中铁十六局集团有限公司

郑许市域铁路信息化创新应用成果总结

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郑许市域铁路项目

信息化创新应用成果总结

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第一章项目概况及项目重难点分析

1.1 项目概况

郑许市域铁路工程(许昌段)北端起于郑州、许昌市界，南端止于许昌东站。铁路等级：市域铁路，设计时速：120km/h。本标段位于河南省许昌市境内，起止里程：CK49+448～CK83+141.2，线路全长33.78km。主要工程量：高架线长27.823km、地面线长1.941km、地下线长4.016km，设站11座，其中高架站9座，地下站2座，平均站间距约3.6km，设梅庄停车场1段，在颍川大道站、永兴东路站附近设主变2座。并负责预制和架设箱梁758孔;本标段范围内的轨道工程，四电、设备安装及装饰装修工程。郑许市域铁路施工总平面图如图1-1所示。

图1-1 郑许市域铁路施工总平面图

Fig.1-1 Zheng Xucheng Metropolitan Railway Construction Plan

1.2项目重难点分析

(1)项目投资大，成本控制难度高

郑许段投资106亿元，成本控制任务重，稍有偏差就会造成国有资产的流失浪费，给企业带来严重随时，因此成本控制成为整个项目的重中之重，通过应用BIM技术，能够在项目前期对成本进行更为精确的估算，在项目中期有更为准确的控制。

整个拆迁范围广，道路迁改等工作做，应用BIM技术对道路、管线迁改做详细的方案设计，拿出最为合理的迁改方案，减少项目投资浪费。

(2)参建部门多，协同管理困难

该项目指挥部下属七个项目经理部，第一项目经理部负责两个地下站及盾构部分，第二项目经理部负责5个高架区间，第三经理部负责2个高架站、4个高架区间及梁场、搅拌站等附属单位，第四项目经理部负责梅庄停车场，第五项目经理部负责7个高架站，第六项目经理部负责机电安装部分工程，第七项目经理部负责全线铺轨工程。

(3)工艺工法复杂工程难度高

在该项目中，有明挖、盾构、高架，技术难度高，下穿郑万高铁，上跨双洎河、京港澳高速公路，工艺工法牵涉较多，相对复杂，在本项目中对个重点工艺工法如桥梁桩基模拟、节段梁拼装工艺，节段拼装制作项梁工艺实施模拟，进行可视化交底，详细的阐述了功法的施工顺序及施工要点，提高了施工效率。

对盾构区间管片智能化设计，大大提高了设计效率，减少了设计错误，保证了施工的顺利快速进行。

(4)工期紧，任务重进度、质量、安全管理要求高;

该项目整个工期约40个月，要完成全线通车，任务重，工期紧，对进度、质量、安全管理要求高，采用BIM综合管理平台能够实现信息化管理，对进度、质量、安全全面控制，施工过程资料繁多，信息来往交叉频繁，采用BIM平台技术保证了管理的科学性，提高了管理效率。

(5)涵盖专业广

轨道交通工程涵盖专业广，包含建筑、结构、暖通、水道、电气、FAS、BAS、综合监控、轨道、通信及信号等，专业之间交叉多，碰撞多，采用BIM技术能够减少施工过程中的管线碰撞，降低投资，缩短施工工期。

为了确保施工质量和工程进度，特引进BIM技术，提高郑许市域铁路指挥部基于BIM技术的项目信息化管理水平;提升集团BIM应用技术和管理能力，形成企业在基础设施建设领域的竞争优势;实现项目从前期到竣工全过程的BIM技术，实现基于BIM的数字化建造和管理，通过BIM技术应用，配合本项目实现项目建设全面创优目标。

第二章软硬件配置

2.1 软硬件设施配备

2.1.1 项目软件配置

表2-1 本项目所用软件类型及软件名称概况

序号	软件类型	软件名称
1	三维建模软件	AECOsim Building Designer
2	三维建模软件	REVIT
3	模型整合平台	中昌综合管理平台
4	碰撞检查软件	AECOsim Building Designer
5	施工模拟软件	Navigator
6	二维绘图软件	Autodesk Autocad
7	模型浏览、协同软件	中昌综合管理平台、ProjectWise
8	三维动画制作	Lumion、LumionRT
9	文档生成软件	Microsoft office
10	文档演示软件	Microsoft PowerPoint
11	BIM应用管理平台	中昌综合管理平台
12	工程算量软件	QTM
13	VR漫游	UE4
14	基础应用	MicroStation
15	实景建模软件	Context Capture
16	钢筋建模软件	prostructures
17	区间建模软件	powercivil
18	生产管控软件	北京中昌梁生产场管控平台

本项目中共涉及软件18种(如表2-1所示)，其中建模软件5种，这5种软件分别用来完成区间、车站主体、钢筋、实景等建模工作，建模完成后将模型装至其他软件，进行二次整理，生成如图片、可操作的三维模型、动画等，完成可视化交底、工艺工法模拟、场地布置等应用工作。建模工作完成后，将模型加载至综合管理平台及梁场生产管控平台即可实现整个项目的进度、质量、安全等管理。

在项目中重点应用的软件为AECOsim Building Designer，该软件在曲线工程里能够更加准确的表现建筑外观，而传统的revit等其他建模软件在表现能力上相对较弱，操作较为复杂。同时AECOsim Building Designer建成的模型比较小，在综合管理平台上加载方便，特别是基于B/S架构的综合管理平台，平台对网速依赖较为严重，加上当前国内模型轻量化技术较为落后，ABD此时优点更为突出。

