商博明 鄭江 王超 郭啟浩 李強(qiáng) 楊澤中

1.陜西華山路橋集團(tuán)有限公司 陜西 西安 710016；

2.西安建筑科技大學(xué)土木學(xué)院 陜西 西安 710055

引言

未來(lái)，工程物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以建筑數(shù)字化交付同步實(shí)體建筑交付、工程管理要素全行業(yè)實(shí)時(shí)同步。建筑施工的管理面向智能化發(fā)展是大勢(shì)所趨，各項(xiàng)目應(yīng)當(dāng)要注重對(duì)于智慧工地技術(shù)的引進(jìn)，在施工管理中強(qiáng)化“智慧型施工現(xiàn)場(chǎng)管理”，全面提升建筑工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量。

目前國(guó)內(nèi)外均對(duì)智慧工地+智慧管理的新型施工模式進(jìn)行了一些基礎(chǔ)性的研究和積極有益的探索。清華大學(xué)張建平教授領(lǐng)導(dǎo)的課題小組研究出 4DSMM模型和基于4DSMM 模型的4D-GCSPU系統(tǒng)，并被列為國(guó)家“十五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，成功實(shí)現(xiàn)了施工建造過(guò)程的動(dòng)態(tài)管理和可視化管理的智慧建造目標(biāo)[1]。李志國(guó)對(duì)BIM技術(shù)在公路橋梁施工管理中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行研究，從建立可視化3D模型，實(shí)施空間碰撞檢測(cè)，場(chǎng)地布設(shè)活動(dòng)，施工方案模擬，進(jìn)度、質(zhì)量、安全管理等方面深入研究[2]。何平結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)圍擋施工全壽命周期的設(shè)計(jì)、建造、維護(hù)、拆除的極簡(jiǎn)模型探討B(tài)IM技術(shù)應(yīng)用時(shí)間中的信息流向[3]。曹陽(yáng)通過(guò)分析目前建筑業(yè)存在的問(wèn)題，提出了基于BIM技術(shù)的5D資源信息功能結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全與成本的集成化管理，為管理人員分析工程進(jìn)展，動(dòng)態(tài)調(diào)控進(jìn)度、調(diào)配資源提供了有力的工具[4]。

隨著數(shù)字建造時(shí)代的到來(lái)以及工程物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，要實(shí)現(xiàn)建造全過(guò)程的數(shù)字化集成、施工技術(shù)全面智能、工作互聯(lián)互通、信息協(xié)同共享、決策科學(xué)分析、風(fēng)險(xiǎn)智慧預(yù)控，并全面推進(jìn)數(shù)字交付[5]。

1 工程概況及研究背景

朱宏路（北二環(huán)—繞城高速）快速化改造工程，屬西安市重點(diǎn)建設(shè)PPP項(xiàng)目，南起北二環(huán)，北至繞城高速，與北三環(huán)互通立交順接道路全長(zhǎng)5.6km，紅線寬度80m。朱宏路主線橋全長(zhǎng)2.349km，雙向6車道布置，標(biāo)準(zhǔn)段寬度25.5m，上部結(jié)構(gòu)為鋼箱連續(xù)梁，最大跨徑50m，全橋鋼箱梁共重3萬(wàn)多噸。平面結(jié)構(gòu)形式有正常段、變寬段和曲線段，結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，拼裝工程量巨大。

在朱宏路鋼箱橋項(xiàng)目施工過(guò)程中，將信息管理平臺(tái)、智能技術(shù)、智能設(shè)備廣泛應(yīng)用到建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)中，創(chuàng)新工程管理模式，構(gòu)建覆蓋“建設(shè)主管部門、企業(yè)、工程項(xiàng)目”三級(jí)聯(lián)動(dòng)的“智慧工地”管理體系，全面提升企業(yè)施工信息化管理水平與核心競(jìng)爭(zhēng)力，有效提高建設(shè)主管部門在工程質(zhì)量、安全、環(huán)保等方面的監(jiān)管與服務(wù)效能，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)工程管理精細(xì)化、參建各方協(xié)作化、行業(yè)監(jiān)管高效化、建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化。

2 人員智慧管理系統(tǒng)

