基于條碼識(shí)別與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的裝飾工程項(xiàng)目物料管控系統(tǒng)平臺(tái)研究

張慶洋，戴朝煒，楊天宏，單云輝

（中建八局第二建設(shè)有限公司，山東 濟(jì)南 250014）

0 引 言

隨著我國(guó)裝飾行業(yè)的蓬勃發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈。以室內(nèi)裝飾、幕墻工程為主營(yíng)業(yè)務(wù)的裝飾企業(yè)，涉及的工序和材料品類(lèi)較為復(fù)雜，工程物料成本占總造價(jià)的60%以上，在人工費(fèi)、機(jī)械費(fèi)和措施費(fèi)等無(wú)法優(yōu)化的背景下，項(xiàng)目物料精細(xì)化管控成為優(yōu)化項(xiàng)目管控成本、創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的有效手段。目前現(xiàn)有項(xiàng)目物料管控存在費(fèi)時(shí)低效、自動(dòng)化管控水平低下等問(wèn)題，大多數(shù)材料進(jìn)場(chǎng)仍采用傳統(tǒng)的驗(yàn)貨、收貨方式，過(guò)程繁瑣。項(xiàng)目物資材料出入庫(kù)信息、使用情況等數(shù)據(jù)往往需要項(xiàng)目管理人員多次統(tǒng)計(jì)核對(duì)，難以準(zhǔn)確實(shí)時(shí)把控項(xiàng)目所處階段的材料需求與損耗。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，通過(guò)信息傳感技術(shù)、條碼和全球定位系統(tǒng)等將人和物接入互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了智能識(shí)別、跟蹤和管控等工作，能夠進(jìn)一步提升傳統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展質(zhì)量和效益[1]。閆旭等[2]提出采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)車(chē)輛狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并展開(kāi)了云服務(wù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)工作。陳杰等[3]以無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、RFID標(biāo)簽、無(wú)線(xiàn)傳感技術(shù)等為基礎(chǔ)，開(kāi)展了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)研究。胡威等[4]基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開(kāi)展了建筑工地的智慧卡車(chē)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。羅時(shí)磊等[5]將條碼技術(shù)運(yùn)用到印刷包裝企業(yè)倉(cāng)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)物資的數(shù)字化和信息化管理。鄭開(kāi)峰等[6]在上海世貿(mào)深坑洲際酒店項(xiàng)目嘗試?yán)枚S碼進(jìn)行裝飾過(guò)程中材料的驗(yàn)收。李梅等[7]基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開(kāi)展了火電廠(chǎng)建設(shè)項(xiàng)目的工程物資信息管控系統(tǒng)平臺(tái)的研究。高寧等[8]基于條碼識(shí)別和物聯(lián)網(wǎng)，為煙草企業(yè)倉(cāng)庫(kù)構(gòu)建了移動(dòng)智慧倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，有效提升了倉(cāng)儲(chǔ)管理的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性。

本文以提升裝飾工程項(xiàng)目物料管控水平為切入點(diǎn)，基于條碼識(shí)別技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)搭建裝飾工程材料管控系統(tǒng)平臺(tái)，推動(dòng)工程項(xiàng)目物資管控的信息化、自動(dòng)化和可視化發(fā)展。

1 實(shí)現(xiàn)技術(shù)基礎(chǔ)及社會(huì)硬件配套

1.1 條碼生成與識(shí)別技術(shù)

條碼技術(shù)具備符號(hào)標(biāo)識(shí)和自動(dòng)識(shí)別功能，在項(xiàng)目物料管控中能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；?、高效化的信息采集，實(shí)現(xiàn)裝飾工程物料從采購(gòu)、物流運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)及施工管控等信息化、自動(dòng)化和精細(xì)化的技術(shù)基礎(chǔ)。

條碼技術(shù)設(shè)備主要由掃描設(shè)備、標(biāo)簽打印機(jī)、電腦等組成。掃描設(shè)備用于采集、處理和傳輸條碼信息，既可以使用手機(jī)APP端掃描、編輯等，也能使用便攜式智能掃描終端進(jìn)行出入庫(kù)管控，如圖1所示。標(biāo)簽打印機(jī)需連接到電腦或手機(jī)運(yùn)行，由電腦端或手機(jī)端編輯好標(biāo)簽?zāi)０?，批量打印?/p>

圖1 條碼掃描設(shè)備與標(biāo)簽打印機(jī)

