智慧工地系統(tǒng)在建筑施工管理中的應(yīng)用研究

苗澤惠 張 京

(吉林建筑大學(xué) 吉林 長春 130118)

一、智慧工地系統(tǒng)概念

智慧工地系統(tǒng)是指將BIM、GIS、虛擬現(xiàn)實(VR)、增強現(xiàn)實(AR)、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測等高科技技術(shù)與建筑人員管理、材料采購、機械布置集成，形成互聯(lián)互通、信息共享的交互平臺，構(gòu)建成實時管理體系，建立互聯(lián)協(xié)同的施工項目信息化生態(tài)圈，實現(xiàn)智能可視化的管理與監(jiān)督，從而實現(xiàn)更全面的工程信息感知，更高效的工程信息互聯(lián)，更完善的工程施工管理，為建筑施工管理提供有效的管理方案，從而提高建筑工程項目施工人員的協(xié)同管理能力，加快工程進(jìn)度和提升工程質(zhì)量。

二、現(xiàn)階段建筑施工管理中存在的問題

現(xiàn)階段建筑施工管理中參建單位多，施工過程復(fù)雜，施工手段繁瑣，工程信息分散、繁雜，在這樣的環(huán)境下，容易造成信息閉塞及傳遞信息時效性低，信息分散、丟失問題的情況發(fā)生，會導(dǎo)致對信息認(rèn)識不準(zhǔn)確，了解不全面，給施工管理工作帶來障礙，也會導(dǎo)致現(xiàn)場施工的安全管理模式不能完全貫徹實施，降低施工人員安全保障，從而造成工程項目的安全風(fēng)險隱患大幅增長。

(一)無法準(zhǔn)確、及時地獲取現(xiàn)場實際信息、安全隱患較多

建設(shè)項目施工過程中分部分項較多，多點施工較為頻繁，工程現(xiàn)場信息主要來源于現(xiàn)場一線生產(chǎn)單位及監(jiān)理單位的逐級上報，工程信息數(shù)量大、格式多、來源廣，通過電話和文件等方式傳遞信息，存在施工現(xiàn)場信息等待反饋時間長，若施工單位與工程項目部的距離較遠(yuǎn)，會有信息傳遞不及時、不準(zhǔn)確、不全面的問題發(fā)生，導(dǎo)致各參建單位接受信息有誤，施工管理人員無法及時根據(jù)反饋信息掌握施工現(xiàn)場情況，這會大大降低施工現(xiàn)場信息傳遞的時效性，從而影響施工管理的進(jìn)度，大大降低施工管理的效率，影響項目管理者的決策。

受施工環(huán)境外部因素和建筑交叉作業(yè)內(nèi)部因素的影響，對安全生產(chǎn)的認(rèn)識和地位沒有提高，建筑施工現(xiàn)場勞動密集，工程參建人員良莠不齊，施工隊伍往往是由農(nóng)民工組成，流動性高，自身專業(yè)知識相對匱乏，自我防護意識較差，文化程度不高，并且工程項目在整個工程施工過程中管理人員安全意識淡薄，缺少相應(yīng)的監(jiān)測和防護手段，做不到全程防護和保護，從而導(dǎo)致工程安全隱患較多，事故頻發(fā)。

(二)信息分散、丟失問題

由于工程建設(shè)活動的參建方較多，工程項目任務(wù)繁多，工程信息較為分散，在各參建方進(jìn)行信息的相互傳遞和交流過程中會導(dǎo)致信息孤島、信息沖突、信息丟失、BIM信息傳遞不規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)不夠完善等一系列問題的發(fā)生。傳統(tǒng)管理模式下，施工管理人員每天要花費一半以上的工作時間來搜查必需信息并進(jìn)行信息交流，設(shè)計人員每天需要三分之一的工作時間來查閱資料并進(jìn)行協(xié)調(diào)溝通，由此看來，工程信息的過于分散，嚴(yán)重降低生產(chǎn)效率，圖紙的歸檔、分類、查詢、檢索的工作量非常龐大，施工現(xiàn)場信息體量巨大，施工管理難度直線提高，容易造成必要信息丟失的情況，所以需要管理人員靈活地組織管理工程的文檔信息，要采用先進(jìn)科技，加強科學(xué)管理。

