基于智慧工地理論的施工階段裝配式建筑信息化管理模型

李珂 趙杰 徐熙震 任書劍

（天津理工大學(xué)，天津 300384）

0 前言

針對現(xiàn)有的裝配式建筑預(yù)制結(jié)構(gòu)裝配效率低、建筑營建周期內(nèi)管理不到位等問題，可以將裝配式建筑與智慧工地理論相結(jié)合，擬建立一個(gè)基于智慧工地理論的裝配式建筑在施工階段的管理模型，推動裝配式建筑智慧工地信息化管理在施工階段的發(fā)展應(yīng)用。

該項(xiàng)目研究的意義：

（1）提高裝配式施工現(xiàn)場作業(yè)的工作效率。

通過BIM，云計(jì)算，大數(shù)據(jù)，物聯(lián)網(wǎng)，RFID，移動應(yīng)用和智能應(yīng)用等先進(jìn)技術(shù)的全面應(yīng)用，施工現(xiàn)場將得到更透徹的感知，互聯(lián)性將更加全面，智能化將更加深入，以提高裝配式施工的效率。

（2）增強(qiáng)裝配式工程項(xiàng)目的精益管理水平。

有助于施工現(xiàn)場“人，機(jī)，物，料，法，環(huán)”的各個(gè)關(guān)鍵要素實(shí)時(shí)，全面，智能的監(jiān)控管理，有效支持現(xiàn)場人員，項(xiàng)目經(jīng)理，協(xié)調(diào)管理，企業(yè)經(jīng)理層的準(zhǔn)確掌握制定施工進(jìn)度和工作路線，提高預(yù)制施工的精度和效率，減少損失，確保工程成功。

（3）提升裝配式建筑信息化、數(shù)字化管理水平。

在工程建設(shè)過程中，根據(jù)現(xiàn)場質(zhì)量信息系統(tǒng)的智慧實(shí)時(shí)跟蹤項(xiàng)目進(jìn)度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，規(guī)范質(zhì)量檢查，測試，確保工程質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量可追溯和服務(wù)系統(tǒng)管理，促進(jìn)大數(shù)據(jù)完整性的建立，有效支持行業(yè)主管部門，對施工現(xiàn)場安全質(zhì)量，人員素質(zhì)和完整性及服務(wù)進(jìn)行監(jiān)管。

1 智慧工地裝配式建筑信息搜集平臺的確立

在施工階段收集各種信息，并將收集的信息集成到統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)數(shù)字信息平臺上，使用該平臺在施工單位，監(jiān)理單位和施工單位之間進(jìn)行交互和共享信息，然后結(jié)合BIM技術(shù)與移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，管理施工的各個(gè)階段[1]。

2 智慧工地信息化管理模型的層次與功能

在智慧建筑工地中，感知層是基礎(chǔ)。在建設(shè)項(xiàng)目的終端層使用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)管理信息化，有效地提高對站點(diǎn)建設(shè)的監(jiān)督，為整個(gè)系統(tǒng)提供全面的信息保障。平臺層是一個(gè)橋梁，它對建筑項(xiàng)目的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類計(jì)算，并為平臺層提供良好的數(shù)據(jù)支持，此外，所有管理和操作人員都可以在平臺上進(jìn)行通信和通信，并實(shí)現(xiàn)信息的傳輸和共享。應(yīng)用層是核心，通過科學(xué)使用管理流程和項(xiàng)目管理模塊，完善施工現(xiàn)場管理，使信息管理平臺滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，從而將所有移動應(yīng)用設(shè)備集成到終端層[2]。

3 智慧工地信息化管理模型技術(shù)集成

在施工階段，智慧建筑工地集成眾多信息應(yīng)用技術(shù)，可以協(xié)助現(xiàn)場施工管理流程。

3.1 人員實(shí)名制管理

建筑工人智能管理：預(yù)制的施工信息管理模型，可以智能管理項(xiàng)目參與者，輸入清單和相關(guān)信息輸入數(shù)字信息平臺，通過集成信息系統(tǒng)，為勞動服務(wù)人員提供基本信息和考勤數(shù)據(jù)，根據(jù)勞動管理更新參數(shù)的要求，并且網(wǎng)關(guān)采用人臉識別技術(shù)，嚴(yán)格的項(xiàng)目訪問控制，對項(xiàng)目進(jìn)行封閉式管理，提高了整個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作效率。另外，該模型集合數(shù)字信息平臺和移動互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了對勞動力資源利用的動態(tài)控制[3]。