值得注意的是，隨著互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的飛速發(fā)展，部分企業(yè)利用二維碼技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上搭建業(yè)務(wù)系統(tǒng)，能夠直接實(shí)現(xiàn)紙質(zhì)表格電子化，并將所有管控資料同步至獨(dú)立云數(shù)據(jù)庫(kù)，掃碼即可實(shí)時(shí)更新與編輯。例如草料二維碼公司為施工現(xiàn)場(chǎng)搭建二維碼管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了材料封樣、勞務(wù)工人實(shí)名制、工程設(shè)備巡檢、技術(shù)交底、實(shí)測(cè)實(shí)量和工程信息公示等功能，如圖2所示。

圖2 二維碼在施工管理中的應(yīng)用

1.2 智能機(jī)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展

隨著4G技術(shù)和智能手機(jī)的大面積普及，裝飾工程施工所涉及的全產(chǎn)業(yè)鏈信息化基建條件已具備，工程項(xiàng)目管理人員、裝飾材料廠(chǎng)家、現(xiàn)場(chǎng)施工班組長(zhǎng)和產(chǎn)業(yè)工人基本可熟練使用智能手機(jī)、微信等。

經(jīng)過(guò)項(xiàng)目實(shí)地調(diào)查，現(xiàn)場(chǎng)施工人員基本配備了智能手機(jī)，勞務(wù)工人有200人，其中180人可熟練掌握微信等APP和掃碼功能的使用，具備實(shí)現(xiàn)智能物料管控系統(tǒng)平臺(tái)的硬件和社會(huì)基礎(chǔ)。

對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的裝飾材料開(kāi)展信息化調(diào)查，發(fā)現(xiàn)鋁板、防水卷材等大宗材料供應(yīng)商均已采用基于條碼的數(shù)字標(biāo)簽管控模式，如圖3所示。但是由于裝飾材料供應(yīng)商數(shù)字標(biāo)簽的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，因此難以直接利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)材料進(jìn)行信息化和智能化管控，對(duì)于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工的意義較小。

圖3 材料出廠(chǎng)的原生數(shù)字標(biāo)簽

2 系統(tǒng)需求分析

2.1 功能性需求

通過(guò)對(duì)吳興區(qū)鄉(xiāng)村振興培訓(xùn)中心裝飾項(xiàng)目中外裝鋁板開(kāi)展重點(diǎn)研究，發(fā)現(xiàn)鋁板材料規(guī)格多、數(shù)量大、批次多，弧線(xiàn)外觀(guān)造型決定了鋁板必須按照一定順序進(jìn)行安裝，這在很大程度上符合物料管控系統(tǒng)平臺(tái)的應(yīng)用場(chǎng)景。吳興區(qū)鄉(xiāng)村振興培訓(xùn)中心裝飾項(xiàng)目如圖4所示。

圖4 吳興區(qū)鄉(xiāng)村振興培訓(xùn)中心裝飾項(xiàng)目

材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)，項(xiàng)目管理人員需對(duì)鋁板的規(guī)格、數(shù)量、加工精度、質(zhì)量等方面進(jìn)行驗(yàn)收，手工核對(duì)送貨清單和加工清單，過(guò)程耗時(shí)耗力。在鋁板安裝過(guò)程中，施工人員需要依據(jù)排版圖紙尋找目標(biāo)板塊，效率較低。在實(shí)際廠(chǎng)家生產(chǎn)過(guò)程中，往往存在不按項(xiàng)目下單順序生產(chǎn)、配送的情況，既占據(jù)了較多的施工場(chǎng)地，也對(duì)工程施工進(jìn)度造成影響。特別是二次下單時(shí)，需要管理人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)缺失鋁板進(jìn)行逐個(gè)統(tǒng)計(jì)與尺寸復(fù)核。

在不改變裝飾工程鋁板安裝的施工工藝前提下，優(yōu)化作業(yè)流程，將物料管控系統(tǒng)平臺(tái)融入原有的施工作業(yè)中，實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化

通過(guò)引入條碼識(shí)別技術(shù)，裝飾物料管控過(guò)程中的材料下單、進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收、出庫(kù)登記和盤(pán)點(diǎn)材料余量等核心業(yè)務(wù)均可在移動(dòng)智能終端上一鍵完成，輔助PC工作站/云管控平臺(tái)全面覆蓋裝飾工程施工現(xiàn)場(chǎng)物料管控工作，自動(dòng)化、智能化庫(kù)存管控大大減少了人工重復(fù)勞動(dòng)和錯(cuò)誤下單數(shù)量，有效提升了裝飾工程在施工現(xiàn)場(chǎng)的物料管控精細(xì)化水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度。

（2）庫(kù)存實(shí)時(shí)更新與分析

移動(dòng)端和云管控平臺(tái)數(shù)據(jù)互通，結(jié)合條碼識(shí)別技術(shù)的庫(kù)存實(shí)時(shí)更新，可快速查詢(xún)材料下單信息、進(jìn)場(chǎng)數(shù)量、使用及損耗情況，材料庫(kù)存數(shù)據(jù)自動(dòng)形成分析報(bào)表，輔助裝飾工程現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度管控和后續(xù)補(bǔ)單等操作，提供數(shù)據(jù)支撐。

