建筑工程智慧建造管理研究

張林

摘 要：在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的當(dāng)下，建造技術(shù)持續(xù)不斷更新與進(jìn)步。項(xiàng)目的規(guī)模及其復(fù)雜程度逐漸增大，導(dǎo)致項(xiàng)目的安全管理難度增加。伴隨著智慧建造在建筑行業(yè)所占比重愈來(lái)愈大，如何將建筑工程現(xiàn)場(chǎng)管理與施工建造過(guò)程相結(jié)合，是我們面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。運(yùn)用智慧建造技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)建筑工程面臨的幾大關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行分析，并探索智慧建造在建筑工程管理中的實(shí)踐創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：智慧建造;綠色施工管理;安全施工管理

中圖分類號(hào)：TU741? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2022）09-0079-03

0引言

近年來(lái)，新興技術(shù)發(fā)展以及智慧建造理念在建筑行業(yè)的滲入為建設(shè)項(xiàng)目安全管理帶來(lái)新方向。目前，研究人員將減少建筑工程項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的問(wèn)題和提高整個(gè)施工過(guò)程的工作效率為目標(biāo)，對(duì)新興技術(shù)在工程項(xiàng)目安全管理中的應(yīng)用開展了大量研究。以智慧建造理念為基礎(chǔ)，運(yùn)用各項(xiàng)智慧建造下智能化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)施工項(xiàng)目安全管理工作高效協(xié)同的同時(shí)，將綠色生態(tài)建設(shè)理念和可持續(xù)發(fā)展理念在項(xiàng)目施工過(guò)程完全的展現(xiàn)出來(lái)[1-2]。

1智慧建造概述

1.1 智慧建造及其優(yōu)勢(shì)

智慧建造是指運(yùn)用一些信息技術(shù)建造施工，通過(guò)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、建筑信息模型等技術(shù)的應(yīng)用，使得建筑在應(yīng)用建造方面變得更加高效與綠色。

智慧建造模式創(chuàng)造的積極影響對(duì)建筑行業(yè)在眾多方面的改變留下了深深的印記。首先，對(duì)于傳統(tǒng)建筑工程的建造模式進(jìn)行了精細(xì)化的管控，讓工程項(xiàng)目各個(gè)部門協(xié)同工作，更讓各方面的信息互通更加便捷。其次，智慧建造不拘泥于單一領(lǐng)域，在設(shè)計(jì)、管理、施工等各個(gè)階段都展示出不同方面的功能，使得在項(xiàng)目的全生命周期內(nèi)表現(xiàn)出卓越的技術(shù)特色。在施工成本方面，智慧建造在設(shè)計(jì)階段就利用了建筑信息模型技術(shù)，并且設(shè)計(jì)了限額，通過(guò)設(shè)計(jì)限額選出最佳設(shè)計(jì)方案，在施工項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段便對(duì)成本進(jìn)行把控。在施工算量方面，減少人工進(jìn)行繁瑣的算量工作，著重于分析成本、造價(jià)上的動(dòng)態(tài)變化，發(fā)揮項(xiàng)目動(dòng)態(tài)成本管控優(yōu)勢(shì)。在建造過(guò)程方面，基于已建立的模型，獲取相關(guān)測(cè)算指標(biāo)及相關(guān)構(gòu)件信息，進(jìn)一步節(jié)約時(shí)間成本，并為類似項(xiàng)目提供預(yù)測(cè)信息依據(jù)。

從國(guó)外的建筑信息模型技術(shù)的研究現(xiàn)狀可知，建筑信息模型理論系統(tǒng)的完整確立以及在工程實(shí)踐應(yīng)用相當(dāng)成熟，這就可以反映出智慧建造在國(guó)外的研究現(xiàn)狀是十分成熟。而智慧建造在國(guó)內(nèi)實(shí)際工程中的應(yīng)用并不廣泛，整個(gè)領(lǐng)域的研究目前在初始探索階段，目前只在像上海世博會(huì)中國(guó)館等大型項(xiàng)目上應(yīng)用建筑信息模型技術(shù)。但建筑企業(yè)仍可以利用智慧建造的優(yōu)勢(shì)去解決在傳統(tǒng)建筑工程現(xiàn)場(chǎng)所反饋出的問(wèn)題，將智慧建造在綠色施工管理、安全施工管理等方面發(fā)揮它的巨大優(yōu)勢(shì)。

