大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能化施工管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

【摘要】隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。文中以智能化施工管理為研究對(duì)象，采用大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法，設(shè)計(jì)并應(yīng)用了一套智能化施工管理系統(tǒng)。首先，對(duì)當(dāng)前大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下智能化施工管理的需要進(jìn)行調(diào)查和分析。其次，分析了智能施工管理系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)。然后，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的建設(shè)思路、主體框架以及效果驗(yàn)證。最后，針對(duì)管理系統(tǒng)中的問(wèn)題提出相應(yīng)的解決方案。

【關(guān)鍵詞】智能化；大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)；施工管理系統(tǒng)；進(jìn)度管理

【中圖分類(lèi)號(hào)】TU17 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2024）07-0167-03

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，建筑工程施工管理將面對(duì)日益復(fù)雜的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)管理模式已逐漸顯現(xiàn)出與信息化、智能化發(fā)展需求不相適應(yīng)的矛盾。因此，研究和設(shè)計(jì)一套智能化施工管理系統(tǒng)，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)已成為當(dāng)下亟須解決的問(wèn)題之一。

BIM（建筑信息模型）技術(shù)作為智能化施工管理技術(shù)，在建筑工程領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。通過(guò)實(shí)現(xiàn)建筑信息的數(shù)字化和數(shù)據(jù)化管理，為工程項(xiàng)目中設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和施工團(tuán)隊(duì)之間的信息共享與協(xié)作提供重要支持[1]。此外，BIM技術(shù)作為建筑領(lǐng)域的一種重要工具，不僅能夠完成建筑信息的數(shù)字化和信息化，還能夠在建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、策劃和管理等各個(gè)階段提供全面支持，保證施工信息的共享和傳遞[2]。文中以大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)為契機(jī)，研究建筑施工管理系統(tǒng)在大型項(xiàng)目中的應(yīng)用，并通過(guò)進(jìn)度管理實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證系統(tǒng)的有效性和應(yīng)用效益。

1 大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下智能化施工管理的需要

1）施工企業(yè)的管理需要。近年來(lái)，工程建設(shè)施工行業(yè)逐漸顯現(xiàn)出諸多復(fù)雜性與挑戰(zhàn)性。工程項(xiàng)目分布區(qū)域廣泛，體現(xiàn)出國(guó)內(nèi)國(guó)外、跨區(qū)域、跨地區(qū)的特性，導(dǎo)致項(xiàng)目管理面臨多點(diǎn)化、遠(yuǎn)程化的管理困難。隨著工程設(shè)計(jì)水平顯著提升，單項(xiàng)工程規(guī)模不斷擴(kuò)大，工程技術(shù)復(fù)雜程度日益增加，從而對(duì)工程實(shí)施提出更高的技術(shù)與管理要求。

2）企業(yè)資源整合的需要。項(xiàng)目在不同階段，對(duì)于人力資源需求呈現(xiàn)出明顯的不均衡性，這種不均衡表現(xiàn)在數(shù)量以及所需工種的多樣性和特殊性上[3]。因此，工程項(xiàng)目常出現(xiàn)階段性人力資源過(guò)?；蚨倘爆F(xiàn)象，給項(xiàng)目進(jìn)展帶來(lái)一定程度的困擾和挑戰(zhàn)。特別是在企業(yè)迅速擴(kuò)張的時(shí)期，對(duì)于人力資源管理變得尤為緊迫。

要解決這一問(wèn)題，大數(shù)據(jù)信息化平臺(tái)工程管理體系成為一種新的解決思路。通過(guò)收集、分析和利用大數(shù)據(jù)，工程管理者可以更準(zhǔn)確地把握工程項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)變化，及時(shí)作出相應(yīng)的調(diào)整和應(yīng)對(duì)措施，確保工程項(xiàng)目順利進(jìn)行。

