“数智化+全过程工程咨询”推动高品质建设——科学谷项目智能建造应用案例

文｜胡尧

同炎数智科技（重庆）有限公司成立于2010 年，公司定位为工程项目全生命期数智化服务首选集成商，是工程咨询领域的创新科技型企业，以实现“数智赋能美好生活”为企业使命，在全国率先提出数智化全过程工程咨询创新模式。公司聚焦城市建设全期，集成关键节点，向前端融合服务，向后端产业延伸，形成数智全咨、数智策划、数智建造、数智运营四大数智服务。公司数智化产品已经广泛应用于城市园区、市政交通、生态环境和教育医疗等场景，提供涵盖多专业、全阶段、强融合的数智化服务整体解决方案，达到项目全生命期数据“融合化可视化可控化”的效果。

一、项目概况

重庆科学城电子信息产业孵化园（科学谷）项目是国家自主创新示范区、国家（西部）科技创新中心——重庆市高新区的重点项目，是西部（重庆）科学城首批科技创新产业园，地处科学城核心区，西临科学公园、东靠科学大道，以高新技术服务业为核心，协同发展新一代信息技术和数字产业，规划布局总部经济、中试研发、孵化培育、产业及人才配套等功能分区，打造全市创新产业最集聚、创新要素最活跃、创新人才最密集、创新生态最优越的智慧之谷、科学之谷。

项目建设单位是重庆高达开发建设有限公司，同炎数智科技（重庆）有限公司作为本项目的全过程工程咨询单位。

在重庆市高新区管委会的带领下，科学谷是高新区首个采用“数智化+全过程工程咨询”的项目，以智慧运维为导向打造“数智建设大脑—科学谷项目BIM 协同管理平台”。科学谷“数智化+全过程工程咨询”主要包括五大板块：投资决策综合性咨询、设计咨询、造价咨询、工程监理、全过程BIM 集成运用。

项目通过BIM、5G、物联网、大数据、无人机等新型信息技术构建数智化管理体系，达到数据、流程和模型的深度融合，从而提供数智化全过程工程咨询的集成应用融合服务，实施智慧化管理，科学组织参建各方协同工作，大幅提高信息化程度和工作效率，实现项目高效率、高品质建设。

二、建设目标

项目建造按整体绿建二星、装配式双50%打造，主要围绕绿色低碳、智能技术等领域，打造最前沿科技集聚地和智能之谷、低碳之谷。

三、应用成效

（一）数字化设计

图1 基于Civil 3D 的地质模型

图2 BIM+GIS 场地模拟分析

1.勘察设计阶段：根据勘察设计资料，通过Civil 3D 软件自动生成原始地形地貌模型，再根据科学谷地勘数据，由二维数据到三维数据，由钻探点到地质层再到地质体，快速生成了结合BIM+GIS 的三维地质模型，直观地展示了工程主体与底层的位置关系，以及地质体的空间结构和属性分布特征，为科学谷项目前期勘察提供了技术支持。

结合GIS+BIM 技术自动生成场地模型，并根据科学谷勘察数据，进行高度和坡度分析，直观展示原始地形地貌与周边环境的位置关系，为项目前期方案提供可视化可量测的决策依据，作为设计、施工工作的基础。

2.方案阶段：通过对设计单位原二期路网方案进行BIM 模型建立及数据提取，发现园区路网整体标高受限，将大面积出现40 米以上的高切坡，施工难度大。通过BIM 模型模拟，全咨单位提出该方案未能充分与重庆山地融合，且投资额过大。

项目融合BIM 咨询、设计咨询、造价咨询、监理咨询团队，并会同设计单位在原方案基础之上快速建立三个比选方案BIM 模型及分析结果（如图3）。最终，从经济性和可实施性方面综合考虑，比选方案三通过，相较于原设计方案，节省挖方约44 万立方、节省投资约4500 万元。整个方案决策过程依托BIM+设计+造价的深度融合快速推进，缩短决策时间约15 天。

