柯璐 黃歌 程代新 朱義沛

(湖北經(jīng)濟學院，湖北 武漢 430200)

0 引言

近年來，我國工程建設領域正處于轉型發(fā)展階段，急需引入新興科學技術及先進的管理模式。物聯(lián)網(wǎng)技術融合了傳感器網(wǎng)絡技術和互聯(lián)網(wǎng)信息技術，能夠實現(xiàn)項目數(shù)據(jù)信息的即時共享。因此，在建筑行業(yè)引入物聯(lián)網(wǎng)技術，能夠實現(xiàn)兩者的融合發(fā)展。

目前，針對物聯(lián)網(wǎng)技術在建筑工程施工階段的應用研究主要集中在以下幾個方面：裝配式建筑[1]、施工安全[2]、智能建筑[3]、項目進度管理[4]、與BIM技術的結合[5]、成本管理[6]等。已有相關研究主要針對某個施工環(huán)節(jié)的系統(tǒng)架構方案應用，如施工安全預警平臺的建立[7]等，基于物聯(lián)網(wǎng)技術的建筑工程施工系統(tǒng)架構方案相對較少。

基于此，本文通過分析國內建筑工程施工現(xiàn)狀，針對施工過程中出現(xiàn)的一系列問題提出解決措施，構建基于物聯(lián)網(wǎng)技術的建筑工程施工系統(tǒng)架構，以降低項目成本，把控施工進度。

1 建筑工程施工管理現(xiàn)狀與問題

目前，我國建筑工程領域正處于轉型發(fā)展階段，傳統(tǒng)的施工管理模式已不能滿足現(xiàn)階段項目管理需求。近年來，產業(yè)園區(qū)開發(fā)項目規(guī)模和數(shù)量日益增加，政府投資力度不斷增大。產業(yè)園區(qū)開發(fā)項目存在招商困難、工期較長、資金回籠慢等特點，急需引入新的項目管理模式。通過梳理相關研究可知，很多產業(yè)園項目主要采取EPC模式[8]，并獲得顯著成效。EPC模式能夠實現(xiàn)總承包商對項目設計、采購、施工過程的整體管理與監(jiān)控，在保證工程合理周期的前提下降低項目成本。但是，在實際運用中，由于施工階段處于“邊設計、邊施工、邊調整”的“三邊”狀態(tài)，主要存在以下問題。

1.1 成本管控難

在工程建設項目啟動之前，因項目的設計、范圍、施工技術等內容不明確，無法開展施工合同和項目成本評估，項目成本管理難度較大。

1.2 設計管理難

在設計階段，設計工作受用地規(guī)劃調整、生產設備供應不及時等因素影響，無法準確設計施工圖樣，影響后續(xù)工作的開展。

1.3 采購管理難

現(xiàn)階段，建筑工程項目應以功能需求為導向，堅持資源整合和專業(yè)集成，在采購方式上進行創(chuàng)新。因此，傳統(tǒng)的采購方式已不能滿足當前項目管理的需要，急需提升采購管理水平。

1.4 進度管理難

進度是傳統(tǒng)的項目管理三大目標之一，而建筑工程施工進度往往受多方面因素影響?，F(xiàn)階段，建筑工程施工管理效率低下，影響項目進度和成本。

綜上所述，為解決施工階段現(xiàn)存問題，一方面，項目各參與方要夯實質量管理基礎；另一方面，要建立健全施工安全生產責任制并落實到位。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術的建筑工程施工系統(tǒng)架構

2.1 系統(tǒng)功能特點

2.1.1 集成化

該系統(tǒng)可將生產、運輸、施工、管理、設計等多個環(huán)節(jié)集成于同一平臺，形成以物聯(lián)網(wǎng)技術為基礎的大數(shù)據(jù)平臺，便于及時溝通各環(huán)節(jié)進展情況，有利于加快工程進度、保證工程質量。

2.1.2 便捷化

在該系統(tǒng)中，各環(huán)節(jié)存在的問題可通過網(wǎng)絡直接傳送至相關責任方，便于及時解決問題，保證工程進度。

2.2 系統(tǒng)構建

基于物聯(lián)網(wǎng)技術的建筑工程施工系統(tǒng)架構分為感知層、網(wǎng)絡層、平臺層、應用層4個層級，如圖1所示。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)的建筑工程施工系統(tǒng)架構

2.2.1 感知層

感知層是系統(tǒng)實現(xiàn)自動化功能的重要基礎，主要包括環(huán)境感知技術與工業(yè)設備控制器，如移動設備、高清攝像頭、GPS定位、智能運輸車、傳感器等。

2.2.2 網(wǎng)絡層

網(wǎng)絡層的最大特點是實時性與可靠性。網(wǎng)絡層包括5G/4G網(wǎng)絡、Wifi、以太網(wǎng)、藍牙設備等。根據(jù)傳輸方式及需求的不同，可以采用不同的連接方式滿足系統(tǒng)運行要求。

2.2.3 平臺層

平臺層主要包括云處理器和基礎云平臺網(wǎng)絡。系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過云處理器進行處理，同時有對應的APP支持各種移動端硬件設備接口，具有一定的基礎服務功能，如位置監(jiān)控等。

2.2.4 應用層

應用層以APP和云平臺網(wǎng)站為基礎提供服務，如派發(fā)工單、運輸車實時信息監(jiān)控等。

2.3 功能規(guī)劃

該系統(tǒng)架構的核心組成部分為GPS定位系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)。項目各參與方通過手機或電腦實時監(jiān)控施工現(xiàn)場；通過GPS定位系統(tǒng)定位采購車、運輸車等設備；通過監(jiān)控攝像頭監(jiān)控施工進度；通過系統(tǒng)派送緊急工單，便于相應負責人及時領取任務。該系統(tǒng)功能規(guī)劃如圖2所示。

