數(shù)字化技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用探析

【摘要】文章通過查閱文獻和實踐調(diào)研等方法，對數(shù)字化技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用進行了研究。介紹了數(shù)字化技術(shù)的內(nèi)涵，并探討了數(shù)字化技術(shù)在建筑工程施工中應(yīng)用的優(yōu)勢。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，數(shù)字化技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用，可以推動工程施工模式轉(zhuǎn)型，提高施工效率與質(zhì)量，同時還能夠增加施工的安全性并減少施工成本。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化技術(shù)；建筑工程；BIM技術(shù)；可視化技術(shù)

【中圖分類號】TU74 【文獻標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-6028（2024）11-0108-03

0 引言

數(shù)字化技術(shù)作為一種新興的信息技術(shù)，為建筑工程建設(shè)行業(yè)帶來了空前的發(fā)展機遇。憑借其強大的數(shù)據(jù)處理和分析能力，使建設(shè)工程施工擺脫了傳統(tǒng)模式的桎梏，進入了精細化和智能化管理的新時期。以數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)的施工模式，可以對工程各個環(huán)節(jié)的需求和變化進行準(zhǔn)確把握，達到最優(yōu)分配和高效使用的目的，保證工程質(zhì)量和施工進度。數(shù)字化技術(shù)通過自動化和智能化手段，降低了建設(shè)項目的人力物力成本，提高了建設(shè)效率。這種高效率、高精度的施工方法，不僅加快了項目進度，還提升了項目的整體質(zhì)量，為建筑產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。

1 數(shù)字化技術(shù)的內(nèi)涵

作為21世紀(jì)技術(shù)發(fā)展的核心動力之一，數(shù)字化技術(shù)的內(nèi)涵已經(jīng)遠遠超出了數(shù)字的表達和存儲。它指的是運用多種現(xiàn)代信息技術(shù)方法，把物質(zhì)世界中的信息、知識、流程甚至整個系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成數(shù)字化的形式，并對其進行有效的處理、傳輸、存儲、分析和使用的過程。這個過程包括精確獲取數(shù)據(jù)、智能化處理數(shù)據(jù)、實時傳輸和廣泛應(yīng)用數(shù)據(jù)等。

數(shù)字化技術(shù)不僅可以將海量復(fù)雜的大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有價值的信息，還能支撐智能建筑、智慧城市等行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，提高生產(chǎn)效率、服務(wù)質(zhì)量和決策的準(zhǔn)確性。與此同時，數(shù)字化技術(shù)也推動了信息資源的共享和協(xié)作，打破了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的邊界，催生了新的商業(yè)模式，加快了世界經(jīng)濟一體化發(fā)展的步伐。利用云計算和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，可以建立更靈活、更有效的運營系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上進行遠程協(xié)同、實時監(jiān)控和智能化管理，為用戶提供更加個性化和便利的服務(wù)體驗。

2 數(shù)字化技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 提高施工效率

積極應(yīng)用以建筑信息模型（BIM）、虛擬現(xiàn)實（VR）等數(shù)字化技術(shù)為代表的技術(shù)，能顯著提高建設(shè)項目在規(guī)劃、設(shè)計、施工等各個環(huán)節(jié)的效率。BIM技術(shù)通過建立三維數(shù)字模型，實現(xiàn)工程信息的整合與共享，從而促進設(shè)計師、工程師、建筑師之間的協(xié)同工作，及時進行設(shè)計變更的溝通，減少重復(fù)勞動與錯誤[1]。同時，虛擬現(xiàn)實技術(shù)還為施工人員提供了一種沉浸式的施工仿真體驗，使施工隊伍可以提前了解工程的具體情況，及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，從而大幅縮短建設(shè)周期，提高建設(shè)效率。

