基于智慧化、數(shù)字化技術(shù)在建筑施工管理中的實(shí)踐研究

江夏清

安徽置地投資有限公司 安徽 合肥 230000

引言

智慧化、數(shù)字化技術(shù)是現(xiàn)代科技進(jìn)步的重要表現(xiàn)，它們通過(guò)數(shù)據(jù)分析、信息處理和自動(dòng)化控制等方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種活動(dòng)和過(guò)程的優(yōu)化管理。具體來(lái)說(shuō)，建筑信息模型（BIM）可以創(chuàng)建和管理建筑項(xiàng)目的數(shù)字化表示，提高設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)的效率；虛擬仿真技術(shù)可以模擬復(fù)雜的建筑環(huán)境和過(guò)程，幫助預(yù)測(cè)和解決可能的問(wèn)題；移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)則連接了各種設(shè)備和系統(tǒng)，提升了數(shù)據(jù)獲取和信息交流的便捷性。正是這些智慧化、數(shù)字化技術(shù)的引入，使得建筑施工管理的實(shí)踐可以達(dá)到前所未有的效率和精確度。

1 智慧化、數(shù)字化技術(shù)在建筑施工管理中的應(yīng)用

1.1 BIM的應(yīng)用

BIM是一種可以讓建筑、工程、和施工專業(yè)人員理解建筑項(xiàng)目的性質(zhì)的數(shù)字化工具。BIM提供了一個(gè)實(shí)時(shí)的三維模型，包含了建筑的幾何、空間關(guān)系、地理信息以及建筑的屬性數(shù)據(jù)。在建筑施工管理中，BIM不只是一種設(shè)計(jì)和繪圖工具，它更是一種強(qiáng)大的管理和決策工具。BIM可以整合和可視化大量的項(xiàng)目信息，使得施工管理者可以在項(xiàng)目開(kāi)始之前，就對(duì)工程的成本、進(jìn)度、質(zhì)量等方面有一個(gè)全面、詳細(xì)的預(yù)測(cè)和規(guī)劃。在施工過(guò)程中，BIM則可以實(shí)時(shí)反饋和更新施工的狀態(tài)，幫助管理者及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，避免延誤和浪費(fèi)。

1.2 虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用

虛擬仿真技術(shù)在建筑施工管理中的應(yīng)用對(duì)于規(guī)劃、培訓(xùn)、安全性分析，以及解決施工過(guò)程中出現(xiàn)的復(fù)雜問(wèn)題都有極大的價(jià)值。該技術(shù)可以創(chuàng)建一個(gè)具有高度真實(shí)感的三維數(shù)字化環(huán)境，模擬施工過(guò)程中的各種條件和場(chǎng)景。例如，施工管理者可以使用虛擬仿真技術(shù)在項(xiàng)目開(kāi)始前模擬施工過(guò)程，提前預(yù)見(jiàn)和解決可能出現(xiàn)的問(wèn)題，如工序沖突、設(shè)備調(diào)度問(wèn)題等。此外，還可以利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行工人的培訓(xùn)，提高他們的操作技能和安全意識(shí)，減少施工過(guò)程中的錯(cuò)誤和事故。此外，通過(guò)虛擬仿真技術(shù)與其他智慧化技術(shù)（如BIM、大數(shù)據(jù)等）的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能化管理，進(jìn)一步提升建筑施工管理的效率和效果。

1.3 移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用

移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)在建筑施工管理中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。它改變了信息獲取和交流的方式，使得施工現(xiàn)場(chǎng)的管理和決策過(guò)程更加高效、便捷。例如，通過(guò)移動(dòng)設(shè)備，施工人員可以隨時(shí)隨地獲取到項(xiàng)目的最新信息，如設(shè)計(jì)圖紙、施工計(jì)劃、材料狀態(tài)等，從而及時(shí)調(diào)整施工行為，提高工作效率[1]。同時(shí)，移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)也使得施工現(xiàn)場(chǎng)的信息可以實(shí)時(shí)上傳，為項(xiàng)目的監(jiān)控和管理提供了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，幫助管理者及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。此外，移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)還可以連接各種智能設(shè)備和系統(tǒng)，如BIM、虛擬仿真、大數(shù)據(jù)等，實(shí)現(xiàn)整個(gè)施工過(guò)程的數(shù)字化、智慧化管理。通過(guò)這些應(yīng)用，移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)為建筑施工管理帶來(lái)了巨大的革新和提升。

