鲁班数字施工平台应用项目入选住建部智能建造新技术新产品创新服务典型案例(第一批)

2021-12-16

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12月15日,住房和城乡建设部发布了《住房和城乡建设部办公厅关于发布智能建造新技术新产品创新服务典型案例(第一批)的通知》。



其中,由中国五冶集团有限公司和鲁班软件股份有限公司联合申报的“智慧建造施工管理平台在成都市大运会东安湖片区配套基础设施建设项目的实践”实力入选住建部智能建造新技术新产品创新服务典型案例(第一批)!


2015年,中国五冶集团引入鲁班工程管理数字平台(鲁班BIM系统平台),全集团全面推广应用,2018年应用BIM技术项目产值达70%,截止2021年10月数字平台应用授权账号达1300+,荣获各类BIM大赛奖项202个。

2020年,中国五冶和鲁班软件针对成都市大运会东安湖片区配套基础设施建设项目的智能建造施工管理平台建设展开深入合作。本平台基于智慧建造管控平台协同管理思维,在降本增效,提升管理效率的同时,进一步促进企业项目实现数字化转型。

未来,双方还将在建筑工业化、数字化、智能化方面展开更深入研究合作,实现企业数字化转型,推动建造过程智慧化。


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住房和城乡建设部办公厅

关于发布智能建造新技术新产品创新服务典型案例(第一批)的通知 


建办市函〔2021〕482号


各省、自治区住房和城乡建设厅,直辖市住房和城乡建设(管)委,北京市规划和自然资源委,新疆生产建设兵团住房和城乡建设局:

  按照《住房和城乡建设部等部门关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》(建市〔2020〕60号)要求,为总结推广智能建造可复制经验做法,指导各地住房和城乡建设主管部门和企业全面了解、科学选用智能建造技术和产品,经企业申报、地方推荐、专家评审,确定124个案例为第一批智能建造新技术新产品创新服务典型案例(案例集可在住房和城乡建设部门户网站上查询)。现予以发布,请结合实际学习借鉴。

附件:智能建造新技术新产品创新服务典型案例清单(第一批)

住房和城乡建设部办公厅
 2021年11月22日

(此件主动公开)


   

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项目案例详情如下↓↓↓

(或复制链接至住建部官网查看)

http://jzsc.mohurd.gov.cn/example/detail?id=211208085324080712


智慧建造施工管理平台在成都市大运会东安湖片区配套基础设施建设项目的实践

中国五冶集团有限公司

上海鲁班软件股份有限公司 


一、基本情况
(一) 案例简介
该案例是智慧建造施工管理平台(如图1所示)在成都市大运会东安湖片区配套基础设施建设项目的实践应用。平台基于项目体量大、工期紧、社会关注度高、传统管理模式难以满足的实际情形,采用“BIM(建筑信息模型)+GIS(地理信息系统)+IOT(物联网)+AI(人工智能)”技术,实现了项目设计可视化、参数化,项目施工虚拟化、流程化,项目信息互通互联,项目管理立体化。
 
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图1 智慧建造施工管理平台

(二) 申报单位简介
中国五冶集团有限公司拥有建筑、市政、冶金、公路四项施工特级以及五项设计行业甲级、勘察综合甲级等多项总承包及专业承包资质,是国家高新技术企业、国家知识产权示范企业、全国质量标杆企业,拥有国家级企业技术中心,在智能建造领域拥有智慧城市、智慧工地、BIM技术服务等多项产品,具有成熟的智能建造能力。
上海鲁班软件股份有限公司成立于2001年,致力于BIM技术的研发和推广,专注打造能够支撑建筑企业集团未来发展的BIM数字化平台——鲁班工程管理数字化平台(Luban Builder),以及可承载园区级或城市级的BIM、CIM数字化底板——鲁班开发者平台(Luban Motor),为建筑产业相关企业提供基于BIM、CIM技术的数字化解决方案。

二、技术产品特点和应用场景
(一) 技术方案要点
智慧建造施工管理平台在建设初期,构建了“规、建、管”的一体化数字底板平台。以大运会东安湖片区配套基础设施建设项目实施为依托,主要建设内容为“建设施工”阶段的开发与应用,并备有“运营维护”阶段的开发接口。

