王 勇

上海嘉實(shí)（集團(tuán)）有限公司 上海 201804

21世紀(jì)來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能的不斷發(fā)展，制造業(yè)生產(chǎn)方式已向信息化、智能化突飛猛進(jìn)。建筑業(yè)作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，在當(dāng)前我國(guó)城市與工程建設(shè)規(guī)模日益增長(zhǎng)的形勢(shì)下，面臨的改造與升級(jí)任務(wù)十分艱巨，建筑工地普遍存在著勞動(dòng)生產(chǎn)率低，資源消耗及環(huán)境污染問(wèn)題嚴(yán)重，工程質(zhì)量與安全存在諸多問(wèn)題。因此傳統(tǒng)的管理及生產(chǎn)方式已經(jīng)越來(lái)越不能滿足科學(xué)決策、精益管理的現(xiàn)代工程管理要求，智慧工地就是在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生。

1 智慧工地相關(guān)概念

智慧工地是將BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的深度融合，是將“人、機(jī)、料、法、環(huán)”等關(guān)鍵因素控制管理，形成的互聯(lián)協(xié)同、信息共享的智能決策系統(tǒng)；并通過(guò)計(jì)算機(jī)軟硬件信息技術(shù)，與施工生產(chǎn)過(guò)程相融合，對(duì)工程質(zhì)量、安全等生產(chǎn)過(guò)程以及商務(wù)、技術(shù)等管理過(guò)程加以改造，以提高工地現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)效率、管理效率和決策能力，實(shí)現(xiàn)工地的數(shù)字化、精細(xì)化、智慧化生產(chǎn)和管理。

2 建筑工程建設(shè)項(xiàng)目管理現(xiàn)狀分析

2.1 工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)欠缺

在日益復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)二維平面設(shè)計(jì)圖紙往往難以反映三維視圖中的細(xì)部設(shè)計(jì)，造成圖紙錯(cuò)誤或深度不足。同樣，機(jī)電各專(zhuān)業(yè)在復(fù)雜空間部位，往往也難以考慮各專(zhuān)業(yè)間的空間布置，造成各專(zhuān)業(yè)相互干涉，錯(cuò)漏碰缺問(wèn)題多；由此而造成的工程返工、工期損失情況十分普遍。

2.2 粗放管理

目前的傳統(tǒng)工程管理，十分依賴于管理人員的個(gè)人素質(zhì)；工程各專(zhuān)業(yè)之間、操作層與管理層以及監(jiān)管層之間，也缺少有效的溝通和聯(lián)絡(luò)。傳統(tǒng)管理模式中各參建方，還存在著各自利益最大化的想法，根本無(wú)法做到基于工程項(xiàng)目整體目標(biāo)的管理及決策，造成大量的人力成本和時(shí)間成本內(nèi)耗。因此工程問(wèn)題往往不能最大程度地暴露，信息不能共享并快速流通，企業(yè)管理層不能及時(shí)、準(zhǔn)確地獲取施工動(dòng)態(tài)信息并進(jìn)行有效管控。

2.3 管理手段和工具落后

傳統(tǒng)項(xiàng)目管理，由于缺乏物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)監(jiān)控手段，質(zhì)量安全及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)依靠條線管理人員人力觀測(cè)，材料及進(jìn)度控制也沒(méi)有BIM為基礎(chǔ)的信息數(shù)據(jù)，造成管理精細(xì)化不足，管理效率低下，項(xiàng)目管理的風(fēng)險(xiǎn)不能及時(shí)有效地控制。

3 案例介紹

南京棲霞綜合研發(fā)樓項(xiàng)目，是由棲霞集團(tuán)投資，集酒店、餐飲、辦公、休閑于一體的綜合性建筑。工程地處南京市棲霞區(qū)馬群仙林大道西側(cè)，包括12棟單體和地下二層車(chē)庫(kù)，總建筑面積10萬(wàn)平方米。本工程在施工前期，總包主導(dǎo)建立了各專(zhuān)業(yè)BIM施工模型，并在施工全過(guò)程推行了以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的信息化管理，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3.1 BIM技術(shù)應(yīng)用

1、基于統(tǒng)一的平臺(tái)，讓各設(shè)計(jì)、施工、業(yè)主等參建方提前進(jìn)行“協(xié)同合作”，提早發(fā)現(xiàn)施工圖紙中的“錯(cuò)漏碰缺”等問(wèn)題。通過(guò)各方參與的深化團(tuán)隊(duì)，圍繞全生命周期進(jìn)行協(xié)作，實(shí)現(xiàn)各方參與的“IPD”管理模式。以3號(hào)樓地庫(kù)為例，通過(guò)地庫(kù)綜合BIM模型分析，提前發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)承臺(tái)、車(chē)道入口等結(jié)構(gòu)梁?jiǎn)栴}二十多處，設(shè)計(jì)及施工各方及時(shí)介入保證了設(shè)計(jì)優(yōu)化的順利進(jìn)行，避免了后期的大量工程返工；通過(guò)機(jī)電BIM綜合管線技術(shù)，對(duì)剪力墻體和結(jié)構(gòu)梁的預(yù)埋套管進(jìn)行了二次深化和復(fù)核，由此而提高了整個(gè)地下車(chē)庫(kù)的安裝標(biāo)高達(dá)20cm。

