当前机场建设正处于提质增效、转型升级的关键阶段,智能建造成为新的发展趋势。深入推进智能建造和建筑工业化节能发展,推动民航建设的工业化、数字化、智能化转型升级是实现民航高质量发展、打造机场建设品质工程的客观要求,是转变机场建设管理模式、实施工程要素精准管控的内在需要,也是落实四型机场品质工程的重要抓手。
6月23日上线的第四期“民航智见”会议以“推动智能建造铸造品质工程”为主题,汇集来自民航局机场司、首都机场集团有限公司、民航机场规划设计研究总院有限公司、Bentley软件(北京)有限公司、湖北鄂州花湖机场、上海勘测设计研究院有限公司、北京京航安机场工程有限公司等行业内外的嘉宾作主题演讲,为探索具有民航特色的智能建造提供理论支持与实践参考。
数字孪生打造机场智慧建造范本
作为数字化设计及智能建造的示范性项目,湖北鄂州花湖机场在建设中基于BIM(建筑信息模型)技术进行了全生命周期项目管理,带动了机场建设领域智能建造的发展。总结鄂州机场智能建造的成功经验,推动形成开放共享的数字化资源,将为我国形成世界领先的民航智能建造能力打下坚实基础。
●中国民用航空局机场司建设处处长彭爱兰
BIM技术在广州白云机场T2航站楼建设,北京大兴机场、成都机场、青岛机场的新建、改扩建项目中已有应用,鄂州机场BIM技术的应用更为全面、深入。
在鄂州机场建设过程中,形成了29个专业、3.5万种类型和3300万个BIM构件,在设计、招标、合同、计量、结算、交付全过程实现了数字化、标准化、协同化、规范化。节约投资达30亿元,机场整体建设仅用时3年5个月,其中转运中心项目工程工期缩短近一半。
在质量方面,鄂州机场通过全程监控、在线验评,实现了数字化全记录、可追溯及动态追踪;在施工安全方面,机场采用智慧工地、实名管理、电子围栏、智慧安防等技术保障了现场安全;在创新应用方面,以BIM为基础的智慧安防、能源管理、机场模拟仿真、智慧跑道、泊位引导、无人驾驶、无人机坪等技术应用跃升到新高度,对民航建设和运行管理起到了很好的推动作用。此外,在民航局机场司的支持下,鄂州机场设立了数字建设与运维工程中心,致力于搭建BIM研发、应用、推广的技术平台,持续完善BIM应用标准体系。
从BIM技术应用的实践来看,用好BIM是有技术门槛的,不仅需要一支既懂得BIM技术又了解工程设计、施工、管理的专业人才队伍,也要求管理层、决策层能够理解和把握BIM技术的要点,对传统工程组织模式进行变革。当前,综合性、协调性、复杂度较高的枢纽机场项目能实现BIM技术全场应用的成功案例还比较少,可供参考的成功案例不多;能够提供全过程、一站式咨询管理服务的专业机构也比较缺乏;具有指导性的行业标准、技术指南还有待补充;而且由于设计、施工企业在BIM能力建设方面的投入大、收益少,动力略显不足。解决这些现实问题,仍须行业持续发力。
数字产业化、产业数字化是推动落实民航“十四五”规划乃至实现2035年远景目标,实现机场建设高质量发展的重要技术手段。民航局将引导推动枢纽机场和中小机场积极探索BIM应用模式、管理模式、建设模式的创新实践,通过政策扶持激发参建各方的创新动力,通过示范引领营造创先争优的发展氛围,通过完善标准夯实行业的发展基础,通过持续迭代提升技术应用的工程效益,切实打造“以人为本、优质安全、功能适用、绿色低碳、智慧高效”的机场建设品质工程。
●鄂州花湖机场规划部副部长邹先强
鄂州机场基于BIM技术进行了全生命周期项目管理,通过计算机1∶1构建的虚拟机场模型,在进行轻量化处理后,依据模型预测指标库、工序库,进行现场质量验评、监理验收、计量支付等,最终实现数字孪生机场交付,为机场数字化建造和数字化运维提供了数字底盘,助力鄂州机场打造智慧机场。
在工程建设过程中,机场应用BIM技术实现了三大创新:集成化的技术管理、信息化的过程管控和法理化的机制保障。集成化的技术管理是指将设计图纸、验收规范、施工方案、产品信息等技术文件与信息整合起来,构建一个信息综合、多元、完整的模型以指导现场施工。这个过程须集成化管控,要求施工、监理、BIM咨询、造价咨询等几十家单位集中办公。整个过程共审核文件1万多份,最终建成的模型包含3万多种构件类型、几千万个构件,最多达到了10亿级以上的信息节点。通过模型提前发现各专业“错漏空缺”等问题,最大程度减少了现场的工程拆改。