表2-2 本项目所用服务器配置情况

序号	硬件名称	配置	型号	数量
1	服务器		Dell R730	3
2	CPU	Intel E5-2620 V3 两颗
3	内存	128G RDIMM 内存
4	硬盘	2TB 7.5K RPM NLSAS硬盘八颗
5	磁盘阵列卡	2GB 12Gbp/s SAS PCI-E RAID
6	网络接口	≥4口千兆以太网口适配器iDRAC企业版激活
7	路由器		H3C NS-SecPath F100-A-G-AC	1
8	控制端口	≥2个MIM插槽
9	交换机		华为S1700-52GFR-4P-AC高速交换机	1
10	存储器		DELL SCV2000 SAS 存储器	1
11	硬盘	2TB NLSAS 6GB 3.5寸 7.2K RPM 热插拔硬盘（共12块）
12	冗余电源	≥600瓦
13	光纤子卡	选择存储器需要在服务器上加配光纤子卡
14	终端台式机		Dell Optiplex	8
15	处理器	Intel i5 7500或以上级别处理器
16	内存	≥16G 内存
17	硬盘	1TB或以上硬盘
18	显卡	4G显存，独立显卡
19	移动PAD	移动PAD	Microsoft Surface Pro 5	2
20	操作系统	Windows Server 2014或更高版本 COEM版本
21	机柜	60010002000 mm	图腾	1

2.1.2 项目硬件配置

BIM综合管理平台的运营数据具有数据量大、数据种类多、实时性强、数据所蕴藏的价值大等特点。同时，还需要在合理时间范围内完成对如此海量数据的撷取、处理、整理以及管理。鉴于以上特点，在该项目设置如表2-2所示服务器配置：

2.2 人才配置

为保证项目的顺利实施，BIM实施参与人员47人，其中中高级职称人员22人，该部分人员大都有一定的BIM应用基础，能够对软件进行基本的操作，对综合管理平台工作流程有一定的了解，并有熟练的工程施工经验。

工程指挥部参与人员8人，各项目经理部参与人员各1人，BIM技术咨询公司直接参与15人，平台软件开发人员32人。

参与分为两个维度，分别是软件及BIM应用及平台级BIM应用，软件级平台应用主要是在建模软件的基础上直接实施应用，有建模人员完成。平台及BIM应用主要是通过综合管理平台开展应用，由软件开发人员及应用管理人员实施。

第三章信息化综合管理平台

基于互联网+BIM技术，将参建的6个项目经理部的各个部门业务集成到同一个平台上管理，实现了单点登录、协同管理，解决了各部门间原来存在的信息孤岛的问题，实现了资源共享。

在信息化综合管理平台上，形成了以安全质量管理、施工4D进度管理、实名制管理、视频监控、绿色施工等，一站式、系统化的管理模式，确保了工程管理数据化、信息化，从而为优化和创新项目建设、运营提供新思路。

BIM技术融入信息化综合管理平台，为工程管理提供了一种全新的数字化、可视化、可量化的管理工具，加强工作的针对性、有效性，大大提升管理效率，为郑许市域铁路工程信息化建设提供坚实的基础。

3.1 平台开发架构介绍

综合管理平台是基于郑许市域铁路项目自主研发的一款管理软件。它有以下特征：

集成性：设计、投资、进度、施工、质量、安全、信息等各管理应用系统进行集成;参建各方集中使用;
交互性：各应用系统之间数据可交互，各参建单位信息可交换;
共享性：所有参建各方在统一平台下，按权限并不受时间和空间限制进行信息共享;
可视化：项目管理实现多维可视化;
数字化：建筑模型数据融合，信息统一处理，形成数字建筑;
智能化：具有自动识别、自动编码功能。

图3-1 综合管理平台登录界面

Fig.3-1 Integrated management platform login interface

图3-2 综合管理平台架构设置

Fig.3-2 Integrated management platform architecturesettings

图3-3 综合管理平台主要功能

Fig.3-3 The main function of the integrated management platform

郑许市于铁路项目采用B/S架构搭设，极大的方便了用户的使用和维护，涵盖了工程施工管理的5大功能12个模块，工程概况模块主要用于项目展示，BIM数据管理模块主要用来对底层数据进行管理，进度管理、安全管理、物资设备台账、试验室数据台账主要是用于施工管理，视频监控、搅拌站管理、环保监控、材料设备管理属于信息集成，基础信息管理及系统管理属于平台基数数据管理部分。

3.2 平台功能模块

图3-4 综合管理平台首页

Fig.3-4 Integrated Management Platform Homepage

综合管理平台的首页主要分为线路看板、进度看板、标准化工地、项目动态、党建信息、视频监控、进度日报、进度月报、安全生产等几部分组成。

在线路看板里，能够查询到线路各个站点、各个区间的进度情况以及工程概况，是最为直接查看项目情况的入口。

进度看板里分为主要部位形象进度情况和重点工程监控情况，通过这两个入口能够查看各个车站、区间的进度数据，并能都查看重点工程的进展情况。

标准化工地是用来查看工地的安全质量、环水宝、工程现场图片的入口，主要用来做信息展示。

项目动态即使反应项目的重大进展，党建信息为了展示一些重要会议，党政决策的信息。

在首页还能够直接查看重点区域的视频监控，实时看到工地的现场动态。

进度日报、月报能够在首页部分直接进入查看。

3.3 BIM数据管理

BIM数据管理主要是对BIM模型进行管理，并支持在平台上看，数据管理包括BIM版本管理、BIM模型浏览、BIM模型审核、标准化分类、施工区段划分、关键属性集成等功能。

图3-5 综合管理平台BIM版本管理

Fig.3-5 Integrated Management Platform BIM Version Management

图3-6 综合管理平台BIM模型浏览

Fig.3-6 Comprehensive management platform BIM model browsing

图3-7 综合管理平台关键属性集成

Fig.3-7 Integrated management platform key attribute integration

3.4 4D进度管理

(1)需求调研基于项目规模大、工期紧张、进度把控困难的特点，对用户进度管理需求进行深入分析，通过与各分部面对面交流，获取第一手需求。

进度统计需求：施工时要求能够实时统计出天完成量、周完成量、月完成量、累计完成量，并能够通过柱状图、饼图、曲线等可视化形式展示出来。
进度比对需求：能够实时对比实际进度和计划进度的差异，便于及时调整计划进度。
进度报表生成需求：能够生成天完成量、周完成量、月完成量、累计完成量等报表。
进度可视化需求：可以对计划进度进行4D进度模拟，进度实现可视化。
可以对重点工程进度进行监控。
可实现移动端进度查看。