1.2 智慧建造的技術(shù)支持

1.2.1BIM

建筑信息模型（Building Information Modeling），簡(jiǎn)稱BIM，是一種起步較早、研究體系也相對(duì)完善的技術(shù)，依據(jù)三維數(shù)字理論可實(shí)現(xiàn)建筑工程項(xiàng)目全部信息到工程數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)變。早期主要在施工進(jìn)度、成本管理等方面運(yùn)用，形成對(duì)整個(gè)施工進(jìn)度的模擬，隨著技術(shù)發(fā)展，除了可以實(shí)現(xiàn)信息管理實(shí)時(shí)化外，已逐步貫穿到施工項(xiàng)目全壽命周期的每個(gè)階段，借助相關(guān)技術(shù)便可以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目整個(gè)全壽命周期的管理。

BIM為建筑設(shè)計(jì)師、水暖電鋪設(shè)為工程師和開發(fā)商等人群提供了一個(gè)“模擬與分析”的科學(xué)協(xié)助平臺(tái)。對(duì)建設(shè)者、工程師和設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，BIM技術(shù)可以協(xié)助完成對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目施工、設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程的全方面管控。而使用BIM的兩個(gè)關(guān)鍵前提就是實(shí)現(xiàn)將設(shè)計(jì)工具由二維過(guò)渡至三維，以及把綠色設(shè)計(jì)、協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)和可持續(xù)發(fā)展設(shè)計(jì)理念貫徹到整個(gè)工程在設(shè)計(jì)階段，并最終在設(shè)計(jì)、施工和使用等全過(guò)程中實(shí)現(xiàn)能耗節(jié)省、生產(chǎn)成本降低、環(huán)境污染減少、經(jīng)濟(jì)效益增加。

1.2.2物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展，它通過(guò)射頻識(shí)別、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，對(duì)目標(biāo)物體的信息參數(shù)進(jìn)行收集并傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中處理，按照規(guī)定的協(xié)議，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)物體智能化識(shí)別、定位等。物聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用于建設(shè)項(xiàng)目信息管理，結(jié)合傳感器技術(shù)與智慧處理，充分利用模式識(shí)別、云計(jì)算等各種智能信息技術(shù)，對(duì)所獲得的大量數(shù)據(jù)分析與處理，篩選對(duì)用戶具有針對(duì)性的信息，在適應(yīng)相關(guān)需求前提下，不斷發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)用領(lǐng)域與模式。

在智慧建造在工程施工中應(yīng)用越來(lái)越廣泛的當(dāng)下，物聯(lián)網(wǎng)成為了智慧建造不可或缺的部分，在信息采集、信息傳遞等方面擔(dān)任著重要角色，能夠?qū)?xiàng)目進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，推動(dòng)各種情況下信息交互。物聯(lián)網(wǎng)在機(jī)械設(shè)備安全運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)、重大危險(xiǎn)源管理等方面都做出了巨大貢獻(xiàn)。

1.2.3遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是基于數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程應(yīng)用系統(tǒng)，它能通過(guò)多畫面智能切換輪巡，可以實(shí)時(shí)、全方面對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確把控，對(duì)存在的隱患威脅進(jìn)行及時(shí)的糾正和改善，這對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)最關(guān)心的安全風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題的解決具有重大意義。施工現(xiàn)場(chǎng)增加工地監(jiān)控系統(tǒng)，管理者首先可以清楚了解施工進(jìn)程以及工人是否施工時(shí)按照標(biāo)準(zhǔn)化施工，其次還可以對(duì)施工中的管線、機(jī)械設(shè)備等實(shí)施遠(yuǎn)距離監(jiān)視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的各種障礙。如果出現(xiàn)了故障還能夠啟動(dòng)本地警報(bào)，以幫助工作人員迅速排除故障，從而降低了施工故障發(fā)生的可能性。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)還可以快速給工程項(xiàng)目管理人員傳回的一些工地圖片以及各種工地拍攝的圖片，為管理人員的規(guī)劃帶來(lái)明確的信息，同時(shí)對(duì)于工程進(jìn)度方面的把控也是十分標(biāo)準(zhǔn)。