数字底板平台分为数据层、服务层、应用层3层体系架构(如图2所示)。数据层支持主流建模软件数据(Revit、Bentley、Catia、Sketchup、Rhino、Tekla等)及主流数据格式(.FBX、.OSGB、.TIFF等)进行数据规整融合,通过提供场景编辑器进行数据组织,构建1:1数字场景。从数据底层解决多种数据统一组织、输出的瓶颈;服务层提供数据存储、计算、权限等服务,并基于SDK框架提供各种功能性接口,以实现场景的控制及交互;应用层提供仿真技术、逼真的视觉效果、极致的性能表现,在特大三维场景塑造和画面渲染表现方面可以应用于各阶段各领域。

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图2 数字底板平台体系结构

智慧建造施工管理平台基于数字底板平台完成开发应用,分为数据层、服务层、应用层、终端层4层体系架构(如图3所示)。数据层对设计软件的BIM、GIS的静态数据及IOT设备采集的动态数据等多源异构数据进行融合与组织;服务层提供对数据的存储与处理,基于基础组件及API & SDK框架完成对应用场景的功能模块开发与第三方系统集成;应用层主要以BIM+GIS数字场景为基础,结合无人机、IOT设备,实现进度管理、资料管理、环境监测等12个项目管理应用场景;终端层主要通过PC端、Web端、移动端进行应用、协同及共享。综合打造一个可视化、信息化、数字化、智能化的智慧建造管控中枢,从“人与经验”向“系统与数据”进行现代化创新管理模式的转变。

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图3 智慧建造施工管理平台体系结构

(二) 产品特点及创新点
支持多源异构数据融合(多种主流BIM模型数据、GIS数据、倾斜摄影数据等)、多样数据服务、开放的数据接口;采用智慧建造施工管理平台完成工程项目5个示范区196.7公顷(hm2)公园景观高精度场景还原,建立无边界1:1的数字孪生虚拟场景;分级授权60余家单位、554个管理人员进行协同管理;通过智慧建造施工管理平台完成8个子系统的智慧物联网应用,对各项数据获取、分析,完成了预警推送不少于200次。

1.模型轻量化。支持多种主流BIM静态建模数据接入,通过自主研发的模型轻量化算法,在不影响BIM模型展现的情况下将模型体量减少90%以上(如图4所示),最大程度实现在GIS中将BIM模型无缝接入及高效渲染。


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图4 模型轻量化

2.多源异构数据融合。整合了时空大数据和建筑大数据,提出一体化数字底板平台(如图5所示)。底层基于开源大数据引擎Spark、HDFS等,融入GIS、BIM相关分析算法,扩展了RDD(弹性分布式数据集)使之具备GIS、BIM专业特性,提供真正的数据融合与数据计算平台。
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图5 数据融合

3.分单位分部门分岗位的权限机制。通过对各参建单位人员的不同应用权限设置(如图6所示),明确其岗位工作内容,提高各方协同参建能力。


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图6 角色授权

(三) 应用场景
智慧建造施工管理平台适用于建筑工程建设全过程各环节,目前主要在城市公园项目、特色主题园区项目、公路工程项目等不同类型的工程项目建设管理中应用,受工程地域、规模、类型等因素影响小。平台主要解决组织及统筹管理难、高品质设计效果呈现难、地形营造控制难等难题,改变了传统建筑施工现场参建各方现场管理的交互方式、工作方式和管理模式,实现工程管理的可视化、信息化、数字化、智能化。
三、实施情况
(一) 工程项目基本信息

大运会东安湖片区配套基础设施建设项目(如图7所示)是第31届世界大学生运动会支撑性的重要配套设施项目,也是成都市公园城市建设的基础,项目占地394.73公顷(hm2),主要包括水库、园林、桥梁、道路、隧道工程。


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图7 项目效果图

(二) 数字孪生
1.虚拟建造。根据设计方案,对园区内300余种乔木及100余种灌木进行1:1建模,形成苗木模型库(如图8所示),并进行模拟栽植(如图9所示),共完成5个示范196.68公顷(hm2)公园景观虚拟建造,提前感受完工效果,起到优化设计和服务施工的作用。
       
