數(shù)字化管理在工程中的應(yīng)用

劉 飛[上海公路橋梁（集團）有限公司，上海 200433]

建筑工程具有作業(yè)人員流動性大、施工過程復(fù)雜、周邊環(huán)境多樣性等特點，且突發(fā)事件頻現(xiàn)，因此提升工程的管理水平，掌握施工現(xiàn)場動態(tài)與加強現(xiàn)場監(jiān)管力度顯得尤為重要。傳統(tǒng)的建筑工程管理往往通過人力方式進行數(shù)據(jù)收集，手工形式進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計難以保證信息的及時性與有效性[1]。在信息化快速發(fā)展的當(dāng)下，數(shù)字化管理模式的出現(xiàn)能夠有效提升建筑工程數(shù)據(jù)收集、流通與處理的效率[2]。

建筑施工管理的實質(zhì)是信息在上下層級間的交互，目前建筑行業(yè)中信息化、智能化較為前沿的企業(yè)已將數(shù)字化管理與建筑工地結(jié)合，進行了深入的研究。劉崢志[3]指出數(shù)字化管理在建筑施工應(yīng)用中能夠提高施工質(zhì)量與效率，并且管理過程中收集所得的數(shù)據(jù)可以有效提高管理人員的專業(yè)性管理技能。曾曦[4]在其研究中提到，建筑工程施工的數(shù)字化管理目前還處于發(fā)展與探究階段，普及程度低，且管理系統(tǒng)不夠完善。鑒于現(xiàn)有研究對建筑施工的應(yīng)用研究實例較少，因此本文結(jié)合淞滬路-三門路下立交工程（以下簡稱“本工程”），以項目需求為導(dǎo)向，詳細研究數(shù)字化管理模式在此工程中的應(yīng)用，并提出了相應(yīng)的未來展望。

1 項目概況

1.1 項目背景介紹

本工程全長約 1 630 m，采用雙層 Y 字形在閘殷路-淞滬路南和淞滬路北-淞滬路南方向設(shè)置下立交，旨在營造符合現(xiàn)代城市生活與城市景觀所需的立體人行系統(tǒng)和城市公共空間。其中主線為上層，全長 860 m 沿淞滬路-淞滬路方向布置下立交匝道，位于下立交下層車道，于政立路以北從主線兩側(cè)分出，下穿主線后迅速匯合下穿合流污水管及規(guī)劃軌道交通 20 號線，東側(cè)緊貼 10 號線（江灣體育館站-三門路站）盾構(gòu)區(qū)間，匝道全長約 770 m，如圖 1 所示。

圖1 淞滬路—三門路下立交工程總平面圖

1.2 項目難點與需求分析

多作業(yè)面多工種平行交叉施工現(xiàn)象眾多，場區(qū)內(nèi)交通協(xié)調(diào)頻繁，且周邊在建工程、建筑物、地下管線繁多，協(xié)調(diào)、配合、保護難度大，施工過程風(fēng)險點多。已有的傳統(tǒng)項目實施管理缺乏對現(xiàn)場進度、質(zhì)量安全及文明施工等環(huán)節(jié)的高效規(guī)范化管理，經(jīng)常造成工程信息傳遞不明確、返工誤工等問題。為適應(yīng)行業(yè)的信息化發(fā)展，促進復(fù)雜項目高效管理，探索在復(fù)雜工程建設(shè)中信息化技術(shù)輔助施工管理的方法及手段，本工程前瞻性地創(chuàng)建了數(shù)字化工地系統(tǒng)即“探索者（I）”系統(tǒng)（以下簡稱“本系統(tǒng)”），最大化實現(xiàn)工地數(shù)字化管控，打造節(jié)約型工地。為了系統(tǒng)性地探究數(shù)字化管理模式對建筑工程施工過程的影響，本文將圍繞本系統(tǒng)在本工程中的應(yīng)用展開研究。

2 系統(tǒng)建設(shè)

2.1 應(yīng)用目標(biāo)

本系統(tǒng)基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控管理，真正實現(xiàn)對工程施工全方位、全過程、全天候和多視點、多角度、多層面的實時監(jiān)控，使項目各部門管理者對工程建設(shè)中出現(xiàn)的各種問題做到“第一時間發(fā)現(xiàn)，第一時間處置，第一時間解決”。通過數(shù)字化的手段優(yōu)化現(xiàn)場人員、設(shè)備及流程管理、控制施工進度、輔助方案決策、促進文明施工、保證工程安全、提升項目建設(shè)質(zhì)量，具體達到以下總體目標(biāo)。

