一

企業(yè)推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需求分析

黨的十九屆五中全會提出“發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)，推進(jìn)數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，推動數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實體經(jīng)濟(jì)深度融合，打造具有國際競爭力的數(shù)字產(chǎn)業(yè)集群”。推動數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實體經(jīng)濟(jì)深度融合，需要加強(qiáng)數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，促進(jìn)互聯(lián)互通，通過智能化、協(xié)同化的新生產(chǎn)方式對實體經(jīng)濟(jì)進(jìn)行改造升級，全面提高實體經(jīng)濟(jì)的質(zhì)量、效益和競爭力，打造數(shù)字經(jīng)濟(jì)形態(tài)下的實體經(jīng)濟(jì)，進(jìn)而推動經(jīng)濟(jì)體系優(yōu)化升級。

現(xiàn)階段，國內(nèi)建筑行業(yè)的數(shù)字化進(jìn)程相對滯后，迫切需要利用大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)助推管理方式由粗放型向集約型、精細(xì)化轉(zhuǎn)變；迫切需要以數(shù)字化、智能化升級為動力，加大智能建造在工程建設(shè)各環(huán)節(jié)應(yīng)用，實現(xiàn)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級和持續(xù)健康發(fā)展。

在當(dāng)前建筑業(yè)面臨綠色施工、環(huán)保風(fēng)暴等政策壓力，利潤空間壓縮的背景下，中鐵大橋局建橋主業(yè)面臨國有企業(yè)和民營企業(yè)的全面競爭，市場空間進(jìn)一步壓縮。中鐵大橋局亟待圍繞橋梁智能設(shè)計、智能施工及裝備、裝配式結(jié)構(gòu)及高性能材料、智能管養(yǎng)等方面，全面開展橋梁智能建造技術(shù)研發(fā)與實踐。通過基于BIM技術(shù)的橋梁工程建造數(shù)字化管控能力等新型能力體系的打造，顯著提升橋梁建造的工業(yè)化、信息化和智能化水平，推動以“智能建造”為目標(biāo)的企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，以“智慧服務(wù)”為目標(biāo)的橋梁服務(wù)市場新業(yè)態(tài)的打造，推動中鐵大橋局不斷向網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化方向前進(jìn)，推動橋梁產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，以爭取在新一輪建筑業(yè)競爭中能占領(lǐng)新的制高點，塑造建筑業(yè)新業(yè)態(tài)。

二

企業(yè)新型能力識別和打造的方法和路徑

（一）新型能力識別的方法和路徑

中鐵大橋局圍繞“打造世界一流建橋國家隊”愿景和“智能建造”數(shù)字化轉(zhuǎn)型目標(biāo)，以在橋梁工程智能建造、橋梁管養(yǎng)智慧服務(wù)、數(shù)據(jù)集成驅(qū)動的高效決策、施工技術(shù)智能化研發(fā)、橋梁產(chǎn)業(yè)生態(tài)服務(wù)、集團(tuán)化協(xié)同管控等方面獲取可持續(xù)競爭優(yōu)勢為具體方向，通過SWOT分析并結(jié)合內(nèi)部需求分析，識別了中鐵大橋局新型能力體系，主要包括：基于BIM技術(shù)的橋梁工程建造數(shù)字化管控能力、橋梁施工技術(shù)數(shù)字化研發(fā)能力、以數(shù)據(jù)為驅(qū)動的高效決策能力、橋梁管養(yǎng)綜合服務(wù)能力、集團(tuán)化協(xié)同管控能力、建橋產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同管理能力。

重點新型能力--基于BIM技術(shù)的橋梁工程建造數(shù)字化管控能力，旨在通過以BIM平臺為基礎(chǔ)，運用虛擬仿真技術(shù)開展工程設(shè)計，融合智能化建造技術(shù)交付，開展橋梁建造過程的智慧管理，包括項目信息、報表與文檔、工作流程、工作協(xié)同、人機(jī)料等資源、計劃與進(jìn)度、安全質(zhì)量、成本與計量、監(jiān)測監(jiān)控、大數(shù)據(jù)分析、可視化和報表、職能垂直管理等。同時以數(shù)據(jù)集成、業(yè)務(wù)協(xié)同為主線，積極引進(jìn)改造智能化建筑裝備、智能化船舶等。開展智慧梁場和智慧工地示范、協(xié)同、融合、創(chuàng)新發(fā)展，實現(xiàn)信息展示可視化、業(yè)務(wù)管理數(shù)字化、建造過程智能化，以實現(xiàn)中鐵大橋局“智能建造”數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