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图8 苗木模型           
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图9 苗木模拟栽植

4.绿植优化。依靠虚拟建造技术,直观的进行栽种方案比选,提前呈现公园完工效果。在苗木搭配、树种间距等方案中,累计完成526处绿植优化(如图10所示)。较传统设计方法可缩短25%~30%景观方案定稿时间,并避免后期变更造成资源的浪费。


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图10 绿植优化

5.服务施工。依托数字虚拟场景,施工人员能更好理解设计意图,较传统施工方式,此方法提供三维可视化工具,便于管理人员对作业人员更好进行交底(如图11所示),避免因施工误差造成的经济和工期损失。
图11 现场施工对比

6.“无人机+GIS”测量。工程实施前,利用无人机(大疆M300RTK+赛尔PSDK102S)采集作业区域内的地理空间数据,采集范围达到394.73公顷(hm2),生成三维地形模型(如图12所示),将模型中的地理点云数据导出,处理形成场地等高线及坐标点,提供地形设计所需的原始地形数据。
                                         
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图12 三维地形模型

工程实施中,将采集的空间坐标数据处理,形成场地等高线及坐标点,动态分析区块挖填方量,实时调整土方开挖方案,减少土方二次开挖量。据统计,采用传统的人工测量方法约600人次才能完成全区域的测量工作,而无人机测量仅耗时2个工作日,且测量精度可达全场区分米级、局部厘米级的要求,较传统人工测量方式减少90%~95%的测量时间,提高了土方作业工作效率。

7.微地形调整。采用“无人机+GIS”测量技术输出并处理生成地形模型,在平台中原始地形模型与设计地形模型叠合比较(如图13所示),能够直观地掌握填挖高差,高效率、高质量地完成地形营造工作,为项目节约2个月的地形微调时间。


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图13 地形模型叠合比较

8.临建方案比选。平台通过自主研发的模型数据算法,对地形、BIM、倾斜摄影等数据进行融合,直观展示施工主体与周边地形关系,通过人员、运输车辆三维行进路线模拟,验证临时设施的合理性和实施性,得到最优的临设搭建方案(如图14所示),最大限度减少现场材料二次搬运。
  
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图14 模型融合        
         
(三) 创新项目管理

1.无人机巡航影像。无人机模块(如图15所示)集成了正射影像、倾斜摄影地形模型、土方填挖分析、航拍画面。通过实际土方挖填量与数字场景中土方挖填数据进行对比分析,完成了5次土方挖填方案优化;通过将无人机设备接入平台,定时定区域完成了86次自动巡航飞行;通过数字场景与航拍施工视频进行对比,直观展示项目进度。


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图15 无人机模块

2.人员定位。采用5G通讯技术、北斗定位技术与管控平台融合,项目管理人员通过配戴定位胸牌,将项目管理人员在项目数字场景中动态展现(如图16所示),确保安全巡视工作落地。


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图16 人员定位

3.车辆定位。通过在主要作业车辆上安装定位装置,追踪车辆行动轨迹(如图17所示),优化线路规划方案,最大限度减少交通冲突点,提高机械设备安全管理及运输效率。


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图17 车辆定位

4.砼试块养护智能监控。该系统由植入设备、标养架、同养架、收样设备、认样设备、管理终端共同组成。系统信息包括养护状态、养护条件、养护预警次数等(如图18所示),使得各参建单位实时监控养护质量,保证混凝土的养护质量。


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图18 砼试块养护智能监控系统

5.基坑位移监测。本项目现场布置监测点93个,通过平台实时查看各监测点位移变化、变化趋势及监测的可视化区域范围(如图19所示),对监测数据异常情况完成预警推送5次,有效减少基坑边坡的施工风险。


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图19 基坑位移监测系统

(四) 基础项目管理

1.电子沙盘。电子沙盘(如图20所示)包含项目参建单位的基本信息,便于对项目基本信息的区域划分、统一归集、可视化查询。


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图20 电子沙盘

2.进度管理。平台与BIM系统数据互通,建立结构物全生命周期状态,能查看进度现场生产管理信息(如图21所示),实现施工过程模拟及现场进度对比,为进度纠偏提供直观依据。


