鐵路建造工程智能管理體系及技術(shù)應(yīng)用

林鑫，唐炳紅，彭鴻柳

（中鐵建工集團(tuán)有限公司西北分公司，陜西 西安 710119）

0 引言

在傳統(tǒng)建筑工程的基礎(chǔ)上，結(jié)合多種高新技術(shù)與學(xué)科逐漸發(fā)展起來的建筑智能化系統(tǒng)工程就是智能化建筑［1］。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，在繼承傳統(tǒng)建筑功能基礎(chǔ)上加以拓展的智能化建筑，可以滿足現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)、工作與生活的需要。建筑智能化工程比一般建筑工程有著更高的施工質(zhì)量要求，對(duì)其工程管理也必然提出更高要求。當(dāng)前，我國建造工程智能管理技術(shù)還存在較多問題，將影響智能化建筑的建設(shè)與發(fā)展。因此，必須采用科學(xué)有效的管理技術(shù)解決問題，進(jìn)一步提高智能化建筑的工程質(zhì)量。

1 建造工程智能管理技術(shù)

建造工程智能管理技術(shù)是應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)各種建筑進(jìn)行綜合化管理，主要元素包含建筑設(shè)備、建筑材料與建筑施工人員等［2］。應(yīng)用建造工程智能管理技術(shù)能夠促進(jìn)建筑工程的有序?qū)嵤?，?duì)比傳統(tǒng)的建造工程管理，其不僅能夠完成建造工程信息的智能化與系統(tǒng)化管理，同時(shí)還能更加方便地維修和保養(yǎng)。由于建造工程智能管理流程復(fù)雜，需要科學(xué)的管理技術(shù)對(duì)建造過程進(jìn)行全面有效的管理，是建筑行業(yè)與計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的結(jié)果。由于建造工程智能管理優(yōu)勢(shì)明顯，目前更多的建造工程開始應(yīng)用智能化管理技術(shù)。

建造工程智能管理技術(shù)的主要特點(diǎn)如下：（1）專業(yè)性。在進(jìn)行建造工程智能化管理時(shí)，必須應(yīng)用專業(yè)的管理技術(shù)來實(shí)施管理。智能化管理主要應(yīng)用技術(shù)為數(shù)字技術(shù)與智能化技術(shù)。建造工程智能管理技術(shù)不僅重視技術(shù)的專業(yè)性，而且還重視每項(xiàng)技術(shù)的集中管理。（2）系統(tǒng)化。建造工程各專業(yè)與計(jì)算機(jī)有關(guān)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物就是系統(tǒng)化，在管理過程中通過不斷應(yīng)用新技術(shù)來系統(tǒng)化管理建筑的相關(guān)元素，使管理效果最佳化，從而符合現(xiàn)代建筑發(fā)展的信息化要求。

2 鐵路建造工程智能管理問題分析

（1）規(guī)劃理念存在缺陷?，F(xiàn)階段，通過項(xiàng)目智慧工地建設(shè)平臺(tái)的應(yīng)用，以及調(diào)研同行業(yè)建筑智能化建設(shè)系統(tǒng)的應(yīng)用［3］，發(fā)現(xiàn)主要問題為：在規(guī)劃管理方面缺乏系統(tǒng)性。目前，受建設(shè)工期與施工技術(shù)的影響，部分施工單位對(duì)智能建筑缺乏全面了解，未能充分認(rèn)識(shí)其本質(zhì)所在，致使整體規(guī)劃和實(shí)際施工偏差較大。該現(xiàn)象的發(fā)生主要是由于施工單位沒有根據(jù)工程項(xiàng)目建設(shè)的整體情況充分做好建設(shè)規(guī)劃工作，同時(shí)在管理人才培養(yǎng)與任用方面存有一定缺陷，導(dǎo)致建造工程智能管理工作難以得到有效落實(shí)，從而無法保證項(xiàng)目建設(shè)的正常進(jìn)行。

