利用BIM技術(shù)打造的客貨滾裝智慧港口是什么樣？

針對(duì)現(xiàn)有客貨滾裝在生產(chǎn)效率、客戶體驗(yàn)、監(jiān)控監(jiān)管、信息業(yè)務(wù)融合等方面存在的缺點(diǎn)，依托湛江港徐聞港區(qū)客貨滾裝工程，通過(guò)“智能、高效、便捷、安全、互通”示范主題，結(jié)合BIM技術(shù)，打造湛江港徐聞港區(qū)客貨滾裝智慧港口，推動(dòng)“互聯(lián)網(wǎng)+票務(wù)”、港口作業(yè)無(wú)紙化、渡海車(chē)票電子化、閘口作業(yè)智能化、安全監(jiān)管智能化等數(shù)字化、智能化應(yīng)用，創(chuàng)新客貨滾裝物流運(yùn)作新模式，提高客貨滾裝港口物流運(yùn)作效率和客戶服務(wù)水平。

1、客貨滾裝港口現(xiàn)有業(yè)務(wù)流程

1.1　現(xiàn)有業(yè)務(wù)流程

（1）旅客工藝流程：購(gòu)票—安檢—檢票—待渡場(chǎng)—登船。

（2）小車(chē)工藝流程：購(gòu)票—安檢—待渡場(chǎng)—檢票—登船。

（3）客車(chē)工藝流程：購(gòu)票—安檢—待渡場(chǎng)—檢票—登船。

（4）貨車(chē)工藝流程：安檢—計(jì)重購(gòu)票—待渡場(chǎng)—檢票—登船。

（5）危險(xiǎn)品車(chē)輛工藝流程：預(yù)約購(gòu)票—待渡場(chǎng)—登船（危險(xiǎn)品有專用通道）。

1.2　現(xiàn)有工藝流程存在的問(wèn)題

（1）人工查驗(yàn)效率低。多采用全程人工查驗(yàn)，查驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，環(huán)節(jié)不流暢，導(dǎo)致生產(chǎn)運(yùn)作效率下降，港口資源也無(wú)法做到有效利用。

（2）互聯(lián)網(wǎng)售票模式不夠完善。購(gòu)票方式基本采用人工窗口售票、微信平臺(tái)購(gòu)票和自動(dòng)售取票機(jī)購(gòu)票，互聯(lián)網(wǎng)售票系統(tǒng)不完善，難以滿足發(fā)展需求。

（3）傳統(tǒng)工藝技術(shù)落后，生產(chǎn)效率不高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速、高效、無(wú)障礙的工藝流程，不能達(dá)到生產(chǎn)的智能和高效。

（4）生產(chǎn)安全存在死角。危險(xiǎn)品車(chē)輛和普通車(chē)輛多從同一閘口進(jìn)出，具有較大的安全隱患，需要添加防護(hù)隔離，同時(shí)危險(xiǎn)品泊位與普通泊位間距較小，需要進(jìn)行改進(jìn)。

因此，通過(guò)對(duì)原有的工藝方案進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行新的功能布局和工藝方案設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛全程無(wú)障礙快速高效通行，實(shí)現(xiàn)客貨滾裝生產(chǎn)作業(yè)的智能高效，從而將湛江港徐聞港區(qū)打造為新型智慧港口。

2、客貨滾裝智慧港口“三位一體”方案設(shè)計(jì)

2.1　客貨滾裝港口渡海車(chē)輛預(yù)約機(jī)制

以渡海貨車(chē)為例，可以提前在網(wǎng)上或手機(jī)App預(yù)約購(gòu)票，也可以在現(xiàn)場(chǎng)購(gòu)票，預(yù)約購(gòu)票到港后首先經(jīng)過(guò)自動(dòng)安檢閘口進(jìn)行自動(dòng)安檢，隨后到達(dá)自動(dòng)收費(fèi)閘口進(jìn)行核算收費(fèi)，進(jìn)行船舶配載后再到達(dá)待渡區(qū)等待檢票登船。若沒(méi)有在網(wǎng)上預(yù)約購(gòu)票，則先到達(dá)安檢閘口進(jìn)行安檢，安檢結(jié)束后進(jìn)行核算收費(fèi)購(gòu)票，拿到票后到達(dá)指定待渡場(chǎng)等待檢票登船。