3.2 多方協(xié)同管理

信息共享與交互：在系統(tǒng)平臺層，搭建移動互聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字信息平臺，在采集各種信息的過程中將信息收集集成到數(shù)字信息統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺中，提供良好的數(shù)據(jù)支持和使用平臺，對施工單位，監(jiān)理單位與施工單位之間的信息進(jìn)行共享交互，并結(jié)合BIM，移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，對進(jìn)行施工管理的各個(gè)階段，以實(shí)現(xiàn)預(yù)制施工中的信息化應(yīng)用[4]。

3.3 進(jìn)度管理

BIM實(shí)時(shí)調(diào)度管理：計(jì)劃管理模式基于BIM技術(shù)，基于BIM模型和調(diào)度之間的關(guān)系，實(shí)時(shí)追蹤實(shí)際的時(shí)間表，并比較和分析預(yù)制施工實(shí)際進(jìn)度和計(jì)劃的偏差，通過視覺空間發(fā)現(xiàn)BIM模型的進(jìn)度滯后，和現(xiàn)場施工進(jìn)度及時(shí)調(diào)整動態(tài)管理現(xiàn)場的進(jìn)展。

3.4 造價(jià)管理

BIM實(shí)時(shí)管理：基于BIM技術(shù)的成本管理模型，將BIM模型與預(yù)制清單配額相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)量模型化，實(shí)現(xiàn)了自動核算成本，解決了傳統(tǒng)的成本分析問題（如不及時(shí)，何時(shí)發(fā)生設(shè)計(jì)變更）的人工工作量和分析，BIM模型中的修改可以直接修改成本模型，無需重算，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)成本管理[5]。

3.5 安全管理

作業(yè)人員定位監(jiān)管：結(jié)合數(shù)字信息平臺和移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的預(yù)制建筑信息管理模式，開發(fā)了適合現(xiàn)場管理應(yīng)用的現(xiàn)場人員定位管理系統(tǒng)。人員定位系統(tǒng)采用超寬帶（UWB）無線位置識別技術(shù)。該頭盔可以傳輸U(kuò)WB信號，安裝電子標(biāo)簽，并在指定區(qū)域內(nèi)安裝一定數(shù)量的基站。通過將電子標(biāo)簽連接到基站，兩者之間的距離被系統(tǒng)算法識別，可以準(zhǔn)確的得到頭盔電子標(biāo)簽的位置。同時(shí)，數(shù)字信息平臺可以實(shí)時(shí)跟蹤現(xiàn)場工人的位置，記錄工人活動的歷史軌跡。對于上班時(shí)間不在現(xiàn)場，位置突然變化的員工，數(shù)字信息平臺可以立即向管理層發(fā)出警報(bào)[6]。

3.6 質(zhì)量管理

預(yù)制構(gòu)件信息追溯：由于裝配式建筑需要高質(zhì)量的裝配式構(gòu)件，在質(zhì)量管理中必要掌握裝配式構(gòu)件的生產(chǎn)、運(yùn)輸、吊裝等信息。由于使用了以前的手工記錄方法，很容易由于組件管理和記錄效率低下而丟失信息。通過創(chuàng)建預(yù)先制作的組件信息數(shù)據(jù)庫并將二維碼附加到組件上，將組件質(zhì)量信息綁定到實(shí)體?？梢噪S時(shí)掃描二維碼，通過手機(jī)應(yīng)用獲取零部件信息，協(xié)助管理人員進(jìn)行零部件質(zhì)量管理。各個(gè)階段的質(zhì)管負(fù)責(zé)人還應(yīng)使用手機(jī)添加相關(guān)信息，并與零件生產(chǎn)，運(yùn)輸，進(jìn)貨質(zhì)量檢驗(yàn)和提升的工作流程一起進(jìn)行信息維護(hù)，實(shí)現(xiàn)整體的可追溯性信息設(shè)計(jì)，生產(chǎn)和裝配過程，提高質(zhì)量管理效率[7]。

4 結(jié)論

基于智慧工地理論，預(yù)制建筑物的信息管理模型站在物聯(lián)網(wǎng)，移動互聯(lián)網(wǎng)，虛擬現(xiàn)實(shí)等新技術(shù)的發(fā)源地，可以帶動中國建筑領(lǐng)域管理信息的創(chuàng)新。智能站點(diǎn)系統(tǒng)包括感知層，網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，分別應(yīng)用于項(xiàng)目信息的收集與反饋，傳輸與交換，分析與處理。在開發(fā)過程中，該項(xiàng)目需要高度重視人工智能等先進(jìn)技術(shù)與工程建設(shè)與管理的深度融合，進(jìn)一步加強(qiáng)對工程信息感知技術(shù)的研究，力求在技術(shù)之間取得平衡。