（3）施工與安裝可視化

通過(guò)在系統(tǒng)內(nèi)核中導(dǎo)入簡(jiǎn)易的建筑信息模型、CAD圖紙等信息，保證現(xiàn)場(chǎng)每位施工人員均能手機(jī)掃碼快速查詢(xún)安裝位置等信息，同時(shí)可拓展到視頻技術(shù)交底范疇，輔助現(xiàn)場(chǎng)施工的技術(shù)質(zhì)量管控。

（4）權(quán)限管控標(biāo)準(zhǔn)化

從裝飾工程施工下單提料、加工、進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收、出庫(kù)登記、后期補(bǔ)單等環(huán)節(jié)，設(shè)置不同的管控權(quán)限，減少由于趕工期或管控失誤造成的異常材料損耗。

2.2 非功能性需求

（1）條碼識(shí)別合格率

項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)材料可能在室外露天堆放，受溫度、濕度等因素影響，條碼標(biāo)識(shí)易磨損，導(dǎo)致無(wú)法識(shí)別。與此同時(shí)，項(xiàng)目材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)間不定，需要保證便攜式智能掃描終端的攝像頭具有較好的成像效果，能夠在清晨、中午和傍晚等光線(xiàn)極端的情況下正常工作。

（2）系統(tǒng)平臺(tái)低延遲與穩(wěn)定性

不同于永久性的物流倉(cāng)儲(chǔ)中心，項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)一般移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)較差，無(wú)法保證4G信號(hào)滿(mǎn)格覆蓋，系統(tǒng)平臺(tái)既要保證在較差的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中基本數(shù)據(jù)能夠及時(shí)反饋，也要保證系統(tǒng)平臺(tái)在網(wǎng)絡(luò)較好的環(huán)境下具備低延遲與穩(wěn)定性等特性。

（3）實(shí)時(shí)更新與數(shù)據(jù)互通

系統(tǒng)平臺(tái)由Web端、APP端、小程序端口等構(gòu)成，三方需做到數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新互通。Web可采用私有云搭建平臺(tái)，確保信息安全和管控能力，在下單階段、生產(chǎn)階段和送貨階段使用，編輯、導(dǎo)入數(shù)據(jù)等功能突出；APP端重點(diǎn)在于收貨安裝階段，簡(jiǎn)單編輯、查詢(xún)?cè)敿?xì)信息等功能突出；小程序端口主要用于快速查詢(xún)簡(jiǎn)單信息。

3 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

智能物料管控系統(tǒng)平臺(tái)由基于PC工作站的Web端、基于移動(dòng)設(shè)備的APP端和小程序端構(gòu)成，如圖5所示。通過(guò)Web端將項(xiàng)目管理方和材料供應(yīng)方連接起來(lái)，標(biāo)準(zhǔn)化管理下單環(huán)節(jié)，保證材料下單、加工和配送等信息實(shí)時(shí)可追溯。利用條碼打印機(jī)、便攜式智能掃描終端和手機(jī)APP等設(shè)備或軟件，將裝飾材料接入互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別、跟蹤管理等功能。通過(guò)手機(jī)APP端和小程序端口，將勞務(wù)班組和材料供應(yīng)方連接起來(lái)，輔助施工前期的備料、分選和復(fù)核工作。

圖5 裝飾工程物料管控系統(tǒng)平臺(tái)的技術(shù)路線(xiàn)

平臺(tái)搭建可采用阿里云、騰訊云、華為云等云服務(wù)供應(yīng)商的云服務(wù)器部署，實(shí)現(xiàn)良好的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管控。云服務(wù)器有完整的備份策略，可按需購(gòu)買(mǎi)；既可用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，也可實(shí)現(xiàn)線(xiàn)下數(shù)據(jù)下載和共享。隨著虛擬化技術(shù)的提升，價(jià)格逐步下降，可為企業(yè)節(jié)省大量開(kāi)支，同時(shí)還可以根據(jù)公司業(yè)務(wù)需求選擇匹配的規(guī)格云服務(wù)器，不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)闃I(yè)務(wù)變更導(dǎo)致原先購(gòu)買(mǎi)的服務(wù)器出現(xiàn)閑置等情況。