2.2 提高施工質(zhì)量

數(shù)字化技術(shù)在建設(shè)項目中的應(yīng)用，極大地提高了建設(shè)項目的質(zhì)量。BIM可以準(zhǔn)確地展現(xiàn)出建筑結(jié)構(gòu)的每個細節(jié)，在設(shè)計到施工的整個過程中，任何微小的變化都可以得到及時反饋與調(diào)整，可以有效地避免由于設(shè)計、施工失誤而引起的質(zhì)量問題[2]。此外，激光掃描、無人機等技術(shù)的應(yīng)用，使現(xiàn)場測量與監(jiān)控更為精確，進一步保證了工程的精度與質(zhì)量。

2.3 提高施工的安全性

在建筑項目施工過程中，安全始終是第一位。數(shù)字化技術(shù)為施工提供了可視化仿真與實時監(jiān)測手段，提高了施工安全水平[3]。例如，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬高風(fēng)險施工現(xiàn)場，開展安全訓(xùn)練與演練，增強安全意識與應(yīng)變能力。同時，該系統(tǒng)還能對施工現(xiàn)場的安全狀態(tài)進行實時監(jiān)控，對存在的安全隱患進行及時預(yù)警，為施工安全提供有力保障。

2.4 降低工程造價

數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用對降低建設(shè)項目的造價也有一定的幫助。一方面，通過精確的施工計劃與仿真，實現(xiàn)施工方案的優(yōu)化，降低材料浪費并減少人力投入。另一方面，數(shù)字化的管理手段使物料的采購、運輸、儲存等各個環(huán)節(jié)的效率更高、更透明，從而降低建筑企業(yè)的成本[4]。同時，BIM技術(shù)也可以幫助建筑工程人員預(yù)測和規(guī)避可能出現(xiàn)的問題，降低設(shè)計變更、返工等額外費用?？傊?，數(shù)字化技術(shù)在建設(shè)工程中具有明顯的成本優(yōu)勢。

3 數(shù)字化技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用

3.1 運用BIM技術(shù)進行建筑工程設(shè)計

在傳統(tǒng)建筑設(shè)計領(lǐng)域，設(shè)計人員多依賴手工繪圖，受個人經(jīng)驗和直覺的影響較大，數(shù)據(jù)支撐不足、考慮角度有限，導(dǎo)致設(shè)計結(jié)果存在諸多局限與缺陷。設(shè)計作為項目實施過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，施工人員參與程度較低，通常只有在施工階段才能發(fā)現(xiàn)問題并及時反饋和調(diào)整，這無疑增加了設(shè)計變更的成本與時間成本。而BIM技術(shù)的引入，給建筑設(shè)計帶來了巨大變革。由于BIM技術(shù)在三維造型、數(shù)據(jù)整合等方面具有明顯優(yōu)勢，使建筑設(shè)計工作發(fā)生了革命性的變化。通過BIM平臺，設(shè)計者能夠快速、準(zhǔn)確地構(gòu)建高精度、高動態(tài)的建筑物模型，涵蓋外觀造型及結(jié)構(gòu)、機電、給排水等多個專業(yè)領(lǐng)域，從而使設(shè)計更加全面、科學(xué)。BIM技術(shù)在信息交互方面的作用尤為突出，它打破了傳統(tǒng)設(shè)計中各專業(yè)之間的壁壘，使設(shè)計人員、工程師、施工人員等能夠在同一個模型上實現(xiàn)實時的合作和交流。這種無縫的信息交換提高了工作的效率，減少了由于信息交流造成的誤會和錯誤[5]。同時，BIM的協(xié)同功能保證了各專業(yè)間的密切協(xié)作，通過自動化檢測、沖突分析等手段，提前發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)計沖突，避免施工中出現(xiàn)的返工與延誤。另外，BIM技術(shù)還具有很強的數(shù)據(jù)管理能力，可以對設(shè)計過程中產(chǎn)生的大量信息進行集中存儲與管理。該方法不僅可以有效地避免信息的損失與遺漏，也為后續(xù)的建設(shè)、運營管理等工作提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。借助BIM技術(shù)，建設(shè)項目的設(shè)計變得更加精確和高效，保證了工程從設(shè)計向施工的平穩(wěn)過渡，為建設(shè)項目的質(zhì)量、安全和進度提供了強有力的保障。