圖2 基于物聯(lián)網(wǎng)的建筑工程施工系統(tǒng)功能規(guī)劃

2.4 具體應用

在建筑工程項目中，鋼筋施工工程較為復雜和隱蔽。在實際施工過程中，鋼筋綁扎不牢或振搗棒擾動[9]容易產生安全隱患。下面以鋼筋工程為例，闡述該系統(tǒng)的具體應用。

2.4.1 鋼筋生產

(1)數(shù)據(jù)記錄。鋼筋生產過程中會生成龐雜的信息數(shù)據(jù)，以往主要依靠人工記錄，容易出現(xiàn)遺漏和錯誤。在該系統(tǒng)中，鋼筋下單生產后會自動記錄數(shù)據(jù)，減少了人為操作的失誤。

(2)圖表復核。該系統(tǒng)能夠自動將鋼筋加工圖與建筑效果圖進行核對，并檢查圖樣是否存在錯誤和缺漏，有效保證了鋼筋加工質量。

(3)數(shù)據(jù)連接。目前，生產設備與生產訂單無法直接連接，需要人工輸入訂單數(shù)據(jù)，且無法全面了解各設備生產動態(tài)。與物聯(lián)網(wǎng)技術結合后，可在各生產設備中植入芯片/傳感器，接到訂單后，系統(tǒng)自動分配設備進行生產，并實時記錄生產情況，便于查看加工進度與相關數(shù)據(jù)。

(4)庫存盤點。在庫存管理中，人工記錄與核驗容易出現(xiàn)遺漏或失誤，導致原材料與成品出入庫數(shù)量出現(xiàn)差異。在該系統(tǒng)中，每天自動記錄原材料與成品出入庫數(shù)量，實時顯示訂單需要的原材料，自動增減庫存。

2.4.2 鋼筋運輸

鋼筋智能運輸車均設有編號，在揀貨過程中可有效防止裝錯車的問題。在運輸車出發(fā)前，系統(tǒng)自動進行路線優(yōu)化，保證鋼筋快速送達。同時，智能運輸車安裝了GPS定位系統(tǒng)，便于管理人員監(jiān)測運輸路線。

3 施工保障體系構建

為了更好地實現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)技術的建筑工程施工系統(tǒng)功能，應同步建立配套的施工保障體系，實現(xiàn)人員與系統(tǒng)、系統(tǒng)和設備、設備和物料之間的信息共享與反饋

3.1 成本保障體系

3.1.1 優(yōu)化組織架構

優(yōu)化組織結構，落實責任人。業(yè)主負責對設備廠家進行審查把關，對項目功能進行定位；產品加工制造商負責加工工藝的改進和優(yōu)化；設計人員負責設計工藝方案并對設計成果負責；現(xiàn)場施工人員根據(jù)工程設計圖樣組織施工并對施工質量評價結果負責。

3.1.2 推行總承包模式

在總承包模式下，設計團隊全程跟進項目施工過程。項目現(xiàn)場人員可通過系統(tǒng)反饋問題，建立緊急工單；設計人員可針對實際問題及時調整工單，以降低施工難度、保證項目工期。

3.2 設計保障體系

3.2.1 建立項目管理機制

建立以項目為中心、以專業(yè)管理為基礎、以質量管理為核心的項目總負責人管理機制。項目主要領導機構采用項目管理組織架構，成員包括設計主管、工程技術主任、建設項目質量工程師、建設項目規(guī)劃工程師、專業(yè)審核人、專業(yè)技術主設人、工程設計人員等。同時，建立產品質量管理架構，包括設計院總工程師、建設項目現(xiàn)場技術主任、專業(yè)審核人、校核人、工程設計人員5個管理層級，按照各級產品質量管理要求開展工作。

3.2.2 完善考核機制

結合項目評估和咨詢建議，完善考核機制；根據(jù)事故責任分級，進行適當處分。

3.3 采購保障體系

3.3.1 采用固定單價合同

采購管理主要采用固定單價合同。建筑工程項目施工合同應根據(jù)項目集成度，結合設計進度分專業(yè)(部門)簽訂采購合同。

3.3.2 加強數(shù)據(jù)管理

采購單位應在系統(tǒng)中出具對應工單，并在相應時間內完成，同時將實際數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)。庫存盤點應留有記錄，出現(xiàn)偏差時應說明理由。

3.4 施工保障體系

3.4.1 落實安全生產責任制

在工程施工前，逐級簽訂安保責任書，明確各參與方安保目標并制訂安保方案，實現(xiàn)全方位安全管控；各專業(yè)負責人對施工現(xiàn)場的監(jiān)督管理工作負責。

3.4.2 實現(xiàn)設備操作可視化

利用BIM技術提前檢測施工空間是否合理；提前檢查撞擊點，并由專業(yè)技術人員進行調整，防止返工；減少施工過程中重大設計變更，保證整體項目設計質量。

3.4.3 實現(xiàn)動態(tài)數(shù)據(jù)信息化

實行以關鍵路徑為主線的進度管理機制，對工程進度動態(tài)監(jiān)控并及時糾偏；將進度計劃分解為季計劃、月計劃、日計劃，并按時檢查，保證工程建設的順利進行。

4 結語

本文針對建設工程施工現(xiàn)狀及問題，構建基于物聯(lián)網(wǎng)技術的建筑工程施工系統(tǒng)架構。為了實現(xiàn)該系統(tǒng)功能，從成本、設計、采購、施工4個方面建立施工保障體系，旨在有效提升建設工程施工管理效率和質量。今后，應進一步完善該系統(tǒng)各層級功能，助力建筑業(yè)轉型升級。