数智交院的产业数字化变革

文/浙江数智交院科技股份有限公司 陈朋亮

获奖等级：二等奖

项目名称：BIM正向设计产品的自主研发及其在特长隧道中的创新应用

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近年来，浙江数智交院科技股份有限公司（浙江省交通规划设计研究院）（以下简称“数智交院”）借助物联网、5G通信、大数据、云计算、人工智能等技术搭建了全生命周期的“智治”体系，并基于此为交通行业提供了包含BIM正向设计系统、“浙里航”数智港航公共服务平台等在内的一站式“数智”解决方案。目前，这些解决方案已在浙江省内外的铁路、公路、水运等多个领域落地应用。其中，BIM正向设计系统更是获得2021年度中国公路学会“交通BIM工程创新奖”二等奖。

基础 全生命周期的“智治”体系

数字化转型是事关长远、事关全局的重大战略，是构建国有企业未来战略新优势的关键之举。正是意识到数字化对国有企业高质量发展的重大意义，数智交院从管理、技术上双管齐下，利用自身在工程设计技术方面的优势，搭建了全生命周期的“智治”体系。

在管理上，数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台广揽人才，斥资百万表彰为公司转型发展作出突出贡献的科创青年标兵激励人才，创建TIM工程培训中心、开展科技交流会、西溪园大讲堂培育人才。另一方面，调整组织架构孵化新兴产业。产业创新研究院形成“智能交通研究所、数信中心、TIM研发中心、BIM与智能设计研发中心、工程云中心、物联网中心”等“一所五中心”产业研发格局，提高组织机构运行效率。

在技术上，数智交院以打造“一套全信息模型、一个全生命周期平台”为指导思想，借助物联网、5G通信、大数据、云计算、人工智能等技术，在行业内率先提出开发建设“交通全信息模型（Transportation Information Modelling，TIM）平台”，着力打造贯穿交通基础设施“投、建、管、养、运”全链条、全场景基础平台，为政府管理、工程建设、公众服务提供一站式“数智”解决方案。

→TIM工程培训中心

成果 一站式“数智”解决方案

←组图：BIM正向设计系统

数字化转型的核心在于数据的采集、分析和应用。通过数据与业务的融合，数智交院的数智管控应用场景不断开发并持续迭代完善，截至目前已形成了包含BIM正向设计系统、“浙里航”数智港航公共服务平台、数智交管平台、数智减灾防灾平台、“扁鹊云”结构监测平台、“智联管控”平台等在内的一站式“数智”解决方案。

BIM正向设计系统

以BIM正向设计为理念，集三维建模、智能分析、二维图纸及工程量自动输出四大功能模块于一体，包括地质、道路、桥梁、隧道、船闸、港口、码头和机电等BIM正向设计子系统。通过BIM正向设计系统，各类专业人员可协同设计交通全信息三维模型，用于施工运维阶段，做到一模多用、始于设计、但不止于设计。此外，该系统在提供二维图纸同时，也提交了用于全生命周期的数字资产。

目前BIM正向设计系统已在瑞苍高速、临建高速、苏台高速（二期）、杭绍甬高速等项目中应用。

“浙里航”数智港航公共服务平台

以港航基础设施数据为基础，连接船舶、船户等资质类静态信息，以及船舶位置、航道管控等动态信息，为船员提供设施查询、航线规划、船舶导航、航行安全提示等服务。全面上线后，“浙里航”数智港航公共服务平台预计可为浙江省1500多家港航企业、2万多浙江籍内河航运船员、8万多长三角地区内河船员提供专业化的水上交通导航服务。

数智交管平台

接入浙江全省高速公路上近2000个交警卡口和570个ETC门架，并实时分析、研判路况信息，为高速公路运营管理部门的精准管控、科学决策提供数据依据。目前，数智交管平台已覆盖浙江省内33条高速公路，数据服务应用于浙江省公安厅交通管理局和下属杭州支队等单位的日常工作中，极大地减少了交警等相关管理部门的工作量。

数智减灾防灾平台

聚焦浙江全省公路地质灾害防范，通过地质灾害点普查建档、数据管理、分析研判、监测预警、应急处置等全链条数字化革新，实现地质灾害点的数据统一管理和精准分析。截至目前，数智减灾防灾平台已完成浙江全省近2万个公路地质灾害点数据建档和分析研判，并开展了浙江省富阳区、瓯海区、开化县等多处重点灾害点的监测预警工作。