3.2 利用信息化技術(shù)進行施工模擬

隨著數(shù)字化技術(shù)在建筑工程建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用，施工現(xiàn)場模擬和規(guī)劃經(jīng)歷了巨大的變革。通過建立高精度的建筑模型，建筑師可以以一種全新的視角，對施工過程中的每個細節(jié)進行全面了解，包括基礎(chǔ)處理、主體結(jié)構(gòu)建造、裝修裝飾等環(huán)節(jié)，都能在虛擬環(huán)境中提前演練。這種模擬不僅僅局限于靜態(tài)的展示，而且還融入了時間軸的概念，使施工人員能夠直觀地感受到施工進度的進展和變化，從而更好地進行操作。數(shù)字施工仿真的核心是建模和信息提取，采用BIM技術(shù)，可以實現(xiàn)建筑設(shè)計圖紙從2D到3D模型的轉(zhuǎn)換，融合材料屬性、施工順序、安全規(guī)范等多維信息。利用數(shù)字化手段，將這些信息準(zhǔn)確地提取出來，存放在云端或者本地服務(wù)器上，實現(xiàn)集中管理和高效共享。施工人員可以在任何時間、任何地點，通過特定的軟件或平臺訪問這些模型數(shù)據(jù)，并對其進行深入分析和探討。同時，數(shù)字施工仿真技術(shù)對優(yōu)化和改進設(shè)計方案起到了很大的作用。在虛擬環(huán)境下，設(shè)計人員可以方便地對設(shè)計方案進行調(diào)整，觀察不同方案對施工進度、造價和安全等方面的影響，從中選出最佳方案。這種以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的決策方法，不但提高了設(shè)計的精度，還使設(shè)計方案更符合實際施工需要，降低了后期變更和返工的可能[6]。在項目實施之前，數(shù)字仿真技術(shù)可以幫助項目組提前識別和規(guī)避潛在的風(fēng)險。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合施工模型動力學(xué)仿真，對施工過程中可能出現(xiàn)的地質(zhì)條件變化、材料供應(yīng)短缺、施工沖突等問題進行預(yù)測，提前制定相應(yīng)的對策。這一前瞻性的規(guī)劃，是建設(shè)工程質(zhì)量和安全的可靠保障。數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于建筑工程建設(shè)，不僅提高了施工效率和質(zhì)量，而且提高了施工的安全性和可控性。運用施工仿真這種創(chuàng)新方法，可以更科學(xué)地規(guī)劃和實施建設(shè)項目的各個環(huán)節(jié)，為建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入新的活力。

3.3 利用可視化技術(shù)進行工程施工的管理

數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于工程建設(shè)管理，已逐漸成為提高工程質(zhì)量、施工效率和有效控制工程造價的重要途徑。面對施工對象多、環(huán)境復(fù)雜多變等挑戰(zhàn)，以及我國建筑業(yè)高速發(fā)展過程中出現(xiàn)的諸多問題，傳統(tǒng)管理模式已難以滿足現(xiàn)代化建設(shè)管理的需求。將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于工程建設(shè)管理，不僅可以提高項目管理的科學(xué)性、精細化程度，還可以為實現(xiàn)項目質(zhì)量、效率和費用三者之間的最佳平衡提供強有力的支撐[7]。隨著技術(shù)水平的不斷提高和應(yīng)用場景的擴展，數(shù)字化技術(shù)必將在今后建設(shè)項目管理工作中扮演越來越重要的角色。數(shù)字化技術(shù)的引進給建筑工程施工管理帶來了巨大的變革。采用數(shù)字化技術(shù)，對工程項目的核心要素如進度、質(zhì)量和造價進行了全面和深入分析。項目管理軟件可實現(xiàn)對工程進度的實時跟蹤，保證施工計劃與實際情況高度吻合，有效避免因信息不對稱或溝通不當(dāng)而造成的工期延誤。此外，數(shù)字化技術(shù)還實現(xiàn)了對工程質(zhì)量的精細化管理，利用數(shù)據(jù)分析，及時發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患，及早采取預(yù)防措施，顯著提高項目的整體質(zhì)量?？梢暬芾硎且环N應(yīng)用于施工管理的數(shù)字化技術(shù)，它利用三維建模、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)手段，把復(fù)雜的施工過程直觀地呈現(xiàn)給管理者和建設(shè)者。這種直觀的管理方法，不但可以減少交流成本，提高決策效率，而且可以迅速地發(fā)現(xiàn)和解決建設(shè)過程中出現(xiàn)的問題，減少返工和浪費。同時，可視化管理便于實時監(jiān)控施工過程，保證各施工活動滿足規(guī)范要求，進一步提高施工安全與合規(guī)水平。在成本控制方面，數(shù)字化技術(shù)同樣具有不可替代的地位。通過結(jié)合大數(shù)據(jù)分析與預(yù)測模型，實現(xiàn)對建筑施工過程中物料需求、人工成本等關(guān)鍵要素的準(zhǔn)確預(yù)測，為企業(yè)采購與資源調(diào)配提供科學(xué)依據(jù)。數(shù)字化技術(shù)還可以對各種費用的支出進行有效的跟蹤與記錄，為成本控制與審計提供可靠的依據(jù)，幫助建筑單位達到成本最優(yōu)化。