3）企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化管理的需要。對(duì)于傳統(tǒng)施工企業(yè)來(lái)說(shuō)，技術(shù)的創(chuàng)新與研究，相對(duì)于技術(shù)的傳承、積累以及對(duì)技術(shù)人才的培養(yǎng)工作顯得相對(duì)薄弱。因缺乏系統(tǒng)性和長(zhǎng)期性的技術(shù)傳承機(jī)制，使企業(yè)內(nèi)部的技術(shù)資源無(wú)法得到有效積累和利用，進(jìn)而難以形成具有企業(yè)特色和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的技術(shù)資源庫(kù)。新員工在入職后會(huì)面臨技術(shù)知識(shí)不足等問(wèn)題，甚至連基本的工作任務(wù)都難以勝任。而大數(shù)據(jù)技術(shù)以其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和處理能力，為企業(yè)提供了全新的管理思路和方法。通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)，企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并作出相應(yīng)的調(diào)整。此外，大數(shù)據(jù)技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和整合，打破各部門(mén)之間的信息壁壘，提高管理效率和決策準(zhǔn)確性。

2 智能施工管理系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

智能施工管理系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1）人工智能技術(shù)。智能化施工管理系統(tǒng)的核心技術(shù)在于人工智能。其中，人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)是最為關(guān)鍵的技術(shù)手段之一[4]。在智能化施工管理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集和處理是基礎(chǔ)。系統(tǒng)通過(guò)各類(lèi)傳感器、監(jiān)控設(shè)備等實(shí)時(shí)獲取施工現(xiàn)場(chǎng)的各種數(shù)據(jù)，包括但不限于溫度、濕度、壓力、振動(dòng)等參數(shù)，同時(shí)還包括施工人員工作狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)行情況等信息。這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)預(yù)處理和清洗后，被送入機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)模型中進(jìn)行分析和學(xué)習(xí)。

2）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控為智能化施工管理系統(tǒng)提供大量的施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理和分析后，為施工管理人員提供決策支持。通過(guò)對(duì)施工數(shù)據(jù)的趨勢(shì)分析、異常檢測(cè)和相關(guān)性分析，施工管理人員可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中的問(wèn)題，并作出相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化，提高施工效率和質(zhì)量。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)各種設(shè)備之間的實(shí)時(shí)通信和協(xié)同作業(yè)，通過(guò)在設(shè)備之間建立通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸和共享以及設(shè)備之間的協(xié)同作業(yè)。例如在施工現(xiàn)場(chǎng)，吊裝設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、施工機(jī)械等可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信和協(xié)同作業(yè)，從而提高施工效率和安全性。

3）無(wú)人機(jī)技術(shù)。智能化施工管理系統(tǒng)的核心目標(biāo)在于提高施工效率、確保施工質(zhì)量和保障施工安全，無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵之一，主要應(yīng)用于施工現(xiàn)場(chǎng)的巡檢和監(jiān)測(cè)任務(wù)。通過(guò)配備高清晰度攝像頭和傳感器，無(wú)人機(jī)可以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面、快速、精準(zhǔn)地監(jiān)測(cè)，獲取包括圖像和視頻等多種形式的數(shù)據(jù)信息。

在傳統(tǒng)施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)中，人工巡視存在視野有限、效率低下的問(wèn)題，而無(wú)人機(jī)技術(shù)則能夠有效地彌補(bǔ)這一不足。通過(guò)無(wú)人機(jī)上的攝像頭和傳感器，可以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)全方位監(jiān)測(cè)，包括地面、高空甚至是難以到達(dá)的區(qū)域。這種全面性監(jiān)測(cè)方式，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)的問(wèn)題和隱患，為施工管理者提供數(shù)據(jù)支持。

與傳統(tǒng)人工巡視相比，無(wú)人機(jī)技術(shù)能夠更加快速地獲取施工現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)信息。通過(guò)搭載先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，無(wú)人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)自主飛行和數(shù)據(jù)采集，提高數(shù)據(jù)采集的效率和速度。而采集到的數(shù)據(jù)，可以通過(guò)智能化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行快速分析和處理，為施工管理者提供即時(shí)、精確的信息反饋。