2 基于新技術(shù)的建筑施工管理模式

2.1 BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)全過(guò)程工程管理

基于BIM的全過(guò)程工程管理模式是建筑施工管理的一種新形式。BIM技術(shù)以三維模型為基礎(chǔ)，將建筑項(xiàng)目的所有相關(guān)信息整合在一起，包括建筑的幾何、空間關(guān)系、地理信息、建筑屬性數(shù)據(jù)、時(shí)間（4D）和成本（5D）等。在設(shè)計(jì)階段，BIM可以提供一個(gè)詳細(xì)的三維視圖，幫助設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)理解和交流設(shè)計(jì)意圖，同時(shí)可以自動(dòng)檢測(cè)設(shè)計(jì)中的沖突，如管線沖突、結(jié)構(gòu)沖突等，從而減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和避免后期的改動(dòng)。在施工階段，BIM可以生成詳細(xì)的施工圖紙和材料清單，幫助施工團(tuán)隊(duì)進(jìn)行精準(zhǔn)的施工和材料采購(gòu)。同時(shí)，通過(guò)將施工進(jìn)度和成本信息整合到BIM模型中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題，確保工程的進(jìn)度和成本控制。在運(yùn)維階段，BIM模型可以作為一個(gè)全面的設(shè)施信息數(shù)據(jù)庫(kù)，為設(shè)施管理者提供準(zhǔn)確的設(shè)施信息，如設(shè)備的位置、性能、維護(hù)記錄等，從而實(shí)現(xiàn)高效的設(shè)施管理和維護(hù)。

2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)同工作

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)在建筑施工管理中的應(yīng)用，尤其是在遠(yuǎn)程協(xié)同工作方面，具有顯著的優(yōu)勢(shì)。它能夠創(chuàng)建一個(gè)虛擬的三維環(huán)境，模擬現(xiàn)實(shí)世界的各種情況和場(chǎng)景，使得用戶可以身臨其境地參與和體驗(yàn)。在施工前期的規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段，VR可以將BIM模型轉(zhuǎn)化為全方位、立體的虛擬環(huán)境，使設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠在虛擬環(huán)境中漫步，直觀地觀察和理解設(shè)計(jì)方案，發(fā)現(xiàn)可能的問(wèn)題，提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。同時(shí)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，分布在不同地方的團(tuán)隊(duì)成員可以同時(shí)進(jìn)入同一個(gè)虛擬環(huán)境，進(jìn)行實(shí)時(shí)的交流和協(xié)作，實(shí)現(xiàn)真正的遠(yuǎn)程協(xié)同工作。在施工階段，VR可以模擬施工過(guò)程和環(huán)境，為施工團(tuán)隊(duì)提供實(shí)地訓(xùn)練的機(jī)會(huì)，提高他們的技能和安全意識(shí)。

圖1 建筑信息模型（BIM）的全過(guò)程工程管理模式

2.3 RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備和人員定位管控

無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)是一種無(wú)線通信技術(shù)，它可以通過(guò)無(wú)線電信號(hào)識(shí)別和追蹤具有RFID標(biāo)簽的物品或人員。在建筑施工管理中，RFID技術(shù)在機(jī)械設(shè)備和人員定位管控方面具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。對(duì)于機(jī)械設(shè)備的管理，RFID標(biāo)簽可以附著在每一臺(tái)設(shè)備上，通過(guò)讀取設(shè)備上的RFID標(biāo)簽，施工管理者可以實(shí)時(shí)獲取設(shè)備的位置信息，掌握設(shè)備的使用狀態(tài)（如使用頻率、運(yùn)行時(shí)間等），并可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的追蹤和管理[2]。這不僅可以提高設(shè)備使用的效率，避免設(shè)備的閑置和浪費(fèi)，還可以通過(guò)對(duì)設(shè)備使用狀況的監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障和問(wèn)題，進(jìn)行維護(hù)和修復(fù)。對(duì)于人員的管理，RFID標(biāo)簽可以嵌入在工人的安全帽或工作服上，通過(guò)讀取工人的RFID標(biāo)簽，可以實(shí)時(shí)獲取工人的位置信息，了解工人的工作狀況（如工作時(shí)間、工作位置等），并可以對(duì)工人進(jìn)行實(shí)時(shí)的追蹤和管理[3]。

