劉維生 馮茂森
(中鐵建電氣化局集團南方工程有限公司 湖北武漢 430074)
隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展,人們對鐵路行業(yè)運輸速度要求也越來越高。同時,頻繁發(fā)生的工地安全事故,頻出的施工質(zhì)量問題也引起了社會的廣泛關(guān)注。蒙華鐵路是中國最大的煤炭運輸線(蒙西到華中煤運鐵路),北起內(nèi)蒙古浩勒報吉南站,終點到達江西省吉安市[1],線路總長度為1 815 km。施工線路長,專業(yè)多,接口復(fù)雜,工點不固定,施工管理難度大,信息的收集傳遞不及時,安全質(zhì)量監(jiān)管難度大等問題突出,如何對施工現(xiàn)場實現(xiàn)有效的監(jiān)管,促進工地現(xiàn)場安全施工[2]、綠色施工、智能施工是各級部門亟待解決的問題。
(1)智慧工地建設(shè)將成為各級管理者最重要的監(jiān)管手段。
據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)預(yù)測,2018年全國重點鐵路項目數(shù)量22個,中小型鐵路項目不計其數(shù),而每個項目生命周期內(nèi),都會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)。鐵路電氣化行業(yè),所處環(huán)境惡劣、人員十分復(fù)雜、項目管理難度極大。對于管理人員來說,一套有效的智慧工地監(jiān)管系統(tǒng)是非常有必要的[3]。使用智慧工地的試點項目比未試點的項目具有更大程度的風(fēng)險防護,安全事故的發(fā)生率也大大降低。
(2)智慧工地的建設(shè)極大地促進了經(jīng)濟、社會和工業(yè)的發(fā)展。
一方面,信息化為傳統(tǒng)的施工轉(zhuǎn)型注入了新的活力[4],并推動了經(jīng)濟形式向更加創(chuàng)新和科學(xué)的新數(shù)字化方向發(fā)展;另一方面,信息化產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為新興的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè),它能不斷提高產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展水平;在管理方面,信息化為改善項目管理,確保當前施工建設(shè)的安全,優(yōu)化資源配置和促進機制轉(zhuǎn)換提供了新的手段。
(3)智慧工地建設(shè)可以有效促進企業(yè)經(jīng)濟發(fā)展。
智慧工地基于項目服務(wù),將互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)信息處理技術(shù)與鐵路項目管理無縫連接,以解決項目管理問題;為鐵路項目的整個周期提供專業(yè)和智能的解決方案,并促進鐵路行業(yè)的現(xiàn)代化,從而極大地提升整個鐵路行業(yè)的發(fā)展水平。
綜上所述,智慧工地的研究與建設(shè)是非常緊迫和必要的。
根據(jù)需求分析,“智慧工地”圍繞施工現(xiàn)場作業(yè)管理,實現(xiàn)對“人機料法環(huán)”各生產(chǎn)要素數(shù)據(jù)的有效采集,在數(shù)據(jù)采集的同時,解決一線作業(yè)層工作需求,打破傳統(tǒng)管理系統(tǒng)通過填報實現(xiàn)管理要求,減少一線人員大量的重復(fù)勞動,提升數(shù)據(jù)采集真實性,通過碎片化業(yè)務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用,產(chǎn)生作業(yè)數(shù)據(jù),利用底層數(shù)據(jù)庫和智慧工地平臺實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之間的有效互聯(lián)互通,深度挖掘數(shù)據(jù)價值,進而推進項目管理智慧化、數(shù)據(jù)化。形成一個以項目為載體、以成本為核心、以進度為主線,以質(zhì)量安全為目標的生產(chǎn)經(jīng)營智慧工地系統(tǒng)。
