數智交院的產業數字化變革

文/浙江數智交院科技股份有限公司 陳朋亮

獲獎等級：二等獎

項目名稱：BIM正向設計產品的自主研發及其在特長隧道中的創新應用

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近年來，浙江數智交院科技股份有限公司（浙江省交通規劃設計研究院）（以下簡稱“數智交院”）借助物聯網、5G通信、大數據、云計算、人工智能等技術搭建了全生命周期的“智治”體系，并基于此為交通行業提供了包含BIM正向設計系統、“浙里航”數智港航公共服務平臺等在內的一站式“數智”解決方案。目前，這些解決方案已在浙江省內外的鐵路、公路、水運等多個領域落地應用。其中，BIM正向設計系統更是獲得2021年度中國公路學會“交通BIM工程創新獎”二等獎。

基礎 全生命周期的“智治”體系

數字化轉型是事關長遠、事關全局的重大戰略，是構建國有企業未來戰略新優勢的關鍵之舉。正是意識到數字化對國有企業高質量發展的重大意義，數智交院從管理、技術上雙管齊下，利用自身在工程設計技術方面的優勢，搭建了全生命周期的“智治”體系。

在管理上，數智交院一方面引才用才做好“人”的文章。用好博士后科研工作站等平臺廣攬人才，斥資百萬表彰為公司轉型發展作出突出貢獻的科創青年標兵激勵人才，創建TIM工程培訓中心、開展科技交流會、西溪園大講堂培育人才。另一方面，調整組織架構孵化新興產業。產業創新研究院形成“智能交通研究所、數信中心、TIM研發中心、BIM與智能設計研發中心、工程云中心、物聯網中心”等“一所五中心”產業研發格局，提高組織機構運行效率。

在技術上，數智交院以打造“一套全信息模型、一個全生命周期平臺”為指導思想，借助物聯網、5G通信、大數據、云計算、人工智能等技術，在行業內率先提出開發建設“交通全信息模型（Transportation Information Modelling，TIM）平臺”，著力打造貫穿交通基礎設施“投、建、管、養、運”全鏈條、全場景基礎平臺，為政府管理、工程建設、公眾服務提供一站式“數智”解決方案。

→TIM工程培訓中心

成果 一站式“數智”解決方案

←組圖：BIM正向設計系統

數字化轉型的核心在于數據的采集、分析和應用。通過數據與業務的融合，數智交院的數智管控應用場景不斷開發并持續迭代完善，截至目前已形成了包含BIM正向設計系統、“浙里航”數智港航公共服務平臺、數智交管平臺、數智減災防災平臺、“扁鵲云”結構監測平臺、“智聯管控”平臺等在內的一站式“數智”解決方案。

BIM正向設計系統

以BIM正向設計為理念，集三維建模、智能分析、二維圖紙及工程量自動輸出四大功能模塊于一體，包括地質、道路、橋梁、隧道、船閘、港口、碼頭和機電等BIM正向設計子系統。通過BIM正向設計系統，各類專業人員可協同設計交通全信息三維模型，用于施工運維階段，做到一模多用、始于設計、但不止于設計。此外，該系統在提供二維圖紙同時，也提交了用于全生命周期的數字資產。

目前BIM正向設計系統已在瑞蒼高速、臨建高速、蘇臺高速（二期）、杭紹甬高速等項目中應用。

“浙里航”數智港航公共服務平臺

以港航基礎設施數據為基礎，連接船舶、船戶等資質類靜態信息，以及船舶位置、航道管控等動態信息，為船員提供設施查詢、航線規劃、船舶導航、航行安全提示等服務。全面上線后，“浙里航”數智港航公共服務平臺預計可為浙江省1500多家港航企業、2萬多浙江籍內河航運船員、8萬多長三角地區內河船員提供專業化的水上交通導航服務。

數智交管平臺

接入浙江全省高速公路上近2000個交警卡口和570個ETC門架，并實時分析、研判路況信息，為高速公路運營管理部門的精準管控、科學決策提供數據依據。目前，數智交管平臺已覆蓋浙江省內33條高速公路，數據服務應用于浙江省公安廳交通管理局和下屬杭州支隊等單位的日常工作中，極大地減少了交警等相關管理部門的工作量。

數智減災防災平臺

聚焦浙江全省公路地質災害防范，通過地質災害點普查建檔、數據管理、分析研判、監測預警、應急處置等全鏈條數字化革新，實現地質災害點的數據統一管理和精準分析。截至目前，數智減災防災平臺已完成浙江全省近2萬個公路地質災害點數據建檔和分析研判，并開展了浙江省富陽區、甌海區、開化縣等多處重點災害點的監測預警工作。