2.2　客貨滾裝港口“三位一體”集成機(jī)制

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)和智能決策技術(shù)，將渡海車(chē)輛的安檢、計(jì)費(fèi)稱重、渡海車(chē)輛在船上的配載等3個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行整合，結(jié)合RFID制定客貨滾裝港口“三位一體”決策方案，實(shí)現(xiàn)安檢、計(jì)重、售取票、船舶配載的智能協(xié)同決策。客貨滾裝港口“三位一體”決策方案見(jiàn)圖1。

2.3　客貨滾裝港口智能化待渡場(chǎng)方案

由于待渡場(chǎng)為16個(gè)且發(fā)船頻次由2 h縮短為0.5 h，若渡海車(chē)輛誤入其他待渡場(chǎng)，極有可能導(dǎo)致港口待渡場(chǎng)交通流出現(xiàn)混亂，且渡海車(chē)輛容易誤上船舶，不利于港口生產(chǎn)組織調(diào)度。因此，通過(guò)圖像識(shí)別車(chē)牌或讀取車(chē)輛上的RFID卡，并在港區(qū)內(nèi)通過(guò)LED屏幕進(jìn)行引導(dǎo)，將避免渡海車(chē)輛誤入其他待渡場(chǎng)。智能化待渡場(chǎng)示意圖見(jiàn)圖2。此外，通過(guò)GIS+BIM的方式設(shè)置電子圍欄，若渡海車(chē)輛即將誤入其他待渡場(chǎng)，LED及其音控設(shè)備提示司機(jī)。

3、客貨滾裝智慧港口功能架構(gòu)

客貨滾裝智慧港口是面向客貨滾裝港口數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化需求，構(gòu)建安檢、計(jì)重、售取票、配載、驗(yàn)票等多位一體的智能感知體系，支撐港口資源的廣泛連接、彈性供給和高效配置，實(shí)現(xiàn)港口客貨滾裝服務(wù)和監(jiān)管的全流程自動(dòng)化和智能化?？拓洕L裝智慧港口的本質(zhì)是通過(guò)構(gòu)建客貨滾裝港口精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)、高效的數(shù)據(jù)采集互聯(lián)體系，建立客貨滾裝生產(chǎn)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、集成、訪問(wèn)、分析、管理的應(yīng)用環(huán)境，實(shí)現(xiàn)港口業(yè)務(wù)、經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)、服務(wù)、應(yīng)用的模型化、標(biāo)準(zhǔn)化、軟件化、復(fù)用化，不斷優(yōu)化客貨滾裝港口的業(yè)務(wù)流程、生產(chǎn)組織和上下游生態(tài)鏈，形成資源豐富、信息共享、多方參與、合作共贏、協(xié)同推進(jìn)的港口物流新生態(tài)。

建設(shè)客貨滾裝智慧港口是一項(xiàng)大型的、復(fù)雜的、長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程，它主要包括總體規(guī)劃設(shè)計(jì)、感知層和傳感網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、云計(jì)算（網(wǎng)絡(luò)）數(shù)據(jù)中心建設(shè)、信息安全體系建設(shè)、應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)建設(shè)、指揮中心建設(shè)、統(tǒng)一門(mén)戶平臺(tái)建設(shè)、可持續(xù)發(fā)展保障體系建設(shè)等8項(xiàng)內(nèi)容。客貨滾裝智慧港口功能架構(gòu)見(jiàn)圖3?？拓洕L裝智慧港口的核心應(yīng)用是生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、安全監(jiān)管和客戶服務(wù)，基礎(chǔ)是感知體系和數(shù)據(jù)中心的搭建。

