一

企业推进数字化转型的需求分析

党的十九届五中全会提出“发展数字经济，推进数字产业化和产业数字化，推动数字经济和实体经济深度融合，打造具有国际竞争力的数字产业集群”。推动数字经济和实体经济深度融合，需要加强数字基础设施建设，促进互联互通，通过智能化、协同化的新生产方式对实体经济进行改造升级，全面提高实体经济的质量、效益和竞争力，打造数字经济形态下的实体经济，进而推动经济体系优化升级。

现阶段，国内建筑行业的数字化进程相对滞后，迫切需要利用大数据、云计算、物联网、人工智能、工业互联网等新一代信息技术助推管理方式由粗放型向集约型、精细化转变；迫切需要以数字化、智能化升级为动力，加大智能建造在工程建设各环节应用，实现建筑业转型升级和持续健康发展。

在当前建筑业面临绿色施工、环保风暴等政策压力，利润空间压缩的背景下，中铁大桥局建桥主业面临国有企业和民营企业的全面竞争，市场空间进一步压缩。中铁大桥局亟待围绕桥梁智能设计、智能施工及装备、装配式结构及高性能材料、智能管养等方面，全面开展桥梁智能建造技术研发与实践。通过基于BIM技术的桥梁工程建造数字化管控能力等新型能力体系的打造，显著提升桥梁建造的工业化、信息化和智能化水平，推动以“智能建造”为目标的企业数字化转型，以“智慧服务”为目标的桥梁服务市场新业态的打造，推动中铁大桥局不断向网络化、数字化、智能化方向前进，推动桥梁产业转型升级，以争取在新一轮建筑业竞争中能占领新的制高点，塑造建筑业新业态。

二

企业新型能力识别和打造的方法和路径

（一）新型能力识别的方法和路径

中铁大桥局围绕“打造世界一流建桥国家队”愿景和“智能建造”数字化转型目标，以在桥梁工程智能建造、桥梁管养智慧服务、数据集成驱动的高效决策、施工技术智能化研发、桥梁产业生态服务、集团化协同管控等方面获取可持续竞争优势为具体方向，通过SWOT分析并结合内部需求分析，识别了中铁大桥局新型能力体系，主要包括：基于BIM技术的桥梁工程建造数字化管控能力、桥梁施工技术数字化研发能力、以数据为驱动的高效决策能力、桥梁管养综合服务能力、集团化协同管控能力、建桥产业链协同管理能力。

图2 识别新型能力

重点新型能力--基于BIM技术的桥梁工程建造数字化管控能力，旨在通过以BIM平台为基础，运用虚拟仿真技术开展工程设计，融合智能化建造技术交付，开展桥梁建造过程的智慧管理，包括项目信息、报表与文档、工作流程、工作协同、人机料等资源、计划与进度、安全质量、成本与计量、监测监控、大数据分析、可视化和报表、职能垂直管理等。同时以数据集成、业务协同为主线，积极引进改造智能化建筑装备、智能化船舶等。开展智慧梁场和智慧工地示范、协同、融合、创新发展，实现信息展示可视化、业务管理数字化、建造过程智能化，以实现中铁大桥局“智能建造”数字化转型。

中铁大桥局确立了基于BIM技术的桥梁工程建造数字化管控能力的量化指标，主要有：箱梁预制周期缩短率、关键施工过程自动化率、材料损耗降低率、生产数据实时采集率、设备利用率、预制箱梁产品合格率等；基于BIM技术的桥梁工程建造数字化管控能力的目标为实现桥梁预制构件生产工厂化、现场施工装配化、关键施工过程自动化、可视化，提升项目管理能力和桥梁建造信息化水平。