为实现信息化的过程管控,机场搭建了软件、平台、系统架构,包括工程管理、数字化监控、质量验评、智慧工地、第三方检测系统等,打造了设计、进度、质量验评、施工设备监控等模块,同时梳理了76项施工验收规范,形成了2000多张表单,建立了工序库、指标库,以指导现场验收。在设备管理方面,通过无人碾压、自动摊铺、数字化平地机、数字化挖掘机等设备辅助生产,同时利用电子设备进行实地实测数据采集、现场拍照上传。这些数据还可以接入民航自检系统,实施远程质量管控。在人员管理方面,施工现场每个卡口均实行实名制登记,通过录入27项信息,严格关联人脸识别系统、工资管理系统、考勤系统。法理化的机制保障包括合同管理、模型管理及评标管理系统。
未来,全行业将加大对构件库、工序库、指标库、数据字典等数据库,全生命周期管理、行业监管等平台,无人驾驶、模拟仿真、图形引擎等技术的研发投入力度,同时集成投资管控、设计管控、施工管控、BIM管理、软件研发等微服务,最终形成行业级的服务竞争能力。
●民航机场建设工程有限公司科技发展部总经理/BIM中心主任王根叶
大力推行现代化工程管理,打造民用机场品质工程,树立中国机场建设品牌,持续推进民用基础设施建设高质量发展,是民航机场建设企业的责任与使命。民航建工是第一家进驻鄂州机场的场道施工单位,通过BIM技术与数字化施工融合应用,实现了全部模拟、全面把控、全面管理,有效赋能场道智能建造,收到了提质增效、降本强安的管理效果。
数字化施工应用可以理解为设备的数字化应用。以互联网为基础搭建数字化施工平台,借助测绘技术、电子信息技术、设备传感技术等,实现施工全环节、全要素、全过程的信息管理,强化施工管控和追溯。在按模施工中,民航建工将审核后的模型挂接到质量验评系统,采用软件构建编码赋予其相应造价属性,基于BIM建立了从建模到按模施工、质量验评,再到计量支付全链条的新型管理模式。高精度的模型保证了按模施工有图纸、计量有依据、计量支付不缺项,科学调配、精准制造。
鄂州机场建设者克服工期短、任务重等困难,通过智慧建造,高质量完成了各项施工任务,实现了安全生产零事故、环保零事故。据统计,仅在数字化摊铺工程中,民航建工便减少施工测量人员50%,提高施工效率30%,实现了道面混凝土零损耗。鄂州机场通过一系列数字建设举措,打造了民航机场项目智慧建造的典范,为后续类似项目管理提供了新思路、新方法、新指引。
大数据底盘绘就机场智慧生态蓝本
“十四五”时期,机场建设将聚焦智慧民航建设,依托智慧化理念、技术、管理和手段,实现机场建设运营数字驱动、智能生产、智慧管理。作为新老基建的重要耦合点和支撑力,BIM技术打造了机场建设、运维的数字底盘,在多领域民航强国建设和四型机场建设中大有作为。
●民航机场规划设计研究总院有限公司BIM中心主任陈刚
建筑信息模型BIM是“BuildingInformationModeling”的缩写,核心是信息,载体是模型。BIM是实现房屋建筑与大土木工程数字化的重要工具。目前,机场BIM发展应用还不成熟,其底层技术、模型定义、标准编制、协同平台等仍处于研发试用阶段。
为推动机场设计BIM落地,民航总院制定了“三步走”发展战略。第一步,夯实BIM实施基础:成立专门的BIM及数字化部门,搭建管理框架,开展人员培训,完善硬件储备,构建标准体系,目标是将生产部门打造成具备独立承接BIM能力的团队。第二步,BIM深度业务融合:开发民航机场专业设计软件,提升数字化能力,同时依托民航总院承担的EPC项目,向施工、运维进行技术延伸。第三步,探索数字化创新,增强核心竞争力,实现从工程数字化向数字工程化的跨越。
调研发现,市场现有BIM建模产品的房建功能较为成熟,但国内、国际市场专业匹配民航工程的BIM软件几乎为零。工具平台的匮乏对行业BIM技术的推广造成很大制约。民航总院结合行业特点及自身业务需求,基于成熟的图形软件平台,开发了一系列民航专业工程的BIM设计建模软件,实现民航机场设计业务功能内嵌,快速实现全场三维模型构建。民航总院已开展机场飞行区BIM正向设计及工具关键技术的研发,目标是实现设计方式由传统粗放的二维设计向精细化的三维协同设计转变,从而大幅提高飞行区工程设计质量与效率,进而提升集成工程设计的数字化水平。
●BENTLEY软件(北京)有限公司民航机场行业技术经理武恒