4、客貨滾裝港口數(shù)字化、智能化構(gòu)建技術(shù)

4.1　客貨滾裝港口 “三位一體”智能化方案

結(jié)合IOT、BIM和智能決策等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)客貨滾裝港口安檢、售票、配載等環(huán)節(jié)的“三位一體”深度融合。在“三位一體”智能化方案及其工藝和業(yè)務(wù)流程優(yōu)化基礎(chǔ)上，基于移動(dòng)互聯(lián)和IOT技術(shù)，提出渡海車(chē)輛的預(yù)約機(jī)制和智能化待渡方案?！叭灰惑w”智能化方案可實(shí)現(xiàn)渡海車(chē)輛的安檢、售票、待渡場(chǎng)等待、船舶配載等全過(guò)程的自動(dòng)化和數(shù)字化，并能夠解決客貨滾裝港口信息流轉(zhuǎn)不暢、生產(chǎn)智能運(yùn)作協(xié)同難等問(wèn)題。

4.2　基于BIM的客貨滾裝港口數(shù)字化技術(shù)

結(jié)合數(shù)字孿生理念，提出一種基于BIM的客貨滾裝港口數(shù)字孿生架構(gòu)，通過(guò)IOT、通信和控制等技術(shù)構(gòu)建客貨滾裝港口物理空間，利用BIM模型數(shù)據(jù)化優(yōu)勢(shì)構(gòu)建客貨滾裝港口虛擬空間，實(shí)現(xiàn)客貨滾裝港口數(shù)字化、智能化驅(qū)動(dòng)。同時(shí)，使用Bentley、Revit、Catia等BIM設(shè)計(jì)軟件，構(gòu)建客貨滾裝港口BIM數(shù)字化模型，利用BIM模型標(biāo)準(zhǔn)格式IFC轉(zhuǎn)化到三維GIS標(biāo)準(zhǔn)格式CityGML，將轉(zhuǎn)化后的信息存儲(chǔ)在Firebird中，利用PROJ4對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后加載到三維地理信息平臺(tái)CityMaker中進(jìn)行精確定位，實(shí)現(xiàn)客貨滾裝港口BIM與GIS的深度融合。

4.3　帶二維裝箱約束的2階段客貨滾裝船舶配載決策方法

客貨滾裝船舶配載需要綜合考慮貨車(chē)、小車(chē)、客車(chē)在船艙內(nèi)的具體位置，并滿足船舶穩(wěn)性要求。現(xiàn)有研究主要針對(duì)商品車(chē)，現(xiàn)實(shí)中依靠人工經(jīng)驗(yàn)，不利于客貨滾裝港口船舶配載的智能化。本項(xiàng)目提出一種帶二維裝箱約束的客貨滾裝船配載決策方法，以船艙面積利用率最大為目標(biāo)，構(gòu)建客貨滾裝船配載決策模型，設(shè)計(jì)偏隨機(jī)密鑰混合遺傳算法進(jìn)行求解，并將2階段啟發(fā)式嵌入到偏隨機(jī)密鑰遺傳算法中，實(shí)現(xiàn)客貨滾裝船的智能化配載，保障客貨滾裝船航行安全。

5、客貨滾裝智慧港口BIM綜合應(yīng)用

5.1　協(xié)同設(shè)計(jì)

利用設(shè)計(jì)管理平臺(tái)進(jìn)行多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)?？倛D專業(yè)初步確定平面布置，建立總圖中心文件。工藝、管線、電氣、消防等專業(yè)在總體中心文件上進(jìn)行港區(qū)的各專業(yè)設(shè)計(jì)，生成總圖設(shè)計(jì)模型。各單體建筑建立單體的中心文件，最后在設(shè)計(jì)管理平臺(tái)上集成。