圖2 施工項(xiàng)目人員通道（RFID）技術(shù)人員管理示意圖

3 案例分析

3.1 案例1：BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用實(shí)例

以某大型建筑工程項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目總建筑面積約為0.1km2，預(yù)計(jì)工期為24個(gè)月，利用BIM技術(shù)進(jìn)行全過(guò)程工程管理。在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)使用BIM技術(shù)創(chuàng)建了詳盡的三維模型，其中包括了建筑結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)、管道系統(tǒng)等所有相關(guān)信息。通過(guò)BIM工具的沖突檢測(cè)功能，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)階段就發(fā)現(xiàn)了32處潛在的沖突，這些在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中可能被忽視的沖突，如果在施工階段發(fā)現(xiàn)，將會(huì)導(dǎo)致大量的時(shí)間和成本浪費(fèi)。在施工階段，施工團(tuán)隊(duì)使用BIM模型生成了詳細(xì)的施工圖紙和材料清單，減少了材料浪費(fèi)和施工錯(cuò)誤。同時(shí)，通過(guò)4D BIM（將時(shí)間信息整合到模型中）的應(yīng)用，施工團(tuán)隊(duì)成功地控制了施工進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)了施工過(guò)程的可視化，使得項(xiàng)目在預(yù)定的24個(gè)月內(nèi)順利完成。在運(yùn)維階段，BIM模型作為設(shè)施信息數(shù)據(jù)庫(kù)，為設(shè)施管理者提供了準(zhǔn)確的設(shè)施信息，提高了運(yùn)維的效率。據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用，該項(xiàng)目在運(yùn)維階段的維護(hù)成本比傳統(tǒng)的方式低了約15%。

3.2 案例2：虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用實(shí)例

以某大型基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目總投資約為11億元，涉及大量的復(fù)雜工程任務(wù)，如深基坑開(kāi)挖、大跨度橋梁施工，在項(xiàng)目中利用了虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行施工前的模擬和訓(xùn)練。在施工前，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)使用虛擬仿真技術(shù)創(chuàng)建了詳細(xì)的施工過(guò)程模型，模擬了各種施工場(chǎng)景和條件，包括基坑開(kāi)挖、橋梁架設(shè)、塔吊操作等。通過(guò)在虛擬環(huán)境中的訓(xùn)練，工人們對(duì)施工過(guò)程有了深入的理解和熟練的操作技能。據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過(guò)虛擬仿真訓(xùn)練，工人的操作錯(cuò)誤率降低了約20%，施工事故率降低了約30%。同時(shí)，施工團(tuán)隊(duì)還利用虛擬仿真模型進(jìn)行施工方案的驗(yàn)證和優(yōu)化。例如，在模擬的基坑開(kāi)挖過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整開(kāi)挖順序和方法，成功地避免了可能的土壤塌陷和基坑變形。

3.3 案例3：RFID技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用實(shí)例

在某大型商業(yè)綜合體建設(shè)項(xiàng)目中，RFID技術(shù)被廣泛應(yīng)用于施工設(shè)備和人員的管理。這個(gè)項(xiàng)目總建筑面積約為0.2km2，涉及數(shù)百名工人和大量的施工設(shè)備。在設(shè)備管理中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將RFID標(biāo)簽附著在每一臺(tái)設(shè)備上，通過(guò)讀取設(shè)備上的RFID標(biāo)簽，實(shí)時(shí)獲取設(shè)備的位置信息和使用狀況。據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過(guò)RFID技術(shù)的應(yīng)用，設(shè)備使用效率提高了約20%，設(shè)備維修時(shí)間縮短了約15%，大大提高了施工效率和設(shè)備利用率。在人員管理中，RFID標(biāo)簽被嵌入在工人的安全帽或工作服上，通過(guò)讀取工人的RFID標(biāo)簽，實(shí)時(shí)獲取工人的位置信息和工作狀況。據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過(guò)RFID技術(shù)的應(yīng)用，工人的工作效率提高了約10%，同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)的安全事故率也降低了約30%，有效保障了工人的安全和工程的順利進(jìn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，新技術(shù)如BIM、虛擬仿真、RFID以及大數(shù)據(jù)平臺(tái)在建筑施工管理中的應(yīng)用已經(jīng)取得了顯著的成果，這些新技術(shù)幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提高了施工效率，降低了成本，減少了錯(cuò)誤和事故，提高了施工質(zhì)量。這些實(shí)際的應(yīng)用實(shí)例證明了新技術(shù)在建筑施工管理中的巨大價(jià)值。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和普及，應(yīng)該更加積極地探索和應(yīng)用這些新技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別的智能化、自動(dòng)化管理，提升工程項(xiàng)目的管理效率和效果，推動(dòng)建筑施工行業(yè)的技術(shù)革新和發(fā)展。