图3 配套路网二期BIM 方案比选

图4 科学谷一（左）、二（右）期场平模型

图5 基于ArcGIS 的一期局部地质模型

图6 科学谷一（左）、二（右）期模型

图7 管综优化前后对比

图8 正射影像校对基坑及建筑轮廓

图9 科学谷项目数字孪生底座

图10 IoT 数据在数字孪生底座的集成

3.初步设计阶段：利用能耗模拟分析结果判断建筑选材、设备选型，实现建筑节能等重要作用。利用Pathfinder 软件，导入CAD 图纸后，进行人流疏散仿真模拟分析，分析人流疏散路径痕迹和人流疏散人群密度等各种状况下建筑的疏散情况，辅助设计单位优化方案设计布局，帮助优化建筑物场馆等人群聚集场所的性能结构，并可在事前设计出正确有效的应急管理措施，提高疏散效率的同时尽可能降低拥挤事故的可能性。项目在复杂节点处进行了交通流仿真模拟，直观形象地模拟出车辆、行人、道路、交叉口、信号灯等随时间变化的三维动画状态，并提供了对车辆、行人、信号控制三大类型的指标评价和结果分析，为设计单位交通设计提供优化，也为园区建成后的交通管制措施提前进行预警。

4.施工图阶段：科学谷项目全专业BIM 模型建立及整合。现阶段已完成科学谷原始地形地貌模型、科学谷一二期场平模型、一期局部地质模型、科学谷一二期95 万平方米BIM 模型、科学谷一期道路模型以及全专业模型整合的工作。其中提交BIM 分析咨询报告345 份，解决设计中软、硬碰撞等问题超1500 个，大量减少设计变更，做到事前控制，为后续施工到运维的全过程BIM 集成应用打下基础。

管综优化，辅助后续施工。全咨单位在施工图建模阶段，通过管综优化提前发现并解决各种冲突与碰撞，减少返工，缩短工期20 天，节省投资约650 万元。通过管综优化依次合理布置各类管线，生成不同功能区的净高分析图，辅助设计单位进行精装修方案设计。

预留预埋。根据管综优化后的模型导出预留预埋深化图，在现场组织深化图纸交底并按图施工，做到事前控制，缩短工期，预留预埋可视化将问题提前解决，节约成本。

碰撞检查。采用Navisworks 软件碰撞分析功能，对场平基坑支护与既有建筑室外管网可能存在的冲突及碰撞进行查验。根据碰撞分析结果，BIM集成应用团队及时与设计团队及现场管理团队进行沟通，避免了在实际开挖及支护过程中因基坑支护与既有建筑室外管网冲突而产生的变更或管线迁移，避免了项目因此冲突相关问题导致的进度延后，同时也进一步为项目节省了可能因冲突而产生的费用。

（二）工业化生产

通过BIM 技术对项目装配式构件轻质隔墙板进行提前排布深化，充分利用材料避免隔墙板现场施工时随意拼接，尽量将材料优化成一块或半块整板，在节约材料的同时提高现场施工质量。

传统叠合板采用木模铺设时，常采用满铺进行施工，拆模后成型效果不佳，出现较多漏浆情况，且对模板的滞留量较大。项目对模板的铺设方法进行深化，在采用“花板”的铺设方式，同时在模板边缘粘贴双面胶防止漏浆，现场实施后效果好。通过对叠合板的模板进行深化，节省模板费用约50 万元，节约人工费约15 万元。

（三）智能化施工

1.虚拟样板，动画模拟。项目充分发挥数智化手段，制作质量、安全等虚拟样板并通过平台模型二维码分享粘贴于现场方便各方人员对样板进行查看和学习。同时还对重要工序、危大工程等，在实施前对这些重难点部位制作BIM 施工模拟视频。线下对操作人员进行可视化交底，保证交底效率；线上通过协同管理平台，便于管理人员及操作人员在现场即可清楚的了解施工过程和要求，把控建设质量和安全。

2.基于地质模型的桩长模拟，辅助收方计量和现场控制。本项目借助BIM 模型和Dynamo 可视化编程手段，分别建立出地质模型和桩基础模型。以模型的可视化、参数化的形式来进行模型间的自动交互，从而快速、准确的计算出每根桩达到持力层的长度。

3.无人机多手段辅助现场智能化管理。通过正射影像图和CAD 图纸坐标对准的方式，帮助监理团队对基础位置和主体外轮廓等进行快速校对，方便监理团队直观地看出建设与设计是否存在偏差，把控施工质量。

通过无人机从不同高度及角度对现场进行航拍，将视频和图像资料传送至操作人员，利用软件收录及分析，呈现施工现场全貌，利于管理人员进行现场管理，根据施工情况及时调整施工策略，进而优化施工流程。同时，利用基于无人机技术的全景技术对模板拆除、高处作业、建筑起重机械的巡查，对施工现场安全的实时监督。采用无人机倾斜摄影和BIM 模型结合的手段，多量对比把控现场土方开挖工作进度、成本和质量。