(2)管理流程梳理

指挥部进度管理：指挥部制定整体进度计划，把握进度节点，收集各分部进度，进行综合统计、对比。
分部进度管理：各分部制定详细进度计划，对每天、每周、每月进度进行统计，并做出相应报表，并上报指挥部。

(3)模型建立

按照常规构建细度进行建模，符合土建建模标准。
参照各分部进度计划，深化建模要求，建立模型，满足进度计划管理要求。

(4)计划信息输入

各分部提供进度计划，进度计划输入综合管理平台，并对进度计划进行4D进度模拟。

(5)实际施工信息输入

各分部每天输入实际进度，并在模型中选定构件，平台自动统计工程量，并生成报表，在平台上可以通过变色模型查看。生成的报表可以推送至管理人员移动端。

(6)信息比对

实际进度与计划进度进行对比，实时把控工程进度。进度滞后用警示颜色标识，进度超前用正常颜色标识。并统计出进度差异量，便于领导层决策。

(7)报表生成

对以上数据能够一键生成报表，便于检索。

(8)达到目标

能够对参照输入的计划进度，能够对进度进行对比，对实际进度进行把控、统计、移动推送等功能。具体实施如下

1)编制总控计划

总控计划编制包括选择单位工程、建立任务、关联BIM分类、BIM模型绑定、导出计划、导入计划、4D施工计划浏览、逻辑检查、选择日期模式、表格内容显示模式等内容。

首先根据需求选择单位工程，根据单位工程的划分任务层次，如子单位工程、分部工程等;其次设置子单位及分部任务的开始时间、完工日期，生成计划(如图3-8所示)：

图3-8 综合管理平台生成计划

Fig.3-8 Integrated management platform generation plan

然后将任务与BIM分类标准关联，绑定模型，平台建立的任务和导入的计划均支持自动绑定和手动绑定。最后就可浏览不同分部的计划任务完成情况，进行任务列表设置，时间设置，点击播放按钮，播放时可前进后退进行浏览，模型文件可跟随任务的进行来展示，已进行的本色显示，正在进行的绿色显示，未进行的不显示。选择任务列表中的任务，列表下方显示该任务详情，绑定任务所对应的模型高亮显示(如图3-9所示)：

图3-9 综合管理平台进度展示

Fig.3-9 Integrated management platform progress display

另外可以将平台生成的计划导出为.xml格式，在project上可查看导出的计划，编辑计划中的任务。也可以直接导入计划，选择一个mpp格式的计划直接导入计划，直接导入的计划，导入计划的任务层次为单位工程时，导入后自动转换为子单位工程。

2)进度统计及形象进度浏览

进度统计是将每阶段完成的构件设置在BIM模型中，用BIM模型记录每阶段的施工进度。首先选择构件完成的时间，然后选择目标单位工程，打开目标模型文件，根据所选单位工程，展示相应的模型，模型默认显示为绿色透明，选中的构件显示红色(如图3-10所示)：

图3-10 综合管理平台进度统计

Fig.3-10 Comprehensive management platform progress statistics

形象进度浏览可以浏览施工过程中的形象进度。选择需要查询构件的施工日期，选择目标单位工程的模型文件，根据选择日期和选择模型，浏览进度(如图3-11所示)：

图3-11 综合管理平台形象进度浏览

Fig.3-11 Comprehensive management platform image progress browsing

3)重点任务监控

重点任务监控可以展示各个分部筛选发布的重点任务。日期时间轴范围默认显示三个月。一条刻度线代表一天，红色刻度表示过去的时间，黑色刻度表示将来的时间，红黑交界处是当前所处的时间。时间轴显示的时间范围可设置，页面根据设定的总时间段分成5份，可水平移动日期刻度(如图3-12所示)：

图3-12 综合管理平台重点任务监控

Fig.3-12 Integrated management platform key task monitoring

另外分部添加或删除关注的重点任务，并可对任务添加和回复问题，任务数据由进度计划提供。点击【发布】后，任务将发布到平台，其他人员可在重点任务监控页面看到更新后的任务信息(如图3-13所示)：

图3-13 综合管理平台重点任务列表

Fig.3-13 Integrated management platform key task list

3.5 物资管理

物资管理主要是将物资的进销存台账在平台上进行上传管理，便于管理查阅，便于数据统计(如图3-14、3-15、3-16所示)：

图3-14 综合管理平台设备管理台账查询

Fig.3-14 Integrated management platform equipment management ledger inquiry

图3-15 综合管理平台主材管理台账查询

Fig.3-15 Integrated management platform main material management ledger inquiry

图3-16 综合管理平台主材进支存台账查询

Fig.3-16 Integrated management platform main material into the supporting account

3.6 试验室台帐管理

试验室台账管理主要是将试验室台账上传至综合管理平台，便于管理查阅，数据管理(如图3-17、3-18、3-19所示)：

图3-17 综合管理平台原材料试验台账查询

Fig.3-17 Integrated management platform raw material test ledger inquiry

图3-18 综合管理平台不合格材料试验台账查询

Fig.3-18 Integrated management platform unqualified materials test ledger inquiry

图3-19 综合管理平台试验仪器设备台账查询

Fig.3-19 Integrated management platform test equipment equipment ledger inquiry

3.7 搅拌站信息管理

另外，在土木工程施工的过程中，混凝土是最为重要的材料，其质量决定了整个工程是否能工顺利施工、按时完工，对整个工程的安全质量也有着息息相关的影响，混凝土拌和站往往是工程质量的关键一环。本文建立混凝土搅拌站信息平台如图3-20所示。高效的管理模式不仅减少管理人员的工作量，也为施工建设质量提供最基础的保障。

(1)基于BIM 4D信息平台的数据采集

工程项目的建设过程一般需要使用到 C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45 等多种标号混凝土，除了混凝土使用强度等级不同之外，对于相同强度等级不同部位的混凝土，其凝结时间，耐腐蚀能力以及抗疲劳能力也有着不同的要求。利用拌和站与BIM 4D 信息化管理平台，自动完成大量的数据处理与采集工作，并将拌和站混凝土生产数据上传至平台，对不同阶段混凝土的用量，配合比以及拌和时间提供实时的参考，可有效规避因数据量过大而造成管理人员操作失误等风险，实现平台信息化，规范化管理并提升了管理人员的工作效率。

