EPC模式下基于數(shù)字技術(shù)的裝配式建筑工程質(zhì)量管理研究*

譚 嘯

(中交一公局集團華中工程有限公司 武漢430014)

裝配式建筑作為一種創(chuàng)新的建筑方式,強調(diào)在工廠環(huán)境中預(yù)制建筑構(gòu)件,然后在現(xiàn)場進行組裝。這一方法大幅縮短了建筑周期,減少了傳統(tǒng)施工方式所需的大量人力和時間。但是在實際應(yīng)用過程中,裝配式建筑項目仍然面臨不可忽視的挑戰(zhàn),尤其是涉及多方參與、協(xié)同施工的EPC模式。

在此背景下,數(shù)字技術(shù)的運用成為提升裝配式建筑工程質(zhì)量管理的一項重要手段。因此,對于在EPC模式下基于數(shù)字技術(shù),進行裝配式建筑工程質(zhì)量管理的深入研究成為迫切的需求,旨在更好地理解這些技術(shù)如何影響項目的質(zhì)量、效率和整體績效。

1 數(shù)字技術(shù)在裝配式建筑工程質(zhì)量管理中的作用

1.1 BIM 在裝配式建筑中的應(yīng)用

1.1.1 模型協(xié)同和信息共享

基于BIM 技術(shù),設(shè)計師、工程師、承包商和其他利益相關(guān)方能夠在一個統(tǒng)一的數(shù)字平臺上共同工作。這種協(xié)同工作方式提高了信息的傳遞效率,確保了所有參與方都使用的是最新、一致的設(shè)計和施工信息。設(shè)計團隊可以將建筑的三維模型以及相關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)上傳到BIM 平臺,使得所有參與方都能夠?qū)崟r訪問這些信息。

這種實時的、統(tǒng)一的信息平臺有助于避免信息傳遞的誤差,提高了裝配過程中各個構(gòu)件的精準度和符合度(見圖1)。

圖1 BIM 技術(shù)在裝配式建筑施工中的應(yīng)用流程

1.1.2 問題檢測和解決

在傳統(tǒng)的施工中,施工質(zhì)量問題可能要很長時間才能被發(fā)現(xiàn),尤其是當項目規(guī)模較大時。而在裝配式建筑中,各個構(gòu)件都可以被精確地建模,并在BIM 中進行模擬。這使得問題(比如構(gòu)件之間的沖突或不匹配)能夠在施工前被識別。一旦問題被發(fā)現(xiàn),團隊可以通過BIM 平臺共同協(xié)作,找到解決方案,并及時應(yīng)用于實際施工中。這種快速的問題識別和解決過程大大提高了工程質(zhì)量,避免了因為問題而導致的額外成本和工期延誤。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)和傳感器技術(shù)的質(zhì)量監(jiān)測

1.2.1 實時監(jiān)測和反饋

物聯(lián)網(wǎng)的引入使得裝配式建筑項目的實時監(jiān)測,變得更加全面和高效。各種傳感器可以被智能地嵌入建筑構(gòu)件、設(shè)備和工程環(huán)境中,以監(jiān)測溫度、濕度、振動等各類關(guān)鍵物理量。

這些傳感器通過互聯(lián)網(wǎng)連接到中央控制系統(tǒng),實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的即時傳輸。這種實時監(jiān)測的架構(gòu),允許項目管理團隊隨時遠程監(jiān)測施工現(xiàn)場的動態(tài)變化[1]。通過實時監(jiān)測,可以立即發(fā)現(xiàn)潛在的質(zhì)量問題,如構(gòu)件形變異常、環(huán)境條件不符合規(guī)格等,從而采取及時的糾正措施。

1.2.2 數(shù)據(jù)分析和預(yù)測

物聯(lián)網(wǎng)和傳感器技術(shù)生成的海量數(shù)據(jù),為項目團隊提供了深入洞察施工過程的機會。通過先進的數(shù)據(jù)分析工具,可以深入挖掘數(shù)據(jù)趨勢。數(shù)據(jù)分析不僅僅是對現(xiàn)象的描述,更是對數(shù)據(jù)背后規(guī)律的挖掘,有助于更全面地理解施工過程中的各個環(huán)節(jié)。

利用歷史數(shù)據(jù)和實時監(jiān)測數(shù)據(jù),項目團隊可以應(yīng)用機器學習算法進行數(shù)據(jù)建模,從而預(yù)測可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題。這使得團隊能夠在問題發(fā)生前采取有針對性的措施,防范潛在風險。

