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  成果名稱 完成單位 報(bào)告編號(hào)
  “理論域-方法域-實(shí)踐域”三域融合的高鐵工程數(shù)字化質(zhì)量管理體系與關(guān)鍵技術(shù) 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司電子計(jì)算技術(shù)研究所 CMSS2024R020
成果簡(jiǎn)介
截至2023年底,我國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)到15.9萬(wàn)公里,其中高鐵達(dá)到4.5萬(wàn)公里,2023年間,投產(chǎn)新線3637公里,其中高鐵2776公里,高鐵工程建設(shè)占比規(guī)模遠(yuǎn)超普速鐵路。面對(duì)如火如荼的高鐵建設(shè)形勢(shì),中共中央、國(guó)務(wù)院在《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》中提出“推動(dòng)交通的快速發(fā)展由對(duì)規(guī)模和速度追求向更加注重質(zhì)量效益轉(zhuǎn)變”,后在《質(zhì)量強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》中提出“構(gòu)建數(shù)字化、智能化質(zhì)量管控模式”。高速鐵路的高質(zhì)量建設(shè)對(duì)服務(wù)國(guó)家重大戰(zhàn)略,加快構(gòu)建現(xiàn)代化鐵路基礎(chǔ)設(shè)施體系具備重大意義。因此,需進(jìn)一步發(fā)展鐵路工程質(zhì)量數(shù)字化管理模式與方法,支撐高鐵建設(shè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
自2013年起,國(guó)鐵集團(tuán)組織研發(fā)鐵路工程管理平臺(tái)輔助鐵路工程建設(shè)數(shù)字化管理,針對(duì)工程原材料質(zhì)量、過程質(zhì)量、實(shí)體質(zhì)量等管理已有部分?jǐn)?shù)字化應(yīng)用系統(tǒng),但是質(zhì)量相關(guān)業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)分散在各個(gè)系統(tǒng),在實(shí)際應(yīng)用中仍存在以下問題:①缺乏全局的高鐵質(zhì)量數(shù)字化管理頂層指導(dǎo)與清晰的數(shù)字化路徑,導(dǎo)致數(shù)字化質(zhì)量管理體系與實(shí)際情況不兼容,;②高鐵工程質(zhì)量管理點(diǎn)與管理人員眾多且分散,缺乏面向分布式應(yīng)用情況下的數(shù)據(jù)有效集成與可信提供的方法,導(dǎo)致信息提取效率不足。③缺乏基于工程質(zhì)量知識(shí)-業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)模型的高鐵質(zhì)量數(shù)字化管理集成工具,導(dǎo)致難以通過數(shù)據(jù)深度分析應(yīng)用輔助決策,制約鐵路工程數(shù)字化應(yīng)用成效。
在省部級(jí)科研項(xiàng)目支持下,項(xiàng)目組構(gòu)建了“理論域-方法域-實(shí)踐域”三域融合的高鐵工程數(shù)字化質(zhì)量管理體系與關(guān)鍵技術(shù),有效提升了鐵路工程質(zhì)量管理水平,創(chuàng)新成果如下:
(1)提出“理論域-方法域-實(shí)踐域”三域融合的數(shù)字化高鐵質(zhì)量管理體系。
針對(duì)高速鐵路工程質(zhì)量管理在數(shù)字化賦能轉(zhuǎn)型過程中管理理念與管理要素的變化,提出面向軸面協(xié)同的“理論域-方法域-實(shí)踐域”三域融合的數(shù)字化高鐵工程質(zhì)量系統(tǒng)管理三維概念模型,揭示了三域深度融合的運(yùn)行機(jī)理,構(gòu)建虛實(shí)融合的數(shù)字化高鐵工程質(zhì)量系統(tǒng)體系架構(gòu);構(gòu)建“因子-要素-體系”三級(jí)高鐵工程質(zhì)量管理要素的辨識(shí)框架;以辨識(shí)框架為基礎(chǔ),搭建涵蓋4體系、6要素、27因子三個(gè)層級(jí)的要素體系,提出“技術(shù)賦能+管理融合”高速鐵路工程質(zhì)量系統(tǒng)管理數(shù)字化提升策略集。

(2)提出基于“模型-數(shù)據(jù)-知識(shí)”混合驅(qū)動(dòng)的高鐵工程數(shù)字化質(zhì)量管理關(guān)鍵技術(shù)。