(2)基于BIM 4D 信息化平台的拌和站预警系统

预警提示分为初级预警、中级预警、高级预警，不同的报警类型，选择合适的人员进行发送信息，对拌和站的突发情况做灵活处理。结合BIM 4D 信息化管理平台上传的拌和时间、原材料用量、产能分析和原材料用量误差分析等数据，以及分析原材料误差分析图、材料用量分析图，管理人员与业主以及监理方共同协商做出决策，恢复拌和站的正常化生产。

(3)混凝土生产质量的优化

拌和站与BIM 4D信息化管理平台能有效解决数据采集、数据处理与数据分析等问题。该平台负责自动统计原材料、实时监控拌和现场、调配混凝土材料等子系统能够全方位地对混凝土拌和站实现动态监控，基于BIM 4D信息化管理平台的拌和站系统能实时向管理人员反应拌和站的工作情况，有效解决了因人为疏漏而引起的混凝土生产质量问题，节约了混凝土生产成本。

(4)提高物料管理水平

混凝土拌和站系统与物料验收系统的集成可实现物料管控的透明化，防止混凝土生产过程中出现偷工减料的现象出现。提高物料管理水平的同时也为混凝土生产质量提供了保障。

图3-20 综合管理平台搅拌站信息汇总

Fig.3-20 Comprehensive management platform mixing station information summary

图3-21 综合管理平台搅拌站预警权限设置

Fig.3-21 Integrated management platform mixing station warning permission setting

3.8 环境保护、视频监控信息集成

图3-22 综合管理平台环测数据查询

Fig.3-22 Integrated management platform loop data query

图3-23 综合管理平台视频监控查询

Fig.3-23 Integrated management platform video surveillance query

为了便于查看工地施工实时情况，对现场视频信息、环保监测信息进行集成。对于超标数据予以标红，更容易辨识。整个系统每10分钟推送一次数据，将各个站点环保数据推送至综合管理平台(如图3-22所示)。而视频信息则实时显示(如图3-23所示)。便于对现场实时情况进行把控、管理。

(1)应用目标

1)环保检测数据集成：能够实时调取工地施工现场环保数据，准确反映施工现场环保情况，准确反映噪声、颗粒物、温度等情况。采集环保检测数据传输至综合管理平台，并在BIM模型中标注视采集位置，能够随时调取需要位置的环保信息。

2)视频监控数据集成：能够在综合管理平台随时调取工地任意摄像头，查看现场情况，并能多屏显示现场情况。能对11个站及区间100余处重点监控部位实施视频监控并准确指导每个监控点的模型位置，了解各项安全事故发生原因及经过。

(2)应用过程

1)环保检测数据集成：采集环保监控数据至综合管理平台→在BIM模型中标注相应探测点位置在PC端可随时查看数据→在模型中显示相应位置。

2)视频监控集成：采集摄像头数据→在综合管理平台显示→显示相应摄像头位置→多屏显示摄像头情况

(3)应用效果

1)环保检测数据集成：已集成7个分部检测数据点，实时监控工地环保情况，能够实时检测现场环保境况，响应国家环保号召。

2)视频监控集成：能够及时调取现场情况，了解施工状态，保证安全文明施工

第四章梁场生产管控平台

郑许市域铁路工程长葛制梁场主要为该工程生产高架桥的箱梁以及为各部门施工提供混凝土。长葛制梁场总体平面布置采用竖列式布置形式,梁场设置制梁台座60个,制梁区每条生产线布置钢筋绑扎胎具8套，5条生产线共40个绑扎胎具。梁场最大日产梁2.5榀，月产75榀。采用4台80T轮胎式起重机实现节段梁在场地内的转运。梁场供梁范围为CK49+448至CK83+141.248。办公生活区设有办公室、宿舍、食堂和其它辅助性生活设施，以满足办公和生活的需要。根据生产需求利用Bentley建模软件建立相应三维模型以及建立梁场场地模型，通过施工进度模拟软件对物料堆放选址进行优化，合理的区域划分和物料堆放方案，能使梁片生产流程最优化，也可避免物料堆放不合理造成的二次运输。

综上所述，本次项目体量大，梁场规模大，对梁场生产进度管理及梁信息管理要求高，因此花费时间做需求调研是非常有必要的。

为了充分了解节段梁预制的工艺流程及用户的业务流程，安排熟悉施工现场的人员提前了解梁节制作工艺及梁场的管理模式，对节段梁预制工艺细节及梁场管理模式有针对性的列出调研提纲。具体调研工作，以产品经理深入现场调研为主，现场BIM团队为辅，由管控系统产品经理针对调研提纲详细进行用户需求调研(梁场各类台座/梁节的编码规则，输出文档的格式要求，详细的工艺流程图，具体的管理模式，桥跨的设计参数等)，过程中现场BIM团队负责跟踪调研。

根据需求调研，制定了如下目标：

(1)平台将对每个梁节的编码进行管理，用户可以使用、查询梁节编码。

(2)依据梁节编码生成二维码，并对二维码进行管理，支持用户通过手机扫描二维码进行生产管理和出场管理，并且支持来访人员通过手机扫描梁节二维码查看梁节施工信息(如：梁节编号、施工班组、支座型号、接触网基础、声屏障信息以及各主要工序验收时间及负责人)，实现不同角色扫描同一个二维码显示不同的面板。