←“浙里航”數智港航公共服務平臺

←數智交管平臺

← 數智減災防災平臺

← 智聯管控可視化平臺

“扁鵲云”結構監測平臺

“扁鵲云”結構監測平臺是檢查橋梁結構物的“全科醫生”，已在多個監測項目上成功落地，平均降低監測成本30%以上，并通過自動化替代人工操作，可節約人工成本50%以上；利用物聯網、邊緣計算、云計算等技術開發的扁鵲云“輕量化”監測系統，具有快速部署、數據存儲量低等優點，同時具備多源數據集成、3D模型展示、移動端App、報告自動生成等功能，充分滿足各類橋梁的健康監測、安全監測、大臨監測等業務需求。

“智聯管控”平臺

“智聯管控”平臺包含瀝青生產、軟基施工、安全生產、水穩施工、瀝青施工、紅外光譜、環境監測、試驗檢測八大管控系統，可實時展現施工現場的情況，實現對人、機、料、法、環的全方位實時監控。該平臺將公路施工質量管理從事后把關轉向了事前控制，推動了“數字公路”“標準化工程”的建設進程。目前，“智聯管控”平臺已成功應用于浙江省內超過80%的國省道重點大中修養護項目，并在廣西、安徽、河南等省外多條高速公路逐步應用。

應用 BIM正向設計系統-隧道智能設計師

目前，由數智交院研發，包含多個平臺的一站式“數智”解決方案，已經在不同領域成功應用。其中，BIM正向設計系統中隧道正向設計系統和機電正向設計系統在大隔山隧道的創新應用，從創新點、推廣價值、經濟效益等方面都得到了行業內外的高度認可，并獲得了2021年度中國公路學會“交通BIM工程創新獎”二等獎。

實際應用中的優勢

大隔山隧道長3640米，是瑞蒼高速（龍麗溫至甬臺溫復線聯絡線）全線唯一的特長分離式隧道。隧道包括人行橫通道10處，車行橫通道4處、緊急停車帶4處，洞內變電所1處，設計標準為雙向4車道，時速100公里。設計階段，建設者們采用BIM正向設計系統，對大隔山隧道進行了集三維建模、計算分析、二維出圖及工程量統計于一體的三維正向設計。

快速建模，自動出圖。在大隔山隧道主洞設計過程中，BIM正向設計系統通過讀取地質專業勘探成果，快速智能分段并匹配相關襯砌斷面、自動推薦緊急停車帶位置，完成洞段批量建模剪裁；通過設備洞室優先級智能避讓并自動剪裁主洞，實現洞室個數最優化，避免人為反復調整；將隧道通風、隧道照明計算內嵌在軟件中，根據軟件計算結果自動布置機電設備……以上內容，基于全信息模型可一鍵導出二維圖紙和工程量清單。

←隧道結構BIM設計

←隧道機電BIM設計

多專業協同正向設計，革新提資方式。大隔山隧道結構專業所取得的BIM正向設計成果——模型、信息、二維圖紙可自動繼承給機電專業，無需再進行線下提資交底。機電專業在隧道土建模型的基礎上，可進行布設和出圖，如遇設計變更的情況，也可直接調整BIM模型、更新模型信息及二維圖紙。

屬性自動添加，及時準確。BIM正向設計系統中包含一套屬性自動添加工具，在設計過程中，設計人員可將設計數據自動添加到模型中，隨著設計信息的變更，屬性信息也會自動修改。這一創新點改變了以往需手動掛接和修改屬性的繁雜作業方式。

成果下延，指導施工。在隧道建模過程中，BIM正向設計系統的研發者考慮了施工縫、沉降縫預留參數等信息添加及修改，便于施工階段的模型切分。通過自研的編碼添加功能，設計者可快速添加分項編碼，便于推進施工進度與模擬相關內容，可避免重復建模。

效率、質量、材料節約等效益顯著

采用BIM正向設計系統進行隧道設計后，大隔山隧道從設計效率、設計質量、資源材料節約等方面，都產生了直觀的經濟效益。

首先，基于隧道智能設計系統開展的正向設計與傳統軟件翻模相比，機電專業共節省33個工日；所抽取的隧道土建、機電部分圖紙與傳統二維繪圖相比節省21個工日；專業間協同設計時減少了繁瑣的提資會議，節省9個工日；設計階段共節省91個工日，直接經濟效益達9.1萬元。