中鐵大橋局確立了基于BIM技術(shù)的橋梁工程建造數(shù)字化管控能力的量化指標(biāo)，主要有：箱梁預(yù)制周期縮短率、關(guān)鍵施工過程自動化率、材料損耗降低率、生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時采集率、設(shè)備利用率、預(yù)制箱梁產(chǎn)品合格率等；基于BIM技術(shù)的橋梁工程建造數(shù)字化管控能力的目標(biāo)為實現(xiàn)橋梁預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工廠化、現(xiàn)場施工裝配化、關(guān)鍵施工過程自動化、可視化，提升項目管理能力和橋梁建造信息化水平。

（二）新型能力打造過程的方法和路徑

1. 實施方案策劃

與其他土木工程相比，橋梁建造工程具有空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜、管理時空跨度大、高空和水上作業(yè)多、易受自然環(huán)境條件影響等特點，在橋梁建設(shè)過程中面臨著施工作業(yè)面多，工序復(fù)雜，施工組織難度大等問題。中鐵大橋局亟需通過橋梁構(gòu)件預(yù)制的工廠化、現(xiàn)場施工的裝配化、專用機(jī)械設(shè)備的智能化及工藝設(shè)計的流程化，施工組織的標(biāo)準(zhǔn)化來提升橋梁建造信息化水平。為打造基于BIM技術(shù)的橋梁工程建造數(shù)字化管控能力，中鐵大橋局結(jié)合橋梁施工特點，選取深中通道項目部作為試點，對新型能力的建設(shè)過程進(jìn)行了策劃，涵蓋了業(yè)務(wù)流程與組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化、技術(shù)實現(xiàn)和數(shù)據(jù)開發(fā)利用等方面。

深中通道項目是世界級超大的“橋、島、隧、地下互通”集群工程，中鐵大橋局負(fù)責(zé)全線60m混凝土梁及40m小箱梁預(yù)制架設(shè)，全線110m、60m鋼箱梁板運輸安裝、40m鋼箱梁架設(shè)。受建設(shè)場地限制及項目標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)要求，需運用BIM技術(shù)，構(gòu)建智慧梁場協(xié)同管理平臺，提升梁場生產(chǎn)管理水平及智能化水平。

基于BIM技術(shù)的橋梁工程建造數(shù)字化管控能力打造主要內(nèi)容有：通過實施智慧梁場協(xié)同管理平臺，新增智慧梁場綜合管理、生產(chǎn)管理、設(shè)備管理、鋼筋自動化加工管理、混凝土生產(chǎn)管理及監(jiān)控監(jiān)測管理等功能模塊，通過運用BIM技術(shù)、智能傳感設(shè)備等手段，實現(xiàn)對施工過程的可視化管理；通過運用三維建模及自動化鋼筋加工設(shè)備，實現(xiàn)鋼筋自動加工，并實時統(tǒng)計材料消耗量及材料利用率；通過視頻監(jiān)控、無線傳輸以及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿、養(yǎng)護(hù)及混凝土生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動采集、無線傳輸、自動分析；通過視頻監(jiān)控、結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測等手段，實現(xiàn)對設(shè)備運行狀態(tài)及安全狀況等實時監(jiān)控、預(yù)警；通過建設(shè)企業(yè)級BIM系統(tǒng)，圍繞施工過程管理，新建施工進(jìn)度、施工計劃、機(jī)械設(shè)備、人員管理、成本管理、質(zhì)量安全管理等功能模塊，實時監(jiān)測施工現(xiàn)場的施工狀況，自動采集施工過程的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并通過大數(shù)據(jù)的建模、分析及預(yù)警，實現(xiàn)橋梁施工“過程可模擬、質(zhì)量可追溯、成本可預(yù)測、進(jìn)度可管控”的目標(biāo)，實現(xiàn)施工過程的標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化及可視化智能管理，改善施工質(zhì)量，提高施工效率，降低質(zhì)量安全風(fēng)險，基本實現(xiàn)橋梁工程建造數(shù)字化管控能力。

2. 業(yè)務(wù)流程優(yōu)化

傳統(tǒng)業(yè)務(wù)流程按矩陣模式執(zhí)行，會出現(xiàn)信息流轉(zhuǎn)及傳達(dá)的時效性不強(qiáng)，可能出現(xiàn)信息偏差及指令沖突，出現(xiàn)冗余流程，過程趨于復(fù)雜，降低各節(jié)點工作效率。通過采用協(xié)同式管理，及時采集共享信息，實現(xiàn)業(yè)務(wù)流程簡化。在打造基于BIM技術(shù)的橋梁工程建造數(shù)字化管控能力過程中，主要對建筑模型應(yīng)用及深化設(shè)計流程、鋼筋自動化加工流程、智能張拉生產(chǎn)流程、噴淋養(yǎng)護(hù)流程等業(yè)務(wù)流程進(jìn)行了優(yōu)化。