(1) 人員管理。幫助管理人員更加精準(zhǔn)、高效地計劃、決策和監(jiān)管現(xiàn)場勞務(wù)人員，提高項目管理效率。

(2) 設(shè)備管理。降低設(shè)備故障率，減少設(shè)備違章操作，提升安全作業(yè)率，增強現(xiàn)場設(shè)備管控效率。

(3) 現(xiàn)場安全。降低施工錯誤率，減少安全隱患，降低事故發(fā)生率，消除潛在危險因素，提升工地施工安全度。

(4) 文明施工。利用不同層級實施線上實時督查，實現(xiàn)現(xiàn)場自檢、自查和互檢，有效促進文明施工數(shù)字化管控。

(5) 質(zhì)量管理。移動巡查，隨時上報，人人監(jiān)督，及時反饋，提升現(xiàn)場施工質(zhì)量。

(6) 雙重激勵。系統(tǒng)通過積分獎懲制度，對符合規(guī)范的員工加以精神激勵，并以多種宣傳形式提升員工積極性，提供積分實物兌換，以物質(zhì)形式激勵員工。

2.2 系統(tǒng)簡介

本系統(tǒng)由 PC 端和移動端（圖 2）兩大部分組成，根據(jù)工程管理的人、料、機、法、環(huán) 5 大要素，分為綜合管理、人員管理、設(shè)備管理、施工管理、流程審批管理、其他等 6 大模塊，未涉及的“環(huán)”等要素作為二期研究對象。

圖2 “探索者(I)”數(shù)字化系統(tǒng)移動端界面

2.3 系統(tǒng)特點

(1) 科學(xué)性強。本套系統(tǒng)有效規(guī)避了傳統(tǒng)施工管理大量依靠人工及經(jīng)驗論的模式，將各過程控制因素加以綜合與協(xié)調(diào)，利用數(shù)據(jù)庫對標(biāo)準(zhǔn)與實測參數(shù)進行對比分析，從而指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)，使管理者更加清晰地掌控現(xiàn)場實際情況，進而更快、更好地做出決策。同時利用大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，確保項目管理將有據(jù)可依，有計可施，有理可查和成果可測，并快速決斷，減少人力資源的投入。

(2) 數(shù)據(jù)質(zhì)量高。為服務(wù)諸如本工程等施工環(huán)境復(fù)雜，工期較長的工程項目，通過架設(shè) WIFI 基站確保數(shù)據(jù)收集與流通效率，通過定位基站和定位傳感器組成的定位系統(tǒng)提升了數(shù)據(jù)來源的精度。

(3) 反饋靈敏度高。采用動態(tài)管理的運轉(zhuǎn)模式，有效保證了數(shù)據(jù)的時效性及反饋的靈敏度，即實時數(shù)據(jù)實時處理。根據(jù)工程的周期特點，按照計劃、實施、檢查、處置的步驟循環(huán)處理數(shù)據(jù)，使管理者的管理措施能夠及時反饋及時實施。整個施工過程的控制用細分的小模塊逐一完成，使管理更加精準(zhǔn)到位。

(4) 管理高效性。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)平臺的建立，使計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮優(yōu)勢，將整個管理過程的效率從人工水平提升到信息化水平，可隨時隨地監(jiān)控監(jiān)管項目現(xiàn)場內(nèi)外作業(yè)，有效提升項目管理效率。

(5) 雙端互補性。PC 端與移動端相輔相成，優(yōu)勢互補。PC 端側(cè)重于對人員、任務(wù)與設(shè)備的管理；移動端側(cè)重人員素質(zhì)的教育：以安全教育貼士等方式對工作人員進行安全教育，用問題整改與推薦作業(yè)等方式激勵員工規(guī)范操作，提升員工的業(yè)務(wù)技能。

(6) 針對性強：著重施工過程中關(guān)鍵目標(biāo)的控制，以有效的控制措施與流程進行過程管理。這套針對性強本系統(tǒng)避免了管理者過多地被非關(guān)鍵因素干擾，對提高管理者的決策水平和施工企業(yè)的核心競爭力有直接幫助。