2傳統(tǒng)建筑工程現(xiàn)場(chǎng)存在的問(wèn)題

2.1 工程現(xiàn)場(chǎng)管理制度不完善

建筑工程項(xiàng)目不同于其他行業(yè)項(xiàng)目，除工序多、復(fù)雜性高和涉及人員多外，還要求每個(gè)環(huán)節(jié)上的容錯(cuò)率低，因?yàn)橥粋€(gè)不起眼的錯(cuò)誤就可能導(dǎo)致一個(gè)嚴(yán)重的安全隱患。因此，工程現(xiàn)場(chǎng)管理制度是保證施工安全的基礎(chǔ)，它的建立在整個(gè)項(xiàng)目中都是十分重要的?？偨Y(jié)過(guò)去發(fā)生的案例，可以發(fā)現(xiàn)主要原因是專業(yè)的管理人才的稀缺。而企業(yè)在專業(yè)的管理人才上的培養(yǎng)同樣欠缺重視，使管理人員科學(xué)管理制度的能力不足。當(dāng)管理制度出現(xiàn)了漏洞的情況下，工程問(wèn)題的準(zhǔn)確追責(zé)同樣是一大難題，這會(huì)大大影響整個(gè)工程的工期進(jìn)度[3]。

2.2 施工過(guò)程高耗能與高污染

在建筑施工過(guò)程中，由于使用一些機(jī)器設(shè)備以及水泥、石灰等建筑材料，往往會(huì)產(chǎn)生較多粉塵等物質(zhì)，不僅對(duì)大氣環(huán)境造成影響，還產(chǎn)生了資源浪費(fèi)。有關(guān)數(shù)據(jù)表明，在我國(guó)占比約15%的溫室氣體是由施工建造產(chǎn)生，不僅如此，施工場(chǎng)地所產(chǎn)生的廢料垃圾約占了城市垃圾總量三成。在建造過(guò)程中，我國(guó)每平方米所消耗的材料遠(yuǎn)高于一些發(fā)達(dá)國(guó)家，久而久之，形成了“高污染”、“高能耗”的現(xiàn)象，引起社會(huì)廣泛關(guān)注。

2.3 重大工程的安全風(fēng)險(xiǎn)大

區(qū)別于傳統(tǒng)的工廠流水線生產(chǎn)制造，工程項(xiàng)目具有場(chǎng)地露天、工藝流程復(fù)雜等特點(diǎn)，施工過(guò)程中安全風(fēng)險(xiǎn)大，易導(dǎo)致安全事故發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，工程施工中安全事故如高處墜落、重物打擊、機(jī)械傷害、觸電和坍塌事故等占到安全事故總數(shù)的80%～90%，在質(zhì)量管理忽視和施工人員安全意識(shí)薄弱的情況下，使得建筑行業(yè)安全傷亡事故僅次于礦山業(yè)，并且常年居高不下。例如塔吊等重大危險(xiǎn)源的定期維護(hù)和檢查，機(jī)械設(shè)備和材料是否符合行業(yè)要求，施工人員的安全問(wèn)題等每一個(gè)都是施工安全存在的隱患，對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)和人員來(lái)說(shuō)都具有不利因素。

3基于智慧建造的工程項(xiàng)目施工管理策略

3.1 通過(guò)“云管端一體化”監(jiān)控系統(tǒng)和BIM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工程現(xiàn)場(chǎng)管理