針對(duì)鐵路工程質(zhì)量數(shù)據(jù)分散,點(diǎn)狀應(yīng)用眾多問題,提出高鐵工程質(zhì)量管理多域數(shù)據(jù)組織技術(shù),建立基于關(guān)鍵要素構(gòu)建高鐵工程質(zhì)量多域分層數(shù)據(jù)本體模型,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)層級(jí)判定的準(zhǔn)確率達(dá)88%;提出了基于雙向長(zhǎng)短期記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工程質(zhì)量隱患信息抽取模型與方法,實(shí)現(xiàn)各類實(shí)體抽取的準(zhǔn)確率、召回率和F1值均達(dá)到0.85以上,建立質(zhì)量問題知識(shí)模板和語(yǔ)義信息圖,提出了一種基于本體的工程質(zhì)量隱患信息審查知識(shí)模型與方法,實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量隱患整改單中的質(zhì)量問題信息自動(dòng)審查;提出一種基于幀間差分機(jī)制的視頻關(guān)鍵幀提取方法與融合IPFS的區(qū)塊鏈鏈上驗(yàn)證與交互方法,該方法的平均事務(wù)吞吐量為120TPS,平均延遲為0.7s。
(3)創(chuàng)新提出任務(wù)驅(qū)動(dòng)的面向多源異構(gòu)質(zhì)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用
針對(duì)鐵路工程場(chǎng)景復(fù)雜,質(zhì)量要求高等特點(diǎn),構(gòu)建了面向不同管理級(jí)別的質(zhì)量管理的綜合指標(biāo)體系,研制了鐵路建設(shè)全過程質(zhì)量管理數(shù)字化分析系統(tǒng),提取多樣化建設(shè)管理特征,實(shí)現(xiàn)模塊動(dòng)態(tài)裝載,實(shí)現(xiàn)質(zhì)量信息集成率提升12倍以上,質(zhì)量問題預(yù)警覆蓋率達(dá)90%以上;提出了混凝土生產(chǎn)過程質(zhì)量報(bào)警的關(guān)鍵信息提取方法和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的混凝土坍落度預(yù)測(cè)技術(shù),實(shí)現(xiàn)混凝土預(yù)警信息提取準(zhǔn)確率達(dá)到70%,與現(xiàn)有的人工和計(jì)算機(jī)輔助方法相比,時(shí)間縮短了三分之二,混凝土坍落度預(yù)測(cè)誤差在0左右波動(dòng);關(guān)聯(lián)映射工程影像與工程實(shí)體,提出基于機(jī)器視覺的掌子面區(qū)域自動(dòng)識(shí)別與分類技術(shù),降低了掌子面識(shí)別過程對(duì)人工經(jīng)驗(yàn)的依賴程度,基于支護(hù)體系深度圖提出支護(hù)識(shí)別方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)支護(hù)位置、間距、數(shù)量的自動(dòng)測(cè)量與計(jì)算,支護(hù)間距檢測(cè)覆蓋度由10%提升至90%以上。
本成果在川藏鐵路、合新鐵路、雄商鐵路等項(xiàng)目開展應(yīng)用,創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益達(dá)6000余萬(wàn)元,項(xiàng)目研究成果的運(yùn)用可以大幅提升了高鐵工程質(zhì)量管理水平,開創(chuàng)鐵路工程質(zhì)量數(shù)字化管理的新模式,引領(lǐng)我國(guó)鐵路智能建造的轉(zhuǎn)型升級(jí),有著良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)生態(tài)效益。
本成果發(fā)表論文20篇(含SCI收錄論文5篇、IEEE收錄論文3篇、中文核心6篇、其他期刊6篇),獲授權(quán)專利7項(xiàng)(含發(fā)明專利6項(xiàng)、外觀專利1項(xiàng)),軟著6項(xiàng),開展科技查新2項(xiàng),形成白皮書1本,制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)(含國(guó)鐵集團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)),通過總體技術(shù)方案評(píng)審1項(xiàng),完成系統(tǒng)安全評(píng)估測(cè)試1項(xiàng)。
合作完成單位
1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司鐵道建筑研究所  2.華中科技大學(xué)  3.長(zhǎng)安大學(xué)  4.北京經(jīng)緯信息技術(shù)有限公司  
成果完成人
1.盧文龍  2.鐘波濤  3.郝蕊  4.范文娜  5.張靜曉  6.朱宏偉  7.楊靜  8.程智博  
成果評(píng)價(jià)情況
