摘要:隨著信息技術(shù)的發(fā)展，水電工程數(shù)字產(chǎn)品逐漸增多，呈現(xiàn)多樣性，如何對(duì)交付的數(shù)字產(chǎn)品及其相關(guān)成果進(jìn)行應(yīng)用及管理、如何基于數(shù)字產(chǎn)品進(jìn)行協(xié)同工作，成為了水電工程數(shù)字化建設(shè)中的重要課題之一。文章通過分析水電工程數(shù)字移交的現(xiàn)狀及研發(fā)關(guān)鍵點(diǎn)，研究了水電工程數(shù)字移交的主要應(yīng)用功能，以此作為數(shù)字移交平臺(tái)的研發(fā)與應(yīng)用基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:數(shù)字移交;數(shù)字交付;BIM
信息化作為工程建設(shè)領(lǐng)域變革的重要驅(qū)動(dòng)力，引領(lǐng)著建設(shè)行業(yè)向數(shù)字化、智能化發(fā)展。水電工程勘測設(shè)計(jì)企業(yè)采用數(shù)字化設(shè)計(jì)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率，施工企業(yè)采用數(shù)字化仿真模擬提高施工過程的可靠性與安全性，在此過程中形成了眾多的數(shù)字化產(chǎn)品。與傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)單一的圖檔管理不同，數(shù)字化時(shí)代的成果形式豐富，以BIM模型為基礎(chǔ)，數(shù)字化模型及產(chǎn)品流轉(zhuǎn)于水電工程的全生命周期，水電工程信息化數(shù)字化發(fā)展的重點(diǎn)已由新建變?yōu)檎希蓡我蛔優(yōu)閰f(xié)同，由分散變?yōu)榧桑?］。如何交付數(shù)字產(chǎn)品，如何對(duì)交付的數(shù)字產(chǎn)品及其相關(guān)成果進(jìn)行管理，如何實(shí)現(xiàn)基于數(shù)字成果的集成協(xié)同應(yīng)用，減少傳統(tǒng)交付方式導(dǎo)致的錯(cuò)誤，節(jié)約成本、提高質(zhì)量和效益，這都成為水電工程數(shù)字化建設(shè)中的重要課題。本文就研究水電工程數(shù)字移交平臺(tái)的研發(fā)難點(diǎn)及建設(shè)重點(diǎn)進(jìn)行闡述。
1水電工程數(shù)字移交現(xiàn)狀
數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用使水電工程的設(shè)計(jì)模式、交付模式發(fā)生了變化，也使復(fù)雜的空間對(duì)象有了更直觀更形象的表達(dá)方式［2］。BIM以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息［3］，最終形成的工程數(shù)據(jù)模型是對(duì)工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體與功能性的數(shù)字化表達(dá)［4］。水電工程數(shù)字產(chǎn)品以BIM模型為基礎(chǔ)，作為水電工程全生命周期信息的載體，使傳統(tǒng)數(shù)據(jù)交付中的信息孤島眾多、信息不對(duì)稱、信息傳遞無序、無效工作眾多等問題有了解決方案。設(shè)計(jì)與建造過程中的三維可視化應(yīng)用也為電站運(yùn)維階段中可視化管理、數(shù)據(jù)接入、信息交互、信息表達(dá)及分析奠定了基礎(chǔ)［5］。隨著應(yīng)用的不斷加深，數(shù)字化交付的需求不斷增加，目前水電工程數(shù)字交付水平參差不齊，主要包括以下幾方面:(1)根據(jù)《水利水電勘測設(shè)計(jì)行業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用》調(diào)研報(bào)告，水利水電行業(yè)BIM軟件主要圍繞國外三大平臺(tái)廠商，分別是Autodesk、Bentley和Das-sault［6］。這些平臺(tái)均有針對(duì)自身BIM軟件的輕量化數(shù)字交付工具，如:Navisworks、BentleyNavigator、3DVIAComposer，然而交付工具僅解決BIM模型交付，具備一定的文檔、屬性掛接功能，是文件級(jí)的輸出，輸出成果分散，集成的信息較單一。(2)基于BIM的協(xié)同及文檔管理平臺(tái)，如Pro-jectWise、Vault，雖能進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)與文檔管理，但其工作流程需要基于設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等不同階段的應(yīng)用需求進(jìn)行開發(fā)定制，操作的自由度較低、靈活度較弱。由于缺乏對(duì)模型結(jié)構(gòu)、屬性信息、編碼等關(guān)聯(lián)管理，不能滿足數(shù)字交付的應(yīng)用需求。