基于蒙華鐵路四電建設(shè),研究的“智慧工地”系統(tǒng),實現(xiàn)工地管理可視化[5],通過安裝在施工作業(yè)現(xiàn)場的各類傳感裝置,構(gòu)建智能的監(jiān)控系統(tǒng),可以有效彌補傳統(tǒng)監(jiān)控方法和技術(shù)的不足,實現(xiàn)對人員、機器、材料、方法和環(huán)境的全方位實時監(jiān)控,變被動“監(jiān)督”為主動“監(jiān)控”[6];同時,還將引入安全生產(chǎn)監(jiān)督管理的新理念,真正體現(xiàn)“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的安全生產(chǎn)方針[7]。
“智慧工地”一體化平臺功能圖如圖1所示。
圖1 智慧工地一體化平臺功能
智慧工地平臺緊跟時代步伐,有效結(jié)合目前市場上最新進的技術(shù),比如物聯(lián)網(wǎng)、AI等,作為平臺底層技術(shù)架構(gòu),技術(shù)構(gòu)架圖如圖2所示;先進的技術(shù)真正用于日常項目管理中,例如質(zhì)量和安全檢查、技術(shù)交底、物料跟蹤等;在業(yè)務(wù)應(yīng)用場景之后,可以生成海量數(shù)據(jù),并且該平臺支持數(shù)據(jù)倉庫的建立,用于數(shù)據(jù)存儲、清理和分析[8];把有效數(shù)據(jù)篩選出來支撐領(lǐng)導(dǎo)決策,制定戰(zhàn)略規(guī)劃。
圖2 智慧工地一體化平臺技術(shù)架構(gòu)
智慧工地一體化平臺包含7個子系統(tǒng)功能,涵蓋了項目施工全部流程。
現(xiàn)場勞動管理系統(tǒng)是指利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),集成各種類型的智能終端設(shè)備以實現(xiàn)對建設(shè)項目現(xiàn)場勞動者有效管理的綜合信息系統(tǒng)。實現(xiàn)基于管理、業(yè)務(wù)的分類和統(tǒng)計分析等,以提高項目的現(xiàn)場勞動管理能力,協(xié)助提高政府對勞動就業(yè)的監(jiān)管效率,并確保勞動者和企業(yè)的利益[9]。
工程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是一個綜合利用互聯(lián)網(wǎng)、云技術(shù)、大數(shù)據(jù)及移動互聯(lián)等先進技術(shù)對工程施工材料計算、全過程動態(tài)跟蹤與管控的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。將設(shè)計文件數(shù)據(jù)化,自動將工程數(shù)據(jù)加工形成工、料、機需求計劃,指導(dǎo)后續(xù)施工安排。其中包括審圖定測、數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)據(jù)匯總、變更管理、材料匯總、需用管理、限額管理等,簡化項目部工作流程,過程留痕可追溯,實現(xiàn)項目管理的精細化和數(shù)據(jù)化。
現(xiàn)場物料追蹤(物料掌中寶)實現(xiàn)現(xiàn)場物資成本、質(zhì)量的全流程管控;運用移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)給供應(yīng)商發(fā)送訂單、供應(yīng)商供貨、收料、發(fā)料、庫房盤點環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)替代,提升現(xiàn)場效率的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)精確、實時的采集;運用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對數(shù)據(jù)進行智能分析,實現(xiàn)供應(yīng)商對賬環(huán)節(jié)、現(xiàn)場庫房的管控;二維碼作為載體,一次打印數(shù)據(jù)自動、實時更新,實現(xiàn)了材料質(zhì)量全流程的追溯。
作業(yè)班組在施工安裝過程中通過對材料等設(shè)備的現(xiàn)場掃碼確認等操作,將作業(yè)人員、材料設(shè)備等信息及施工安裝過程信息與相應(yīng)的工程實體進行匹配,實現(xiàn)以工程實體為架構(gòu)的工程各項組成要素數(shù)據(jù)信息及施工過程數(shù)據(jù)信息的采集、關(guān)聯(lián)和結(jié)構(gòu)化存儲,為項目工程建設(shè)質(zhì)量全過程管理提供了作業(yè)人員、材料設(shè)備及施工安裝過程均可系統(tǒng)追溯的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