(3)提供实时的厂区生产现状3D浏览，可展示每天的生产进度状态。

(4)可视化查询与浏览。提供对每节梁的钢筋、支模、养护、质检等生产过程的记录，该记录将挂接到工程现场的BIM模型中，供用户长期查询、浏览进度管理的需求。

通过二维码信息查询及输入能够准确知道梁场的钢筋绑扎数量、浇注数量、存梁数量、出场数量以及安装数量。

信息管理的需求：能够准确查询统计到梁的绑扎时间、浇注时间、出场时间、安装时间、生产负责人、混凝土标号、梁外形信息等。

梁场生产工艺复杂，牵涉流程较多，整个生产过程包括以下工艺：

(1)钢筋加工

在本过程主要对进场钢筋按照模型尺寸进行加工、截断、折弯等工艺。

(2)钢筋绑扎

钢筋从钢筋加工棚初步加工后进入钢筋绑扎平台，进行人工绑扎，按照模型绑扎方式进行绑扎。

(3)梁浇注

钢筋绑扎完毕后，调制梁模具，进行浇注工艺。浇注完毕后进行初步养护。

(4)梁存储

浇注完毕并进行初步养护的量体调往存储区，等待出场

(5)出场安装

根据模型图纸，运往相应的区间部位进行安装。

(6)制定开发方案

以产品经理为纽带，开发过程中不断同用户进行深度交流，必要时产品经理再次深入现场，和用户进行面对面交流。开发原则制定将确定的设计成果同开发进行交流，分解成一个个独立的任务，制定节点要求。在系统正式开发前根据现场调研确定的实现目标结合用户的期望进行原型设计。首先进行简单的初步设计加以文字说明，同用户就初步设计进行交流，征求意见，然后对交互界面等进行详细的沟通，确定最终的原型设计成果。并确定以下目标：能够降低梁场管理人员的工作量，提高生产效率;能够最大限度的保留生产施工信息。

开发方案制定有：手机端开发可以应用手机对生产过程进行记录，每当完成一个节点进行扫码操作，准确记录生产过程;PC端开发可以开发梁场生产管控平台，能在平台上记录、查询、统计梁场生产情况，与手机端相关联。其开发过程如下：

(1)模型建立

梁场布置模型：能够指导梁场建设布置，同时也能够准确直观的了解知道梁场所有工位的生产还是闲置情况。
梁片模型：梁片模型能够把梁的尺寸、钢筋、混凝土等信息添加进信息模型。指导梁的钢筋生产、混凝土浇注等工艺。
区间模型：区间模型能够准确记录每片梁的安装位置，方便检索查阅。

(2)指导生产

通过以上模型可以对生产进度进行指导。

(3)二维码的应用，能够准确、快速、及时统计出梁场的生产情况，便于人力、资金调动，准确把握生产信息，提高生产效率。

(4)信息追踪

通过二维码技术能够追踪到每片梁的全生命周期的全信息，便于总结经验，划定责任。其使用过程如下：

1)梁节编码管理

根据梁节编码规则，对梁节进行编码，建立梁节编码与现场实体构件之间的对应关系，支持梁节的生产、出场管理;用户可以通过编码查询梁节在梁场的生产与存放位置。

2)梁节二维码管理

依据梁节编码，批量生成二维码;二维码在现场、或梁片上定位后扫描，建立实物与BIM模型及数据库的关联关系;支持移动端应用。

3)生产记录管理

支持用户在桌面或移动端进行生产记录管理;支持桌面端及移动端生产记录查询。

4)梁场生产进度管理

在线编辑月计划，根据月计划在线编制具体的生产计划;每月实际进度与计划的对比，数字加柱状图方式;时时生产现状3D展示。

5)梁节出场管理

支持PC端及移动端扫描梁节二维码进行出场管理，记录出场信息;支持通过梁节编码查询出场信息。

4.1 平台首页

梁场生产管控平台的首页主要是展示了梁场生产的总体情况，其中包括：绑扎区梁的节数、制梁区梁的节数、混凝土浇筑阶段梁的片数、存梁区节数、出场梁节数。

图4-1梁场生产管控平台首页

Fig.4-1 Liangchang production control platform home page

4.2 生产进度管理

以往造价人员按照施工图计算工程量的方式采购建筑施工物料，传统的算量方式不仅工作量大，因人为失误而造成的计算结果与实际用量偏差过大的现象也时有发生。利用已有的BIM模型，导入QTM算量软件实现工程算量，可以使工程量的计算更为接近实际工程用量。同时，结合施工模拟软件，明确每一施工阶段的材料用量、人力以及机械数量，将工程进度上传至梁场BIM 4D信息化管理平台。在梁场平台中总进度计划中查看每个时间节点的工程进度确定物料用量，通过数据接口提取分阶段的物料清单，以表格的形式打印物料清单并提交给将项目总工分析清单是否合理。帮助管理人员做出最合理的决策，如无异议则通过审核，物料清单并录入物料管理系统，确定采购计划，对物料的进行分批采购。从现场施工进度与BIM模型生成的计划进度的偏差，分析其原因并预判下一个阶段的工程用量，做好物料采购计划。按计划采购的方式有效规避了在不知道具体需求的情况下盲目采购而造成的浪费现象;避免了因大量采购物料引起的后续工程资金链断裂的风险，使工程得以有序地按计划进行。

另外在物料管理系统中建立商家数据库，将信誉良好的商家录入BIM 4D信息管理中，同时对供应商供货质量、供货能力、价格等因素进行综合分析，为采购物料时供货商的选择做出了有力的依据，最终在BIM 4D信息管理平台供应商数据库中选择合适的供应商，保证所采购的物料质量。

梁场进度主要是梁节生产计划的编制情况，编制完月计划后便可以编制每天的梁的生产计划，为每个梁节确定编码。

图4-2 梁场生产管控新建月计划

Fig.4-2 Liangchang production control and new monthly plan

4.3 现场施工信息管理

现场的施工信息主要钢筋帮扎胎位、制梁台座、存梁台座的信息管理。

图4-3梁场生产管控平台现场施工信息添加

Fig.4-3 Adding on-site construction information of Liangchang production control platform

4.4 梁场台账管理

物料验收的核心是信息透明化，结合广联达物料验收系统，对入料车次称重扫码，由地磅称自动记录载货车辆进场毛重和出场皮重，并计算出净重以及对应车牌号，最终得出入库材料的净重。做好收发料明细台账(如图4-4所示)、供应商供货偏差情况分析以及原材料存发分析。收发料明细台账可查询所有批次物料的入料出料时间，实际数量以及供应商;供应商供货偏差情况分析可显示超正差、超负差等情况，反映各个供货商的供货精度;原材料存发分析反映了物料库存和所需用量，为下一阶段物料采购计划提依据，避免因缺少施工材料而造成延误工期的风险。提取对应信息至梁场物料管理总平台存档记录，实现物料验收系统与BIM 4D信息管理平台的对接，对分阶段物料采购计划在供货商选择、采购数量上提供参考依据。

