基于数字化技术的工程质量管理模式在大型水电工程EPC项目中的应用研究

(中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，杭州，311122)

前言

杨房沟水电站位于凉山州木里县境内的雅砻江流域中游河段上，是雅砻江中游河段梯级开发的骨干电站之一，坝型为混凝土双曲拱坝。作为大型水利水电工程，杨房沟水电站建设规模大、投资大、施工条件和地质条件复杂，涉及影响因素众多，这给施工质量与进度控制、工程建设管理带来了相当的难度，用传统管理手段进行大型水电站建设的质量管理已经不能适应和满足工程的要求。

为实现杨房沟水电站工程科学、高效、精细化管理，亟需采取数字化技术，以工程大数据管控为切入口，利用数字化手段，借助BIM技术对工程建设的质量信息进行全面管控，改变传统模式下质量管理中容易出现的管理不到位、实体质量差等问题，改善工程质量，发挥经济和社会效益。

本文主要从质量管理的角度，探讨数字化技术在EPC模式下杨房沟水电站工程建设过程中的应用。

1 工程质量管理数字化的必要性

大型水利水电工程具有施工条件差、难度高、周期长等特点，是一项极其复杂的系统工程，其质量管理具有影响因素多、质量波动大、质量差异大、质量隐蔽性以及工程局限大等特点，因此具有极大的管理难度。尽管国家层面加大了对质量监督的宣传力度和执法力度[1]，专门成立了水电工程质量监督机构，同时在行业内的资质管理中也加速构建了企业质量管理信用体系，但是仍然有一些施工、建设企业质量意识淡薄、操作流程不规范，这也就导致了一直以来水电工程质量问题普遍多发，甚至出现较大及以上的工程质量事故。无论是原材料造价还是施工过程管理不善，都将造成水电工程本身的巨大损失。因此，加强工程建设施工质量全过程管理，既是水电工程项目管理的重要部分，也是决定工程项目管理成败的关键[2]。

随着大数据、移动端、物联网等前沿技术的迅速崛起，数字化管理已经成为大型复杂工程项目实现有效管理的必然工具。工程质量管理作为水电工程建设项目管理的关键环节，采用数字化手段，借助于先进的BIM技术可以规范质量验评流程，精确记录施工过程中的各项数据信息，实现工程施工过程中质量验收的“无纸化”，并且能够通过大数据技术进行统计分析，从事前准备、事中控制以及事后总结等完善流程的角度对工程实体质量进行把控，提高工程质量精细化管控的水平和能力。

2 基于数字化技术的工程质量管理模式

杨房沟水电站作为国内首个采用设计施工总承包(EPC)模式的大型水电项目，被业内誉为“第二次鲁布革冲击波”[3]，开创了全国大型水电站建设模式的时代先河，是我国新常态下水电开发理念与方式的重大创新。为满足EPC模式下大型水电站的建设管理需求，杨房沟水电站项目组利用数字化技术以及“多维BIM”技术开发了设计施工BIM管理系统，并且首创了一套适用于EPC总承包模式的电子质量验评模块——质量管理模块。该模块涵盖了从表单电子化转换、电子表单在线配置、移动端表单下载、移动端表单填写及上传、影像资料上传及在线查阅、验评资料在线查阅、电子表单PDF格式输出及打印归档、质量问题追踪处理等功能，极大地提高了各工区质量验评的填报效率，规范了质量验评的流程，实现了现场质量验评的“无纸化”。

杨房沟水电站设计施工BIM管理系统质量管理模块总体架构可概括为“一平台+两APP”，一平台即Web端BIM系统质量管理模块，两APP是指质量验评APP和质量管理APP。其中，质量验评APP功能侧重于电子验评表单的填写和现场质量验评影像资料的采集、上传，是质量验评表单中主要数据的来源。质量管理APP功能侧重于现场质量问题在线处理和质量制度文件、新闻的在线查阅，是质量管理人员采用数字化手段进行现场质量管理的有力工具。质量模块涵盖的功能如图1所示。

图1 质量管理模块功能解析

2.1 BIM系统质量管理模块

BIM系统质量管理模块下设五个子模块，分别为质量展示、单元填报、表单配置、质量评定和制度标准，其中质量评定子模块与移动端质量验评APP配套使用，制度标准模块与移动端质量管理APP配套使用。

2.1.1 质量展示

质量展示模块是BIM系统质量验评实时数据的展示窗口，其数据来源是BIM系统工程数据中心。

2.1.2 单元填报

对于水电工程这种建设周期较长的大型工程，其施工包划分是随着工程推进而逐渐细化的，因此，需要不断的对BIM系统上的施工包数据，尤其是分项工程和单元工程数据进行新增。单元填报模块的用途就是对施工包目录数进行维护，即系统内单元工程增加的入口。