3 大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能化施工管理系統(tǒng)框架

3.1 大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能化施工管理體系建設(shè)思路

利用大數(shù)據(jù)理念和技術(shù)手段，對(duì)工程管理全過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面歸集、分類(lèi)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù)手段，在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行共享和處理，旨在實(shí)現(xiàn)工程管理思維的共享與整合[5]。具體而言，構(gòu)建思路追求將工程管理系統(tǒng)化，并將系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行流程化，將流程控制節(jié)點(diǎn)以表單形式呈現(xiàn)，從而使工程管理過(guò)程更為規(guī)范、高效。這一思路強(qiáng)調(diào)以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)，適應(yīng)新的數(shù)據(jù)應(yīng)用需求，推動(dòng)數(shù)據(jù)的積累和流動(dòng)，進(jìn)而管控流程自動(dòng)化運(yùn)行。此外，還應(yīng)注重利用數(shù)據(jù)變異性推動(dòng)監(jiān)管系統(tǒng)的不斷完善與優(yōu)化，以滿(mǎn)足工程管理領(lǐng)域不斷發(fā)展與變化的需求。

基于大數(shù)據(jù)的工程管理體系構(gòu)，強(qiáng)調(diào)思維共享和系統(tǒng)化管理，這意味著不再將工程管理視為單個(gè)個(gè)體工作，而是將其作為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行考慮和處理。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù)手段，在工程管理系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和處理，使不同崗位、不同部門(mén)之間的思維能夠充分交流和共享。實(shí)現(xiàn)工程管理系統(tǒng)化，將其運(yùn)行過(guò)程變得更加有序和規(guī)范，提高管理效率和質(zhì)量。

3.2 大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的信息化平臺(tái)主體框架

基于“大數(shù)據(jù)”信息化平臺(tái)，其核心包括“大數(shù)據(jù)”庫(kù)和工程管理系統(tǒng)兩部分，運(yùn)行框架見(jiàn)圖1?！按髷?shù)據(jù)”信息平臺(tái)由工程技術(shù)人員主導(dǎo)開(kāi)發(fā)，著重加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理的主要控制點(diǎn)，具有較強(qiáng)的適用性。

工程管理系統(tǒng)是針對(duì)項(xiàng)目而建立，實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度、質(zhì)量、成本、安全的過(guò)程管控。而“大數(shù)據(jù)”庫(kù)是收集工程管理過(guò)程中形成的各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括技術(shù)、質(zhì)量、安全、成本等方面信息。這些數(shù)據(jù)的系統(tǒng)收集和歸類(lèi)對(duì)于提升項(xiàng)目管理的效率和效果至關(guān)重要。為便于數(shù)據(jù)的歸類(lèi)、查詢(xún)和管理，將建立3個(gè)主要的子數(shù)據(jù)庫(kù)，分別是技術(shù)質(zhì)量數(shù)據(jù)子數(shù)據(jù)庫(kù)、成本管理數(shù)據(jù)子數(shù)據(jù)庫(kù)和安全管理數(shù)據(jù)子數(shù)據(jù)庫(kù)。

“大數(shù)據(jù)”庫(kù)的基本框架如圖2所示，圖中展示了數(shù)據(jù)的分類(lèi)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和各子數(shù)據(jù)庫(kù)之間的關(guān)系。整體框架設(shè)計(jì)旨在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)和便捷訪問(wèn)，為施工進(jìn)度智能化管理系統(tǒng)提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支持。

3.3 施工進(jìn)度管理效果驗(yàn)證

商業(yè)建筑工程項(xiàng)目有規(guī)模大、周期長(zhǎng)、投資巨大等特點(diǎn)，對(duì)施工進(jìn)度管理尤為關(guān)鍵。傳統(tǒng)施工進(jìn)度管理通常依賴(lài)于人工制定計(jì)劃、手動(dòng)監(jiān)控進(jìn)度，存在著效率低、難以準(zhǔn)確把握實(shí)際情況等問(wèn)題。

