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基于BIM實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)交付的探索與實(shí)踐

中信數(shù)智（武漢）科技有限公司副總經(jīng)理  胡繼強(qiáng)

數(shù)字中國建設(shè)是數(shù)字時(shí)代推進(jìn)中國式現(xiàn)代化的重要引擎，是構(gòu)筑國家競爭新優(yōu)勢(shì)的有力支撐。2023年2月，中共中央、國務(wù)院聯(lián)合印發(fā)《數(shù)字中國建設(shè)整體布局規(guī)劃》，明確數(shù)字中國建設(shè)按照“2522”整體框架進(jìn)行布局，目標(biāo)是“到2025年，基本形成橫向打通、縱向貫通、協(xié)調(diào)有力的一體化推進(jìn)格局，數(shù)字中國建設(shè)取得重要進(jìn)展；到2035年，數(shù)字化發(fā)展水平進(jìn)入世界前列，數(shù)字中國建設(shè)取得重大成就。”這份綱領(lǐng)性文件，不僅為我國未來數(shù)字化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，也為未來重點(diǎn)數(shù)字產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明了方向。

如今，數(shù)字中國建設(shè)加速進(jìn)入快車道，面對(duì)這一歷史性發(fā)展機(jī)遇，廣大勘察設(shè)計(jì)企業(yè)，該如何適應(yīng)數(shù)字時(shí)代的發(fā)展潮流？又該如何在這場數(shù)字革命中精準(zhǔn)把握行業(yè)發(fā)展脈絡(luò)，以確保自身在轉(zhuǎn)型浪潮中穩(wěn)健前行？本文基于數(shù)字中國建設(shè)背景，以湘南紡織產(chǎn)業(yè)基地環(huán)保設(shè)施園項(xiàng)目為例，闡述如何利用BIM技術(shù)構(gòu)建數(shù)字孿生城市基礎(chǔ)設(shè)施，整合多元異構(gòu)數(shù)據(jù)，并開發(fā)數(shù)字資產(chǎn)管理系統(tǒng)以提高項(xiàng)目運(yùn)維質(zhì)量和綜合治理水平，為數(shù)字孿生城市構(gòu)建及建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供參考。

堅(jiān)持把城市作為推進(jìn)數(shù)字中國建設(shè)的綜合載體，以工程建設(shè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)交付引領(lǐng)行業(yè)數(shù)智化高質(zhì)量發(fā)展

黨的二十屆三中全會(huì)指出，要深化城市建設(shè)、運(yùn)營、治理體制改革，加快轉(zhuǎn)變城市發(fā)展方式。深化智慧城市發(fā)展、推進(jìn)城市全域數(shù)字化轉(zhuǎn)型，是推動(dòng)城市治理體系和治理能力現(xiàn)代化的必然要求，也是推進(jìn)數(shù)字中國建設(shè)、加快培育新質(zhì)生產(chǎn)力的關(guān)鍵舉措。2024年11月26日，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳聯(lián)合發(fā)印發(fā)的《關(guān)于推進(jìn)新型城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)打造韌性城市的意見》指出：要推動(dòng)新一代信息技術(shù)與城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)深度融合，以信息平臺(tái)建設(shè)為牽引，以智能設(shè)施建設(shè)為基礎(chǔ)，以智慧應(yīng)用場景為依托，推動(dòng)城市基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化改造，構(gòu)建智能高效的新型城市基礎(chǔ)設(shè)施體系，持續(xù)提升城市設(shè)施韌性、管理韌性、空間韌性，推動(dòng)城市安全發(fā)展。

基于上述背景，中信集團(tuán)旗下新型城鎮(zhèn)化板塊重點(diǎn)數(shù)字化科技創(chuàng)新平臺(tái)中信數(shù)智（武漢）科技有限公司（以下簡稱“中信數(shù)智公司”）積極響應(yīng)政策號(hào)召，履行央企擔(dān)當(dāng)，依托工業(yè)和信息化部BIM“卡脖子”重大專項(xiàng)研究成果，全面開展關(guān)于數(shù)字孿生城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及應(yīng)用的研究。針對(duì)工程建設(shè)項(xiàng)目需求，搭建數(shù)字資產(chǎn)管理系統(tǒng)，完善數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，主動(dòng)推進(jìn)數(shù)據(jù)資源整合和開放共享，保障數(shù)據(jù)安全，加快數(shù)字中國建設(shè)。