建筑模型應(yīng)用及深化設(shè)計流程優(yōu)化主要是通過利用BIM模型進(jìn)行碰撞檢測，檢查設(shè)計圖紙和BIM模型的“錯，漏、碰、缺”，提前發(fā)現(xiàn)圖紙和模型問題，進(jìn)一步優(yōu)化施工圖設(shè)計，減少施工階段可能存在的錯誤損失和避免返工，提升深化后建筑信息模型的準(zhǔn)確性、可校核性，加快施工進(jìn)度、降低建造成本。

鋼筋自動化加工流程優(yōu)化主要是通過采用自動加工鋼筋設(shè)備，安裝自動生產(chǎn)管理系統(tǒng)，對鋼筋生產(chǎn)的材料庫存、生產(chǎn)流程進(jìn)行自動管理，同時將鋼筋加工BIM模型的鋼筋數(shù)據(jù)傳輸至鋼筋加工數(shù)控系統(tǒng)，實現(xiàn)鋼筋按模型自動加工。

智能張拉生產(chǎn)流程主要通過采用智能張拉設(shè)備，使用無線傳輸技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)自動采集智能張拉系統(tǒng)數(shù)據(jù)，將施工數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)實時傳輸至智慧梁場管理平臺，項目管理人員可以通過網(wǎng)頁或者手機(jī)端實時、遠(yuǎn)程了解項目施工信息，實現(xiàn)張拉施工信息自動記錄，施工過程實時監(jiān)督，確保項目安全和質(zhì)量。

噴淋養(yǎng)護(hù)流程主要通過系統(tǒng)控制實現(xiàn)混凝土養(yǎng)護(hù)遠(yuǎn)程化、自動化控制，記錄、查詢混凝土的養(yǎng)護(hù)狀態(tài)、溫濕度趨勢、歷史噴淋數(shù)據(jù)等，實現(xiàn)噴淋養(yǎng)護(hù)自動化、智能化現(xiàn)場管理。

3. 組織結(jié)構(gòu)變革

企業(yè)內(nèi)部總體組織架構(gòu)未發(fā)生變化，但進(jìn)一步明確了相關(guān)部門的兩化融合職責(zé)，針對新型能力的打造，成立新型能力小組負(fù)責(zé)實施。

深中通道項目部按項目法施工原理組建，按建設(shè)工程常規(guī)做法設(shè)立管理組織機(jī)構(gòu)，設(shè)工程部、工經(jīng)部、安環(huán)部、質(zhì)檢部、物機(jī)部、財務(wù)部及辦公室、試驗室，下轄兩個分部，分別負(fù)責(zé)陸域引橋施工和梁體架設(shè)及預(yù)制梁場建設(shè)和梁體生產(chǎn)。深中通道項目工程部設(shè)有專職信息管理員，工作職責(zé)覆蓋項目內(nèi)的全部信息化作業(yè)；新增信息化控制中心，由專職信息管理員協(xié)同2名兼職管理員落實日常的系統(tǒng)運行、維護(hù)等工作。

在組織結(jié)構(gòu)變革方面，由于業(yè)務(wù)流程改進(jìn)和優(yōu)化，使得作業(yè)區(qū)施工設(shè)備自動化程度提高60%，場區(qū)作業(yè)人員減少40%，主要體現(xiàn)在每條鋼筋加工生產(chǎn)線由原來的10人減少為5人（鋼筋自動化加工）、模板安裝拆卸由原來的20人減少為10人（自行式液壓模板）、振搗由原來的16人減少為10人（智能布料機(jī)）、張拉、壓漿、封錨由原來的6人減少為4人。

4. 技術(shù)實現(xiàn)

通過實施智慧梁場協(xié)同管理平臺，新增智慧梁場綜合管理、生產(chǎn)管理、設(shè)備管理、鋼筋自動化加工管理、混凝土生產(chǎn)管理及監(jiān)控監(jiān)測管理等功能模塊，以預(yù)制混凝土箱梁為切入點，建設(shè)混凝土預(yù)制梁智能化預(yù)制生產(chǎn)線，包括基于BIM技術(shù)的數(shù)控加工、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、智能噴淋系統(tǒng)，智能張拉壓漿系統(tǒng)等智能工裝設(shè)備，對箱梁預(yù)制施工進(jìn)行優(yōu)化，實現(xiàn)箱梁鋼筋加工安裝、混凝土生產(chǎn)運輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)、智能張拉壓漿、存梁、移梁全過程的數(shù)字化管控。