表1 基于BIM技术的桥梁工程建造数字化管控能力的量化指标

（二）新型能力打造过程的方法和路径

1. 实施方案策划

与其他土木工程相比，桥梁建造工程具有空间结构复杂、管理时空跨度大、高空和水上作业多、易受自然环境条件影响等特点，在桥梁建设过程中面临着施工作业面多，工序复杂，施工组织难度大等问题。中铁大桥局亟需通过桥梁构件预制的工厂化、现场施工的装配化、专用机械设备的智能化及工艺设计的流程化，施工组织的标准化来提升桥梁建造信息化水平。为打造基于BIM技术的桥梁工程建造数字化管控能力，中铁大桥局结合桥梁施工特点，选取深中通道项目部作为试点，对新型能力的建设过程进行了策划，涵盖了业务流程与组织结构优化、技术实现和数据开发利用等方面。

深中通道项目是世界级超大的“桥、岛、隧、地下互通”集群工程，中铁大桥局负责全线60m混凝土梁及40m小箱梁预制架设，全线110m、60m钢箱梁板运输安装、40m钢箱梁架设。受建设场地限制及项目标准化建设要求，需运用BIM技术，构建智慧梁场协同管理平台，提升梁场生产管理水平及智能化水平。

基于BIM技术的桥梁工程建造数字化管控能力打造主要内容有：通过实施智慧梁场协同管理平台，新增智慧梁场综合管理、生产管理、设备管理、钢筋自动化加工管理、混凝土生产管理及监控监测管理等功能模块，通过运用BIM技术、智能传感设备等手段，实现对施工过程的可视化管理；通过运用三维建模及自动化钢筋加工设备，实现钢筋自动加工，并实时统计材料消耗量及材料利用率；通过视频监控、无线传输以及物联网等技术，实现预应力张拉、压浆、养护及混凝土生产数据自动采集、无线传输、自动分析；通过视频监控、结构应力应变监测等手段，实现对设备运行状态及安全状况等实时监控、预警；通过建设企业级BIM系统，围绕施工过程管理，新建施工进度、施工计划、机械设备、人员管理、成本管理、质量安全管理等功能模块，实时监测施工现场的施工状况，自动采集施工过程的关键数据，并通过大数据的建模、分析及预警，实现桥梁施工“过程可模拟、质量可追溯、成本可预测、进度可管控”的目标，实现施工过程的标准化、精细化及可视化智能管理，改善施工质量，提高施工效率，降低质量安全风险，基本实现桥梁工程建造数字化管控能力。

2. 业务流程优化

传统业务流程按矩阵模式执行，会出现信息流转及传达的时效性不强，可能出现信息偏差及指令冲突，出现冗余流程，过程趋于复杂，降低各节点工作效率。通过采用协同式管理，及时采集共享信息，实现业务流程简化。在打造基于BIM技术的桥梁工程建造数字化管控能力过程中，主要对建筑模型应用及深化设计流程、钢筋自动化加工流程、智能张拉生产流程、喷淋养护流程等业务流程进行了优化。

建筑模型应用及深化设计流程优化主要是通过利用BIM模型进行碰撞检测，检查设计图纸和BIM模型的“错，漏、碰、缺”，提前发现图纸和模型问题，进一步优化施工图设计，减少施工阶段可能存在的错误损失和避免返工，提升深化后建筑信息模型的准确性、可校核性，加快施工进度、降低建造成本。

钢筋自动化加工流程优化主要是通过采用自动加工钢筋设备，安装自动生产管理系统，对钢筋生产的材料库存、生产流程进行自动管理，同时将钢筋加工BIM模型的钢筋数据传输至钢筋加工数控系统，实现钢筋按模型自动加工。

智能张拉生产流程主要通过采用智能张拉设备，使用无线传输技术以及物联网技术自动采集智能张拉系统数据，将施工数据通过无线网络实时传输至智慧梁场管理平台，项目管理人员可以通过网页或者手机端实时、远程了解项目施工信息，实现张拉施工信息自动记录，施工过程实时监督，确保项目安全和质量。