←“浙里航”数智港航公共服务平台

←数智交管平台

← 数智减灾防灾平台

← 智联管控可视化平台

“扁鹊云”结构监测平台

“扁鹊云”结构监测平台是检查桥梁结构物的“全科医生”，已在多个监测项目上成功落地，平均降低监测成本30%以上，并通过自动化替代人工操作，可节约人工成本50%以上；利用物联网、边缘计算、云计算等技术开发的扁鹊云“轻量化”监测系统，具有快速部署、数据存储量低等优点，同时具备多源数据集成、3D模型展示、移动端App、报告自动生成等功能，充分满足各类桥梁的健康监测、安全监测、大临监测等业务需求。

“智联管控”平台

“智联管控”平台包含沥青生产、软基施工、安全生产、水稳施工、沥青施工、红外光谱、环境监测、试验检测八大管控系统，可实时展现施工现场的情况，实现对人、机、料、法、环的全方位实时监控。该平台将公路施工质量管理从事后把关转向了事前控制，推动了“数字公路”“标准化工程”的建设进程。目前，“智联管控”平台已成功应用于浙江省内超过80%的国省道重点大中修养护项目，并在广西、安徽、河南等省外多条高速公路逐步应用。

应用 BIM正向设计系统-隧道智能设计师

目前，由数智交院研发，包含多个平台的一站式“数智”解决方案，已经在不同领域成功应用。其中，BIM正向设计系统中隧道正向设计系统和机电正向设计系统在大隔山隧道的创新应用，从创新点、推广价值、经济效益等方面都得到了行业内外的高度认可，并获得了2021年度中国公路学会“交通BIM工程创新奖”二等奖。

实际应用中的优势

大隔山隧道长3640米，是瑞苍高速（龙丽温至甬台温复线联络线）全线唯一的特长分离式隧道。隧道包括人行横通道10处，车行横通道4处、紧急停车带4处，洞内变电所1处，设计标准为双向4车道，时速100公里。设计阶段，建设者们采用BIM正向设计系统，对大隔山隧道进行了集三维建模、计算分析、二维出图及工程量统计于一体的三维正向设计。

快速建模，自动出图。在大隔山隧道主洞设计过程中，BIM正向设计系统通过读取地质专业勘探成果，快速智能分段并匹配相关衬砌断面、自动推荐紧急停车带位置，完成洞段批量建模剪裁；通过设备洞室优先级智能避让并自动剪裁主洞，实现洞室个数最优化，避免人为反复调整；将隧道通风、隧道照明计算内嵌在软件中，根据软件计算结果自动布置机电设备……以上内容，基于全信息模型可一键导出二维图纸和工程量清单。

←隧道结构BIM设计

←隧道机电BIM设计

多专业协同正向设计，革新提资方式。大隔山隧道结构专业所取得的BIM正向设计成果——模型、信息、二维图纸可自动继承给机电专业，无需再进行线下提资交底。机电专业在隧道土建模型的基础上，可进行布设和出图，如遇设计变更的情况，也可直接调整BIM模型、更新模型信息及二维图纸。

属性自动添加，及时准确。BIM正向设计系统中包含一套属性自动添加工具，在设计过程中，设计人员可将设计数据自动添加到模型中，随着设计信息的变更，属性信息也会自动修改。这一创新点改变了以往需手动挂接和修改属性的繁杂作业方式。

成果下延，指导施工。在隧道建模过程中，BIM正向设计系统的研发者考虑了施工缝、沉降缝预留参数等信息添加及修改，便于施工阶段的模型切分。通过自研的编码添加功能，设计者可快速添加分项编码，便于推进施工进度与模拟相关内容，可避免重复建模。

效率、质量、材料节约等效益显著

采用BIM正向设计系统进行隧道设计后，大隔山隧道从设计效率、设计质量、资源材料节约等方面，都产生了直观的经济效益。

首先，基于隧道智能设计系统开展的正向设计与传统软件翻模相比，机电专业共节省33个工日；所抽取的隧道土建、机电部分图纸与传统二维绘图相比节省21个工日；专业间协同设计时减少了繁琐的提资会议，节省9个工日；设计阶段共节省91个工日，直接经济效益达9.1万元。