智慧梁場生產(chǎn)管理主要通過二維碼掃描對箱梁的生產(chǎn)工序和臺座使用情況進(jìn)行填報，系統(tǒng)在模型中分析對應(yīng)時段內(nèi)整個梁場的生產(chǎn)情況及產(chǎn)值分析；同時與建設(shè)單位共享數(shù)據(jù)，導(dǎo)入其他標(biāo)段施工進(jìn)度安排進(jìn)行智能排產(chǎn)，將制架梁施工計劃與整體工程進(jìn)度相協(xié)調(diào)。

設(shè)備管理主要是在各種設(shè)備加裝定位設(shè)備，識別其位置信息及運行狀態(tài)。重點監(jiān)測架橋機(jī)、縱橫移臺車、“天一號”運架一體船等大型設(shè)備的地圖位置和狀態(tài)（空閑、運梁、架梁、空回），通過自動化數(shù)據(jù)采集反饋管理平臺，實現(xiàn)其智能化管理。

鋼筋自動加工管理主要通過運用BIM技術(shù)，實現(xiàn)三維建模，生成XML數(shù)據(jù)，并通過模型數(shù)據(jù)傳輸，識別加工設(shè)備，自動下料批量生產(chǎn)，材料消耗量、利用率等指標(biāo)同步生成并反饋于管理平臺。

混凝土生產(chǎn)管理主要是集成智能張拉、壓漿、養(yǎng)護(hù)以及混凝土輸送中心ERP系統(tǒng)的綜合體，同時輔以管理平臺可通過視頻監(jiān)控、無線傳輸以及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)實現(xiàn)預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿、養(yǎng)護(hù)及混凝土生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動采集、無線傳輸、自動分析，實現(xiàn)施工過程可視化、信息化、遠(yuǎn)程化控制的管理。

監(jiān)控監(jiān)測管理主要利用場區(qū)內(nèi)布設(shè)的視頻攝像頭及智能傳感設(shè)備，通過數(shù)據(jù)接口開發(fā)，管理平臺集成實現(xiàn)視頻監(jiān)控、結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測等功能，對構(gòu)件應(yīng)力應(yīng)變、設(shè)備運行狀態(tài)及安全狀況等實時監(jiān)控、預(yù)警、反饋。

5. 數(shù)據(jù)開發(fā)利用

在數(shù)據(jù)開發(fā)利用方面，中鐵大橋局通過新型能力打造，實現(xiàn)了對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的管理。

（1）產(chǎn)值完成情況統(tǒng)計報表：對項目當(dāng)月產(chǎn)值完成情況、累計產(chǎn)值及年度產(chǎn)值完成情況進(jìn)行統(tǒng)計分析；

（2）梁體生產(chǎn)進(jìn)度報表：對梁體生產(chǎn)各專業(yè)工程的設(shè)計產(chǎn)量、開工累計產(chǎn)量及周完成量進(jìn)行實時統(tǒng)計，實時查詢制梁及架梁進(jìn)度；

（3）安全質(zhì)量問題月度統(tǒng)計報表：對每月質(zhì)量問題、安全問題以及問題的實時狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計分析；

（4）水泥實驗室檢測數(shù)據(jù)報表：對水泥的試驗日期、安定性、規(guī)范性、水泥品種、數(shù)量、出廠日期、擬使用部位、初凝時間、終凝時間等關(guān)鍵信息進(jìn)行管理；

（5）鋼筋加工報表：可實時對鋼筋加工的單號、生產(chǎn)設(shè)備、客戶、鋼材編號、工序等加工信息進(jìn)行查詢；

（6）混凝土生產(chǎn)統(tǒng)計報表：實現(xiàn)了對各混凝土生產(chǎn)線的生產(chǎn)進(jìn)度、計劃澆筑時間、混凝土標(biāo)記、施工部位、累計生產(chǎn)、累計發(fā)貨等信息實時查詢；

（7）混凝土車輛調(diào)度報表：實時對混凝土運輸車輛派車編號、派車時間、產(chǎn)線狀態(tài)、司機(jī)信息、運送位置等信息進(jìn)行跟蹤查詢。

