市政工程设计数字化转型综述与展望

市政工程设计数字化转型综述与展望

叶龙飞

浙江城市空间建筑规划设计院有限公司恩施分公司    445500

摘要：改革后，受社会发展的影响，我国科学技术水平不断进步。现阶段，为适应城市发展需求，促进城市市政工程的施工管理，提出市政工程数字化管理平台的总体架构，介绍了关键技术。以上海淞沪路—三门路下立交工程为载体，开发面向施工现场过程管理的数字化平台，通过对人员与设备的高精度全方位的定位监控，现场安全质量问题可视化线上闭环管理，形成1套规范标准化的项目施工过程信息化管理流程。这为后续类似工程智慧施工管理提供参考。

关键词：市政工程；数字化管理平台；施工过程信息化管理

引言

建筑行业的数字化转型经历了不同阶段，从传统时期到信息化、数字化再到数智化。这一进程是逐步推进的，每个阶段都带来了管理效率和生产效益的提升。在建筑行业数字化转型的过程中，市政工程在数字化转型中具有复杂性和规模化、多方协同和整合、长周期和维护性、实时监测和响应以及公众参与和透明度等特点。数字化转型通过建立信息化系统和平台，运用先进技术如物联网、大数据和人工智能，提升市政工程的管理效率、优化资源配置、增强服务水平，并实现城市的可持续发展和智能化治理。未来，建筑行业将继续朝着数智化方向发展。企业将借助数字协同平台实现多方协同，实时数据与物联网成为核心生产力。

1数字化设计

现代市政道路设计涉及的范围非常广，需要照明、排水、测量钻探、信号、桥隧、道路、管线、交通以及绿化等多专业协同配合开展。基于BIM建立结构、管线、绿化及交通安全设施等相关的LOD3.5模型，为BIM应用、交付、建设管理及智能建造提供数字化资源。市政道路BIM设计模型见图1。结合项目特点，基于BIM设计成果开展专业接口核查、复杂节点钢筋优化、三维技术交底、施工仿真模拟等工作。针对市政道路工程主辅道交口布局、附属工程顺接、道路管线排布等难点，基于同一平台开展接口核查，减少专业干扰；建立复杂节点钢筋、预应力钢束及预埋件BIM模型，从三维可视化的角度，提前发现问题，减少设计阶段的“差、错、漏、碰”，同时开展与施组相关的振捣孔、下料孔设计，提高施工质量；开展三维技术交底，在虚拟数字环境下全面表达工程设计意图、技术标准和施工注意事项，提升施工单位对工程的了解；涉铁节点作为项目重难点工程，基于三维仿真开展施工全过程或关键过程的模拟施工，以验证涉铁施工方案的可行性或优化施组。

图1市政道路BIM设计模型

2数字化转型实现技术路线

2.1、BIM技术深入应用

近年来，BIM技术的应用发展速度迅猛，已成为市政工程设计的必备工具。笔者所在企业作为BIM标准制定和技术路线探索的先行者，早在2012年就基于达索系统的3D体验平台，与达索系统共同建立研发中心为土木工程专业人员提供行业解决方案体验，专注于桥梁、给水、污水处理设施、道路、轨道交通、开放式建筑物和地下建筑物等领域，最终形成了极具特色的专业模块（CivilDesigner），在各类工程领域发挥重要作用。在BIM标准制定、技术路线探索、应用示范等方面积累了丰富的经验，并推动了行业的数字化转型进程，数字化业务已拓展到长三角、雄安、粤港澳大湾区、安徽、新疆等区域。

2.2流程化的项目日常管理

平台对项目日常工作做流程化管理，主要包含施工任务单和任务中心2块内容。1）施工任务单用于下达施工任务。相关工区责任人基于平台完成任务领取、执行与进展跟踪，相应任务单指定相应的配合单位、配合人员等。项目负责人、相关管理者与企业管理者均可按需查看完成情况，及时决策响应，实现施工任务的有效分解和督办。2）任务中心主要包含技术方案审批、签证审批、临时工作审批、设计施工变更审批、资料审批、合同流转审批、付款流程审批、进出门证办理、值班记录共计9项内容。除“值班记录”以外，均以企业管理流程为基础，融合项目管理方式，确保管理过程中能够高效追溯工作信息、快速共享并传递数据资料，避免数据“随人流失”的弊端，有效提高日常工作效率。