數(shù)字資產(chǎn)管理系統(tǒng)，以全過程建筑信息模型（BIM）建設(shè)為載體，通過全面歸集包括數(shù)字檔案、設(shè)備及構(gòu)件信息、過程管理文件和空間信息等在內(nèi)的各類數(shù)據(jù)，形成全過程、全要素的建設(shè)工程數(shù)據(jù)資產(chǎn)。中信數(shù)智公司團(tuán)隊(duì)搭建的數(shù)字資產(chǎn)管理系統(tǒng)，能夠生成與工程實(shí)體同步交付的綜合集成數(shù)字孿生體，無縫對(duì)接底層工程數(shù)據(jù)源。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)還支持對(duì)數(shù)字資產(chǎn)進(jìn)行高效的檢索、查詢、展示和管理，并具備外部對(duì)接能力。這不僅能為項(xiàng)目的運(yùn)維管理提供有力支持，還可為政府治理賦能，顯著提高項(xiàng)目的運(yùn)維質(zhì)量和綜合治理水平。

中信數(shù)智公司團(tuán)隊(duì)將系統(tǒng)研究成果投入實(shí)際工程實(shí)踐中，目前已在湘南紡織產(chǎn)業(yè)基地環(huán)保設(shè)施園數(shù)字孿生交付項(xiàng)目中取得豐碩成果。

數(shù)字孿生智慧城市框架

圍繞產(chǎn)業(yè)園區(qū)構(gòu)建“四個(gè)一”建設(shè)體系，以交付數(shù)字資產(chǎn)賦能生產(chǎn)運(yùn)營管理的探索實(shí)踐

湘南紡織產(chǎn)業(yè)基地項(xiàng)目坐落于湖南省衡陽市常寧市，該項(xiàng)目是常寧市委、市政府積極響應(yīng)衡陽市“3311”工程計(jì)劃的重要舉措。作為湖南省100個(gè)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目之一，項(xiàng)目致力于打造一個(gè)集綠色、節(jié)能、環(huán)境友好于一體的湖南最大紡織產(chǎn)業(yè)集群和產(chǎn)業(yè)基地。項(xiàng)目全面建成后，將全面覆蓋牛仔服飾生產(chǎn)的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。

項(xiàng)目整體鳥瞰圖

該項(xiàng)目采取投建營一體化模式，預(yù)計(jì)運(yùn)營周期25年。為確保后期運(yùn)營的高質(zhì)量、高效率，此次中信數(shù)智公司團(tuán)隊(duì)聚焦產(chǎn)業(yè)基地兩大園區(qū)之一的環(huán)保設(shè)施園及相關(guān)配套工程（含污水處理廠、工業(yè)給水廠以及熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目三個(gè)子項(xiàng)），引入基于建筑信息模型的數(shù)據(jù)資產(chǎn)交付方式，同步建設(shè)生產(chǎn)運(yùn)營管理系統(tǒng)，以保障安全生產(chǎn)運(yùn)營。

根據(jù)項(xiàng)目整體目標(biāo)，中信數(shù)智公司團(tuán)隊(duì)精心構(gòu)建了“四個(gè)一”建設(shè)體系，即構(gòu)建一個(gè)模型、制定一套編碼、研發(fā)一個(gè)平臺(tái)，并最終將這些成果應(yīng)用于多個(gè)實(shí)際場景中，以充分發(fā)揮其效能。

構(gòu)建一個(gè)模型

建筑信息模型是工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)資產(chǎn)的底層基石，是所有靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的基本載體。建筑信息模型可以將所有數(shù)據(jù)以空間關(guān)系串聯(lián)，再借助移動(dòng)終端和穿戴設(shè)備，能為用戶提供一種全新的人機(jī)交互模式。這是工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)資產(chǎn)區(qū)別于其他數(shù)據(jù)資產(chǎn)的關(guān)鍵所在。然而，在數(shù)字孿生應(yīng)用中，模型單元的視覺呈現(xiàn)效果對(duì)于人們能否迅速且準(zhǔn)確地識(shí)別其代表的工程對(duì)象至關(guān)重要。因此，中信數(shù)智公司團(tuán)隊(duì)對(duì)模型的要求是必須全面覆蓋工程項(xiàng)目的各個(gè)子項(xiàng)和系統(tǒng)，具備高精度的細(xì)節(jié)表達(dá)能力，并擁有完善的數(shù)據(jù)承載機(jī)制。

