中國電建數(shù)字化解決方案：勾勒未來水廠新畫卷

　　新加坡是全球城市高效用水及創(chuàng)新水循環(huán)科技的范例。新加坡大士凈水廠是世界上第一個(gè)在固體廢物和廢水處理過程中最大限度地利用能源和資源的工業(yè)生態(tài)環(huán)保項(xiàng)目，設(shè)計(jì)處理生活污水量為65萬立方米/天，工業(yè)廢水量為15萬立方米/天，是全球最大的MBR工藝處理廠。

　　2021年，華東院承擔(dān)了該項(xiàng)目全過程BIM咨詢?nèi)蝿?wù)，充分發(fā)揮“工程+IT”深度融合優(yōu)勢，打通各階段BIM及“BIM+”應(yīng)用體系，全生命周期BIM應(yīng)用，打造面向未來的高智慧新概念水廠，為全球水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供典型樣板。

　　創(chuàng)新理念 打造水務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型全球樣板

　　新加坡大士凈水廠采用五級(jí)AO分級(jí)布水工藝、膜生物反應(yīng)、三段反滲透等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，產(chǎn)水率高達(dá)85%，出水可作為直飲水。凈水廠工藝流程的廢物和副產(chǎn)品被用作鄰近固廢處理單元的輸入資源，形成自給自足、互補(bǔ)互助的綠色綜合體，產(chǎn)電與處理過程耗能之比高達(dá)87%。項(xiàng)目通過厭氧工藝高效回收有機(jī)質(zhì)能量進(jìn)行產(chǎn)熱發(fā)電，是傳統(tǒng)污水廠能量回收率的兩倍。

　　如此復(fù)雜的工藝流程和結(jié)構(gòu)形式對(duì)設(shè)計(jì)布局、建造管理以及運(yùn)維都有著極高的要求。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)建造方式已無法滿足如此龐大復(fù)雜的水處理系統(tǒng)高質(zhì)量建設(shè)管理需求以及未來城市大數(shù)據(jù)管理對(duì)公共設(shè)施資源全面整合的需求。

　　2003年以來，作為引領(lǐng)中國工程行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的設(shè)計(jì)企業(yè)，華東院始終將BIM技術(shù)視為提高企業(yè)經(jīng)營管理水平和核心競爭力、推動(dòng)行業(yè)快速發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的重要途徑，制定了水務(wù)行業(yè)全生命周期BIM應(yīng)用路線，形成了一整套國內(nèi)領(lǐng)先的水務(wù)數(shù)字化解決方案，最終在全球BIM應(yīng)用成熟度最高的新加坡市場，成功中標(biāo)大士凈水廠全過程BIM咨詢?nèi)蝿?wù)。

　　項(xiàng)目建設(shè)過程中，華東院以BIM為載體實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目各階段所有信息高度融合，涵蓋設(shè)計(jì)階段信息完整傳輸、施工階段對(duì)整個(gè)項(xiàng)目20多個(gè)標(biāo)段100余家參建方的高效管理、運(yùn)維階段的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及資產(chǎn)信息和運(yùn)營管理，成為水務(wù)行業(yè)中對(duì)BIM施工管理應(yīng)用最深入透徹、采用BIM技術(shù)整合資源最多的項(xiàng)目;項(xiàng)目率先貫徹實(shí)踐了BIM 6D資產(chǎn)管理理念，真正做到全部資產(chǎn)從設(shè)計(jì)到運(yùn)維全階段信息的整合。

　　不同于國內(nèi)BIM應(yīng)用追求效果的展示，大士凈水廠項(xiàng)目賦予BIM模型更多的內(nèi)涵，在全生命周期過程中進(jìn)行信息積累，包括圖形信息、施工信息、資產(chǎn)信息等，同時(shí)過程中對(duì)信息加以利用，保證信息的有效性和時(shí)效性，充分發(fā)揮BIM在每個(gè)階段的價(jià)值。被評(píng)為“2022年度應(yīng)用BIM最佳的基建設(shè)施項(xiàng)目”。

　　技術(shù)突破 從BIM 2D到6D的全生命周期BIM應(yīng)用

　　大士凈水廠項(xiàng)目決策和方案討論完全基于華東院為其量身打造的BIM解決方案，設(shè)計(jì)成果由模型輸出，以圖模聯(lián)動(dòng)、方案共語進(jìn)行審查;項(xiàng)目所有相關(guān)方使用同一平臺(tái)及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行協(xié)同管理，真正將BIM 2D-6D應(yīng)用貫穿全生命周期，為水務(wù)工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、采購、施工、運(yùn)維等全過程賦能。

　　協(xié)同化設(shè)計(jì)：2D，3D—模型深化，模型出圖。利用設(shè)計(jì)信息在三維模型中直觀地進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，有效避免碰撞。BIM團(tuán)隊(duì)、工程師和其他項(xiàng)目合作方借助BIM技術(shù)識(shí)別相互間的依存與沖突，快速評(píng)估設(shè)計(jì)迭代，有效提高設(shè)計(jì)質(zhì)量;模型中設(shè)置動(dòng)態(tài)視圖與2D平剖面圖紙關(guān)聯(lián)，提高設(shè)計(jì)效率，減少了60%設(shè)計(jì)變更，大大縮短了設(shè)計(jì)周期。上述信息模型提高了工程的一致性和協(xié)調(diào)性。