（2）設(shè)計(jì)工作不能結(jié)合實(shí)際情況開展。智能化建筑設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)任務(wù)的實(shí)施需由專業(yè)設(shè)計(jì)單位負(fù)責(zé)，然而現(xiàn)階段一些設(shè)計(jì)單位無法準(zhǔn)確了解智能化建筑，因此難以充分重視這項(xiàng)工作的開展。例如，弱電系統(tǒng)常常是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，但難以全面地對(duì)此規(guī)劃智能建筑設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程中缺乏整體意識(shí)和統(tǒng)籌規(guī)劃，偏重對(duì)自動(dòng)化和通信技術(shù)的運(yùn)用，只是簡單地將自動(dòng)化、電子、通信技術(shù)集成起來，致使智能化設(shè)計(jì)不符合規(guī)范要求，實(shí)際應(yīng)用達(dá)不到預(yù)期效果，工程設(shè)計(jì)質(zhì)量難以得到實(shí)質(zhì)性提升。另外，BIM 技術(shù)應(yīng)用過程中，往往無法真正指導(dǎo)現(xiàn)場施工，只是停留在建模展示方面。

3 鐵路建造工程智能管理體系與技術(shù)應(yīng)用

3.1 功能體系[4]

工程項(xiàng)目各崗位作業(yè)層級(jí)圍繞安全環(huán)保管理、進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、成本管理四大功能體系集成應(yīng)用于各個(gè)智能建造產(chǎn)品中［5］（見圖1）。

圖1 鐵路建造工程智能管理體系

（1）安全環(huán)保產(chǎn)品體系。通過智慧工地平臺(tái)和移動(dòng)智能終端應(yīng)用，保障項(xiàng)目順利實(shí)現(xiàn)安全環(huán)保目標(biāo)。產(chǎn)品體系包括安全質(zhì)量隱患排查治理系統(tǒng)、智能安全帽、VR 體驗(yàn)館、安全教育培訓(xùn)工具箱、視頻監(jiān)控、塔吊吊鉤監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、智慧用電安全隱患監(jiān)管服務(wù)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

（2）進(jìn)度管理產(chǎn)品體系。打通智慧工地平臺(tái)和BIM建造平臺(tái)［6］，產(chǎn)品體系包括斑馬進(jìn)度、勞務(wù)管理、BIM建造集成應(yīng)用、視頻監(jiān)控等。

（3）質(zhì)量管理產(chǎn)品體系。通過手機(jī)端現(xiàn)場檢查、整改通知、回復(fù)和復(fù)查，將質(zhì)量管理履職履責(zé)全程在線，產(chǎn)品體系包括安全質(zhì)量隱患排查治理系統(tǒng)。

（4）成本管理產(chǎn)品體系。通過物料驗(yàn)收系統(tǒng)杜絕主材驗(yàn)收過程中的缺斤少兩，從源頭上解決主材量控問題。

3.2 關(guān)鍵功能及應(yīng)用

通過整合項(xiàng)目智慧工地平臺(tái)的碎片化系統(tǒng)信息，為項(xiàng)目部決策層/項(xiàng)目班子提供項(xiàng)目整體狀態(tài)信息呈現(xiàn)（見圖2），監(jiān)控項(xiàng)目關(guān)鍵目標(biāo)執(zhí)行情況及預(yù)期情況，為項(xiàng)目成功完成保駕護(hù)航。

圖2 智慧工地平臺(tái)管理應(yīng)用項(xiàng)目

3.2.1 模型輕量化

BIM模型建造已成為現(xiàn)代工程建設(shè)精益化管理的重要技術(shù)。通過廣聯(lián)達(dá)BIMFACE 專業(yè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)BIM 模型輕量化、可視化交底應(yīng)用。