2 EPC模式下的質(zhì)量管理體系建設(shè)

2.1 基于BIM 技術(shù)的工程質(zhì)量管理體系

2.1.1 工程質(zhì)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

(1)在設(shè)計方式方面,研究人員采用集成式的方法,將BIM 系統(tǒng)與質(zhì)量管理系統(tǒng)緊密結(jié)合,實現(xiàn)自動化數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)。

(3)BIM 模型中的質(zhì)量屬性應(yīng)包括結(jié)構(gòu)、建筑外觀、機電設(shè)備等內(nèi)容,實現(xiàn)對建筑各個方面質(zhì)量的全面監(jiān)測。同時,整合實時監(jiān)測傳感器數(shù)據(jù),如溫度、濕度、振動等,與BIM 模型相連,實現(xiàn)對施工現(xiàn)場實際情況的實時監(jiān)測。

(4)設(shè)計系統(tǒng)還需包括缺陷和問題追蹤模塊,用于捕捉并跟蹤質(zhì)量缺陷和問題,并記錄詳細信息。

(5)建立數(shù)據(jù)分析和報告模塊,通過BIM 模型和實時數(shù)據(jù)進行趨勢分析、異常檢測,為項目的整體質(zhì)量管理提供定期報告。

(6)設(shè)計決策支持系統(tǒng),整合BIM 模型、實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和分析結(jié)果,為項目管理團隊提供科學決策支持,助力項目質(zhì)量的高效管理和持續(xù)改進(見圖2)。

圖2 基于BIM 技術(shù)的工程質(zhì)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

2.1.2 裝配式建筑質(zhì)量管理職能信息集成

(1)在數(shù)據(jù)采集方面,安裝各類傳感器和監(jiān)測設(shè)備用于實時監(jiān)測建筑結(jié)構(gòu)、材料性能等數(shù)據(jù),并將這些實時監(jiān)測數(shù)據(jù)與建筑信息模型(BIM)相集成,以實現(xiàn)對建筑質(zhì)量全方位的監(jiān)測[2]。

(2)在數(shù)據(jù)處理和存儲方面,建立強大的云平臺數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng),以便后續(xù)的分析和比較。

(3)數(shù)據(jù)分析階段需要應(yīng)用高級的數(shù)據(jù)分析工具,如機器學習和人工智能算法,實現(xiàn)對大量數(shù)據(jù)的深層次分析,同時建立實時監(jiān)控和警報系統(tǒng),以便及時響應(yīng)潛在問題。在決策支持方面,采用可視化報告和儀表板,將復(fù)雜的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)為直觀的圖表和圖形,同時建立集成的決策支持系統(tǒng),助力管理團隊做出準確、及時的決策。

定容后的樣品經(jīng)電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定，K、Ca和Mg元素選擇豐度較高、干擾較少的同位素為測量對象，對應(yīng)分別為39K、44Ca和24Mg。同時選擇45Sc為內(nèi)標。通過內(nèi)標法定量，以待測元素與相應(yīng)內(nèi)標元素響應(yīng)值之比對待測元素濃度用最小二乘法進行標準工作曲線擬合，再計算出卷煙煙絲樣品中的K、Ca和Mg元素的濃度。

具體實踐中,研究人員使用線性回歸模型,分析建筑質(zhì)量數(shù)據(jù)與各種因素之間的關(guān)系,該模型在分析建筑材料特性與結(jié)構(gòu)強度之間的線性關(guān)系時經(jīng)常被使用,其具體公式為:

式中:hθ(x)——預(yù)測結(jié)果,表示通過模型預(yù)測的輸出;

θn——模型參數(shù),表示線性回歸模型的權(quán)重;

xn——特征變量,代表影響預(yù)測結(jié)果的輸入特征。

除了線性回歸模型之外,聚類分析——K 均值算法也是裝配式建筑施工中經(jīng)常使用的分析模型,其核心是通過迭代計算數(shù)據(jù)點與聚類中心的距離,并將數(shù)據(jù)點分配到最近的聚類中心。

在建筑質(zhì)量管理中,其可以幫助識別相似性質(zhì)量問題的集群,其具體計算公式為:

式中:J——聚類過程中的目標函數(shù)或損失函數(shù);

xi——數(shù)據(jù)集中的第i個數(shù)據(jù)點。

在該算法中,每個數(shù)據(jù)點被分配到最近的簇中心,從而形成不同的簇。uk代表第k個簇的中心點,即該簇中所有數(shù)據(jù)點的平均值。

(4)在持續(xù)改進方面,建立數(shù)據(jù)反饋機制,將實際施工和監(jiān)測中得到的經(jīng)驗教訓快速反饋給設(shè)計和施工團隊,培養(yǎng)學習型組織文化,推動技術(shù)創(chuàng)新,以不斷提高裝配式建筑的質(zhì)量水平[3]。