　　精細(xì)化施工管理：4D—施工仿真，穿越未來。以P6驅(qū)動(dòng)BIM實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度可視化仿真。通過BIM團(tuán)隊(duì)與計(jì)劃工程師團(tuán)隊(duì)的合作，一方面基于模型空間布局編制更加合理的進(jìn)度計(jì)劃，另一方面通過仿真對(duì)已有計(jì)劃進(jìn)行校核優(yōu)化。項(xiàng)目實(shí)施兩年期間，BIM團(tuán)隊(duì)通過進(jìn)度模擬為項(xiàng)目進(jìn)度提出優(yōu)化措施十余項(xiàng)，大大減少了現(xiàn)場施工協(xié)調(diào)成本，節(jié)省了約120天工期。

　　精細(xì)化施工管理：5D—成本驅(qū)動(dòng)，開支有度。通過5D編碼支持價(jià)值分析，提升成本驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)(Design 2 Cost)的實(shí)景應(yīng)用，優(yōu)化可持續(xù)分析。對(duì)成本追蹤和對(duì)未來成本預(yù)算由傳統(tǒng)人工手動(dòng)計(jì)算需數(shù)天完成轉(zhuǎn)變?yōu)榧磿r(shí)從模型導(dǎo)出，效率提升了近200%。同時(shí)將4D進(jìn)度模擬和5D編碼相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了基于三維模型的成本仿真以及計(jì)劃成本支出和實(shí)際成本支出的動(dòng)態(tài)分析，從而更精確更高效地管控項(xiàng)目的成本支出情況。該項(xiàng)目5D應(yīng)用實(shí)踐也為大型公建項(xiàng)目基于三維模型管控各標(biāo)段各階段成本數(shù)據(jù)提供了范例。

　　智慧化運(yùn)維管理：6D—資產(chǎn)管理，賦能運(yùn)營。通過建造期間積累了設(shè)計(jì)信息、施工信息和資產(chǎn)信息，大士凈水廠BIM模型成為一個(gè)完整便捷的數(shù)據(jù)湖。項(xiàng)目可以提前完成虛擬移交，BIM技術(shù)能實(shí)現(xiàn)高效傳輸且不會(huì)丟失任何數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可用于投運(yùn)前的模擬運(yùn)行。在運(yùn)維階段，新加坡水務(wù)局通過資產(chǎn)管理系統(tǒng)能夠快速調(diào)取特定區(qū)域特定資產(chǎn)的全生命周期信息，用于實(shí)現(xiàn)水廠的數(shù)字化智慧化管控。未來通過BIM模型對(duì)所有基建設(shè)施進(jìn)行數(shù)字化融合，最終建成城市級(jí)水務(wù)系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)城市級(jí)服務(wù)設(shè)施數(shù)字化智慧化管控。

　　數(shù)字賦能 推動(dòng)中國水務(wù)行業(yè)加速轉(zhuǎn)型

　　中國水務(wù)行業(yè)經(jīng)過近二十年的發(fā)展，技術(shù)和設(shè)施雖然在節(jié)能減排、升級(jí)換代等方面都進(jìn)行了不同程度的改造與提高，但現(xiàn)有技術(shù)路線仍存在高能耗、高物耗的問題。在“十四五規(guī)劃”和“碳中和”目標(biāo)的宏觀愿景之下，如何實(shí)現(xiàn)水務(wù)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，賦能節(jié)能環(huán)保綠色可持續(xù)發(fā)展，以達(dá)到社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙贏，是對(duì)每一個(gè)水務(wù)企業(yè)智慧的考驗(yàn)。

　　新加坡大士凈水廠是華東院在BIM應(yīng)用成熟度較高的國際市場一次重要探索。基于自研CDE管理平臺(tái)、數(shù)字孿生等技術(shù)支撐，構(gòu)建了一整套水務(wù)項(xiàng)目BIM全生命周期的解決方案，具備了復(fù)雜廠站類項(xiàng)目BIM各階段應(yīng)用能力，初步形成了“一個(gè)平臺(tái)，一個(gè)模型，一個(gè)數(shù)據(jù)架構(gòu)，N個(gè)應(yīng)用場景”的BIM體系，努力實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)建造、數(shù)字化成果交付和智慧水廠建設(shè)。目前已充分推廣應(yīng)用到香港小濠灣水廠、臨平自來水廠、江南水廠改擴(kuò)建項(xiàng)目、蕪湖智慧排水等十余個(gè)同類項(xiàng)目里，取得良好效果。

　　其中，臨平自來水廠BIM技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計(jì)階段方案優(yōu)化和質(zhì)量提升，結(jié)合數(shù)字孿生技術(shù)，打造“最美花園水廠、一流品質(zhì)水廠、創(chuàng)新智慧水廠”。江南水廠項(xiàng)目主要應(yīng)用BIM指導(dǎo)施工，結(jié)合建管平臺(tái)實(shí)現(xiàn)智慧建造及精細(xì)化施工管理，并為后期智慧運(yùn)維提供孿生底座。

　　華東院水務(wù)數(shù)字化解決方案及其應(yīng)用實(shí)踐，是對(duì)BIM發(fā)展所面臨的諸多問題的解答，對(duì)中國水務(wù)行業(yè)BIM發(fā)展有著深遠(yuǎn)的借鑒意義。未來，華東院堅(jiān)持通過自主創(chuàng)新，努力以其卓越的數(shù)字化能力和工程技術(shù)能力，勇于實(shí)踐，不斷探索，以新加坡大士凈水廠等一大批BIM 技術(shù)應(yīng)用為起點(diǎn)，不斷完善水務(wù)行業(yè)BIM全生命周期應(yīng)用，持續(xù)推動(dòng)水務(wù)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和共同進(jìn)步。