為構(gòu)建符合這些要求的模型，整個(gè)園區(qū)項(xiàng)目全部采用BIM軟件進(jìn)行三維建筑信息模型的搭建。在模型構(gòu)建之初，我們制定了詳盡的構(gòu)建規(guī)則，包括系統(tǒng)劃分、建模深度、命名規(guī)范以及信息表達(dá)的顆粒度等，以確保所構(gòu)建的模型能夠滿足數(shù)據(jù)資產(chǎn)的信息表達(dá)需求，并為后續(xù)的數(shù)據(jù)映射奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

在熱電廠項(xiàng)目中，中信數(shù)智公司團(tuán)隊(duì)成功搭建了涵蓋土建、機(jī)電、工藝三大領(lǐng)域，涉及鍋爐、輸煤、汽輪機(jī)、脫硫、化水、電氣六大工藝，共計(jì)37個(gè)精細(xì)化的BIM模型。而在污水處理廠項(xiàng)目中，也完成了包括“預(yù)處理+調(diào)節(jié)池+混凝沉淀+水解酸化+A/O+MBR+臭氧氧化”等關(guān)鍵工藝在內(nèi)的25個(gè)精細(xì)化模型。

項(xiàng)目建筑信息模型

制定一套編碼

編碼是將繁雜數(shù)據(jù)依據(jù)特定規(guī)則體系進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的核心途徑。在該項(xiàng)目中，中信數(shù)智公司團(tuán)隊(duì)采用了KKS編碼來建立全廠的統(tǒng)一標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，旨在實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)交付管理的有序化。

KKS編碼作為廠區(qū)信息管理的核心數(shù)據(jù)，扮演著數(shù)據(jù)紐帶的角色，將諸如生產(chǎn)控制系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、缺陷管理系統(tǒng)等不同系統(tǒng)緊密地結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了信息的互聯(lián)互通。它為控制系統(tǒng)與管理系統(tǒng)之間的集成搭建了一座橋梁，通過KKS編碼，設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與管理數(shù)據(jù)得以關(guān)聯(lián)，進(jìn)而構(gòu)建起了設(shè)備大數(shù)據(jù)中心。

以熱電廠為例，電廠的標(biāo)識(shí)系統(tǒng)編碼需滿足建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)的雙重需求。每個(gè)被標(biāo)識(shí)的對(duì)象都應(yīng)遵循全場唯一的原則進(jìn)行編碼，以確保其獨(dú)特性。同時(shí)，通過標(biāo)識(shí)，可以追溯對(duì)象的功能、邏輯位置以及物理位置。在標(biāo)識(shí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建上，我們采用了功能面標(biāo)識(shí)與位置面標(biāo)識(shí)兩套體系，而本次實(shí)施的設(shè)備標(biāo)識(shí)編碼屬于功能面標(biāo)識(shí)，由四級(jí)共15位或18位字符組成，確保了編碼的精確性和完整性。該工程編碼至設(shè)備級(jí)。

為明晰主要設(shè)備的位置，對(duì)于建（構(gòu)）筑物，我們進(jìn)行了位置面標(biāo)識(shí)的編碼。編碼由3級(jí)總計(jì)13位編碼組成，本次編碼僅應(yīng)用到房間。

主編碼系統(tǒng)

研發(fā)一個(gè)平臺(tái)

數(shù)據(jù)資產(chǎn)最終的價(jià)值呈現(xiàn)必須要通過一個(gè)產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)，否則無法與人們進(jìn)行交互并產(chǎn)生實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。為此，中信數(shù)智公司團(tuán)隊(duì)根據(jù)項(xiàng)目需求，專門開發(fā)了一套數(shù)字資產(chǎn)管理平臺(tái)，旨在清洗和關(guān)聯(lián)模型數(shù)據(jù)資產(chǎn)以及動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。該平臺(tái)大致分為規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)庫、數(shù)字資產(chǎn)庫以及三維交互界面三個(gè)核心模塊。

