方法進行深化，在采用“花板”的鋪設方式，同時在模板邊緣粘貼雙面膠防止漏漿，現場實施后效果好。通過對疊合板的模板進行深化，節省模板費用約50 萬元，節約人工費約15 萬元。

（三）智能化施工

1.虛擬樣板，動畫模擬。項目充分發揮數智化手段，制作質量、安全等虛擬樣板并通過平臺模型二維碼分享粘貼于現場方便各方人員對樣板進行查看和學習。同時還對重要工序、危大工程等，在實施前對這些重難點部位制作BIM 施工模擬視頻。線下對操作人員進行可視化交底，保證交底效率；線上通過協同管理平臺，便于管理人員及操作人員在現場即可清楚的了解施工過程和要求，把控建設質量和安全。

2.基于地質模型的樁長模擬，輔助收方計量和現場控制。本項目借助BIM 模型和Dynamo 可視化編程手段，分別建立出地質模型和樁基礎模型。以模型的可視化、參數化的形式來進行模型間的自動交互，從而快速、準確的計算出每根樁達到持力層的長度。

3.無人機多手段輔助現場智能化管理。通過正射影像圖和CAD 圖紙坐標對準的方式，幫助監理團隊對基礎位置和主體外輪廓等進行快速校對，方便監理團隊直觀地看出建設與設計是否存在偏差，把控施工質量。

通過無人機從不同高度及角度對現場進行航拍，將視頻和圖像資料傳送至操作人員，利用軟件收錄及分析，呈現施工現場全貌，利于管理人員進行現場管理，根據施工情況及時調整施工策略，進而優化施工流程。同時，利用基于無人機技術的全景技術對模板拆除、高處作業、建筑起重機械的巡查，對施工現場安全的實時監督。采用無人機傾斜攝影和BIM 模型結合的手段，多量對比把控現場土方開挖工作進度、成本和質量。

4.智能機器人使用。項目對有條件的區域采用條板安裝機器人完成二號地塊2 單元2-9 層條板安裝，在用時方面，人工安裝一塊大約10 分鐘，機器人安裝一塊大約15 分鐘，但提升了安全性和安裝質量，減少了工人的體力勞動。同時對安裝機器人進行升級處理，覆蓋更多的邊角安裝區域，提升機器人的使用率。

5.信息化管理。項目圍繞數智建設新技術、新模式、新場景的應用，打造“1+2+3+N”的創新管理體系，即構建并圍繞一個數智建設大腦——科學谷項目BIM 協同管理平臺，融合“技術+管理”的雙輪驅動，實現組織創新、平臺創新、技術創新三個創新目標，集成N 個BIM 新場景應用——建筑信息模型技術在本項目全過程工程咨詢中的應用，即通過建立完整、準確的建筑信息模型，為整個項目提供完整的、與實際情況一致的建筑工程信息庫，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，提升了整個項目的工程效率，并使整個項目在全生命周期具備可直觀視化性、可即時協調性、可真實模擬性、可高效優化性等特性。將科學谷項目BIM 協同管理平臺作為整個管理體系的大腦，將數據、流程和模型與建設全過程多場景深度融合，實現項目一體化、生產協同化、管理平臺化、決策智慧化、業務生態化，助力科學城成為具有全國影響力的科技創新中心，為科學谷建設“強身健體”，科技賦能，為項目效率和效益創造價值。

基于業主方管理，模塊最全、功能最完善，適用于參建各方的科學谷項目BIM 協同管理平臺。以BIM、GIS、IoT 和大數據為核心，有機結合“小前端+大后臺”的管理模式。自2020 年9 月上線后，定制化更新迭代18 大模塊、49 子模塊，實現模型+實景可視化管理，基于WBS+PBS 項目管理流程全關聯，覆蓋項目全生命期，是國內一流的自主研發BIM 項目協同管理平臺，支持業主組織各參建方在平臺上通過可視化數據庫進行溝通交流，對項目全生命期實施全過程一體化管控，以數據驅動管理，賦能業主智慧建設。

6.全生命期工程項目智能化應用數據整合。科學谷項目是大型的群體復雜項目，在項目建設過程中，通過全咨單位提供的項目協同管理平臺為基礎、包含五大板塊的項目全生命期的咨詢服務，使得項目集各階段的界面可以相互打通、彼此串聯，實現工程項目咨詢的整體性、連續性和靈活性，發揮出1+1>2 的效果，避免出現“卡脖子”現象，有序推進項目策劃、招標采購、開工準備、現場施工協調等工作。

7.標準化線上BIM 咨詢表單，減少工程變更。利用科學谷項目BIM協同管理平臺，創新開發標準化 BIM咨詢表單流程，實現線上與設計單位協同。在搭建科學谷一、二期項目全專業（建筑、結構、機電）BlM 模型過程中，累計在平臺上流轉了340 份BIM 咨詢報告，優化、更新、修正施工圖問題達1000 個以上，節省投資約500 萬元，做到事前控制，減少工程變更。

8.發揮設計管理作用，保住設計質量與進度。科學谷項目BIM 協同管理平臺做為一個工程建設全過程綜合管理平臺，不僅建立了數據庫和數據資源儲存、治理、共享平臺層，統一了項目編碼、業務編碼、數據編碼，整合了應用系統，優化了業務流程，還打通了勘察設計、施工作業、竣工驗收等環節的數據通道，實現跨部門、跨地域、跨層級的數據交換共享應用。通過科學谷項目BIM 協同管理平臺，全咨的設計咨詢團隊在線上流轉了超過115 份設計咨詢報告，結合專家團隊意見，針對設計方案在功能、布局、空間、結構、材料、設備、成本等大的方面提出專業且實用的建議，使建筑、結構、機電等專業設計更加經濟合理，截止目前已節省投資約3800 萬。

9.數字孿生的實現。全咨單位自主研發了科學谷項目BIM 協同管理平臺，并在項目施工階段對平臺進行了升級迭代，以BIM+GIS 技術為核心，結合物聯、智聯以及AI 技術，集成項目各類模型信息，統一數據交換接口標準，實現項目數字孿生，形成了一個數字的重慶科學谷項目。模型中集成了項目中多項多源異構數據，基于這個數字底座可進行設計成果的模擬優化和可視化展示匯報，以及后期項目在建設階段管理數據的集成。其中，物聯網IoT 數據已集成到科學谷項目BIM 咨詢團隊搭建的數字孿生底座中，如攝像頭的實時視頻數據。在數字孿生環境中可以看到攝像頭相對臨建項目部的準確位置和施工大門處攝像頭實時畫面，實現虛實結合。