在工程現(xiàn)場(chǎng)管理方面，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)和BIM系統(tǒng)既可以減少工程現(xiàn)場(chǎng)管理人工成本又能進(jìn)一步監(jiān)控了材料的使用進(jìn)而避免材料的浪費(fèi)。實(shí)施互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)有著多方面優(yōu)勢(shì)。工程項(xiàng)目通常具有周期長(zhǎng)、項(xiàng)目環(huán)節(jié)復(fù)雜特點(diǎn)，實(shí)施互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控不僅可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確分配任務(wù)，并且可以通過(guò)信息化技術(shù)對(duì)各項(xiàng)任務(wù)進(jìn)行監(jiān)督，從而保證現(xiàn)場(chǎng)流程地順利進(jìn)行且利于管理，在監(jiān)控材料的使用過(guò)程中可以有效避免材料浪費(fèi)。例如對(duì)工人和管理人員的巨大影響。從工人角度來(lái)看，通過(guò)對(duì)智慧建造的實(shí)際應(yīng)用，一線工人能夠更清晰對(duì)工作內(nèi)容和關(guān)鍵質(zhì)量的控制點(diǎn)把控。而對(duì)于整個(gè)質(zhì)量管理人員來(lái)說(shuō)，首先是一線管理人員，減少現(xiàn)場(chǎng)與辦公室頻繁跑動(dòng)，通過(guò)電腦甚至是手機(jī)，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控;其次就是上層管理者，減少傳統(tǒng)方式資源浪費(fèi)和解決信息時(shí)效性問(wèn)題，對(duì)整個(gè)工程進(jìn)度有一個(gè)較好的把控。BIM技術(shù)通過(guò)集成原本的分散信息，可以實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)聯(lián)合工作，并最終通過(guò)新的模型體系展現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的情況，從而原本依靠人工收集信息的方式被代替，減少了人工成本。這兩種系統(tǒng)極大程度為“高耗能”提供了有效策略。

3.2 綠色施工管理

建筑行業(yè)的發(fā)展需要資源，一方面我國(guó)資源存在一定程度的匱乏;另一方面在建筑施工過(guò)程中，使用的材料、設(shè)備方面，由于采用的施工工藝等均會(huì)產(chǎn)生不同程度的環(huán)境污染。因此，現(xiàn)階段建筑行業(yè)急需在保證質(zhì)量、安全等基本條件下，以一種更環(huán)保且有效的方式發(fā)展。面對(duì)這樣問(wèn)題，智慧建造提供綠色施工的策略，利用智慧建造進(jìn)行綠色施工管理在此就起到了關(guān)鍵作用。

在控制揚(yáng)塵污染方面，建筑施工過(guò)程通常會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，造成空氣污染。為降低粉塵污染，在工作開展過(guò)程中可采用移動(dòng)霧炮機(jī)，移動(dòng)炮霧機(jī)不僅可以產(chǎn)生水噴霧，附著空氣中的粉，同時(shí)具備灑水和道路沖洗等功能，能有效避免揚(yáng)塵。另一方面，亦可利用揚(yáng)塵檢測(cè)系統(tǒng)。揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是依據(jù)國(guó)家有關(guān)PM2.5和PM10相關(guān)規(guī)定為依據(jù)設(shè)定閾值，當(dāng)監(jiān)測(cè)到空氣中的塵土超過(guò)預(yù)設(shè)值，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)設(shè)定閥門噴淋，從而實(shí)現(xiàn)降塵[4]。

在控制噪音方面，噪聲檢測(cè)設(shè)備可有效協(xié)助噪音控制、管理。噪聲監(jiān)測(cè)設(shè)備可安裝在施工場(chǎng)地大門入口處，所有工地監(jiān)測(cè)點(diǎn)的噪聲數(shù)據(jù)都能被它監(jiān)測(cè)收集，且能將實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)發(fā)送至終端，方便管理人員及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)噪音情況。同時(shí)，工地噪聲監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也能將各工地監(jiān)測(cè)點(diǎn)的噪聲值進(jìn)行收集，在監(jiān)控中心的各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)間軸波形圖就是由此產(chǎn)生，施工人員對(duì)這些數(shù)據(jù)、圖形分析可及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染超標(biāo)問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)工程施工整個(gè)過(guò)程可視化、遠(yuǎn)程化管理。