3.2.2 勞務(wù)管理

在施工現(xiàn)場進(jìn)出主要出入口設(shè)置閘機(jī)，閘機(jī)與手機(jī)APP 以及智慧工地平臺(tái)相連（見圖3），通過前期施工作業(yè)人員實(shí)名制信息錄入，自動(dòng)識(shí)別進(jìn)出場人員并進(jìn)行平臺(tái)記錄，生成智能人員分布圖，可視地進(jìn)行人員調(diào)動(dòng)。按隊(duì)伍及工種進(jìn)行人員統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)上工人數(shù)的多維度分析。

圖3 手機(jī)APP聯(lián)動(dòng)實(shí)名制閘機(jī)管理

3.2.3 人工智能安全帽

項(xiàng)目安全帽采用人工智能安全帽，內(nèi)置智能芯片，配合手機(jī)客戶端APP 系統(tǒng)，可對(duì)現(xiàn)場人員行動(dòng)軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)（見圖4）。在主要施工部位及通道處設(shè)置工地寶，工地寶可錄入重點(diǎn)工序安全信息、施工作業(yè)人員注意事項(xiàng)等內(nèi)容，具有語音提醒功能，配合智能安全帽對(duì)施工人員進(jìn)行提醒，加強(qiáng)作業(yè)人員安全意識(shí)。

圖4 智能安全帽配合工地寶管理

3.2.4 安全管理

通過中鐵建工集團(tuán)有限公司的安全質(zhì)量隱患排查治理系統(tǒng)對(duì)接智慧工地平臺(tái)，在APP 端實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場質(zhì)量巡檢工作在線完成檢查、整改與復(fù)查循環(huán)，同時(shí)數(shù)據(jù)可以自動(dòng)同步至Web端進(jìn)行綜合分析（見圖5）。

圖5 安全質(zhì)量隱患排查治理系統(tǒng)

3.2.5 塔吊吊鉤可視化系統(tǒng)及防碰撞系統(tǒng)

在起重吊裝存在盲區(qū)時(shí)，通過現(xiàn)場塔吊吊鉤可視化系統(tǒng)，操作人員可通過吊鉤反饋視頻進(jìn)行起重吊裝工作（見圖6）。在塔吊上安裝防碰撞系統(tǒng)，大臂擺動(dòng)至限定位置時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，避免作業(yè)過程中出現(xiàn)碰撞，尤其是可以保證群塔作業(yè)的安全，在特定區(qū)域還能實(shí)現(xiàn)大臂、小車限位功能。

圖6 塔吊吊鉤可視化管理

3.2.6 配電二維碼解鎖監(jiān)控系統(tǒng)

現(xiàn)場配電箱設(shè)定二維碼解鎖監(jiān)控系統(tǒng)，安排專業(yè)電工進(jìn)行管理及巡查，后臺(tái)隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)督。配電箱內(nèi)設(shè)置火災(zāi)報(bào)警裝置，當(dāng)電纜、元器件發(fā)熱或出現(xiàn)問題時(shí)，自動(dòng)向現(xiàn)場管理人員短信和電話報(bào)警，提醒人員及時(shí)進(jìn)行處理（見圖7），并在智慧工地平臺(tái)進(jìn)行提示，持續(xù)跟進(jìn)后續(xù)處理信息。

圖7 配電箱二維碼解鎖監(jiān)控系統(tǒng)

3.2.7 環(huán)境監(jiān)測(cè)

項(xiàng)目結(jié)合環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、PM2.5 及PM10 揚(yáng)塵檢測(cè)系統(tǒng)與智慧工地平臺(tái)進(jìn)行連接，當(dāng)現(xiàn)場揚(yáng)塵超過設(shè)定數(shù)值后，平臺(tái)將進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，并現(xiàn)場控制設(shè)施進(jìn)行自動(dòng)降塵，做到實(shí)時(shí)監(jiān)控［7］。

4 智能管理實(shí)施保障機(jī)制

4.1 管理制度與監(jiān)管機(jī)制相呼應(yīng)