以某商業(yè)型建筑工程項(xiàng)目為對(duì)象，項(xiàng)目總面積超過(guò)48 000平方米，共涉及35層地面樓層。通過(guò)分析智能化施工管理系統(tǒng)在商業(yè)建筑工程項(xiàng)目中的應(yīng)用效果，著重關(guān)注其對(duì)施工進(jìn)度管理的影響。對(duì)比使用系統(tǒng)前后的施工進(jìn)度情況，以及與計(jì)劃任務(wù)的對(duì)比，探討智能化管理系統(tǒng)對(duì)提高施工效率、節(jié)省工時(shí)，從而增強(qiáng)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的作用。施工管理系統(tǒng)使用前后進(jìn)度對(duì)比結(jié)果，如表1所示。

從表1數(shù)據(jù)可以看出，智能化施工管理系統(tǒng)的應(yīng)用，使施工進(jìn)度管理更加精準(zhǔn)、高效。通過(guò)系統(tǒng)的智能化分析和預(yù)測(cè)功能，管理者能夠?qū)崟r(shí)了解項(xiàng)目進(jìn)展情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，保證施工進(jìn)度順利進(jìn)行。此外，系統(tǒng)還可以對(duì)資源進(jìn)行優(yōu)化配置，提高資源利用率，從而進(jìn)一步增強(qiáng)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

4 智能化施工管理系統(tǒng)中的問(wèn)題與解決方案

1）數(shù)據(jù)安全性問(wèn)題。就數(shù)據(jù)安全性問(wèn)題而言，智能化施工管理系統(tǒng)涉及大量敏感數(shù)據(jù)，如施工圖紙、合同文件等。為保護(hù)數(shù)據(jù)的安全，可采取一些措施，如利用防火墻和入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等安全設(shè)備監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)流量，定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行安全漏洞掃描和漏洞修復(fù)，以維護(hù)系統(tǒng)的安全性。另外，建立數(shù)據(jù)備份機(jī)制，確保數(shù)據(jù)不會(huì)意外丟失或損壞，以便在需要時(shí)能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)。

2）數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性問(wèn)題。智能化施工管理系統(tǒng)需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)傳輸，如監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)等。為確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻槙撑c穩(wěn)定，應(yīng)加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，提高網(wǎng)絡(luò)帶寬和穩(wěn)定性，確保數(shù)據(jù)傳輸順暢進(jìn)行。利用多節(jié)點(diǎn)傳輸和數(shù)據(jù)冗余方案，即使某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，也能夠保證數(shù)據(jù)傳輸正常進(jìn)行。此外，采用數(shù)據(jù)壓縮和分段傳輸?shù)燃夹g(shù)手段，減少數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，進(jìn)而提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

3）系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性問(wèn)題。智能化施工管理系統(tǒng)對(duì)施工過(guò)程的監(jiān)控和管理起著至關(guān)重要的作用。首先，為提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，應(yīng)建立完善的數(shù)據(jù)備份和容災(zāi)機(jī)制，確保在數(shù)據(jù)丟失或系統(tǒng)故障時(shí)，能夠快速恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。其次，定期進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試和維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修復(fù)問(wèn)題，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。另外，采用多服務(wù)供應(yīng)商和云端部署等技術(shù)手段，確保系統(tǒng)的可用性和可靠性。

5 結(jié)語(yǔ)

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)設(shè)計(jì)并應(yīng)用智能化施工管理系統(tǒng)，可取得顯著成效。未來(lái)，隨著信息技術(shù)不斷發(fā)展，智能化施工管理系統(tǒng)將持續(xù)完善和提升，為建筑工程施工管理帶來(lái)更多的便利和效益。在此背景下，智能化施工管理系統(tǒng)作為一項(xiàng)基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的創(chuàng)新，為施工管理領(lǐng)域注入新的活力與發(fā)展動(dòng)力。所秉承的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)理念，使施工管理的決策與執(zhí)行更具科學(xué)性和精準(zhǔn)性，為提高施工效率、質(zhì)量和安全性提供重要支撐。

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[作者簡(jiǎn)介]唐善豪（2002—），男，福州人，本科，研究方向：建筑工程。