3.3 安全施工管理

首先，在重大工程施工現(xiàn)場(chǎng)管理中人為因素是能動(dòng)性最強(qiáng)的存在，但也是往往最難控制的一方面。一些施工場(chǎng)地常存在部分施工人員缺乏安全施工理念、經(jīng)驗(yàn)不足、盲目施工的狀況，特別是需要運(yùn)用特種機(jī)械設(shè)備場(chǎng)合，由于特種機(jī)械設(shè)備操作危險(xiǎn)性大，更易發(fā)生安全事故，在這樣的情況下往往無(wú)法保證施工質(zhì)量與安全。一方面，通過(guò)勞務(wù)實(shí)名制管理系統(tǒng)可以對(duì)施工人員形成有效監(jiān)督機(jī)制。勞務(wù)實(shí)名制管理系統(tǒng)對(duì)施工人員建立對(duì)應(yīng)學(xué)歷、工齡、工作經(jīng)驗(yàn)等信息檔案，通過(guò)這些信息對(duì)施工人員的崗位進(jìn)行科學(xué)、合理調(diào)配，保證人力資源充分利用，實(shí)現(xiàn)人員流動(dòng)管理的規(guī)范化[5]。另一方面，建立特種作業(yè)人員管理系統(tǒng)可降低現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。特種作業(yè)人員管理系統(tǒng)涵蓋特種作業(yè)人員所持資格證書等信息，在使用特種機(jī)械設(shè)備的場(chǎng)合，可利用其中信息建立相應(yīng)操作權(quán)限，防止其他無(wú)資格人員誤操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)特種人員和設(shè)備的監(jiān)督與精細(xì)化管理，在施工的安全管理上發(fā)揮著巨大的作用。

其次，機(jī)械設(shè)備運(yùn)行安全監(jiān)控同樣在安全施工管理中必不可少。機(jī)械設(shè)備運(yùn)行安全監(jiān)控應(yīng)用了“物聯(lián)網(wǎng)”，將二維碼、紅外感應(yīng)器、射頻識(shí)別裝置、全球定位系統(tǒng)等物件安裝在機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的感知，生成相關(guān)信息并傳輸至網(wǎng)絡(luò)處理，最終輸出到手機(jī)、電腦等應(yīng)用終端[6]。對(duì)于腳手架、模板以及各種塔式起重機(jī)等重型運(yùn)設(shè)備，智慧建造通過(guò)引入高支模監(jiān)、塔吊運(yùn)行監(jiān)控設(shè)施，實(shí)時(shí)記錄機(jī)械狀況及操作信息，并設(shè)立預(yù)警范圍，在高空作業(yè)情況下，可及時(shí)避免坍塌、傾覆等安全事故，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工管理高效率，異常情況及時(shí)反饋、報(bào)警和處理具有巨大作用。

4結(jié)語(yǔ)

建筑施工成為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市建設(shè)不可或缺的一部分，對(duì)提高生活舒適度具有重大意義。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平、科技水平的持續(xù)性高速發(fā)展，人們對(duì)建筑的滿意度日益增加。但是，由于施工中各種程度的安全事故時(shí)有發(fā)生，國(guó)家加大對(duì)施工安全管控的壓力。重點(diǎn)闡述智慧建造在施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理工作的具體應(yīng)用，并通過(guò)運(yùn)用智能化施工的先進(jìn)手段強(qiáng)化了施工監(jiān)管、人員培訓(xùn)、特種設(shè)備監(jiān)管、高危施工作業(yè)監(jiān)控等各方面的管理工作，很大程度完善了工程現(xiàn)場(chǎng)管理制度，減少污染、耗能問(wèn)題和提高了建設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全系數(shù)，為智慧建造的深入發(fā)展與廣泛應(yīng)用提供了借鑒。

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