(3)水電工程規(guī)模龐大，工程設(shè)計(jì)復(fù)雜，參與專業(yè)眾多，無法通過某一BIM軟件或平臺(tái)完成設(shè)計(jì)工作。不同軟件的產(chǎn)品需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，造成數(shù)據(jù)量成倍數(shù)增加，屬性丟失;眾多的應(yīng)用軟件造成數(shù)據(jù)格式多樣，綜合應(yīng)用的效率降低，數(shù)據(jù)管理難度增加，且Autodesk、Bentley、Dassault等平臺(tái)承載的圖形數(shù)據(jù)在多次轉(zhuǎn)換過程中容易出現(xiàn)轉(zhuǎn)換丟失、圖形失真等問題。(4)由于缺乏集成管理，數(shù)字化產(chǎn)品與報(bào)告、圖檔等文件集成度較低，無法滿足數(shù)字交付全信息、全過程的需求及目標(biāo)。(5)企業(yè)各信息化系統(tǒng)大多是相對(duì)獨(dú)立的，由于企業(yè)負(fù)責(zé)的工程項(xiàng)目往往位于不同的地點(diǎn)，各參與人員也處在不同環(huán)境中［7］，數(shù)據(jù)分散、重復(fù)，數(shù)據(jù)共享性較差，數(shù)據(jù)互通性也較差。(6)水電工程諸多勘測及設(shè)計(jì)信息保密性較強(qiáng)，在數(shù)字移交的過程中對(duì)數(shù)據(jù)安全性的要求更高，傳統(tǒng)文件式的管理過程很難做到數(shù)據(jù)安全及加密保護(hù)，存在較大的隱患。
2水電工程數(shù)字移交平臺(tái)研發(fā)關(guān)鍵點(diǎn)
通過上述分析，總結(jié)水電工程數(shù)字移交平臺(tái)研發(fā)的關(guān)鍵點(diǎn)，以便指導(dǎo)數(shù)字移交平臺(tái)開發(fā)和進(jìn)行水電工程數(shù)字移交及管理。水電工程數(shù)字移交平臺(tái)是以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，以打通數(shù)據(jù)交換壁壘為研發(fā)重點(diǎn)，以可視化管理為平臺(tái)特點(diǎn)，通過數(shù)字化集成手段，結(jié)合項(xiàng)目管理工作流程、不同階段、角色的應(yīng)用需求，解決水電工程交付數(shù)據(jù)的全生命周期管理問題，滿足輕量化、標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)化、集成性、可擴(kuò)展性、可追溯性、安全性的工作目標(biāo)。(1)可視化。水電工程數(shù)字移交各階段成果以BIM模型作為數(shù)據(jù)載體與各方溝通協(xié)作的基礎(chǔ)。(2)標(biāo)準(zhǔn)化。數(shù)字移交平臺(tái)需兼容各類BIM數(shù)據(jù)，平臺(tái)接入的數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化，減少由于BIM數(shù)據(jù)格式眾多、數(shù)據(jù)傳輸量大帶來的數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)兼容性等問題。(3)輕量化。包括數(shù)據(jù)輕量化及使用輕量化［8］，數(shù)據(jù)交換后接入移交平臺(tái)將對(duì)BIM數(shù)據(jù)進(jìn)行大幅度的壓縮和優(yōu)化，同時(shí)數(shù)字移交的應(yīng)用也應(yīng)簡便輕量，易于操作。(4)結(jié)構(gòu)化。通過結(jié)構(gòu)樹形式組織，根據(jù)一定劃分規(guī)則(功能、類型、區(qū)域等)將BIM模型進(jìn)行分類組織及編碼，即結(jié)構(gòu)化的模型數(shù)據(jù)作為數(shù)字移交集成各類數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)。(5)集成性。數(shù)字移交平臺(tái)將以BIM模型為基礎(chǔ)，集成水電工程全生命周期中的各類數(shù)據(jù)，包含圖紙、工程資料、運(yùn)維信息等。由于集成的數(shù)據(jù)量大，要求對(duì)集成的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中、分類存儲(chǔ)管理及編碼管理，保證移交平臺(tái)穩(wěn)定可靠。(6)可擴(kuò)展性。針對(duì)移交過程中不同的業(yè)務(wù)流程及功能需求，平臺(tái)可基于基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行功能擴(kuò)展與定制開發(fā)，具備較大的靈活性，能較好地適應(yīng)業(yè)務(wù)和應(yīng)用的變化和擴(kuò)容。