智慧工地安全管理系統(tǒng)為企業(yè)建立風(fēng)險管理和隱患控制雙系統(tǒng)安全管理控制平臺。采用“云大物移智”的先進技術(shù),從用戶角度設(shè)計系統(tǒng),使系統(tǒng)易于學(xué)習(xí)、易用、易推廣。鞏固企業(yè)的管控流程,實現(xiàn)流程可以預(yù)警,可以對結(jié)果進行分析,以確保管理體系落實實施。最終達到安全“零”事故的目標。
質(zhì)檢員利用手機APP內(nèi)的質(zhì)量巡檢系統(tǒng)快速記錄現(xiàn)場問題,軟件自動將信息推送至責(zé)任人進行整改[10]、回復(fù),形成問題閉環(huán)。后期隨時可以進行問題查看,一鍵生成整改單等,提升效率。質(zhì)量檢查過程中留存的影像自動存儲于數(shù)據(jù)倉庫,將為公司積累數(shù)據(jù)資產(chǎn),為下一步機器學(xué)習(xí)、視頻智能判別打下基礎(chǔ)。
智慧工地一體化平臺集成了多個可視化監(jiān)控平臺,利用現(xiàn)場安裝的攝像頭實現(xiàn)實時監(jiān)控的功能。
智慧工地系統(tǒng)在勞務(wù)駐地和中心料庫安裝了人臉識別智能攝像頭,防止陌生人非法闖入,能實時看到現(xiàn)場情況,同時實現(xiàn)人臉考勤方式,對勞務(wù)人員的出勤情況更加精準;現(xiàn)場安全人員佩戴執(zhí)法記錄儀,實時回傳工作畫面到平臺,平臺展現(xiàn)人員實時定位位置和監(jiān)控畫面,對現(xiàn)場安全情況進行監(jiān)控,避免風(fēng)險,同時可通過作業(yè)班組系統(tǒng)掃碼采集現(xiàn)場的任務(wù)完成情況,分專業(yè)、分站和區(qū)間展示,形成各專業(yè)完成情況對比分析圖,清晰直觀,實現(xiàn)了真正的現(xiàn)場可視化管理。
四電工程物資提報工程量大、耗時長、工作量大、易出錯。在以往項目中,物資提報需從施工藍圖上進行初步統(tǒng)計,然而施工藍圖沒有給出全部的物資量,配套的物資均需在通用圖進行查詢,這樣的物資提報工作耗時長、易出錯,智慧工地數(shù)據(jù)庫中包含了相關(guān)的通用圖數(shù)據(jù),在物資提報頁面,我們只需輸入圖號及數(shù)量,即可直接得到所需配套物資數(shù)量并可直接導(dǎo)出word格式文件用于打印,極大地節(jié)省了物資提報人員反復(fù)查看通用圖、制作表格的時間;同時智慧工地手機app中,我們只需要輸入物資名稱,可快速查詢庫房庫存量情況,快速掌握庫存情況,及時提報需用計劃,采購物資,保證項目進度按計劃開展。
工程量的統(tǒng)計:蒙華鐵路四電施工,使用BIM建模指導(dǎo)施工,模型創(chuàng)建完成后,通過解讀,能夠詳細分析出各施工階段各材料的工程量,如四電電纜、支柱等的工程量,避免了技術(shù)人員重復(fù)地統(tǒng)計、提報物資的工作[11]。
碰撞檢查:四電施工配電所電纜間電纜眾多,多時達到500余根,合理設(shè)置電纜敷設(shè)路徑可有效避免電纜浪費以及保證成品的美觀,施工前,確認完了電纜敷設(shè)方案及走線架的尺寸,我們利用BIM建模提前完成效果模型圖,在模擬圖中標識各種電纜型號、走向及長度,利用其漫游功能,可以直觀地體現(xiàn)支架及電纜敷設(shè)的具體情況,施工時按照模型既定的電纜敷設(shè)路徑次序,仔細核對現(xiàn)場電纜走向,確定高低壓電纜敷設(shè)順序,以避免電纜交叉。
四電施工尤其牽引供電專業(yè)施工,鐵路DK里程尤為重要,智慧工地系統(tǒng)帶有GIS地圖,標注蒙華鐵路各站點名稱和DK值,標注項目部位置,標注重點隧道或者橋梁位置,標注變電所等位置,而在智能安全帽、執(zhí)法記錄儀、單兵設(shè)備均攜帶攝像頭,可以實現(xiàn)實時定位,在GIS地圖上所處位置、DK里程一目了然。
信息化技術(shù)的推廣應(yīng)用,不僅提高了企業(yè)的整體形象,提高了工作效率、技術(shù)水平和安全水平,而且提高了企業(yè)的整體競爭力。同時,信息化也降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本和工作強度,從而保證工程質(zhì)量[12]。