規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)庫的核心在于以軟件形式呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)字典和編碼體系，這不僅降低了終端用戶進(jìn)行編碼和賦碼的難度，還統(tǒng)一了項(xiàng)目數(shù)據(jù)的表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字資產(chǎn)庫則實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化三維建筑信息模型與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的統(tǒng)一關(guān)聯(lián)，并以數(shù)據(jù)列表的形式供用戶輕松查閱。至于三維交互界面，它是數(shù)字資產(chǎn)系統(tǒng)中至關(guān)重要的人機(jī)交互窗口，基于三維可視化模型來展示數(shù)據(jù)查詢結(jié)果。相較于傳統(tǒng)的表格形式，三維系統(tǒng)能夠顯著降低用戶的交互難度，提供更直觀、更易于理解的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式。

賦能一些場景

基于數(shù)字資產(chǎn)管理系統(tǒng)，實(shí)施團(tuán)隊(duì)還針對(duì)項(xiàng)目需求開展了一系列項(xiàng)目應(yīng)用，探索數(shù)據(jù)資產(chǎn)的價(jià)值轉(zhuǎn)化。

服務(wù)園區(qū)招商。中信數(shù)智公司團(tuán)隊(duì)利用高精度三維模型構(gòu)建了一個(gè)招商展示系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以直觀的三維模型為載體全面介紹項(xiàng)目的區(qū)位優(yōu)勢(shì)、地塊布局以及工藝流程等關(guān)鍵信息，為園區(qū)招商提供清晰、可視化的解決方案。

園區(qū)招商系統(tǒng)界面

服務(wù)生產(chǎn)管理。中信數(shù)智公司團(tuán)隊(duì)根據(jù)項(xiàng)目需求，打造了一套基于數(shù)據(jù)資產(chǎn)的安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用“兩票三制”的管理模式，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行系統(tǒng)化、規(guī)范化的治理，確保了管理制度的落實(shí)和數(shù)據(jù)留痕，有效降低了安全事故的發(fā)生概率。

生產(chǎn)管理系統(tǒng)界面

服務(wù)智慧運(yùn)營。數(shù)字資產(chǎn)系統(tǒng)中的設(shè)備唯一碼為資產(chǎn)管理提供有力支持。巡檢人員發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障時(shí)，只需通過移動(dòng)設(shè)備掃描二維碼即可完成故障登記，并能在系統(tǒng)中快速查詢?cè)O(shè)備的廠家、型號(hào)、維修記錄以及庫存?zhèn)浼闆r等關(guān)鍵信息。系統(tǒng)還支持多維度信息的智能檢索，方便隨時(shí)調(diào)取、查閱和打印設(shè)備檔案的數(shù)字化信息，并支持移動(dòng)終端查詢。

此外，中信數(shù)智公司團(tuán)隊(duì)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將數(shù)字資產(chǎn)系統(tǒng)中的虛擬構(gòu)件與實(shí)體設(shè)備緊密關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了物理世界運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)反饋。通過對(duì)廠區(qū)生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的系統(tǒng)性分析，能夠綜合調(diào)配資源，確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。同時(shí)，我們正計(jì)劃構(gòu)建設(shè)備運(yùn)行預(yù)警體系，以避免設(shè)備維護(hù)制度落實(shí)不到位的問題。通過工作內(nèi)容定標(biāo)，我們將建立設(shè)備點(diǎn)檢、保養(yǎng)、潤滑等業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化管理流程，實(shí)現(xiàn)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)計(jì)劃、預(yù)先提醒、及時(shí)反饋的PDCA閉環(huán)管理。

數(shù)字時(shí)代的發(fā)展如同一條不可逆的單行道，隨著數(shù)據(jù)作為關(guān)鍵生產(chǎn)要素日益受到各行各業(yè)的重視，數(shù)字化生產(chǎn)力正逐漸成為各行各業(yè)的標(biāo)配。在傳統(tǒng)建筑行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈中，我們往往更側(cè)重于各自階段的短期價(jià)值。然而，隨著數(shù)字化生產(chǎn)力的不斷滲透，未來的產(chǎn)業(yè)邊界將逐漸變得模糊，行業(yè)將更多圍繞建筑產(chǎn)品的全生命周期價(jià)值展開系統(tǒng)性的思考和實(shí)踐。在此背景下，數(shù)字化交付也必將成為未來建筑行業(yè)的一項(xiàng)標(biāo)配。

我們希望通過湘南紡織產(chǎn)業(yè)基地環(huán)保設(shè)施園數(shù)字孿生交付項(xiàng)目的有益嘗試，為數(shù)字孿生城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供一些技術(shù)支撐，為建筑行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展提供一些的價(jià)值參考。（趙江娟、黃開泰對(duì)本文亦有貢獻(xiàn)）