3.4 運用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)化施工現(xiàn)場管理

施工現(xiàn)場管理是保證建筑工程質(zhì)量與效率的重要環(huán)節(jié)之一。然而，目前的施工現(xiàn)場管理還存在著信息不對稱、信息交流不暢、監(jiān)督不力等諸多問題，嚴(yán)重影響了工程建設(shè)的質(zhì)量與效率。因此，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對施工現(xiàn)場進行優(yōu)化已是大勢所趨。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的不斷融合，建筑施工現(xiàn)場管理發(fā)生了前所未有的變化。施工現(xiàn)場信息管理系統(tǒng)是一種新型的信息采集系統(tǒng)，不僅包含了施工進度、材料使用、人員調(diào)配等基礎(chǔ)信息，還能夠?qū)⑹┕み^程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題及安全隱患及時地反映出來[8]。同時，采用數(shù)字監(jiān)控技術(shù)，將施工現(xiàn)場管理推向一個新高度。通過安裝高清攝像頭、傳感器等設(shè)備，實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的全過程、全天候監(jiān)控，保證施工過程的標(biāo)準(zhǔn)和安全。此外，利用數(shù)字化技術(shù)，智能化地分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，預(yù)測隱患，為預(yù)防性維修提供科學(xué)依據(jù)。為了更好地運用數(shù)字化技術(shù)進行施工現(xiàn)場管理，必須建立健全的評價機制。通過定期評估與評估數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用狀況，能夠及時地發(fā)現(xiàn)和糾正應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題，促進技術(shù)的不斷優(yōu)化與升級。同時，評價機制可以有效地調(diào)動施工人員的工作積極性與創(chuàng)造性，促進數(shù)字化技術(shù)在施工現(xiàn)場的高度應(yīng)用。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對施工現(xiàn)場進行優(yōu)化管理，提高施工質(zhì)量，降低工程造價，也是一種行之有效的方法。將數(shù)字化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)施工現(xiàn)場的信息化管理、動態(tài)控制和科學(xué)評價，為建筑項目的順利開展提供堅實的技術(shù)保障。

4 結(jié)語

總之，數(shù)字化技術(shù)在建筑工程施工領(lǐng)域的深度應(yīng)用，不僅為建設(shè)質(zhì)量和進度提供了支持，也為整個行業(yè)開拓了一條高效、精準(zhǔn)的發(fā)展之路。通過精確的數(shù)據(jù)分析和智能化的決策支持，可以對施工中遇到的問題進行預(yù)判，對資源進行優(yōu)化配置，有效地降低成本，提高工作效率。每位建筑從業(yè)人員應(yīng)積極運用數(shù)字化技術(shù)，以確保技術(shù)在建筑行業(yè)中扎根并發(fā)揮作用。這樣才能在提高建筑效率的同時，將我國建筑業(yè)推向智能化、綠色化和可持續(xù)性發(fā)展的方向，為我國經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步作出貢獻。

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