3.2 業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

（1）提材料計(jì)劃

項(xiàng)目管理人員根據(jù)圖紙及勞務(wù)隊(duì)提供的完成面尺寸，在物料管控系統(tǒng)平臺(tái)下單，填寫(xiě)材料規(guī)格、數(shù)量、擬進(jìn)場(chǎng)時(shí)間、使用部位和材料供應(yīng)商等信息，同時(shí)可導(dǎo)入CAD圖紙等附件，如圖6所示。一方面，用于項(xiàng)目材料信息錄入、審核、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)查詢(xún)材料信息（數(shù)量、物流、單價(jià)成本等）、結(jié)算匯總等；另一方面，通過(guò)后續(xù)結(jié)合項(xiàng)目模型，為實(shí)現(xiàn)材料可視化管控提供原始數(shù)據(jù)。

圖6 系統(tǒng)平臺(tái)的業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

（2）加工及物流管控

材料供應(yīng)商登錄物料管控系統(tǒng)平臺(tái)，下載、核對(duì)材料加工清單和CAD圖紙。材料加工完成后，從系統(tǒng)平臺(tái)導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)格式的條碼標(biāo)簽，標(biāo)簽內(nèi)容主要由物料型號(hào)、批次、數(shù)量、安裝位置及廠(chǎng)家等信息組成，由供應(yīng)商負(fù)責(zé)打印并粘貼到材料表面。

材料出廠(chǎng)運(yùn)輸前，廠(chǎng)家在系統(tǒng)平臺(tái)填寫(xiě)物流公司的聯(lián)系方式、發(fā)貨批次（或快遞單號(hào)）、預(yù)計(jì)到貨時(shí)間等信息，輔助項(xiàng)目管理人員對(duì)物料進(jìn)場(chǎng)時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)掌控。

（3）材料進(jìn)場(chǎng)入庫(kù)

使用便攜式智能掃描終端等設(shè)備來(lái)掃描條碼入庫(kù)，系統(tǒng)自動(dòng)記錄物料的規(guī)格、進(jìn)場(chǎng)時(shí)間、數(shù)量等信息；對(duì)于局部加工錯(cuò)誤的材料，例如鋁板木紋反向、玻璃副框粘接反向、規(guī)格尺寸偏差過(guò)大等，可通過(guò)手機(jī)APP在系統(tǒng)平臺(tái)登記為不合格品，使用手持式標(biāo)簽打印機(jī)打印特殊條碼，粘貼到材料表面，做返廠(chǎng)處理。

對(duì)于機(jī)械設(shè)備，例如剪刀車(chē)、叉車(chē)、直臂車(chē)、曲臂車(chē)等，可粘貼RFID電子標(biāo)簽或條碼標(biāo)簽，管理人員掃碼登記設(shè)備的使用單位、操作區(qū)域，自動(dòng)生成機(jī)械設(shè)備的使用清單及頻率，不僅便于機(jī)械設(shè)備管控，還方便指導(dǎo)機(jī)械設(shè)備的進(jìn)退場(chǎng)時(shí)間。

（4）使用安裝參考

勞務(wù)班組通過(guò)微信掃描二維碼，可快速知曉物料安裝部位。項(xiàng)目管理人員通過(guò)智能物料管控平臺(tái)實(shí)時(shí)更新物料余量，便于快速掌握物料用量、損耗及施工進(jìn)展等信息。特別是出現(xiàn)過(guò)程補(bǔ)料或加工錯(cuò)誤等情況，平臺(tái)能夠直接進(jìn)行量化顯示，在物料管理中發(fā)揮了可視化的作用。

勞務(wù)班組在施工過(guò)程中，若遇到材料加工錯(cuò)誤，可直接APP掃碼一鍵報(bào)錯(cuò)；需要復(fù)核材料安裝位置等信息時(shí)，可掃碼查詢(xún)；材料物理?yè)p壞需要補(bǔ)單時(shí)，例如玻璃自爆，可掃碼一鍵補(bǔ)單，對(duì)應(yīng)的加工尺寸和CAD圖可直接調(diào)用。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文立足于裝飾工程項(xiàng)目施工過(guò)程中的物料管控智能化需求，針對(duì)實(shí)際場(chǎng)景和行業(yè)痛點(diǎn)，采用結(jié)構(gòu)化方式搭建了一套基于條碼識(shí)別及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的裝飾工程物料管控系統(tǒng)框架，為后續(xù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)提供了思路和方向。

通過(guò)采用智能物料管控系統(tǒng)平臺(tái)，不僅打破了材料供應(yīng)商、項(xiàng)目管理人員和勞務(wù)施工班組三方的數(shù)據(jù)壁壘，實(shí)現(xiàn)了材料數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集、實(shí)時(shí)更新與電子化存檔，大大提高了裝飾工程物資管理的精細(xì)化水平，還減少了勞務(wù)班組對(duì)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題的反饋成本，提高了施工管理效率，間接降低了材料損耗，有助于現(xiàn)場(chǎng)安全、文明施工。