在一個(gè)完整的建筑工程項(xiàng)目中，常常會(huì)設(shè)立多個(gè)不同職責(zé)的管理部門，如何通過合理可靠的組織管理制度使部門之間協(xié)調(diào)發(fā)展，使管理系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)有效聯(lián)動(dòng)，是智能管理需要考量的主要問題之一。技術(shù)人才作為智能管理開展的有效保證，在實(shí)際管理中只有依托科學(xué)的管理制度，才能使人員之間產(chǎn)生良好的“化學(xué)反應(yīng)”，從而有效提升工作質(zhì)量和工作效率。而長效監(jiān)管機(jī)制作為工程質(zhì)量的保險(xiǎn)鎖和防護(hù)門，可有效提升智能管理的水平。

4.2 加強(qiáng)智能建筑設(shè)計(jì)

智能建筑設(shè)計(jì)任務(wù)的實(shí)施過程應(yīng)緊密結(jié)合實(shí)際情況，依據(jù)客觀條件合理設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)方案與設(shè)計(jì)成果滿足實(shí)際需求。同時(shí)，堅(jiān)持多元化與個(gè)性化設(shè)計(jì)，根據(jù)不同地域、不同性質(zhì)和不同規(guī)模的建筑項(xiàng)目，具有針對(duì)性地制定設(shè)計(jì)方案。對(duì)于設(shè)計(jì)人員而言，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)加強(qiáng)與現(xiàn)場工程師的交流、溝通，積極吸取現(xiàn)場意見和建議，密切結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)行智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)成果的科學(xué)性和可行性。

4.3 建立智能化信息管理系統(tǒng)

建筑工程不僅是一個(gè)實(shí)踐性較強(qiáng)的建設(shè)項(xiàng)目，同時(shí)還牽涉到諸多應(yīng)用理論，在現(xiàn)代信息化和智能化的背景下，系統(tǒng)程序與數(shù)據(jù)是保障建筑工程質(zhì)量和安全的有效依據(jù)，而在具體設(shè)計(jì)方案中，會(huì)牽涉各種數(shù)據(jù)的推算與校核，這些數(shù)據(jù)是指導(dǎo)后期管理的主要依據(jù)。此外，建筑工程實(shí)際施工中，還會(huì)涉及施工圖紙、施工合同、合格證書及檢驗(yàn)報(bào)告等保證資料，這些均會(huì)在項(xiàng)目竣工后作為竣工資料再次應(yīng)用。因此，應(yīng)用智能化管理措施，構(gòu)建統(tǒng)一化和系統(tǒng)化的建筑工程信息管理系統(tǒng)，實(shí)施數(shù)據(jù)信息的科學(xué)管理，以便于后期應(yīng)用和參考，使其更好地服務(wù)于工程項(xiàng)目管理［8］。

4.4 重視施工現(xiàn)場管理和后期檢查

施工現(xiàn)場管理在整個(gè)建設(shè)任務(wù)中具有特別重要的地位，實(shí)際管理中應(yīng)嚴(yán)格遵循施工程序和管理流程。在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，現(xiàn)代化信息技術(shù)與傳統(tǒng)施工管理方案的有效融合形成了現(xiàn)代智能化管理系統(tǒng)，借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)，使施工管理更具合理性和準(zhǔn)確性。現(xiàn)場施工管理的好壞直接影響到建筑工程整體品質(zhì)的高低，重視施工現(xiàn)場管理，應(yīng)用智能管理技術(shù)，對(duì)加強(qiáng)施工質(zhì)量、施工安全與施工進(jìn)度的控制具有重要意義。同時(shí)，在工程項(xiàng)目竣工后，還需重視后期檢查工作，確保建筑功能與服務(wù)水平滿足規(guī)劃要求和使用需求。

5 結(jié)束語

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)在建筑領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用，產(chǎn)生了諸多智能化建筑，引領(lǐng)建筑行業(yè)的發(fā)展方向［9］。鐵路建筑施工企業(yè)應(yīng)建立健全與之相適應(yīng)的智能化工程管理系統(tǒng)，并且充分利用該系統(tǒng)，科學(xué)有序地進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工，有效促進(jìn)建造工程智能管理工作的順利開展。