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图21 进度模块


3.资料管理。各工程资料与BIM模型构件关联,各参建方通过电脑端、手机端查阅(如图22所示),实现项目资料的各方协同、应用与共享。


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图22 资料模块

4.协同管理。基于平台线上完成了各方报检报验、专项检查等传统线下工作流。本项目60余家参建单位共554个人员,共完成了2890个工作审批的流程闭环(如图23所示)。


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图23 协同模块

5.环境监测。通过平台可实时查看现场天气、温度、湿度、PM2.5及PM10情况(如图24所示),现场环境数据达到预警阈值时,会将预警消息自动推送给到手机端,便于管理人员及时、有效的完成对现场环境的整治处理。


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图24 环境监测

6.人员考勤。人员考勤模块(如图25所示)将人员实名制、出勤记录对接监管系统,通过平台实时查看当日现场各队伍、各区块、各工种作业人员数量及考勤记录。


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图25 人员考勤模块

7.施工现场监管。通过实时视频监控并记录施工现场车辆、人员进出、人员安全帽佩戴等情况(如图26所示)。同时,视频监控对接住建平台,辅助政府部门对项目统一监管。


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图26 视频监控模块

四、应用成效
(一)解决的实际问题
1.提升了组织及统筹管理效率。该项目参建单位多、施工范围广、进度控制难、施工组织管理难度大。传统管理模式中,消息流通不畅,导致沟通效率低,影响项目组织及管理。通过使用智慧建造施工管理平台,加强了各参建单位间的协调与管理,使管理立体化,能够实时获取施工过程中的质量、安全、进度等信息,大幅提高了数据收集与传递的效率,保障信息交互的时效性,实现了项目信息化管理,提高了各岗位间的沟通效率,为项目决策提供了可视化的数据支撑。
2.解决了景观设计效果呈现难的问题。景观工程受关注度高,参与各方对美的审视存在不同,导致项目景观设计方案确定时间长、实施过程中变化大,最终成形效果难以控制。通过场景虚拟还原技术,对未来场景进行数字化、虚拟化建造,在沉浸式体验中,提前感受景观完工效果,锁定设计成果、加快设计方案敲定;并且具备优化设计和服务施工的作用,使景观效果一次成型,完美展现设计效果,减少施工样本区的修建,控制施工成本,缩短施工周期。
3.解决了地形营造控制难的问题。大型施工场区内征迁推进不一,多区域需要分布实施,短时间内需要完成大量土石方内平衡,形成设计地形格局,土石方调配难度大,地形复测工作量大,地形调整时间长。将无人机测量数据生成施工地形模型,导入智慧建造施工管理平台与设计地形叠合比较,能够精确掌握填挖高差并快速计算工程量,优化土石方调配方案,提高地形测量效率,缩短地形调整时间,极大提升土石方作业工作效率。
4.促进参建单位数字化转型。当前建筑企业的数字化程度相对较低。通过以BIM+GIS数字场景为基础,结合无人机、IOT设备,实现数据采集多元化,功能便捷化、应用场景立体化,为企业数字化转型添砖加瓦,推动建造过程智慧化。
(二)应用效果
智慧建造施工管理平台实现三维场景的搭建和还原、多专业软硬件信息的互通互联、打破了项目管理的数据壁垒,工程信息随时、随地抓取,及时反映项目推进的各项信息,为决策提供了数据支撑,强化对项目现场的实时监管,提升了项目智慧化建造应用水平,为实现建造过程智慧化奠定坚实基础。本平台构建了一个全生命周期的智慧建造管控中枢,有利于实现项目现代化创新管理模式的转变,达到服务设计、提升施工品质、加快施工进度、优化项目成本、实现虚拟建筑、管理信息化的整体目标。
 

执笔人:
中国五冶集团有限公司(杨根明、罗建勋、陈明实)
上海鲁班软件股份有限公司(胡铂、魏茂文)
审核专家:
郭红领(清华大学,建设管理系副系主任、副教授)
李久林(北京城建集团有限责任公司,总工程师、教授级高工)



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