其次，在大隔山隧道斷面設計過程中，利用自主研發的參數化斷面工具擬合優化大隔山隧道襯砌斷面，在滿足設計和施工等標準的情況下，與傳統方法相比，每延米可節省開挖量1.13立方米、節約混凝土0.51立方米、節省防水材料0.37立方米。據統計，隧道雙線總計從土石方、混凝土，防水材料、鋼筋拱架等方面節省工程投資約480萬元。

此外，在滿足《公路隧道設計規范》和以“消防為主”的優先級避讓條件的要求下，大隔山隧道各設備洞室之間自動避讓且擬合最優洞室個數，與人工設計結果對比，設備洞室共計減少19個，直接節省造價約41萬元。

未來的發展方向及推廣價值

隧道正向設計系統及機電正向設計系統在大隔山隧道的成功應用，填補了采用BIM直接進行施工圖設計的空白。BIM正向設計系統的研發，將推動交通行業的施工圖審批走向全面數字化。此項技術的成功應用，預示著BIM正向設計系統可以橫向應用到其他隧道項目中，縱向延伸到其他專業中。

未來，數智交院將繼續研發適用于其他行業的BIM正向設計系統，形成完整的BIM正向設計產品，讓BIM正向設計徹底取代傳統的二維設計。

● 走近數智交院

數智交院創始于1951年,1979年“浙江省交通設計院”成立，1998年更名為“浙江省交通規劃設計研究院”，2017年1月從浙江省交通運輸廳劃轉至浙江省交通投資集團有限公司，2018年3月更名為“浙江省交通規劃設計研究院有限公司”，2020年12月更名為“浙江數智交院科技股份有限公司”。數智交院秉持“路更暢、城更美”的企業使命和“知行合一、追求卓越”的核心價值觀，著力“創新驅動發展、數智引領騰飛”，致力于成為具有國際影響力的科技型綜合工程技術公司。

軟硬實力互動并進

數智交院擁有工程勘察綜合甲級，公路、水運設計行業甲級，市政、建筑設計專業甲級，地災設計、地災勘查甲級，工程總承包、工程咨詢、測繪、試驗檢測甲級等十一項甲級資質，是名副其實的高新技術企業。此外，數智交院還具有承擔國家發展和改革委員會、交通運輸部等政府部門委托咨詢評估任務的資格，并通過了質量、環境和職業健康安全管理體系的認證。同時，數智交院具備規劃、咨詢、勘察（測）、設計、科研、設計施工總承包和工程試驗檢測等全過程綜合服務能力；涵蓋公路、水運、市政、軌道交通、建筑、生態環保等業務板塊；業績遍及全國各省份，以及柬埔寨、斯里蘭卡、瓦努阿圖、厄立特里亞、喀麥隆等10多個國家。

除技術服務硬實力，數智交院在人才培育的軟實力上，也具有十足的競爭力。截至目前，數智交院現有1600余名員工，各類專業技術人員占85%以上，人員專業門類完善，綜合素質高。其中，擁有全國工程勘察設計大師1名，浙江省工程勘察設計大師4名，各類注冊工程師近400人次，先后有11人享受國務院津貼。

科研成果填補多項國內空白

在科研成果方面，數智交院設立了國家級博士后科研工作站、杭州市院士工作站，擁有交通運輸部認定的“水下隧道智能設計、建造與養護技術與裝備研發中心”，浙江省工程研究中心、企業技術中心、企業研究院和高新技術企業研究開發中心等科研平臺。先后榮獲國家科技進步獎一等獎、二等獎，以及省部級各類科學技術獎70余項、勘察設計獎370余項、發明專利70余項。其中，多項科研成果填補了國內空白，部分科研成果達到國際領先或國際先進水平。

“1211”與“12345”齊步走

新時期，數智交院將圍繞“1211”發展目標，即1個上市公司，國家級和省級2個科技創新平臺，1個綜合甲級資質，1個百億級企業，以及“12345”的總體發展思路，即一個全生命周期發展鏈條；大交通、大城建兩大領域；人才優先、技術提升、經營拓展三維立體發展體系；資本、數字、創新、產業四項驅動；規劃與設計、勘察巖土工程及測繪技術、試驗檢測與維護管養、全過程咨詢與工程總承包、科技創新與產業化五大業務，堅持創新驅動，強化新老基建融合，著力以新一代信息技術、新材料研發賦能，以智能設計、交通工程云、智慧交通為重點，推進數智交院轉型發展,全力打造成為具有國際影響力的科技型綜合工程技術公司。