4.智能机器人使用。项目对有条件的区域采用条板安装机器人完成二号地块2 单元2-9 层条板安装，在用时方面，人工安装一块大约10 分钟，机器人安装一块大约15 分钟，但提升了安全性和安装质量，减少了工人的体力劳动。同时对安装机器人进行升级处理，覆盖更多的边角安装区域，提升机器人的使用率。

5.信息化管理。项目围绕数智建设新技术、新模式、新场景的应用，打造“1+2+3+N”的创新管理体系，即构建并围绕一个数智建设大脑——科学谷项目BIM 协同管理平台，融合“技术+管理”的双轮驱动，实现组织创新、平台创新、技术创新三个创新目标，集成N 个BIM 新场景应用——建筑信息模型技术在本项目全过程工程咨询中的应用，即通过建立完整、准确的建筑信息模型，为整个项目提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，提升了整个项目的工程效率，并使整个项目在全生命周期具备可直观视化性、可即时协调性、可真实模拟性、可高效优化性等特性。将科学谷项目BIM 协同管理平台作为整个管理体系的大脑，将数据、流程和模型与建设全过程多场景深度融合，实现项目一体化、生产协同化、管理平台化、决策智慧化、业务生态化，助力科学城成为具有全国影响力的科技创新中心，为科学谷建设“强身健体”，科技赋能，为项目效率和效益创造价值。

基于业主方管理，模块最全、功能最完善，适用于参建各方的科学谷项目BIM 协同管理平台。以BIM、GIS、IoT 和大数据为核心，有机结合“小前端+大后台”的管理模式。自2020 年9 月上线后，定制化更新迭代18 大模块、49 子模块，实现模型+实景可视化管理，基于WBS+PBS 项目管理流程全关联，覆盖项目全生命期，是国内一流的自主研发BIM 项目协同管理平台，支持业主组织各参建方在平台上通过可视化数据库进行沟通交流，对项目全生命期实施全过程一体化管控，以数据驱动管理，赋能业主智慧建设。

6.全生命期工程项目智能化应用数据整合。科学谷项目是大型的群体复杂项目，在项目建设过程中，通过全咨单位提供的项目协同管理平台为基础、包含五大板块的项目全生命期的咨询服务，使得项目集各阶段的界面可以相互打通、彼此串联，实现工程项目咨询的整体性、连续性和灵活性，发挥出1+1>2 的效果，避免出现“卡脖子”现象，有序推进项目策划、招标采购、开工准备、现场施工协调等工作。

7.标准化线上BIM 咨询表单，减少工程变更。利用科学谷项目BIM协同管理平台，创新开发标准化 BIM咨询表单流程，实现线上与设计单位协同。在搭建科学谷一、二期项目全专业（建筑、结构、机电）BlM 模型过程中，累计在平台上流转了340 份BIM 咨询报告，优化、更新、修正施工图问题达1000 个以上，节省投资约500 万元，做到事前控制，减少工程变更。

8.发挥设计管理作用，保住设计质量与进度。科学谷项目BIM 协同管理平台做为一个工程建设全过程综合管理平台，不仅建立了数据库和数据资源储存、治理、共享平台层，统一了项目编码、业务编码、数据编码，整合了应用系统，优化了业务流程，还打通了勘察设计、施工作业、竣工验收等环节的数据通道，实现跨部门、跨地域、跨层级的数据交换共享应用。通过科学谷项目BIM 协同管理平台，全咨的设计咨询团队在线上流转了超过115 份设计咨询报告，结合专家团队意见，针对设计方案在功能、布局、空间、结构、材料、设备、成本等大的方面提出专业且实用的建议，使建筑、结构、机电等专业设计更加经济合理，截止目前已节省投资约3800 万。

9.数字孪生的实现。全咨单位自主研发了科学谷项目BIM 协同管理平台，并在项目施工阶段对平台进行了升级迭代，以BIM+GIS 技术为核心，结合物联、智联以及AI 技术，集成项目各类模型信息，统一数据交换接口标准，实现项目数字孪生，形成了一个数字的重庆科学谷项目。模型中集成了项目中多项多源异构数据，基于这个数字底座可进行设计成果的模拟优化和可视化展示汇报，以及后期项目在建设阶段管理数据的集成。其中，物联网IoT 数据已集成到科学谷项目BIM 咨询团队搭建的数字孪生底座中，如摄像头的实时视频数据。在数字孪生环境中可以看到摄像头相对临建项目部的准确位置和施工大门处摄像头实时画面，实现虚实结合。