2、BIM是智慧工地的核心信息技術(shù)，BIM技術(shù)為載體生成的三維數(shù)據(jù)文件，全面、準(zhǔn)確地為工程全壽命周期各層管理人員提供可視、實(shí)時(shí)、高效的技術(shù)支撐，可更精細(xì)地管控勞務(wù)、材料、設(shè)備等，為精益建造提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。如通過(guò)地下室機(jī)電BIM管綜導(dǎo)出的材料數(shù)據(jù)，流通于采購(gòu)、財(cái)務(wù)、橋架制造廠等部門(mén)，實(shí)現(xiàn)了地下室電氣橋架的預(yù)制化作業(yè)，縮短了橋架安裝將近30%的施工工期。

3、實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)主的竣工模型交付，通過(guò)BIM技術(shù)，將施工過(guò)程信息、采購(gòu)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，將建筑物空間信息和設(shè)備參數(shù)信息有機(jī)地整合起來(lái)，從而為業(yè)主提供完整的建筑物全局信息，為施工后期的3號(hào)樓室內(nèi)裝飾的順利施工提供了幫助，同時(shí)也給業(yè)主的物業(yè)管理、機(jī)電運(yùn)維提供基礎(chǔ)技術(shù)支持。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

BIM與物聯(lián)網(wǎng)的集成應(yīng)用，實(shí)質(zhì)就是建筑全過(guò)程信息的集成與融合。BIM技術(shù)發(fā)揮上層信息集成、交互作用，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)承擔(dān)底層信息采集、傳遞和監(jiān)控的功能。二者的集成應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)建筑全過(guò)程“信息流閉環(huán)”，實(shí)現(xiàn)虛擬信息化管理與實(shí)體環(huán)境硬件之間的有機(jī)融合。

本工程的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，主要是通過(guò)設(shè)備監(jiān)控、傳感器等設(shè)施組成。設(shè)備感知層在一定的范圍內(nèi)與工人、材料、施工方法、環(huán)境因素的現(xiàn)場(chǎng)要素有著密切的聯(lián)系，通過(guò)動(dòng)態(tài)采集，將項(xiàng)目生產(chǎn)、安全監(jiān)測(cè)和應(yīng)用的各項(xiàng)數(shù)據(jù)集中、關(guān)聯(lián)到信息化平臺(tái)上，從而為項(xiàng)目日常辦公、管理決策提供有力的信息化數(shù)據(jù)支撐。項(xiàng)目管理實(shí)現(xiàn)了如下系統(tǒng)功能：

1、信息化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：該系統(tǒng)是項(xiàng)目管理統(tǒng)一的安全監(jiān)測(cè)信息化模塊，具有開(kāi)放性、集成性、協(xié)同性特點(diǎn)。

（1）通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)時(shí)收集工地各類(lèi)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括深基坑監(jiān)測(cè)、配電柜監(jiān)測(cè)、塔吊安全監(jiān)測(cè)、物料平臺(tái)監(jiān)測(cè)等多種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多工點(diǎn)、多業(yè)務(wù)的安全監(jiān)測(cè)和智能預(yù)警，為安全生產(chǎn)提供基礎(chǔ)支撐。

（2）通過(guò)統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口格式，支持目前主流的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備廠家數(shù)據(jù)接入和計(jì)算，方便同市場(chǎng)成熟的第三方監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成。

（3）采用無(wú)線傳輸技術(shù)，后臺(tái)實(shí)時(shí)讀取全站儀等測(cè)量?jī)x器數(shù)據(jù)，結(jié)合圖像辨別及定位技術(shù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行比較，通過(guò)智能判決的方式給項(xiàng)目工序流程及成品行為進(jìn)行判斷，為質(zhì)量管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2、勞務(wù)實(shí)名制管理系統(tǒng)：通過(guò)信息化平臺(tái)接入現(xiàn)場(chǎng)人臉識(shí)別系統(tǒng)，支持實(shí)名制、定位系統(tǒng)等硬件設(shè)備數(shù)據(jù)，可以在信息化平臺(tái)中實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)人員種類(lèi)、身份及進(jìn)出場(chǎng)等情況，可對(duì)未識(shí)別或未參與培訓(xùn)人員推送預(yù)警信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)勞務(wù)人員數(shù)量、位置、狀態(tài)、工種等信息的全面監(jiān)管。

3、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)： 將揚(yáng)塵監(jiān)控終端系統(tǒng)、視頻采集終端等集成至信息化平臺(tái)，通過(guò)平臺(tái)可對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵、噪聲、風(fēng)速、風(fēng)向、溫濕度、PM2.5等環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)查看監(jiān)控，環(huán)境數(shù)據(jù)超限能自動(dòng)聯(lián)動(dòng)自動(dòng)噴淋降塵設(shè)備，保證施工環(huán)境綠色環(huán)保。