(7)可追溯性�；跀�(shù)字移交平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的過程管理，即:通過數(shù)據(jù)庫對(duì)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過程及交互過程進(jìn)行追溯及管理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)查詢、統(tǒng)計(jì)及分析的全信息化、全過程管理。(8)安全性。數(shù)字移交平臺(tái)的BIM數(shù)據(jù)為通過源模型轉(zhuǎn)換后的輕量化模型，其中，勘測數(shù)據(jù)、內(nèi)部詳細(xì)結(jié)構(gòu)均進(jìn)行了簡化處理，同時(shí)平臺(tái)建立安全機(jī)制，對(duì)集成的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，保障傳遞過程的數(shù)據(jù)安全。
3水電工程數(shù)字移交平臺(tái)研發(fā)
根據(jù)上述研究的水電工程數(shù)字移交平臺(tái)研發(fā)的關(guān)鍵點(diǎn)，進(jìn)行數(shù)字移交平臺(tái)研發(fā)，主要包括移交平臺(tái)功能架構(gòu)及功能要點(diǎn)。
3．1數(shù)字移交平臺(tái)架構(gòu)
水電工程數(shù)字移交平臺(tái)以BIM模型為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理及業(yè)務(wù)協(xié)同，其功能架構(gòu)包含基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層、用戶層，平臺(tái)功能架構(gòu)如圖1所示。(1)基礎(chǔ)層。包含系統(tǒng)服務(wù)器、文件服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、通信網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)服務(wù)器。(2)數(shù)據(jù)層。提供各種數(shù)據(jù)(BIM模型、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、文檔數(shù)據(jù)等)的存儲(chǔ)服務(wù)，包括結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)。(3)服務(wù)層。提供各種主要的服務(wù)，主要有流程引擎，搜索引擎，報(bào)表分析引擎，圖形引擎，數(shù)據(jù)交換引擎等。(4)業(yè)務(wù)應(yīng)用層。實(shí)現(xiàn)應(yīng)用邏輯及各類業(yè)務(wù)功能，包括數(shù)據(jù)BIM模型管理、數(shù)據(jù)管理、BIM數(shù)據(jù)交換、流程管理、屬性管理、編碼管理、質(zhì)量管理等十余項(xiàng)模塊。
3．2數(shù)字移交平臺(tái)功能
水電工程數(shù)字移交平臺(tái)主要包含以下功能要點(diǎn)。3．2．1可視化操作對(duì)導(dǎo)入到平臺(tái)的模型進(jìn)行瀏覽、剖切、漫游、屬性查看、測量及批注等基礎(chǔ)三維可視化操作，見圖2�？梢暬僮鞑⒉荒軐�(duì)模型進(jìn)行編輯，僅能進(jìn)行基于模型的附加操作，并保存當(dāng)前操作的視圖及操作結(jié)果。3．2．2BIM模型轉(zhuǎn)換及模型輕量化平臺(tái)支持如前所述水電工程行業(yè)BIM設(shè)計(jì)應(yīng)用常用的三大平臺(tái)軟件的數(shù)據(jù)交換，并對(duì)導(dǎo)入平臺(tái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行輕量化壓縮。(1)各設(shè)計(jì)平臺(tái)的模型經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一。(2)對(duì)導(dǎo)入平臺(tái)的模型進(jìn)行輕量化壓縮，壓縮比可達(dá)80%以上。(3)對(duì)超過500M的模型，或模型構(gòu)件數(shù)量超過一定量級(jí)的源模型，進(jìn)行自動(dòng)拆分導(dǎo)入。(4)對(duì)轉(zhuǎn)入的模型構(gòu)件自動(dòng)進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)編碼。(5)在瀏覽過程中對(duì)模型的顯示加載方式進(jìn)行優(yōu)化處理。3．2．3BIM模型組織導(dǎo)入的BIM模型根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行結(jié)構(gòu)樹的組織與管理。(1)進(jìn)行模型結(jié)構(gòu)樹的創(chuàng)建，對(duì)于相似結(jié)構(gòu)可創(chuàng)建模板，應(yīng)用模板快速創(chuàng)建結(jié)構(gòu)樹，BIM模型結(jié)構(gòu)樹見圖3。(2)結(jié)構(gòu)樹可與導(dǎo)入的BIM模型一致，也可對(duì)導(dǎo)入的模型按照應(yīng)用需求、劃分規(guī)則，進(jìn)行分類組織與管理。