5.2　精細(xì)建模

根據(jù)企業(yè)建模標(biāo)準(zhǔn)要求，搭建工程各部件精細(xì)模型，主要包括建筑、結(jié)構(gòu)、水工、機(jī)電等專業(yè)。BIM協(xié)同設(shè)計(jì)及其建模界面截圖見(jiàn)圖4。通過(guò)模型的構(gòu)件尺寸、材質(zhì)、名稱等信息，提取各構(gòu)件工程量，獲取成本控制的主要信息，反饋至項(xiàng)目部，節(jié)省造價(jià)約500余萬(wàn)元。

5.3　碰撞檢查

對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行全專業(yè)分析，生成并導(dǎo)出各專業(yè)類(lèi)型子系統(tǒng)模型，通過(guò)專業(yè)內(nèi)碰撞檢測(cè)和專業(yè)間碰撞檢測(cè)，檢查設(shè)計(jì)疏漏和施工缺失，并將各類(lèi)型碰撞生成碰撞報(bào)告，反饋至項(xiàng)目部和設(shè)計(jì)人員。本項(xiàng)目共發(fā)現(xiàn)碰撞3 000余處，節(jié)省施工返工成本約300余萬(wàn)元，節(jié)省施工工期約1.5個(gè)月。

5.4　空間優(yōu)化

本項(xiàng)目主要建構(gòu)筑物為樞紐大樓，建筑面積約8萬(wàn)m2。建筑物內(nèi)含生活給水管道、生活排水管道、消防給水管道、新風(fēng)管道、空調(diào)冷凝水管道等，種類(lèi)眾多，鋪設(shè)復(fù)雜，為充分利用和節(jié)省室內(nèi)空間，通過(guò)對(duì)室內(nèi)機(jī)電管道進(jìn)行碰撞檢測(cè)并調(diào)整，實(shí)現(xiàn)空間優(yōu)化。

5.5　綠建分析

本項(xiàng)目通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)樞紐大樓進(jìn)行綠建分析，主要包括通風(fēng)、光照等，實(shí)現(xiàn)樞紐中心建造的合理化和科學(xué)化。

5.6   BIM+VR虛擬漫游

本項(xiàng)目工程量大、子項(xiàng)目多、工藝復(fù)雜，存在較多的特殊施工點(diǎn)，施工難度大。利用BIM軟件，模擬建筑物的三維空間，通過(guò)漫游動(dòng)畫(huà)的形式，虛擬仿真漫游，查找不易察覺(jué)的設(shè)計(jì)缺陷和施工問(wèn)題，在BIM模型的基礎(chǔ)上附加標(biāo)準(zhǔn)化的施工方法、施工工藝和施工順序等信息，進(jìn)行施工方案的可視化模擬，幫助技術(shù)和管理人員掌握施工工藝和質(zhì)量控制要點(diǎn)，強(qiáng)化施工標(biāo)準(zhǔn)化意識(shí)，實(shí)現(xiàn)施工方案的可視化交底。

5.7　方案優(yōu)化比選

BIM+UNITY漫游展示技術(shù)，對(duì)樞紐大樓屋面蓋板形式進(jìn)行多方案對(duì)比，可對(duì)不同角度、不同方位、不同材質(zhì)、不同形式的方案進(jìn)行實(shí)時(shí)切換，對(duì)比效果更加機(jī)動(dòng)靈活。此外，對(duì)交通流進(jìn)行優(yōu)化，改善部分交叉口的堵車(chē)情況。交通流優(yōu)化對(duì)比見(jiàn)圖5。

5.8　進(jìn)度模擬

通過(guò)將BIM與施工進(jìn)度計(jì)劃相連接，將空間信息與時(shí)間信息整合在同一個(gè)可視的4D模型中，可以精確、直觀地反映整個(gè)建筑的施工過(guò)程。4D施工模擬技術(shù)可以在項(xiàng)目建造過(guò)程中合理制定施工計(jì)劃、精確掌握施工進(jìn)度，優(yōu)化使用施工資源、科學(xué)進(jìn)行場(chǎng)地布置，對(duì)工程的整體施工進(jìn)度、資源和質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制，以縮短工期，降低成本，提高質(zhì)量。

（編輯：奚雅青）