其次，在大隔山隧道断面设计过程中，利用自主研发的参数化断面工具拟合优化大隔山隧道衬砌断面，在满足设计和施工等标准的情况下，与传统方法相比，每延米可节省开挖量1.13立方米、节约混凝土0.51立方米、节省防水材料0.37立方米。据统计，隧道双线总计从土石方、混凝土，防水材料、钢筋拱架等方面节省工程投资约480万元。

此外，在满足《公路隧道设计规范》和以“消防为主”的优先级避让条件的要求下，大隔山隧道各设备洞室之间自动避让且拟合最优洞室个数，与人工设计结果对比，设备洞室共计减少19个，直接节省造价约41万元。

未来的发展方向及推广价值

隧道正向设计系统及机电正向设计系统在大隔山隧道的成功应用，填补了采用BIM直接进行施工图设计的空白。BIM正向设计系统的研发，将推动交通行业的施工图审批走向全面数字化。此项技术的成功应用，预示着BIM正向设计系统可以横向应用到其他隧道项目中，纵向延伸到其他专业中。

未来，数智交院将继续研发适用于其他行业的BIM正向设计系统，形成完整的BIM正向设计产品，让BIM正向设计彻底取代传统的二维设计。

● 走近数智交院

数智交院创始于1951年,1979年“浙江省交通设计院”成立，1998年更名为“浙江省交通规划设计研究院”，2017年1月从浙江省交通运输厅划转至浙江省交通投资集团有限公司，2018年3月更名为“浙江省交通规划设计研究院有限公司”，2020年12月更名为“浙江数智交院科技股份有限公司”。数智交院秉持“路更畅、城更美”的企业使命和“知行合一、追求卓越”的核心价值观，着力“创新驱动发展、数智引领腾飞”，致力于成为具有国际影响力的科技型综合工程技术公司。

软硬实力互动并进

数智交院拥有工程勘察综合甲级，公路、水运设计行业甲级，市政、建筑设计专业甲级，地灾设计、地灾勘查甲级，工程总承包、工程咨询、测绘、试验检测甲级等十一项甲级资质，是名副其实的高新技术企业。此外，数智交院还具有承担国家发展和改革委员会、交通运输部等政府部门委托咨询评估任务的资格，并通过了质量、环境和职业健康安全管理体系的认证。同时，数智交院具备规划、咨询、勘察（测）、设计、科研、设计施工总承包和工程试验检测等全过程综合服务能力；涵盖公路、水运、市政、轨道交通、建筑、生态环保等业务板块；业绩遍及全国各省份，以及柬埔寨、斯里兰卡、瓦努阿图、厄立特里亚、喀麦隆等10多个国家。

除技术服务硬实力，数智交院在人才培育的软实力上，也具有十足的竞争力。截至目前，数智交院现有1600余名员工，各类专业技术人员占85%以上，人员专业门类完善，综合素质高。其中，拥有全国工程勘察设计大师1名，浙江省工程勘察设计大师4名，各类注册工程师近400人次，先后有11人享受国务院津贴。

科研成果填补多项国内空白

在科研成果方面，数智交院设立了国家级博士后科研工作站、杭州市院士工作站，拥有交通运输部认定的“水下隧道智能设计、建造与养护技术与装备研发中心”，浙江省工程研究中心、企业技术中心、企业研究院和高新技术企业研究开发中心等科研平台。先后荣获国家科技进步奖一等奖、二等奖，以及省部级各类科学技术奖70余项、勘察设计奖370余项、发明专利70余项。其中，多项科研成果填补了国内空白，部分科研成果达到国际领先或国际先进水平。

“1211”与“12345”齐步走

新时期，数智交院将围绕“1211”发展目标，即1个上市公司，国家级和省级2个科技创新平台，1个综合甲级资质，1个百亿级企业，以及“12345”的总体发展思路，即一个全生命周期发展链条；大交通、大城建两大领域；人才优先、技术提升、经营拓展三维立体发展体系；资本、数字、创新、产业四项驱动；规划与设计、勘察岩土工程及测绘技术、试验检测与维护管养、全过程咨询与工程总承包、科技创新与产业化五大业务，坚持创新驱动，强化新老基建融合，着力以新一代信息技术、新材料研发赋能，以智能设计、交通工程云、智慧交通为重点，推进数智交院转型发展,全力打造成为具有国际影响力的科技型综合工程技术公司。