数字孪生的工作流涵盖规划、设计、分析、施工、运维等多个场景,机场设计、规划、运营需要的软件是全方位的。作为基础设施软件开发公司,BENTLEY的产品涵盖地理、土木、建筑、工厂四个方面。其软件不仅应用于机场的数字建造,还致力于推动民航业全链条数字化变革。在机场前期规划设计阶段,为实体项目构建数字模型,进行三维模型设计;在建设施工管理阶段,构建建设、运营一体化管理系统,实现精细化管控和数字化管理;在机场运行维护阶段,整合各类数据资源,实现机场运行品质的实时感知和可视化交互。
BENTLEY基于“BIM+GIS”系统对规划机场进行了数字建造,将业务层信息接入系统后,通过设备传感的方式进行可视化分析、数字化展示,让模型与数据联动,提高工序精确性,实现质量管理的真实性和可追溯性。针对机场改扩建等项目,BENTLEY以人为本,通过模拟人员流动,制订快速通过航站楼到达停机位的最佳方案,辅助机场更好地规划设计航站楼项目。针对吞吐量较大的枢纽机场,BENTLEY开发了分析规划类产品,对地铁、公路、水运等交通设施进行快速模拟分析,助力数字建造。未来,除已布局的建模产品外,BENTLEY将在航线系统、数字孪生平台、智能化建造平台、施工管理平台等领域进行研发,整合行业内外力量,推动更多更广泛的行业产品落地。
融合发展“技术+”蕴含高质量发展潜能
通过“民航+”智能建造产业链,推动数字化产业在民航应用,有助于实现产业与行业深度融合,赋能新时代民航智能建造高质量发展。
●北京京航安机场工程有限公司副总经理朱江
智能建造是信息化、智能化与工程建造高度融合的新型建设方式。它的本质是结合设计与管理进行实时动态配置。京航安深入研究BIM技术,大力挖掘飞行区装配式建筑和设施的潜能,全面采用智慧工地管理方法,实现了工程高效化、工艺精细化以及工程品质化。在实践中,京航安根据工程要求提出了装配式建筑的概念,在高杆灯、电缆井等项目中探索预制方案,大大减少了现场施工量,提高了工作效率,保障了施工质量。
由装配式概念继续向前一步,京航安开发了方舱式机房。在安徽、成都、青岛等地,京航安把机房的功能及相应附属设施集成到方舱式机房中,实施工厂化生产、现场安装、管线连接等工程。目前,京航安还在探索方舱式灯光站建设。这是一种集环保、节能、高效、经济于一体的新型灯光变电和智能控制装备,极大地缩短了飞行区单体建筑的建设周期,将有效推动“双碳”目标的实现。
在这些工程建设经验基础上,京航安通过集成跑滑系统、助航灯光、空管、气象等模块,最终建成装配式机场,助力中小机场缩短建设周期,降低成本,深化工程设计,加强协同管理。随着技术的发展,新一代技术不断出现,智能建造将促进相关技术急速融合发展。只有实现程序化、标准化应用,才能收到理想的效果,这也将成为智能建造未来发展的重点。
●上海勘测设计研究院有限公司智慧院副院长滕彦
目前,上海勘测设计研究院有限公司下设的智慧工程研究院已建成“1+2+3+N”服务框架,包括一个工程大数据中心、二种核心服务能力、三个核心软件平台、四类核心关键技术以及针对各个业务板块的N项解决方案。
乌鲁木齐机场是全国首例采用PPP模式实施的大型枢纽机场项目,总投资额超过400亿元。上海院作为乌鲁木齐机场的“BIM+GIS”全生命周期咨询单位,围绕数字孪生特点,制订了“五个一”创新型解决方案,在设计、施工、竣工、运维全生命周期深度运用“BIM+GIS”技术,秉持“一个平台、一套标准、一个模型、一张图、一套资产”实施思路,打造了完整的数字底座,形成可追溯的数字机场电子资产。在工程交付时,一座现实中的机场落成,同时会交付一座数字化机场。充分利用建管平台的工程数字化资源,通过编码,将模型与图纸、文档、采购、进度、质量、投资、安全等信息进行关联,建立起伴随工程建设动态发展的工程数据仓库,建成基于设备、空间、人员以及相关信息的网状关联库,支持不同维度设备资产查询和模型构件查询。
在整个施工过程中,编码作为贯穿模型与业务数据关联和交付的纽带至关重要。在编码标准中,上海院分段规定了位置标识、设备标识、附加码标识,以保证编码的唯一性;同时开发了自动编码工具,直接嵌入软件系统和平台系统,保证模型编码高效准确。
上海院将完整的工程数字化交付数据与GIS模型数据进行整合,形成“宏观+微观”的机场“一张图”,结合机场生产运营数据发展安全安防、生产运营、旅客服务,围绕商业、物业等智慧应用主题应用云渲染仿真技术,高仿真还原真实场景,为数字孪生机场提供多维数据服务及可视化三维服务。(《中国民航报》、中国民航网 田以丹)