(3)對(duì)結(jié)構(gòu)樹進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)編碼。3．2．4數(shù)據(jù)集成基于BIM模型完成數(shù)據(jù)的集成，屬性的編輯或新建，文檔關(guān)聯(lián)見圖4。(1)分類設(shè)置BIM模型屬性字段，導(dǎo)入后可讀入并對(duì)應(yīng)寫入模型自帶屬性或新錄入、修改屬性等。(2)將圖檔數(shù)據(jù)按照BIM結(jié)構(gòu)樹進(jìn)行掛接，或按照業(yè)務(wù)需求進(jìn)行分類管理。(3)實(shí)現(xiàn)圖檔數(shù)據(jù)不同維度的查詢與統(tǒng)計(jì)。3．2．5流程管理根據(jù)業(yè)務(wù)需求、人員權(quán)限進(jìn)行工作流程的設(shè)定，包括審批、協(xié)同溝通等。(1)定制工作流程模板，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管理。(2)實(shí)時(shí)追蹤流程，基于平臺(tái)進(jìn)行在線溝通、工作協(xié)同。3．2．6平臺(tái)接口平臺(tái)采用標(biāo)準(zhǔn)的WebApi技術(shù)構(gòu)建ＲEST-ful接口服務(wù)，提供各類數(shù)據(jù)接口的數(shù)據(jù)讀取與接入服務(wù)。(1)定制各種GET服務(wù)接口，用于其他系統(tǒng)獲取平臺(tái)開放的相關(guān)數(shù)據(jù)信息。(2)定制各種POST服務(wù)接口，用于集成其他系統(tǒng)管理的相關(guān)數(shù)據(jù)。3．2．7移動(dòng)APP水電工程數(shù)字移交平臺(tái)不僅支持B/S的部署，也支持手機(jī)移動(dòng)端的部署，將BIM技術(shù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相互結(jié)合，幫助項(xiàng)目人員實(shí)時(shí)、有效、直觀地查詢BIM信息并進(jìn)行協(xié)同合作。通過移動(dòng)APP可以快速進(jìn)行流程處理、圖檔查詢、問題跟蹤、協(xié)同溝通等應(yīng)用，促進(jìn)項(xiàng)目快速開展，節(jié)約成本，有效提高工程參建各方的溝通效率。
4水電工程數(shù)字移交平臺(tái)應(yīng)用價(jià)值
通過水電工程數(shù)字移交平臺(tái)對(duì)模型、文檔及數(shù)據(jù)的管理，構(gòu)建起項(xiàng)目模型、工程文檔、數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，進(jìn)行項(xiàng)目全過程以及各參與方的綜合集成管理。數(shù)字移交平臺(tái)的模型經(jīng)過輕量化處理將不同設(shè)計(jì)平臺(tái)、軟件的工程模型整合在一起，便于集中管理，有效避免因格式多樣及數(shù)據(jù)來源多樣造成的模型缺失、數(shù)據(jù)混亂，保證水電工程模型的整體性及數(shù)據(jù)源的統(tǒng)一性。不同的用戶、角色根據(jù)需求進(jìn)行結(jié)構(gòu)樹的重新組織與管理，以模型管理、可視化會(huì)商為目標(biāo)，滿足水電工程各階段對(duì)模型的功能需求。模型與文檔、編碼進(jìn)行集成關(guān)聯(lián)，在移交平臺(tái)中進(jìn)行模型、文檔的管理，包括版本管理、編碼管理等，實(shí)時(shí)進(jìn)行查詢與統(tǒng)計(jì)，形成數(shù)據(jù)中心，有效避免傳統(tǒng)文件式管理造成的移交數(shù)據(jù)分散，工作效率低等問題。不同階段、不同角色基于同一平臺(tái)、同一數(shù)據(jù)源進(jìn)行溝通協(xié)作，并基于模型進(jìn)行可視化的會(huì)商管理，加強(qiáng)了各參與方之間的信息共享、交流和協(xié)同工作，促進(jìn)工程項(xiàng)目管理向高效的集成化方向發(fā)展。
5結(jié)語
隨著BIM技術(shù)的發(fā)展與BIM技術(shù)的深入應(yīng)用，水電工程數(shù)字化產(chǎn)品不斷累積，水電工程數(shù)字移交的應(yīng)用需求不斷加深，數(shù)字產(chǎn)品更加多樣化，數(shù)字交付的應(yīng)用范圍及不斷加大，數(shù)據(jù)的多樣性、復(fù)雜性逐漸增加。水電工程數(shù)字移交技術(shù)研究將在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換效率、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)集成等方面進(jìn)行優(yōu)化。水電工程數(shù)字移交平臺(tái)開發(fā)將是一個(gè)不斷完善與優(yōu)化的過程，最終形成覆蓋全生命周期的工程數(shù)據(jù)平臺(tái)，促進(jìn)水電工程管理向高效的數(shù)字化、集成化方向發(fā)展。