图4-4 梁场生产管控平台生成施工台账

Fig.4-4 Liangchang production control platform generates construction ledger

4.5 移动端二维码应用

给每节梁一个固定的二维码，通过扫描二维码就能获取这节的全部生产信息，是梁场生产管控平台信息输入和获取的主要手段，在梁节进入绑扎阶段后，扫描二维码就能获取绑扎底座的信息，能够将该信息和正在绑扎的梁节结合起来，绑扎完毕后进入浇筑阶段，再讲对应的浇筑底座扫码，就将浇筑信息和该梁节结合起来，浇筑完毕后进入存梁阶段，同样扫描存梁底座即可固定该片梁的存储信息。

图4-5 梁场生产管控平台生成二维码

Fig.4-5 Liangchang production control platform generates QR code

生产完毕后，扫描该梁节的二维码，就可以查看整片梁的生产过程。

图4-6 现场扫描二维码

Fig.4-6 On-site scanning QR code

图4-7 手机端APP查看生产过程信息

Fig.4-7 Mobile terminal APP to view production process information

第五章 BIM技术应用介绍

5.1 施工前BIM技术在工程管理中的应用

5.1.1 设计图纸校核

本文碰撞检查出图纸63个问题。通过审图，提前预判建筑构件之间的相互冲突和可视化沟通，提升了项目工作人员之间的协作能力，实现的效益主要有：

约90%图纸错误排除;
约60%返工减少，相应材料耗损减少;
约10%左右的工程进度节省;
大幅提高模型精度，提升合约算量效率。

5.1.2 工程量统计分析

(1)应用目标

能够通过BIM模型实时计算工程量，并能随着设计变动实时更改工程量。
能够及时获取搅拌站物料信息。
能够实时查看施工现场物资信息。

(2)应用指标

能够对土建工程导入计算规则后一键算量。
能够了解搅拌站所有物料的进出场情况、物料的属性参数以及运输单位运输负责人。
能够了解各个项目经理部各项材料的进销存信息。

(3)应用方案

搭建模型：根据施工图纸，搭建相应深度的模型，标注相应参数为计算工程量做准备。
导入模型：在QTM软件中导入模型，并进行核对。
挂接计算规则：模型倒入后与相应的计算规则相挂接。
输出工程量清单：挂接后一键输出工程量清单
集成广联达物料信息系统：获取接口信息与接口方式，在综合管理平台中集成物料管理信息系统。
输入物料、设备的进销存信息：在平台中输入物料、设备的进销存信息，方便统计查看。

(4)应用过程

工程量统计：建立模型模型导入QTM算量软件挂接计算规则生成工程量清单
物料系统集成：根据广联达开放接口接入物料系统获取数据。
开发物资管理系统：各分部输入物资信息指挥部统计查看

(5)应用效果

工程量统计能够实时准确反应各分部、分项工程工程量，在进行设计变更时，改变模型即可实时导出工程量。大大减轻了造价人员的工作量，提高了准确率。
实时获取搅拌站物料信息，并能追踪物料信息的来源及参数数据。
精确统计现场物资情况，能够更加合理的调动施工现场设备，提高了生产效率。

在项目实施过程中，对土建结构工程量进行了计算，采用BIM模型对工程量计算，改变了原来扒图算量的老方法，迅速、准确、及时，在对许昌东站、永昌大道站的工程量计算中，应用北京中昌自主研发QTM软件进行了工程量计算。

5.1.3 辅助钢筋碰撞检测

钢筋模型是整个建模过程中工程量最大模型之一，但是通过钢筋模型的搭建能够清楚的发现钢筋构件之间的关系，并能计算钢筋量。图5-1为搭建完毕的钢筋模型，有效的避免了钢筋构件之间的碰撞。

图5-1 钢筋BIM模型及现场绑扎情况

Fig.5-1 Reinforced BIM model and on-site lashing

5.1.4 4D进度模拟

4D进度模拟是一种通过BIM模型虚拟建造的应用，当构件与施工进度计划挂接时，通过计算机能够直观的看到不同阶段工程的进度，该项应用对把控工程进度，及时纠偏进度有着显著作用。

(1)应用目标

进度管理BIM应用的主要目标是：

1)能够实现4D进度模拟，通过4D进度模拟，能够形象的看到在各个时间节点项目进度应该达到的情况，为准确制定进度计划奠定基础，防止进度计划制定不合理。

2)能够实现重点任务监控，一个项目的重点任务往往是进度的关键部分，抓住了重点任务的进度，才能保证整体进度，在本项目的BIM应用中，对重点任务进行监控，为实现整个项目进度把控奠定基础。

3)能够进行形象进度管理，在本项目中，能够在BIM模型中实时看到整个项目的形象进度，各分部完成工程后，及时输入综合管理平台，在综合管理平台上管理人员能够即时看到项目的进度情况。

(2)应用指标

1)能对整个项目进行4D进度模拟，也能对分部、分项工程进行4D进度模拟，能够按照时间点呈现进度情况，进度节点可以以任意时间段进行划分，在BIM模型中能够线性表现。