2.1.3 裝配式建筑供應(yīng)鏈質(zhì)控信息集成

(1)該集成系統(tǒng)首先關(guān)注供應(yīng)鏈的基礎(chǔ),通過收集和整合來自供應(yīng)商的質(zhì)量信息,確保選擇和維護高質(zhì)量的供應(yīng)商。

(2)對原材料的質(zhì)量信息進行監(jiān)控,包括質(zhì)量認證以及檢驗報告等,以確保所使用的原材料符合相關(guān)的標準。

(3)在生產(chǎn)過程中,集成系統(tǒng)通過監(jiān)控生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵節(jié)點數(shù)據(jù),如工藝參數(shù)和質(zhì)量檢測數(shù)據(jù),實現(xiàn)實時的生產(chǎn)過程監(jiān)控。

2.2 “EPC+數(shù)字技術(shù)”質(zhì)量管理策略

2.2.1 設(shè)計階段

相關(guān)工作人員通過建模信息技術(shù),即BIM,工程團隊能夠進行建筑結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和材料的三維模擬信息,從而在設(shè)計初期便發(fā)現(xiàn)潛在的設(shè)計問題。這種先進的技術(shù)不僅提高了設(shè)計的準確性,更增加了設(shè)計一致性,為整個項目的高質(zhì)量實施打下堅實的基礎(chǔ)。

此外,虛擬現(xiàn)實(VR)技術(shù)的運用更是為設(shè)計環(huán)節(jié)提供了全新的思路。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù),項目相關(guān)方能夠在設(shè)計階段親身體驗建筑結(jié)構(gòu),迅速發(fā)現(xiàn)并解決潛在的設(shè)計缺陷[4]。這種實時的體驗不僅提高了設(shè)計的全面性,使得設(shè)計更為直觀和可操作,同時也為項目的成功實施提供了更多的保障(見表1)。

表1 BIM 技術(shù)在EPC模式設(shè)計階段的應(yīng)用

2.2.2 采購階段

相關(guān)工作人員充分利用數(shù)字技術(shù),建立供應(yīng)鏈數(shù)字化系統(tǒng),以實現(xiàn)對供應(yīng)商和原材料的全面監(jiān)控。通過數(shù)據(jù)分析,采購團隊能夠更精準地評估和降低采購風險,從而保證所采購的原材料符合嚴格的質(zhì)量標準。

此外,在智能采購決策,其中運用人工智能算法成為現(xiàn)代采購流程的重要組成部分。通過利用歷史數(shù)據(jù)和實時市場信息,人工智能算法能夠進行更為精準的預(yù)測和分析,從而優(yōu)化整個采購流程。這包括確定最佳的采購時機、選擇最可靠的供應(yīng)商,以及在質(zhì)量和成本之間實現(xiàn)平衡。智能采購決策的實施不僅提高了效率,還確保了采購的原材料在質(zhì)量和經(jīng)濟性方面取得最佳的整體表現(xiàn)。

2.2.3 施工階段

(1)工地監(jiān)控系統(tǒng)包括實時的工地監(jiān)控系統(tǒng),其中攝像頭監(jiān)測和傳感器數(shù)據(jù)采集等技術(shù)被整合,以監(jiān)測施工過程中的關(guān)鍵指標。通過這種實時監(jiān)控,施工團隊能夠及時了解施工現(xiàn)場的實際情況,監(jiān)測關(guān)鍵參數(shù)如工程進度、材料使用情況等。該系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)問題并采取糾正措施,確保施工過程的順利進行,同時提高整體質(zhì)量管理水平。

(2)無人機技術(shù)的應(yīng)用為施工階段增添了高效的監(jiān)測手段。通過無人機進行空中監(jiān)測,可以迅速而全面地巡檢工程進展和質(zhì)量情況。這種技術(shù)不僅提供了獨特的視角,更有助于及時發(fā)現(xiàn)潛在的施工質(zhì)量問題。

無人機可以覆蓋大范圍的施工區(qū)域,從而提高施工效率,同時減少了人力資源的需求。這為工程團隊提供了一種快速響應(yīng)和解決問題的手段,確保施工質(zhì)量的高水平維護。

3 結(jié)語

EPC 模式下基于數(shù)字技術(shù)的裝配式建筑工程質(zhì)量管理研究為建筑行業(yè)帶來了巨大的機遇和潛力,為城市和社會創(chuàng)造更安全、高效和可持續(xù)的建筑工程提供了堅實的基礎(chǔ)。希望未來的研究和實踐能夠不斷推動這一領(lǐng)域的進步,使數(shù)字技術(shù)成為建筑質(zhì)量管理工作不可或缺的一部分,從而實現(xiàn)更卓越的建筑工程質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展的目標。