喷淋养护流程主要通过系统控制实现混凝土养护远程化、自动化控制，记录、查询混凝土的养护状态、温湿度趋势、历史喷淋数据等，实现喷淋养护自动化、智能化现场管理。

3. 组织结构变革

企业内部总体组织架构未发生变化，但进一步明确了相关部门的两化融合职责，针对新型能力的打造，成立新型能力小组负责实施。

深中通道项目部按项目法施工原理组建，按建设工程常规做法设立管理组织机构，设工程部、工经部、安环部、质检部、物机部、财务部及办公室、试验室，下辖两个分部，分别负责陆域引桥施工和梁体架设及预制梁场建设和梁体生产。深中通道项目工程部设有专职信息管理员，工作职责覆盖项目内的全部信息化作业；新增信息化控制中心，由专职信息管理员协同2名兼职管理员落实日常的系统运行、维护等工作。

在组织结构变革方面，由于业务流程改进和优化，使得作业区施工设备自动化程度提高60%，场区作业人员减少40%，主要体现在每条钢筋加工生产线由原来的10人减少为5人（钢筋自动化加工）、模板安装拆卸由原来的20人减少为10人（自行式液压模板）、振捣由原来的16人减少为10人（智能布料机）、张拉、压浆、封锚由原来的6人减少为4人。

4. 技术实现

通过实施智慧梁场协同管理平台，新增智慧梁场综合管理、生产管理、设备管理、钢筋自动化加工管理、混凝土生产管理及监控监测管理等功能模块，以预制混凝土箱梁为切入点，建设混凝土预制梁智能化预制生产线，包括基于BIM技术的数控加工、视频监控系统、智能喷淋系统，智能张拉压浆系统等智能工装设备，对箱梁预制施工进行优化，实现箱梁钢筋加工安装、混凝土生产运输、浇筑、养护、智能张拉压浆、存梁、移梁全过程的数字化管控。

智慧梁场生产管理主要通过二维码扫描对箱梁的生产工序和台座使用情况进行填报，系统在模型中分析对应时段内整个梁场的生产情况及产值分析；同时与建设单位共享数据，导入其他标段施工进度安排进行智能排产，将制架梁施工计划与整体工程进度相协调。

设备管理主要是在各种设备加装定位设备，识别其位置信息及运行状态。重点监测架桥机、纵横移台车、“天一号”运架一体船等大型设备的地图位置和状态（空闲、运梁、架梁、空回），通过自动化数据采集反馈管理平台，实现其智能化管理。

钢筋自动加工管理主要通过运用BIM技术，实现三维建模，生成XML数据，并通过模型数据传输，识别加工设备，自动下料批量生产，材料消耗量、利用率等指标同步生成并反馈于管理平台。

混凝土生产管理主要是集成智能张拉、压浆、养护以及混凝土输送中心ERP系统的综合体，同时辅以管理平台可通过视频监控、无线传输以及物联网等技术实现预应力张拉、压浆、养护及混凝土生产数据自动采集、无线传输、自动分析，实现施工过程可视化、信息化、远程化控制的管理。

监控监测管理主要利用场区内布设的视频摄像头及智能传感设备，通过数据接口开发，管理平台集成实现视频监控、结构应力应变监测等功能，对构件应力应变、设备运行状态及安全状况等实时监控、预警、反馈。