2)重点任务确定后，实现全线重点任务的在线把控，并能够及时了解各分部的进度情况。

3)细化至各个构建都能在BIM模型中显示，操作人员能够准确对应输入，保证与现场施工情况一致。

(3)应用效果

1)4D进度模拟(如图5-2所示)很好的展现了项目在设定各个时间点的进度情况，能够测定出目前进度计划的合理性。保证工程施工按期完成。

2)重点任务监控(如图5-4所示)管理能够让高层指挥人员锁定工程中的重点难点，抓住问题关键，为保证工程按期实施保驾护航。

3)形象进度管理(如图5-3所示)能够准确的查看到整个项目的进度情况，防止错报误报以及工程进度不够详细，让高层管理人员实时得到进度的准确信息，便于进度把控管理。

图5-2 4D进度模拟

Fig.5-2 4D progress simulation

图5-3 形象进度管理

Fig.5-3 Image progress management

图5-4 重点任务监控

Fig.5-4 Key task monitoring

通过动态模拟本项目施工进度，可视化展示和验证施工进度计划，从而整体把控项目进度;并对比分析计划与实际进度，辅助施工作业的顺利协调和工期管控预警。

5.1.5 标准化工地交底

标准化工地建设一直是公司致力的方向，便准化工地是保证施工形象的重要举措，是施工管理的重要环节，采用文字形式进行约束不能够直观的看到工地布置之后的形象，有一定的局限性，而采用BIM模型布置标准化工地(如图5-5所示)，能够很好的展示工地形象，解决了长期以来项目头疼的问题。同时应用其他三维渲染软件，制成动画，更能够很好的展示标准化工地的效果，并便于推广。

图5-5 标准化工地布置模型

Fig.5-5 Standard chemical layout model

图5-6 标准化工地八牌一图

Fig.5-6 Standard chemical map

图5-7 标准化工地夜间施工

Fig.5-7 Standard chemical construction at night

5.2 施工过程中BIM技术在工程管理中的应用

5.2.1 BIM+VR应用

(1)应用目标

BIM+VR：能够应用BIM模型进行安全教育，能够在BIM模型中进行实景漫游。

(2)应用指标

BIM+VR：对全题施工人员进行安全培训，对施工重点部位可以实现实景漫游，了解工程细节。

(3)应用方案

BIM+VR：采购VR硬件设备，将安全教育软件传输至VR设备，让相关操作人员进行安全培训，基于BIM模型，通过UE4开发相应的实景漫游场景，让项目管理人员能够真实感受施工场景。

(4)应用过程

BIM+VR：建立模型→模型导入综合管理平台→导入进度计划→分部工程管理人员输入并设置重点任务→指挥部管理人员查看进度情况

(5)应用效果

BIM+VR：培训500余人次安全教育，完成了梁场、施工现场等多处BIM模型至VR场景转换，提高了施工人员素质。

BIM+VR技术能够让工程管理人员能在虚拟现实环境中漫游(如图5-8所示)，能够更加直观的感受到建筑的细节信息。及时发现问题，及时更正。同时通过危险源的标识，能够对施工人员进行安全教育工作。

图5-8 现场人员使用VR设备漫游

Fig.5-8 Field personnel roam using VR devices

5.2.2 盾构管片智能化排布

该应用主要是利用北京中昌开发的盾构观片智能化排布软件，对盾构管片进行快速布置(如图5-10所示)，减少了设计人员的工作量，同时布置的管片准确、科学、合理。

图5-9 盾构管片智能化排布路径

Fig.5-9 Intelligent layout of shield segments

图5-10 按照路径智能化生成管片

Fig.5-10 Intelligent generation of segments according to the path

5.2.3 管线综合

本文提出一种基于BIM的铁路站房综合管线及设备维护管理模式，这种管维新模式的总体思路是：利用Bentley软件下的Bentley AutoPIPE建模平台搭建铁路站房综合管线的三维信息模型，通过二次开发把监测监控技术、GIS定位技术及移动终端技术集成到平台，开发工程管维的新系统，实现三维可视化管理工程维护的全过程，进而构建铁路站房综合管线工程管维的新模式。新的管维系统在网络环境下运行，使用C/S架构，包含远端和现场两个部分。在新的管维模式下申报、登记、归档、审批、决策等维护管理全过程都能在网络环境下实现，维护计划和各级项目部门需要的报表由管维系统生成。现场管维人员使用移动终端设备对维护过程中的重要节点进行采集，用表格、照片、视频等一体化的方式来记录日常维护情况，在网络环境下上传到管维平台并提取关键节点信息与三维模型对接保持实时更新，进而将日常维护信息添加到三维模型中，整个维护过程更加可视化。当铁路站房的维检部门需要对地下管线工程进行抽检时，只需在网络环境下登入管维系统，在三维模型中点击需要查看的对应管道构件或设备就可快速浏览到相关的管维历史信息记录，如果知道对应的构件或设备编号也可通过查询项目编号、电子表单来查阅。管理部门人员不需要进入现场就可对现场的管维情况全方面把控。

新的管维模式集铁路站房综合管线及设备维护管理与BIM三维信息模型于同一平台，可以通过预案模拟或多媒体的方式对管维部门的各级人员进行集体培训或远程指导，使相关管维人员能够快速、低成本的掌握计划中的综合管线工程详细信息、相关技术要求及注意事项，实现技术管理与人员组织机构的有机统一化、信息化。铁路站房综合管线工程的管维重点是铁路系统中各级管线工程的设施，可实现各级设施与地下管线监管系统进行互联，为相关监管监督部门实时提供管维的历史记录和工程运行状态的详细信息。同时管维平台也可为铁路管理系统预留相关接口，实现铁路站房综合管线及设备管维系统与铁路综合监控系统(ISCS)的无缝对接，为ISCS系统提供及时、可靠的参考信息，消除铁路系统相关监控管理盲点。在新的模式下现场维护工作与远程管理工作通过基于BIM的管维系统平台无缝衔接，信息交互与反馈更加便捷直观，大大缩减中间冗余环节，整个管维过程更加扁平化。具体实施过程如下：

(1)预计达到目标

利用BIM技术，针对机电工程的各专业管线位置进行深化设计布置，对各专业施工工序进行合理安排，有效的协调各专业的各项工作，满足和落实设计、施工的各项规范要求，实现工程质量和综合效益的最大化。