人員管理從建筑工人的入場(chǎng)規(guī)范管理開始，到薪酬結(jié)算離場(chǎng)結(jié)束，以數(shù)字化、智能化的技術(shù)支撐，關(guān)注人員行為、安全、工效和健康，保證施工過(guò)程的正常和有序。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)，構(gòu)建工人大數(shù)據(jù)庫(kù)，有效評(píng)價(jià)和改善用工關(guān)系。除了解決基本的實(shí)名登記、門禁考勤外，創(chuàng)新的結(jié)合穿戴設(shè)備，將管理推進(jìn)到施工現(xiàn)場(chǎng)以內(nèi)，幫助管理者掌握更準(zhǔn)確和有效的工人位置、軌跡、停留時(shí)間、危險(xiǎn)報(bào)警等信息，覆蓋工程項(xiàng)目的場(chǎng)內(nèi)和場(chǎng)外人員全面管理的能力。

3 質(zhì)量安全智慧管理系統(tǒng)

采用智慧工地可以在技術(shù)交底、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體檢查、現(xiàn)場(chǎng)資料填寫、樣板引路方面進(jìn)行應(yīng)用，幫助提高質(zhì)量管理方面的效率和有效性，對(duì)項(xiàng)目施工的進(jìn)度、質(zhì)量、安全、文明施工、平面圖、成本、減輕工作負(fù)擔(dān)等內(nèi)容進(jìn)行直觀的展示。智慧工地安全巡檢系統(tǒng)，通過(guò)建立大量的安全隱患清單、危大工程數(shù)據(jù)庫(kù)、危險(xiǎn)源數(shù)據(jù)庫(kù)，以此為基礎(chǔ)，現(xiàn)場(chǎng)管理人員對(duì)建筑工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行危險(xiǎn)源的辨識(shí)與監(jiān)控、安全隱患的排查和整治、危大工程的識(shí)別與管控等工作，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)安全檢查、整改、復(fù)查等工作的循環(huán)流轉(zhuǎn)，并將檢查信息實(shí)時(shí)上傳系統(tǒng)，供公司及項(xiàng)目管理人員隨時(shí)查看，并且可以自動(dòng)生成業(yè)務(wù)表單，支持全員參與安全管理工作。

圖1 BIM+智慧工地?cái)?shù)據(jù)決策系統(tǒng)

4 生產(chǎn)智慧管理系統(tǒng)

生產(chǎn)進(jìn)度管理平臺(tái)，聚焦施工現(xiàn)場(chǎng)管理，緊密結(jié)合生產(chǎn)業(yè)務(wù)，全面提升現(xiàn)場(chǎng)精細(xì)化管理水平。系統(tǒng)是通過(guò)綜合協(xié)調(diào)勞動(dòng)力、機(jī)械、材料；以工程進(jìn)度為主線，實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量、安全、成本管控的一系列行為?；陧?xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)管理細(xì)度的單位、分部、分項(xiàng)工程管理開展計(jì)劃管理。

現(xiàn)場(chǎng)跟蹤的詳細(xì)生產(chǎn)信息，最終是需要為管理決策服務(wù)的。常規(guī)項(xiàng)目管理中，管理者即使每天都在施工現(xiàn)場(chǎng)，每個(gè)人掌握的也只是局部的情況，很難掌握全面的生產(chǎn)信息?；谙到y(tǒng)的規(guī)則下，每個(gè)人跟蹤自己的生產(chǎn)情況——任務(wù)完成情況、勞動(dòng)力數(shù)量、材料設(shè)備信息等，數(shù)據(jù)便自動(dòng)匯總和整體呈現(xiàn)，從而進(jìn)行及時(shí)和準(zhǔn)確的管理決策?；谏a(chǎn)信息的共享，會(huì)讓技術(shù)、質(zhì)量、安全、商務(wù)等相關(guān)門掌握更多的現(xiàn)場(chǎng)信息，會(huì)促進(jìn)各業(yè)務(wù)口之間的有效協(xié)同，規(guī)避了信息盲區(qū)導(dǎo)致的相關(guān)損失，可以提高項(xiàng)目整體工作效率。

5 技術(shù)智慧管理系統(tǒng)

以BIM技術(shù)為核心，BIM+技術(shù)管理系統(tǒng)以“管理升級(jí)、技術(shù)先行”為理念，是集方案管理、圖紙管理及 BIM 應(yīng)用為一體的施工技術(shù)策劃和執(zhí)行管理系統(tǒng)。產(chǎn)品通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)管理來(lái)提升施工的技術(shù)水平，減少技術(shù)問(wèn)題導(dǎo)致的返工及各種技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，從而達(dá)到降本增效，提升企業(yè)與項(xiàng)目收益。BIM+技術(shù)管理系統(tǒng)主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面。