  評(píng)價(jià)單位: 中國(guó)管理科學(xué)學(xué)會(huì) 報(bào)告編號(hào): CMSS2024R020 評(píng)價(jià)日期: 2024-06-21
  組織單位: 項(xiàng)目負(fù)責(zé): 范文娜 成果管理: 18800101793
評(píng)價(jià)意見
2024年6月21日,中國(guó)管理科學(xué)學(xué)會(huì)通過視頻會(huì)議形式組織專家召開了由中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司電子計(jì)算技術(shù)研究所、中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司鐵道建筑研究所、華中科技大學(xué)、長(zhǎng)安大學(xué)、北京經(jīng)緯信息技術(shù)有限公司單位申請(qǐng)的“‘理論域-方法域-實(shí)踐域’三域融合的高鐵工程數(shù)字化質(zhì)量管理體系與關(guān)鍵技術(shù)”科技成果評(píng)價(jià)會(huì)。專家組對(duì)項(xiàng)目資料進(jìn)行了審閱和評(píng)價(jià),聽取了成果匯報(bào),經(jīng)質(zhì)詢與討論,形成意見如下:
1.評(píng)價(jià)材料
資料完整齊全、規(guī)范,符合科技成果評(píng)價(jià)要求。
2.主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
項(xiàng)目組針對(duì)高鐵工程數(shù)字化質(zhì)量管理頂層架構(gòu)、數(shù)據(jù)可信提供與有效集成、數(shù)據(jù)貫通與集成應(yīng)用等面臨的問題與挑戰(zhàn),形成以下創(chuàng)新成果:
(1)首次提出了基于“理論域-方法域-實(shí)踐域”三域融合的高鐵工程質(zhì)量數(shù)字化管理三維概念模型,構(gòu)建了面向軸面協(xié)同的高鐵工程數(shù)字化質(zhì)量管理體系,建立了“體系-要素-因子”三級(jí)高鐵工程質(zhì)量管理要素的辨識(shí)框架,設(shè)計(jì)了涵蓋4體系、6要素、27因子三個(gè)層級(jí)的要素體系與對(duì)應(yīng)數(shù)字化提升策略集。
(2)創(chuàng)新提出了基于“模型-數(shù)據(jù)-知識(shí)”混合驅(qū)動(dòng)的高鐵工程數(shù)字化質(zhì)量管理關(guān)鍵技術(shù),具體包括:構(gòu)建時(shí)間域、空間域和業(yè)務(wù)域關(guān)聯(lián)的高鐵工程質(zhì)量多域數(shù)據(jù)組織架構(gòu)與本體模型,提出了工程質(zhì)量隱患信息抽取與評(píng)價(jià)的模型與方法,提出了融合IPFS的工程影像區(qū)塊鏈鏈上驗(yàn)證與交互方法
(3)創(chuàng)新提出業(yè)務(wù)場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)的面向多源異構(gòu)質(zhì)量數(shù)據(jù)的貫通與集成應(yīng)用。構(gòu)建了面向不同管理級(jí)別的質(zhì)量管理的綜合指標(biāo)體系,提出了混凝土坍落度預(yù)測(cè)技術(shù),設(shè)計(jì)了基于機(jī)器視覺的掌子面分類與支護(hù)參數(shù)提取方法,研制了高速鐵路工程質(zhì)量全生命周期管理系統(tǒng),應(yīng)用效果顯著。
3.應(yīng)用范圍
本項(xiàng)目研究成果在合新鐵路、雄商鐵路等項(xiàng)目開展應(yīng)用,大幅提升了高鐵工程數(shù)字化質(zhì)量管理水平,開創(chuàng)了我國(guó)高鐵工程質(zhì)量數(shù)字化管理新模式,經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益顯著,可在高速鐵路及普速鐵路工程質(zhì)量管理中廣泛推廣應(yīng)用。
4.專家組意見
評(píng)價(jià)委員會(huì)認(rèn)為該成果總體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,同意通過科技成果評(píng)價(jià)。
評(píng)價(jià)專家
姓名 工作單位 職稱
劉玉明 北京交通大學(xué) 正高
張忠良 中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司 正高
胡鵬 長(zhǎng)江沿岸鐵路集團(tuán)四川有限公司 副高
劉海峰 蘭新鐵路甘青有限公司 副高
蘇林 中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 正高
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