(2)实施步骤

1)图纸收集

图5-11 在PW上图纸收集

Fig.5-11 Drawing collection on PW

2)workspace定制

图5-12 在workspace里定制部件颜色

Fig.5-12 Customize component colors in the workspace

3)创建土建模型

图5-13 车站土建模型

Fig.5-13 Station civil construction model

4)确定管综方案

图5-14 梳理图纸找出管综问题

Fig.5-14 Combing drawings to find management problems

图5-15 确定管综排布方案

Fig.5-15 Determine the management plan

图5-16 各参建方确认管线排布方案

Fig.5-16 Each participant confirms the pipeline layout plan

图5-17 通过模型生成图纸

Fig.5-17 Generate drawings from models

5)创建整合模型

图5-18 创建整合模型

Fig.5-18 Create an integrated model

5.2.4 机电装配式加工管理

工厂加工管理主要是对BIM模型进行深化，达到工厂加工的深度，能够利用数字机床直接加工，减少现场切、割、焊。该应用实施后大大提高了安装施工的效率，施工现场整洁有序，施工质量明显提高，缩短了50%的工期，解决了5%的投资。

图5-19 工厂化加工界面设置

Fig.5-19 Factory processing interface setting

图5-20 工厂化加工现场

Fig.5-20 Factory processing site

图5-21 风管、水管现场组装

Fig.5-21 Duct assembly of air duct and water pipe

基于BIM模型生成风管、水管加工图纸，构件加工依据加工图纸进行集中加工。并对每个构件编号生成唯一的二维码，运抵现场后进行模块化安装(如图5-21所示)。

5.2.5 设备信息模型录入

图5-22 平台设备录入的入口

Fig.5-22 Portal device entry

图5-23 设备的基本信息

Fig.5-23 Basic information about the device

设备信息模型录入主要是在建模过程中或者建模之后将设备信息录入BIM模型的做法，并对设备进行编码，生成二维码，便于以后读取查询及数据传递及后期维护，方便运维阶段信息整理查询。

对重要设备进行运行维护信息录入，如机电设备生产信息、维护周期和安装时间等，可以在BIM综合管理平台中随时调阅。

5.2.6 竣工模型交付

传统的竣工模型都是有二维软件制作完成并存档，由于可视化不强，容易产生偏差和现场实际施工的结果对应不上。而采用BIM模型作为竣工模型(如图5-24所示)交付则可以更加准确的反应施工现场，保证了资料的准确性。同时该类型的竣工模型可以直接拿来用于运维阶段的数据使用，减少了运维阶段的资金投入。

图5-24 竣工BIM模型

Fig.5-24 Completion BIM model

图5-25 竣工模型在平台上的版本管理

Fig.5-25 Version management of the as-built model on the platform

在本项目竣工验算极端，BIM工程师可以对BIM模型进行同步更新，检查校核并维护，最终交付BIM竣工模型。

5.2.7 BIM+GIS技术

基于BIM+GIS的建筑工程进度管理系统平台应用于建筑工程和其他工程领域，是建筑信息模型BIM技术和地理空间信息GIS技术先进性的体现，可以为工程管理提供一种全新的数字化、可视化、可量化的管理工具，同时也是推动工程管理从传统的微观管理方式向现代化、智能化、宏观化管理方式迈进，可以大大提升管理效率，提高工程管理的针对性、有效性。

未来几年乃至更长远的时间内，随着BIM技术的广泛普及，与BIM+GIS相关的系统可以广泛适用于智慧领域，所以，该平台系统将在中国拥有广阔的市场前景，将呈现高速增长态势，随着BIM技术和标准的不断完善成熟，以及 BIM与新技术的不断融合，我们有理由相信BIM技术会发挥变革性的作用

工程概况部分主要是通过GIS地图反映整个项目的线路走向，临近建筑及设施，各个站点的相对位置等信息，通过工程概况能够对项目的基本情况有个感性的了解。

BIM+GIS是一种将BIM模型准确定位在地图上的一种技术，在BIM模型中确定锚点，然后再地图中找出相应位置，就能将BIM模型位置信息确定，BIM+GIS对项目的建设的准确定位有着非常重要的作用。

图5-26 综合管理平台BIM+GIS

Fig.5-26 Integrated management platform BIM+GIS

第六章结论与展望

郑许市域铁路项目深入贯彻落实住建部信息化发展纲要和集团公司关于打造“数字铁建”的规划要求，将“互联网+BIM”技术应用于全线的施工生产管理工作，使信息化工作达到了系统化应用，平台化管理，数字化交付的目标。搭建了信息化综合管理平台。本着“统筹规划、资源共享、深化应用”的原则，结合现场实际，突出自身特色，以全线施工生产为主线、以提高信息化应用水平为重点，搭建资源整合平台，促进信息资源共享。

在郑许市域铁路项目的实践工作中，得到如下应用经济成效方面的结论：

(1)GIS+BIM

1)基于GIS和BIM的工程进度管理平台，提供数字化、可视化、可量化的管理工具，让项目的每个参与者都能够第一时间掌握项目的动态，及时作出准确的响应;

2)推动工程管理从传统的微观且分散性管理方式向现代化、智能化、集约化管理方式迈进，可以大大提升管理效率，提高工程管理的针对性和有效性;

3)实现信息的互联互通和数据的交互共享多条线间、跨部门协作和动态化管理。

(2)进度模拟

4D技术在项目中的应用带来了巨大的效益，4D将进度相关的时间信息和静态的3D模型链接产生4D施工动态模拟，可以将整个施工过程直观的展现出来，实现施工作业流水的三维可视化，施工计划的可视化使得项目管理人员在项目计划阶段更容易识别潜在的施工流水冲突，合理进行设备定位、现场空间资源分配等分析，更高效的与不同项目参与方进行沟通和协调，从而提高使用效率、缩短工期节省成本。

(3)管线碰撞检查

48%碰撞发生在暖通与电气之间，30%的碰撞发生在暖通与给排水之间，22%的碰撞发生在给排水与电气之间;通过管线碰撞检查给项目本身带来以下效益：

1)直接成本：管道之间相互科学避让，暖通给排水降低成本28%;

2)间接成本：生产效率提高、施工进度。

郑许市域铁路信息化工作本着“应用即落地，落地即见效”的原则，切实将前沿的科学技术，应用到施工的进度、安全、质量管理上，从而提升项目的信息化管理水平，实现了施工管理的安全可视化、成本可控化、管理智能化、监测自动化的目标，推动工程管理从传统的微观管理方式向现代化、智能化、宏观化管理方式迈进!