5.1 變更管理

通過(guò)變更及圖紙的關(guān)聯(lián)查看及提醒，減少施工過(guò)程中變更問(wèn)題的遺漏導(dǎo)致的返工，變更結(jié)算資料過(guò)程積累，提升結(jié)算利益。

5.2 交底管理

結(jié)合BIM可視化技術(shù)及資料的線上快捷分享，提升交底資料的獲取便捷性及交底效果，減少由于交底不到位導(dǎo)致的質(zhì)量問(wèn)題及返工。

5.3 施組模擬

通過(guò)模型與計(jì)劃、清單關(guān)聯(lián)，通過(guò)虛擬施工識(shí)別進(jìn)度計(jì)劃沖突，輸出資金資源曲線，讓施組計(jì)劃更加合理，資金資源計(jì)劃有據(jù)可依。

5.4 方案管理

通過(guò)規(guī)范查詢及方案庫(kù)提升方案編制效率，通過(guò)方案計(jì)劃臺(tái)賬及多人同時(shí)會(huì)簽，讓企業(yè)方案管理更清晰方案審批更高效。

5.5 構(gòu)件跟蹤

建立構(gòu)件工序跟蹤計(jì)劃，手機(jī)快捷記錄構(gòu)件施工工序詳情，構(gòu)件施工記錄不漏項(xiàng)；結(jié)合三維模型按工序顯示顏色匯報(bào)進(jìn)展更直觀；且可按填報(bào)工序數(shù)據(jù)自定義輸出檢驗(yàn)批報(bào)表和臺(tái)賬報(bào)表。

6 環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備具備風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)力、溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè)，為揚(yáng)塵和噪聲監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的后期分析提供氣象參數(shù)保障；特別是通過(guò)風(fēng)向?qū)P(yáng)塵的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)做科學(xué)預(yù)測(cè)和報(bào)警；在不同的氣象條件下，對(duì)揚(yáng)塵、噪聲監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)做科學(xué)的修正。環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由如下幾個(gè)子系統(tǒng)組成。

6.1 噪音監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

具有校準(zhǔn)單位，提供全天候戶外噪聲采集傳感單元，對(duì)傳感器的戶外監(jiān)測(cè)安全和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性提供可靠保障。

6.2 揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

通過(guò)PM傳感器對(duì)揚(yáng)塵進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)揚(yáng)塵每分鐘采集一次數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)上傳至服務(wù)器供后臺(tái)程序統(tǒng)計(jì)和分析。揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)包括PM2.5和PM10，并同時(shí)上傳到數(shù)據(jù)中心和監(jiān)控平臺(tái)。

6.3 數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)

本系統(tǒng)是整套系統(tǒng)的中樞，對(duì)所收取的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行判別、檢查和存儲(chǔ)；對(duì)采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)按照統(tǒng)計(jì)要求進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析處理，將處理后的數(shù)據(jù)上報(bào)至云平臺(tái)，并控制參數(shù)的本地化顯示。

6.4 數(shù)據(jù)展示系統(tǒng)

本系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)上傳至智慧工地管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)管和信息留存。

6.5 LED屏顯示系統(tǒng)

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)顯示，給施工單位、城市居民以警示作用；給施工單位和城市居民自查、自控提供數(shù)據(jù)支撐。

7 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)智慧工地+智慧管理系統(tǒng)在城市鋼箱橋施工中的應(yīng)用，將朱宏路快速化改造工程項(xiàng)目打造成一個(gè)集人員管理、施工監(jiān)控（含夜間)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全監(jiān)測(cè)、質(zhì)量管理、進(jìn)度管理等智慧元素的“智慧工地”，為相關(guān)企業(yè)后續(xù)開展智慧工地與智慧管理深化應(yīng)用提供可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。未來(lái)的智慧工地管理中可以覆蓋更加全面具體的內(nèi)容，管理內(nèi)容從傳統(tǒng)的“人、機(jī)、料、法、環(huán)”轉(zhuǎn)化為對(duì)知識(shí)的管理，對(duì)數(shù)據(jù)的管理。