4、視頻監(jiān)控系統(tǒng)： 將視頻監(jiān)控系統(tǒng)集成至信息化平臺(tái)，并標(biāo)記在BIM場(chǎng)景相應(yīng)位置，通過(guò)模型來(lái)觀察監(jiān)控點(diǎn)空間位置，重要監(jiān)控點(diǎn)實(shí)時(shí)視頻預(yù)覽和云臺(tái)控制，確保施工生產(chǎn)精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)控制。

3.3 信息化平臺(tái)

BIM為基礎(chǔ)形成的數(shù)據(jù)，是企業(yè)信息化建設(shè)的“細(xì)胞”，在管理流程、輔助科學(xué)決策等方面，正變得越來(lái)越重要。作為企業(yè)首個(gè)智慧工地示范項(xiàng)目，我公司自主開(kāi)發(fā)的智慧工地管理平臺(tái)最大化地利用當(dāng)前最前沿的BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，獲得多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利、著作權(quán)。平臺(tái)具有模型輕量化、多點(diǎn)位登錄（PC端、手機(jī)端、iPad端三個(gè)應(yīng)用層次）、多人在線協(xié)同特點(diǎn)，將物料跟蹤、實(shí)際進(jìn)度考核、質(zhì)量安全可視化管理、模型管理、資料信息管控等系統(tǒng)納入動(dòng)態(tài)管理范圍，突破了傳統(tǒng)任務(wù)管理的局部性。

1、采集層：充分利用BIM、物聯(lián)網(wǎng)等信息化技術(shù)手段，將環(huán)境、人員、機(jī)械、作業(yè)情況等方面信息，通過(guò)手動(dòng)移動(dòng)終端、攝像頭、各類(lèi)傳感器等數(shù)據(jù)采集口，在平臺(tái)中進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。解決施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集效率低、不及時(shí)等問(wèn)題，提高數(shù)據(jù)獲取的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、真實(shí)性。

2、傳輸層：將既有各應(yīng)用系統(tǒng)以部分集成管理和多點(diǎn)位登錄的方式接入平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)業(yè)務(wù)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的提取，并供處理層應(yīng)用和分析。

3、處理和應(yīng)用層：將提取的業(yè)務(wù)及報(bào)表數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)匯總分析，形成可視化圖表數(shù)據(jù)。根據(jù)實(shí)際管理的維度和細(xì)度，將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分類(lèi)納入不同的功能模塊進(jìn)行管理，便于用戶查詢和分析。在工期管理上，集成 BIM 技術(shù)中進(jìn)度管理信息，并以可視化技術(shù)手段展示，實(shí)時(shí)進(jìn)行工期糾偏。在物資管理上，集成物資管理平臺(tái)，多點(diǎn)登錄，實(shí)現(xiàn)多方協(xié)同的智慧建造。在質(zhì)量安全管理上，利用實(shí)測(cè)實(shí)量工具或手機(jī)App進(jìn)行檢查拍照和上傳，將檢查信息與BIM模型相關(guān)聯(lián)，實(shí)時(shí)查詢問(wèn)題整改情況，達(dá)到更好的統(tǒng)計(jì)分析效果。

4 存在問(wèn)題

4.1 平臺(tái)系統(tǒng)集成了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、BIM數(shù)據(jù)、其它經(jīng)營(yíng)管理數(shù)據(jù)等，如數(shù)據(jù)之間的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的流通和應(yīng)用產(chǎn)生障礙，對(duì)集成數(shù)據(jù)的應(yīng)用深度和廣度有著重大的影響。例如采購(gòu)部門(mén)和財(cái)務(wù)部門(mén)，對(duì)同一產(chǎn)品需求不一樣，往往導(dǎo)致部門(mén)間的代碼格式無(wú)法融為一體。

4.2 平臺(tái)的應(yīng)用者出于不同的利益目的或管理需要，在數(shù)據(jù)的填報(bào)上差異較大，影響了數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

5 結(jié)束語(yǔ)

在南京棲霞綜合研發(fā)樓項(xiàng)目中，通過(guò)BIM及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)在信息化平臺(tái)中的深度融合，綜合了各相關(guān)方資源，打破了信息孤島，保證了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)獲取和共享，提高了各層次管理人員協(xié)同能力。通過(guò)BIM模型與項(xiàng)目管理的緊密銜接，讓抽象模糊的傳統(tǒng)管理變成以數(shù)據(jù)支撐的智能化、信息化管理；應(yīng)用過(guò)程中制定了項(xiàng)目智慧工地建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，為企業(yè)后續(xù)智慧工地的推廣應(yīng)用提供了依據(jù)。

后續(xù)我們將以數(shù)據(jù)的格式統(tǒng)一為突破口，以服務(wù)于工程全壽命周期為目的，從設(shè)計(jì)端開(kāi)始著手?jǐn)?shù)據(jù)的統(tǒng)一，力求將設(shè)計(jì)、施工、經(jīng)營(yíng)、財(cái)務(wù)、采購(gòu)等各部門(mén)的產(chǎn)品編碼形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)編碼格式，更深層次地向智慧工地探索，為企業(yè)向真正的智慧建造方式轉(zhuǎn)型升級(jí)而服務(wù)。