(三)施工命令傳遞失誤、延遲

在建設(shè)項目施工過程中，工程建設(shè)項目涉及多項分項分部工程，工作環(huán)節(jié)多，施工現(xiàn)場工程變更較多，施工管理難度大，施工工序復(fù)雜，施工現(xiàn)場建設(shè)面積較大，參建單位、施工人數(shù)和工種較多且分散各個參與方的涉及的專業(yè)領(lǐng)域不同，信息表達(dá)和傳遞的方式也不同，不同工種、不同參建單位之間的協(xié)同作業(yè)若信息不對稱，則會出現(xiàn)施工現(xiàn)場的施工環(huán)節(jié)滯后，當(dāng)施工命令由多層傳遞至一線生產(chǎn)人員時，導(dǎo)致項目管理人員不能及時做出正確的決策，可能導(dǎo)致信息有誤，造成工程返工及延期。

三、智慧工地系統(tǒng)的架構(gòu)

針對我國現(xiàn)階段建筑工程管理的問題，我們應(yīng)進(jìn)行全過程、全方位的信息建設(shè)，建立信息共享和協(xié)同工作，對項目目標(biāo)進(jìn)行動態(tài)優(yōu)化和主動控制，解決當(dāng)前建筑施工管理的問題，促進(jìn)建設(shè)工程的精細(xì)化管理，橫向打通技術(shù)信息化與管理信息化的信息傳遞，從而提升建筑工程的實施效率并有效控制施工工期。

智慧工地信息系統(tǒng)由信息采集、數(shù)據(jù)中心、監(jiān)管平臺三部分組成，如圖一所示。

圖一

(一)全面的信息建設(shè)

智慧工地系統(tǒng)中，信息采集部分為最重要的基礎(chǔ)，由于建筑施工現(xiàn)場主要采用戶外、分散作業(yè)，環(huán)境復(fù)雜、干擾眾多，從而導(dǎo)致工程信息繁雜；智慧工地系統(tǒng)將通過圖像收集器、門禁、無人機、智能安全帽、人體體態(tài)檢測系統(tǒng)、智能設(shè)備管理等先進(jìn)科學(xué)的信息化技術(shù)手段來準(zhǔn)確、及時地獲取現(xiàn)場實際信息；將不同主體、不同階段、不同活動中的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，進(jìn)而實現(xiàn)全面的信息建設(shè)。

(二)動態(tài)的信息集成

數(shù)據(jù)中心部分是樞紐，建立數(shù)據(jù)中心，收集工程數(shù)據(jù)，包括BIM模型、工程資料、物料清單、驗收報告、監(jiān)理整改單等一系列工程數(shù)據(jù)，將BIM技術(shù)與工程現(xiàn)場信息進(jìn)行融合，利用收集到的數(shù)據(jù)用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行整合和挖掘，分析數(shù)據(jù)間的聯(lián)系和規(guī)律，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、互聯(lián)互通、系統(tǒng)管理的工作環(huán)境，為整個系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，進(jìn)而實現(xiàn)的動態(tài)的信息集成。

(三)高效的信息交互

監(jiān)管平臺部分是核心，匯總數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)，分為PC端以及移動端，各參建方通過終端可以監(jiān)管整個工程項目進(jìn)度，快速了解工程信息，實時監(jiān)管工程現(xiàn)場，分析工程效益、運行成本等；及時傳遞信息，能夠?qū)崿F(xiàn)一線工作人員與項目決策人員進(jìn)行高效的信息交互，使決策人能及時、準(zhǔn)確、真實的掌握現(xiàn)場環(huán)境、作業(yè)流程和構(gòu)造物的狀態(tài)，有客觀的評估條件以進(jìn)行科學(xué)決策、改進(jìn)管理方法以便于能夠更好的協(xié)調(diào)各工種、各部門之間進(jìn)行有序、高效的工程建設(shè)，為不同工程任務(wù)和問題提供解決方案。

