在基础设施资产的运营管理中使用 Forge

鉴于基础设施资产（如桥梁或水坝）的生命周期，其运营期的重要性毋庸置疑。然而，尽管有这样的相关性，但缺乏工具和工作流程，使我们能够安全、动态地管理在此类资产运营过程中产生的大量信息。

在本文中，我们将介绍使用 Autodesk Forge 来支持工程团队的可能性，以便他们以快速、安全和透明的方式获得决策信息补贴。将介绍物联网使用示例，集成来自安装在资产中的传感器的实时数据并集成到模型中。此外，将设计和施工阶段的信息与运营阶段相结合的重要性将是合理的。最后，我们将介绍一个大坝案例研究，该案例研究在 Forge Accelerator 活动期间得到了欧特克工程团队的支持。

巴西基础设施市场

基础设施投资对于加快一个国家的经济发展至关重要。例如，更好的机场和道路服务以及更有效的卫生网络使该国更具竞争力，从而加速GDP增长。此外，建筑工程也有助于推动经济，因为它们创造了就业和收入分配。巴西仍然存在基础设施不足，限制了该国的增长。在分析该行业的投资时，近年来基础设施的弱点显而易见。2019年，Inter.B咨询公司和巴西经济部对各国经济进行了调查。印度和中国分别占GDP的58%和76%。政府的目标是到2022年将基础设施存量提高到GDP的38%，到2040年提高到GDP的61%。

另一方面，巴西目前拥有世界上最大的基础设施资产特许权计划。基础设施部的项目组合预测，未来几十年将在港口、铁路、公路和机场投资至少2170亿雷亚尔/400亿美元，直到2022年。

此外，最近批准的新《基本环境卫生法律框架》表明，该部门的基础设施投资有所增加。该立法的主要目标是到2033年普及和限定服务的提供。为此，估计在10年内将需要约5000亿雷亚尔/900亿至7000亿雷亚尔/1250亿美元的投资。

与基础设施GDP扩张情景相关的BIM BR战略正在进行中，旨在为促进BIM投资及其在该国的传播提供指导。

会上，还为巴西陆军、巴西海军、国家民航秘书处（SAC）和国家运输基础设施部（DNIT）设定了目标，这两个部门负责协调和运营具有重要意义的基础设施工程。简而言之，这些目标的目标是分别在2024年和2028年的建设和运营阶段使用BIM。

基础设施资产运营管理的相关性

通过分析基础设施资产的生命周期，观察到主要挑战与在性能、成本和风险之间找到平衡以实现业务计划中定义的目标有关。

值得一提的是，基础设施资产的生命周期涉及从确定需求到规划、设计、采购、实施和/或调试、运营和维护，以及更新或修改到退役和/或处置的所有内容。

生命周期中一个重要且相关的阶段是操作和维护阶段。下表可以说明这种相关性，其中可以观察到特殊结构（例如桥梁或高架桥）的使用寿命超过100年，这直接影响到预计用于运营支出的更大比例的财政资源。

Autodesk Forge 作为数据集成商

综上所述，并考虑到基础设施资产对一个国家的相关性，使其在其整个使用寿命期间保持安全有效地开展活动的重要性是显而易见的。因此，存储和访问与这些资产中的每一个相关的技术数据的一致性是必要的。根据以下示例，技术数据被理解为涉及设计、施工和运营阶段的信息：

• 设计：土壤研究、计划、计算报告
• 施工：执行报告、照片、测试、报告
• 操作：检测报告、仪表数据、传感器、照片

请记住，一座中型桥梁的计划总共可以达到 200 个文档，我们可以计算与基础设施资产相关的信息量。因此，Concremat在Autodesk Forge和Autodesk BIM 360中发现了一种方法，不仅可以实现设计，施工和运营阶段之间的信息关联，还可以在捕获现场数据并将其提供给所有相关人员之间的路径中提高敏捷性和安全性。以下是观察到的可能性的描述：

文档存储

使用BIM 360，可以存储模型和辅助技术文档，确保它们之间的分层集成，以及版本控制和修订。

现场数据采集

使用BIM 360，可以使用移动设备进行现场检查，并将任何异常直接链接到模型。可以构建个性化的清单以满足要检查的资产的需求，并添加以下信息：

• 病理学类别
• 关键级别
• 几何信息
• 图像

只有将这些数据数字化和集中存储，才能在信息管理方面提供重大收益。但是，以下主题将介绍使用传感器和 Autodesk Forge 可能进行的改进。

传感器

通过推进在土木工程领域具有适用性的传感器的技术开发，与降低制造和操作此类设备的成本相关，许多应用在基础设施资产管理中成为可能。例如，在持续监测：

• 垂直位移
• 纵向位移
• 斜坡
• 结构加速度和频率
• 温度

此外，即将在巴西部署5G技术将促进网络实时传输数据的能力和覆盖范围。

为了举例说明监测结构所涉及的信息量，可能需要达到50 Hz范围的测量，这实际上意味着每秒从单个传感器读取和传输数据50次。换句话说，在这种情况下，一天将执行 4，320，000 次读数/数据传输。