2.1.3 表单配置

(1)验评表单的电子化

质量验评表单的电子化是BIM系统质量管理模块的基础工作。杨房沟水电站工程将现场开挖工程、锚喷支护工程、预应力锚索和混凝土工程共计70份纸质验评表单进行了电子化转换。移动端采用H5技术(HBuilder生成)将表单转换为html格式，Web端采用ant.design技术将表单转换为html格式。电子化转换后的表单在外观上与原始纸质表单保持一致，不因电子化转换而改变表单的原本形式或内容。质量验评表的电子化流程如图2所示。

图2 质量验评表的电子化转换

(2)验评表单在线配置

每张电子验评表都被赋予唯一的编码，编码按表单所适用的工程类别进行区分，以便用户选取相应列表的表单进行配置。表单配置是电子质量验评流程的第一步工作。只有在BIM系统上对单元所需的验评表单进行人工配置后，才能用移动端质量验评APP进行表单的下载和填写。表单配置完成后，可以在移动端质量验评APP进行表单下载、填写、上传等操作。

2.1.4 质量评定

Web端质量评定模块，是查看移动端质量验评APP上传的电子验评表单和影像资料的门户，也是工区上传测量、监测资料等附件材料和发起填报单元质量验评流程的地方。工区完成质量验评表单、影像资料、验评辅助资料的上传工作后，可发起该单元工程的评定流程，由监理质量处人员对该单元的验评资料进行最终评定。

图3 质量验评表单详情

图4 质量验评表单中的电子签章信息

图5 Web端质量验评小视频查看

2.1.5 制度标准

Web端制度标准子模块对质量管理工作相关的制度标准进行分类统计、列表展示，方便用户查看/下载。该子模块与移动端质量管理APP质量标准化模块的数据相关联，用户可通过移动终端随时随地查看质量标准化、质量制度、工程质量亮点、达标投产与大坝创优等文件。

2.2 移动端质量验评APP

杨房沟水电站BIM系统质量管理模块是国内第一个将大坝工程从开挖支护到混凝土浇筑全过程做到电子质量验评的系统，该系统将70张表单全部实现数字化，通过移动端质量验评APP进行现场主要部位的电子化验评，大大提高了质量验评环节的规范性和准确性，提升了质量验评的效率。

移动端质量验评APP是由一款专门用来进行电子质量验评的平板电脑应用，其账户密码与BIM系统Web端保持一致。该APP以江西金格科技iSignature电子签章系统作为第三方电子签章认证软件，基于HTML5技术实现了电子签章信息从移动端至网页端的过渡，保障了电子文档的安全性和合法性。

质量验评APP包括表单下载、表单填写、表单上传与影像资料四个子模块。工区相关用户通过BIM系统质量管理模块完成表单配置工作后，需要在移动端上通过质量验评APP进行表单的下载、填写和上传工作，同时通过质量验评APP采集和上传反映验评过程的影像资料。

图6 质量验评APP表单填写界面

图7 质量验评APP签字认证界面

为减少现场质检员的工作量，软件实现了自动获取并填写该单元工程基本信息(单位工程名称、分部工程名称、分项工程名称、单元工程名称及编码)的功能。此外，需要进行文本输入的表格内，自动默认填写了模板文字，用户可以根据现场实际情况对模板文字进行再次编辑。对于需要电子签名认证的区域，通过输入签名者的账户及密码的方式完成电子签名操作。

工区在移动端质量验评APP上完成表单填写并由各方签字验证后，在连接内部包局域网WIFI的条件下可将表单上传至BIM系统质量管理模块。

2.3 移动端质量管理APP

杨房沟水电站在工程管理模式上大胆创新，积极采用数字化手段进行现场管理，基于BIM系统研发了质量管理APP。作为现场质量问题的管理工具，质量管理APP实现了项目参建单位人员在个人移动终端即可全面了解工程质量管理信息，方便查阅质量标准化文件，快速处理现场质量问题、落实质量管理计划的目的。

质量问题追踪处理模块作为质量管理APP中的核心模块，对现场质量管理起到了巨大的推进作用。总承包质量部和监理质量处人员可通过该模块，在施工现场随时发现并拍照上报质量问题。问题上报后，流程将自动推送至整改责任人的账号，整改责任人需在规定时间内完成该问题的整改，并将整改后的现场照片上传至移动终端中。质量问题追踪处理流程及现场应用案例分别如图8、图9所示。

图8 质量问题追踪处理流程

图9 质量管理APP现场应用案例

通过质量管理APP的运用，极大地提高了质量管理效率、增强了质量管理透明度，营造了“人人重视质量、人人创造质量”的氛围，保证了杨房沟水电站的工程质量水平。

3 结语

随着数字化技术的不断发展和日臻完善，将数字化技术作为一种辅助手段介入工程质量管理已经成为大型水电工程项目质量管理的趋势。杨房沟水电站工程建设质量管理充分发挥数字化技术的优势，通过工程数据中心对质量管理的数据进行加工处理，使得工程质量管理的数据真正实现了流动、共享与增值，打破了传统管理模式下的“数据孤岛”，使得参建各方之间的沟通更加协同、有效，提高了大型水电工程的质量管理水平，在EPC模式水电建设管理领域具有先锋作用，在电力行业具有示范作用和推广价值。