图3 预制箱梁数字化生产流程

图4 智慧梁场协同管理平台

图5 预应力张拉监控

图6 设备监测

5. 数据开发利用

在数据开发利用方面，中铁大桥局通过新型能力打造，实现了对生产数据的管理。

（1）产值完成情况统计报表：对项目当月产值完成情况、累计产值及年度产值完成情况进行统计分析；

（2）梁体生产进度报表：对梁体生产各专业工程的设计产量、开工累计产量及周完成量进行实时统计，实时查询制梁及架梁进度；

（3）安全质量问题月度统计报表：对每月质量问题、安全问题以及问题的实时状态进行统计分析；

（4）水泥实验室检测数据报表：对水泥的试验日期、安定性、规范性、水泥品种、数量、出厂日期、拟使用部位、初凝时间、终凝时间等关键信息进行管理；

（5）钢筋加工报表：可实时对钢筋加工的单号、生产设备、客户、钢材编号、工序等加工信息进行查询；

（6）混凝土生产统计报表：实现了对各混凝土生产线的生产进度、计划浇筑时间、混凝土标记、施工部位、累计生产、累计发货等信息实时查询；

（7）混凝土车辆调度报表：实时对混凝土运输车辆派车编号、派车时间、产线状态、司机信息、运送位置等信息进行跟踪查询。

同时，中铁大桥局正在研发基于智慧梁场协同管理平台的箱梁预制、架设及下部结构的进度管控系统，通过与建设单位的数据共享，导入其他标段下部结构施工计划，同步与制架梁进度进行关联，实现各作业面协同管控，统筹计划、智能排产的目标。

图7 混凝土生产监控

三

实施效果与主要作用

中铁大桥局两化融合管理体系贯标的阶段成效，主要体现在以下几个方面：

（一）实施成效

1. 环境污染减少。混凝土输送中心采用大型循环环保设备，砂、石、水回收再利用，利用率提高10%，实现污水零排放；运用低压打料系统，噪声由原来的100分贝减少到70分贝，减少噪声污染。

2. 产品质量得到保证。钢筋制造精度达±5mm，钢筋绑扎采用胎架定位，间距精度达±2mm，预制箱梁合格率100%，材料损耗率降低1.8%。

3. 生产成本得到降低。由于智能化水平的提高，作业区智能化设备施工程度提高60%，采用流水线作业模式，场区作业人员人工减少40%以上。

4. 精益水平得到提升。运用智能排产系统，箱梁预制由进度调动生产，依据架梁主线顺序对台座、模板等资源实时调整安排，缩短周转时间25%；梁体架设根据日排产随制随架，节省有限的存梁空间，从而达到提高制梁效能的目的。

（二）主要作用

1. 为企业战略转型提供了管理方法和手段

持续实施战略循环，引导中铁大桥局将两化融合充分融入企业总体发展战略之中，通过“发展战略—可持续竞争优势需求—新型能力”的战略循环过程及跟踪评测，寻求中铁大桥局战略、可持续竞争优势需求、新型能力建设的互动改进，进而实现企业可持续发展。

2. 为企业搭建了两化融合实施框架

以管理体系的思路和方式系统推进两化融合，引导中铁大桥局实现了从关注局部向统筹全局、从单纯强调技术向规范全要素的协同与创新、从重点关注技术应用转向能力提升、从传统粗放运营模式向数据驱动精细运营模式的“四个”转变。

3. 有效提高了全员两化融合意识

通过对两化融合管理体系的不断学习和深入推动，中铁大桥局全员（尤其是管理层）认识到贯标是企业提升核心竞争力的有效途径，两化融合不仅涉及技术的融合，更是一个业务流程优化、组织结构优化和管理变革的过程。

4. 有效保障了战略目标落地

建立从战略到两化融合落地的实施过程和管控的监测与绩效评价指标体系，能够适时监控中铁大桥局两化融合建设的进展及绩效，确保两化融合管理体系有效运转，并提供持续改进的框架，帮助企业通过不断打造新型能力持续获取与战略相匹配的可持续竞争优势。

5. 有效提升了企业影响力

2021年1月，中铁大桥局荣获工信部2020年制造业与互联网融合发展试点示范企业。基于BIM技术的桥梁工程建造数字化管控能力所涉及的中铁大桥局深中通道项目部“智慧梁场”，多次接受交通运输部、湖北省、广东省、江苏省、辽宁省等社会各界领导及同仁的检查调研及学习考察。