2.3建设管理系统实现

在上述市政工程信息化应用技术体系的基础上，搭建建设管理系统架构。在细致分析用户需求的同时，还需充分考虑用户的实际情况。具体内容如下：（1）核心构成及架构设计。选择较为成熟、广泛使用的先进技术，基本框架主要由服务器端系统、客户端系统、数据库系统、地图系统构成。此外，系统还提供其他业务系统的数据接入。（2）数据库设计。数据库子系统用于管理与涉铁工程建设管理系统有关的各类基础信息和查询统计信息，为客户端应用系统（包括服务器端的应用服务）提供高效的数据管理接口。（3）客户端系统。客户端系统主要处理以下问题：①提供符合业务操作习惯的良好用户界面（UI，可以基于Web页面）；②在UI界面上，提供业务处理的各项操作功能，且处理过程符合各部门定义的业务工作流，即提供每个用户的操作工作流控制。

2.4注重需求端驱动技术发展，集中力量推动顶层规划

设计行业在十四五局之年开展“设计手段提升”工作，进行统一规划对于水务、路桥板块分别制定研发计划，由信息部作为主管部门统筹各设计院开展相关工作，取得了一定的研发成果。但在成果推广阶段存在问题，因为工程项目类型以及设计习惯流程不匹配，经分析原因在于各个需求端并没有达成需求的一致性以及优先级反馈。后续应积极收集分析需求端的反馈，充分认识到设计师关心和急迫需要解决的问题，提供贴合实际情况的技术解决方案。（2）加强技术监测与预测，维持技术引领的目标。设计端一直是市政工程领域的技术引领者，在发展的过程中一直是国家队、排头兵的角色，但是土木建筑行业的数字化发展程度毫无疑问是排倒数位置的。所以，在工程设计数字化领域的发展需要对标的除了同处于同行业的铁四院、华东院、市政华北院等业务相似的企业，也应该同步对标IT、互联网等头部企业，加强相关技术的监测。

结语

数字化转型是不可避免的趋势，市政设计行业需要积极应对内外因素的影响，加快数字化转型步伐。内在动因直接关系到企业的运营和发展是数字化转型的基础推动力，它主要包括内部管理的需求，如提高效率、降低成本、促进数据集成和智慧决策等。外力驱动是数字化转型的重要推动力量，促使企业在数字化转型中保持敏锐的竞争意识和持续创新的动力，包括客户的个性需求、竞争对手带来的压力等。“十四五”时期将是设计行业工程数字化发展的重要战略机遇期，为推动“专业化+数字化”的高质量发展，有必要通过不断加强基础设施和技术研发，不断完善数据资源管理制度、人才培养机制，持续提升数字化设计的业务成熟度。建立和完善数字化设计的组织体系，规范数字化设计的流程，提高设计师的数字化素养和能力，真正实现数字化设计的业务价值最大化，助力设计行业的数字化转型。

参考文献

[1]宋战平，史贵林，王军保，等.基于BIM技术的隧道协同管理平台架构研究［J］.岩土工程学报，2018，40（S2）：117-121.

[2]赵媛媛.基于BIM技术与“互联网+”的项目协同管理平台的研究［J］.铁道建筑技术，2018（8）：24-27.

[3]刘振邦,李亮,张忆晨.基于数字化技术的智慧工地建设研究[J].铁路技术创新,2019(4):86-90.

[4]黄建城,徐昆,董湛波.智慧工地管理平台系统架构研究与实现[J].建筑经济,2021(11):25-30.

[5]李倩文.基于BIM5D的工程智能建造管理应用研究[J].城市道桥与防洪,2019(8):197-199.