四、智慧工地系統(tǒng)的優(yōu)勢

(一)準(zhǔn)確獲得現(xiàn)場信息，避免安全隱患

對現(xiàn)場信息進(jìn)行全面采集，對工程狀態(tài)和問題進(jìn)行全面監(jiān)控和分析，避免發(fā)生因多方信息逐級上報導(dǎo)致的信息傳遞不高效、不明確、不全面問題；通過視頻監(jiān)控、人體姿態(tài)檢測、無人機、智能安全帽、圖像處理技術(shù)等技術(shù)和設(shè)備對工人進(jìn)行行為檢測來實現(xiàn)被動防護以減少安全隱患、事故的發(fā)生；提高項目管理人員的安全意識及業(yè)務(wù)素質(zhì)，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、程序化、高效率的作業(yè)施工，建立以項目經(jīng)理為核心的施工安全保障體系，形成先進(jìn)的施工安全系統(tǒng)，保障準(zhǔn)確、高效的系統(tǒng)性管理，形成精細(xì)化的管理模式，還可以保證信息的準(zhǔn)確性，嚴(yán)格落實現(xiàn)場安全管理監(jiān)督，完善監(jiān)督檢查機制。

(二)解決信息分散、丟失問題

建筑企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身情況，優(yōu)化并完善信息系統(tǒng)，建筑工程的信息化，就是將施工過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行獲得、傳遞、使用，將施工過程轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，這樣既提高了信息傳遞的時效性，又提高了信息的利用率，企業(yè)可以加強對信息化軟件的研發(fā)，將施工的監(jiān)管工作更加精細(xì)化，制定規(guī)范的BIM標(biāo)準(zhǔn)，能夠讓建筑項目的各個參與方能夠真實、有效的將工程項目信息的動態(tài)變化的數(shù)據(jù)向BIM平臺傳遞，應(yīng)用規(guī)范的BIM技術(shù)改善工程項目信息化管理，最大程度上避免了信息孤島、信息沖突、信息丟失等一系列問題的發(fā)生。

(三)解決施工命令傳遞失誤、延遲問題

需要工程項目管理人員優(yōu)化施工命令傳遞流程，在工程項目施工過程全壽命周期中，BIM技術(shù)可用于不同項目成員和應(yīng)用軟件之間的信息準(zhǔn)確、快速的傳遞，運用智能安全帽、圖像處理技術(shù)、人體體態(tài)檢測系統(tǒng)等技術(shù)，可以讓工程項目管理人員對遠(yuǎn)距離的緊急突發(fā)事件及時進(jìn)行信息采集、傳輸、接受、分析、決策、反饋，建立施工管理人員的移動信息交互平臺，運用移動終端來傳遞施工命令，避免了因施工命令傳遞有誤而造成的工程返工和延期。

五、總結(jié)

智慧工地系統(tǒng)是實現(xiàn)智能建造，智慧工地管理的必要手段，它的構(gòu)建能夠?qū)崿F(xiàn)工程項目全生產(chǎn)周期內(nèi)施工管理的在線化、實時化與精確化，將建筑工程項目與數(shù)據(jù)之間進(jìn)行有效的結(jié)合，從而實現(xiàn)三維可視化智能工地管理，通過智慧工地系統(tǒng)的引入，使項目參建方能夠?qū)κ┕ば畔⑦M(jìn)行更好的溝通協(xié)調(diào)。目前，智慧工地系統(tǒng)還在探索中，我們需要不斷學(xué)習(xí)、創(chuàng)新先進(jìn)化的管理方式，而如何讓工地的智慧元素與施工現(xiàn)場情況更加緊密、有效的結(jié)合是目前應(yīng)該思考的問題。