3 應(yīng)用優(yōu)勢

借助數(shù)字化管理優(yōu)勢和科學(xué)的施工管理方法本系統(tǒng)，對工程項目施工進行動態(tài)控制，更好地優(yōu)化施工進度、控制施工質(zhì)量、減少成本投入、確保工程安全，更大程度地提升安全建設(shè)水平和設(shè)施設(shè)備的管理能力，打造節(jié)約型工地，保障工程順利的降本保質(zhì)保量完成。同時為其他類似市政工程數(shù)字化工地建設(shè)及實施應(yīng)用提供重要參考和指導(dǎo)。

3.1 人員、設(shè)備管理對比

傳統(tǒng)項目人員與設(shè)備管理側(cè)重于人工管理，主要包含人員及設(shè)備資料的統(tǒng)計、分類、歸檔，管理人員現(xiàn)場督導(dǎo)、檢查、旁站等形式管控現(xiàn)場勞務(wù)人員及大型設(shè)備。此類管理模式的確成熟而有效，但消耗了大量的人力、財力、物力，且存在較大的管理漏洞，一旦人工匱乏，管理即癱瘓。本系統(tǒng)打破常規(guī)，利用數(shù)字化技術(shù)，創(chuàng)建人員及設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫，集成人員（身份信息、操作證信息，場內(nèi)作業(yè)位置信息、作業(yè)時間、工種等）及設(shè)備（合格證明文件、操作證、質(zhì)檢證明、作業(yè)位置信息、作業(yè)時間信息等）信息，通過后臺大數(shù)據(jù)集成分析人員作業(yè)效率及設(shè)備的利用率，以達到有效管理現(xiàn)場人員及設(shè)備，提升管理效率，減少現(xiàn)場事故發(fā)生率，降低成本。

3.2 安全管理對比

傳統(tǒng)項目的安全管理是通過線下管理完成的，使用本系統(tǒng)實行數(shù)字化管控，可對人的安全教育轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上教育，打破了時間、空間的限制。系統(tǒng)后臺自動統(tǒng)計其人員教育情況，同時也減輕了管理人員的工作量。

(1) 施工人員信息的安全管理。預(yù)則立不預(yù)則廢，通過深入的安全教育可以有效降低施工過程中安全事故的發(fā)生率。通常情況下，安全教育模式相對僵化單一，工程人員只能在固定與場合統(tǒng)一接受安全教育。這種安全教育模式因內(nèi)容煩冗與針對性差，難以對某些安全事故產(chǎn)生足夠的警示教育作用。本系統(tǒng)采用連續(xù)式與碎片式學(xué)習(xí)方法，新進工人信息錄入后會獲得登錄賬號，登錄后工人可以在安全教育板塊進行安全教育，在安全測評板塊進行安全測評，管理人員可以通過 PC 后臺查詢完成情況，也可以在 APP 端查看完成情況。此外，工人可以每日花費較少的時間學(xué)習(xí)每日危險源、季節(jié)性安全教育、經(jīng)常性安全教育等安全知識，從根源上降低安全事故的發(fā)生率。（具體詳見人員、設(shè)備管理對比章節(jié)）。

(2) 現(xiàn)場施工人員的安全管理。一般情況下對施工場區(qū)內(nèi)大型設(shè)備、特種設(shè)備、危險品倉庫等的管理靠項目設(shè)備員、安全員等進行管理，在場區(qū)范圍較大或設(shè)備較多的情況下管理人員并不能及時發(fā)現(xiàn)事故隱患。但如果使用本系統(tǒng)進行數(shù)字化管理后，可以給施工場區(qū)內(nèi)大型設(shè)備、特種設(shè)備、危險品倉庫等設(shè)置電子圍欄，規(guī)定只有相應(yīng)工種才能進入電子圍欄內(nèi)，操控對應(yīng)設(shè)備，否則系統(tǒng)會發(fā)出預(yù)警信息至消息中心提醒管理人員予以制止。

通過數(shù)字化管理可以監(jiān)控到施工場區(qū)內(nèi)所有需要重點監(jiān)測的設(shè)備和危險品，做到全天候、全方位且及時發(fā)現(xiàn)危險隱患，將危險事故扼殺在萌芽階段，從而避免人員傷亡，減少經(jīng)濟損失。