模型集成

基于上述内容，基础设施资产管理所涉及的数据量样本很小。通过这种方式，Forge 能够创建一个环境，除了集成之外，还允许以动态和直观的方式使用此类数据。

这种集成发生在负责允许系统之间交换信息的 API。在数据消费方面，Forge 允许直接从系统之间的集成进行访问，从而可以从移动和 Web 环境进行访问。

此外，还可以使用标记和过滤器自定义可视化效果。以下是康科玛特在试点项目和内部研究中应用的一些示例，始终使用现有资产的真实信息作为数据库。

相关技术

以下是关于使用 Forge 的可能性和挑战的两个主题：

物联网

物联网 （IoT） 带来了一个系统，其中带有传感器的常见日常物品通过无线和/或有线互联网连接连接到互联网。传感器可以使用Wi-Fi，NFC，蓝牙等本地连接以及3G，4G和5G等广域网。如下图所示，近年来申请量呈指数级增长：

在土木工程中使用物联网的主要目标是创建智能设备和资产，寻求确保以自动化方式交换和更新信息，从而更好地控制和提高资产的安全性。在工程资产中使用物联网为其运营和维护带来了无数收益，其中对信息准确性的不断追求推动了在长期运营资产中使用技术并不断维护的需求。诸如资产结构稳定性测量和紧急情况自动通信等信息带来了更安全、更准确的操作，甚至可以延长相关资产的运行时间，并减少资产的停机时间。

编程语言和框架

在要使用的编程语言的定义中，下面提出了有效选择的四个基本点：

1. 需要一种具有 Web 支持的语言，因为所有通信都是通过 Autodesk Forge API 完成的。

2. 在技术市场上使用备受推崇和广泛使用的语言，旨在提高网络上可用的课程和材料的可用性。

3. 评估整体绩效。

4. 必须受 Autodesk Forge API 支持。

在Concremat，在考虑了上述几点之后，我们选择使用NodeJS作为编程语言，其中NodeJS对应于基于Javascript的框架。到目前为止，已经使用了以下 API：查看器 API、BIM 360 API 和数据管理 API。

案例研究

桥梁检查

该项目的建议是从现场检查中获得的数据与BIM 360的模型进行直接集成。这些数据与检查期间可以识别的可能的技术异常有关。在这种集成之后，建议使用 Forge 来个性化 BIM 360 中信息的访问和使用，如下所示：

这个想法是 Forge 能够提供个性化访问，允许对信息进行分组和过滤，如下所示：

• 类别
• 关键级别
• 地位
• 日期

最后，计划开发与Concremat维护管理系统的集成，其中将结合与解决相关异常的成本和截止日期相关的信息。

尾矿坝

该项目的开发始于Forge Accelerator Metropolis，旨在整合大坝模型，相关文件（项目，报告，测试）和大坝结构中存在的传感器。

这种集成是值得注意的，因为需要以空间和联合的方式评估地块的行为（由传感器证明），同时提供快速的文档支持，以帮助与给定传感器中的干扰相关的影响。

使用Autodesk InfraWorks对大坝进行了外壳建模，目的是作为插入引脚的几何基础，这些引脚将作为现场现有传感器的空间表示。然后，将模型加载到 BIM 360 中，以便使用 API - BIM 360 允许与 Forge 通信。

最后，与来自虚构传感器的数据进行了集成。因此，当单击引脚时，可以查阅传感器数据和与地块该区域相关的文档，请参见下图。

后续步骤

目前，Concremat已经有一个专门针对与Forge相关的应用程序的路线图，其中未来的概念指向构建地理参考资产的投资组合视图，从而实现从宏观到详细级别的向下钻取分析。

在需要使用传感器的项目中，例如，蓄水坝甚至尾矿坝的建设或管理，建议将模拟传感器迁移到数字和自动传感器，允许将这些传感器与施工虚拟化模型集成，实时生成信息，并使我们能够根据为相关资产建立的工作限制创建警报级别， 当达到传感器限制时，通过电子邮件和短信触发警报，从而对资产进行安全控制。

自2012年以来，Guilherme Borges一直致力于涉及BIM的工程项目和研究。该研究还始于巴西联邦弗卢米嫩塞大学的土木工程学位，重点是使用机器人进行结构分析。他进行了MBA研究，重点是在Navisworks中使用4D的建筑工地物流，现在在巴西圣保罗大学的硕士研究中，他专注于BIM方法支持的基础设施项目。在Concremat-CCCC，他在战略研究和创新部门工作，为企业集团运营的最多样化的领域寻求BIM解决方案。

Alexandre Pasquini Praxedes毕业于环境工程，PMP和BIM应用于基础设施工程实施的专家。他在该领域拥有9年的经验，在编制BIM执行计划方面拥有丰富的经验。他使用基础设施的BIM模型，例如建筑工地和通道的实施研究，土地和岩石运动的研究，4D和建设性模拟中的定量，编程和控制调查。目前，他领导建筑和装配BIM实施技术团队。

Leonardo Pissolatti Costa Factori毕业于建筑和城市研究专业，是BIM应用于基础设施工程实施的专家。他在该领域拥有五年的经验，在工程项目领域拥有丰富的经验，例如建筑项目执行。最近，在理论和实践上偏向BIM，研究各种应用并将其应用于基础设施项目中。

Anderson Freitas Cavalcante 拥有 14 年的技术经验，其中 10 年专注于软件管理和开发，重点是 Web 和移动开发。他拥有管理控股公司技术园区的经验，在那里他负责对技术解决方案的需求/改进进行调查，例如商业智能解决方案的实施。他目前在咨询建筑领域工作，为公共和私人合同管理、与国内和国际融资代理的贷款合同、计划和项目管理、项目管理和空间信息开发解决方案。

引用

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