同時，中鐵大橋局正在研發(fā)基于智慧梁場協(xié)同管理平臺的箱梁預(yù)制、架設(shè)及下部結(jié)構(gòu)的進(jìn)度管控系統(tǒng)，通過與建設(shè)單位的數(shù)據(jù)共享，導(dǎo)入其他標(biāo)段下部結(jié)構(gòu)施工計劃，同步與制架梁進(jìn)度進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)各作業(yè)面協(xié)同管控，統(tǒng)籌計劃、智能排產(chǎn)的目標(biāo)。

三

實施效果與主要作用

中鐵大橋局兩化融合管理體系貫標(biāo)的階段成效，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（一）實施成效

1. 環(huán)境污染減少。混凝土輸送中心采用大型循環(huán)環(huán)保設(shè)備，砂、石、水回收再利用，利用率提高10%，實現(xiàn)污水零排放；運用低壓打料系統(tǒng)，噪聲由原來的100分貝減少到70分貝，減少噪聲污染。

2. 產(chǎn)品質(zhì)量得到保證。鋼筋制造精度達(dá)±5mm，鋼筋綁扎采用胎架定位，間距精度達(dá)±2mm，預(yù)制箱梁合格率100%，材料損耗率降低1.8%。

3. 生產(chǎn)成本得到降低。由于智能化水平的提高，作業(yè)區(qū)智能化設(shè)備施工程度提高60%，采用流水線作業(yè)模式，場區(qū)作業(yè)人員人工減少40%以上。

4. 精益水平得到提升。運用智能排產(chǎn)系統(tǒng)，箱梁預(yù)制由進(jìn)度調(diào)動生產(chǎn)，依據(jù)架梁主線順序?qū)ε_座、模板等資源實時調(diào)整安排，縮短周轉(zhuǎn)時間25%；梁體架設(shè)根據(jù)日排產(chǎn)隨制隨架，節(jié)省有限的存梁空間，從而達(dá)到提高制梁效能的目的。

（二）主要作用

1. 為企業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型提供了管理方法和手段

持續(xù)實施戰(zhàn)略循環(huán)，引導(dǎo)中鐵大橋局將兩化融合充分融入企業(yè)總體發(fā)展戰(zhàn)略之中，通過“發(fā)展戰(zhàn)略—可持續(xù)競爭優(yōu)勢需求—新型能力”的戰(zhàn)略循環(huán)過程及跟蹤評測，尋求中鐵大橋局戰(zhàn)略、可持續(xù)競爭優(yōu)勢需求、新型能力建設(shè)的互動改進(jìn)，進(jìn)而實現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

2. 為企業(yè)搭建了兩化融合實施框架

以管理體系的思路和方式系統(tǒng)推進(jìn)兩化融合，引導(dǎo)中鐵大橋局實現(xiàn)了從關(guān)注局部向統(tǒng)籌全局、從單純強(qiáng)調(diào)技術(shù)向規(guī)范全要素的協(xié)同與創(chuàng)新、從重點關(guān)注技術(shù)應(yīng)用轉(zhuǎn)向能力提升、從傳統(tǒng)粗放運營模式向數(shù)據(jù)驅(qū)動精細(xì)運營模式的“四個”轉(zhuǎn)變。

3. 有效提高了全員兩化融合意識

通過對兩化融合管理體系的不斷學(xué)習(xí)和深入推動，中鐵大橋局全員（尤其是管理層）認(rèn)識到貫標(biāo)是企業(yè)提升核心競爭力的有效途徑，兩化融合不僅涉及技術(shù)的融合，更是一個業(yè)務(wù)流程優(yōu)化、組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化和管理變革的過程。

4. 有效保障了戰(zhàn)略目標(biāo)落地

建立從戰(zhàn)略到兩化融合落地的實施過程和管控的監(jiān)測與績效評價指標(biāo)體系，能夠適時監(jiān)控中鐵大橋局兩化融合建設(shè)的進(jìn)展及績效，確保兩化融合管理體系有效運轉(zhuǎn)，并提供持續(xù)改進(jìn)的框架，幫助企業(yè)通過不斷打造新型能力持續(xù)獲取與戰(zhàn)略相匹配的可持續(xù)競爭優(yōu)勢。

5. 有效提升了企業(yè)影響力

2021年1月，中鐵大橋局榮獲工信部2020年制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展試點示范企業(yè)�；�于BIM技術(shù)的橋梁工程建造數(shù)字化管控能力所涉及的中鐵大橋局深中通道項目部“智慧梁場”，多次接受交通運輸部、湖北省、廣東省、江蘇省、遼寧省等社會各界領(lǐng)導(dǎo)及同仁的檢查調(diào)研及學(xué)習(xí)考察。