3.3 質(zhì)量管理對比

工程項目通常采用首件制或設(shè)置觀摩區(qū)的形式來提高施工質(zhì)量，但這兩種形式存在一定的弊端。例如觀摩區(qū)內(nèi)擺設(shè)的樣件只能反映局部情況，并不能反映工程施工過程中的各個工序，且建造一個觀摩區(qū)要花費大量的人力、物力、財力，大大增加了項目的運營成本。

本系統(tǒng)其質(zhì)量管理采用線上推薦作業(yè)版塊來實現(xiàn)，施工各個工序中管理人員若發(fā)現(xiàn)樣板工序可以及時上傳要求相關(guān)工序的施工人員進行學(xué)習(xí)共閱，并結(jié)合印花積分制度對相關(guān)工人給予獎勵，這種方式不僅保證了工程質(zhì)量且提高了工人的積極性，有效促進整個工程建設(shè)。

3.4 企業(yè)文化對比

“人料機法環(huán)”是工程作業(yè)中最具有影響力的 5 個主要因素，其中，人因其自然性與社會性，是生產(chǎn)管理中最大的難點。有研究指出，調(diào)動員工工作積極性是提高建筑施工企業(yè)經(jīng)濟效益，實現(xiàn)戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)的重要手段[5]，與一般只強調(diào)管理層面優(yōu)勢的模式不同，還通過強化企業(yè)文化的形式，調(diào)動員工積極性。

(1) PC 端通過新聞中心的方式，對企業(yè)諸如“觀摩十九大”“法制宣傳”等精神文明建設(shè)活動進行回顧與展示，有效提高員工積極性，為增強企業(yè)凝聚力提供了一定的幫助。

(2) 移動端用推薦作業(yè)、問題整改等獎懲方式激勵員工，使員工在學(xué)習(xí)典型的過程中以端正態(tài)度、規(guī)范作業(yè)為榮，以違反章程、工作紕漏為恥。同時積分系統(tǒng)作為輔助功能，也在物質(zhì)層面激勵著員工。

4 工程管理中的應(yīng)用效果

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷改革和創(chuàng)新，信息管理技術(shù)也在不斷完善，網(wǎng)絡(luò)信息化已逐漸成熟，并成為工程項目管理中最重要的輔助技術(shù)。本系統(tǒng)正是工程信息管理的一種嘗試，正式上線以來對工程進行了實時跟蹤、動態(tài)管理，取得了一定的效果，管理效果如圖 3 所示。

圖3 管理成效

通過本工程的試點，率先探索數(shù)字化管理的實踐途徑，推動企業(yè)的現(xiàn)代化、信息化建設(shè)。應(yīng)用系統(tǒng)使用至今有以下成效啟示。

(1) 減輕了員工的工作強度。將傳統(tǒng)的管理方式由點串成了線，形成共同監(jiān)督的機制，使現(xiàn)場的安全隱患能夠及時發(fā)現(xiàn)，及時整改。同時現(xiàn)場問題和整改過程在本系統(tǒng)中可以追溯，員工通過系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析能夠把握某一時期現(xiàn)場安全的管理重點，可以進行具有針對性的管理。

(2) 提升了施工管理水平。進一步推動項目管理的建設(shè)，一批安全隱患和問題得到整改，有效防止了各類事故發(fā)生，工程質(zhì)量明顯提高，為推動企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供保障。

(3) 建立了系統(tǒng)的基本架構(gòu)。通過本系統(tǒng)的開發(fā)、應(yīng)用形成了可復(fù)制、可推廣的標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)新經(jīng)驗和模式，能夠指導(dǎo)和推動在類似項目上實施。

5 結(jié) 語

數(shù)字化管理，節(jié)約型工地，是未來工程建設(shè)項目管理的目標(biāo)。本系統(tǒng)借助行業(yè)科技力量，在公司戰(zhàn)略方向的指引下應(yīng)運而生，為本工程的項目管理創(chuàng)造了新的模式，與傳統(tǒng)管理模式對比有效改善了現(xiàn)場人員、設(shè)備、安全、質(zhì)量等的管理。同時，為后續(xù)類似工程數(shù)字化管理模式的創(chuàng)新與完善，提供了重要參考。該系統(tǒng)未能在環(huán)境保護等方面進行分析與探討，團隊后續(xù)將進一步研究，以完善工程數(shù)字化管理模式。