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        基于 BIM+智慧工地精細化項目管理決策平臺的研究與應(yīng)用

        2023-12-04 07:51:08沈夏磊
        工程質(zhì)量 2023年11期
        關(guān)鍵詞:工地智慧質(zhì)量

        沈夏磊

        (千易建設(shè)集團有限公司,福建 廈門 361000)

        0 引言

        近年來,智慧建造[1]技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域得到了較快的發(fā)展,取得良好的成效,智慧建造技術(shù)在工程建設(shè)全過程質(zhì)量控制的作用日益突顯,它利用數(shù)字設(shè)備和信息管理系統(tǒng),通過互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)處理工程數(shù)據(jù),從而實現(xiàn)項目智慧管控。

        1 工程概況

        1.1 項目概況

        新羅區(qū)中醫(yī)院 A 地塊項目位于福建省龍巖市新羅區(qū)未來城片區(qū),總建筑面積為 81 128 m2,系福建省重點民生保障項目,是福建省首個創(chuàng)建國家優(yōu)質(zhì)工程全過程質(zhì)量控制咨詢的項目,獲得了福建省建筑行業(yè)的高度關(guān)注。

        1.2 項目管理重難點

        1)工期緊,場地小,質(zhì)量安全標準高,建筑結(jié)構(gòu)造型復雜,施工精度要求高。

        2)基坑周邊環(huán)境復雜,基礎(chǔ)筏板大體積混凝土施工難度大。

        3)裝配構(gòu)件規(guī)格復雜、數(shù)量多、拆分細,施工難度大。

        4)功能全,分包多,專業(yè)性強,精密設(shè)備與管線錯綜復雜。

        5)專業(yè)材料及設(shè)備品種多、數(shù)量大,管控難度大、協(xié)調(diào)難度大。

        2 智慧管理體系研究

        2.1 項目需求研究

        項目建設(shè)過程中,圍繞人、機、料、法、環(huán)、測等關(guān)鍵要素會產(chǎn)生的龐大數(shù)據(jù)庫,這需要建立起集智能采集信息、科學分析數(shù)據(jù)、高效協(xié)同管理、智能測評的一體化信息管理可視化[2]平臺為項目決策提供依據(jù),通過智能化讓項目效益、效率雙提升,讓工地管理更高效,打造一個基于 BIM+智慧工地精細化管理的決策平臺。經(jīng)策劃,本項目需要從數(shù)字工地、人員管理、材料管理、機械設(shè)備管理、環(huán)境管理、質(zhì)量管理、安全管理、BIM 技術(shù)管理、智慧黨建等九大模塊來提升管理質(zhì)量,建立起包含全業(yè)務(wù)場景、項目全員參與的智慧工地信息化決策平臺,用智能化實現(xiàn)項目的高效管控,推動精細化項目管理的發(fā)展。

        2.2 BIM+智慧工地管理體系平臺研究

        為了實現(xiàn)項目的建設(shè)目標,本項目以 IoT、BIM、大數(shù)據(jù)、AI 等核心為技術(shù),與軟件公司共同開展基于 BIM+智慧工地的數(shù)據(jù)決策平臺研究與應(yīng)用,建立起以 1 個平臺、3 大管理中心、3 大技術(shù)中心、9 大模塊、3 端應(yīng)用的系統(tǒng)架構(gòu),實現(xiàn)對施工數(shù)據(jù)的實時采集,對施工風險進行辨別、歸類與分析,為項目提供科學的解決方案來輔助項目決策,創(chuàng)建一個能為項目提供生產(chǎn)提效、成本節(jié)約、風險可控的 BIM+智慧工地平臺,如圖1 所示。

        圖1 BIM+智慧工地數(shù)據(jù)決策平臺

        3 項目管理決策平臺應(yīng)用

        3.1 數(shù)字工地

        系統(tǒng)搭建起數(shù)據(jù)可視化看板如圖2 所示,通過 BIM 模型聯(lián)動整個項目的生產(chǎn)要素,整體呈現(xiàn)工地各要素的狀態(tài)和關(guān)鍵數(shù)據(jù),對勞務(wù)、進度、質(zhì)量、安全相關(guān)核心數(shù)據(jù)進行多維度的提取分析,建立起可視化的項目管理大腦。在滿足項目日常業(yè)務(wù)管理的同時,也能直觀了解到項目上發(fā)生的預警情況,大幅度提升了管理效率。

        圖2 數(shù)字可視化看板

        3.2 人員管理

        基于項目人員數(shù)量多、管理難度大的特點,系統(tǒng)搭建的勞務(wù)管理系統(tǒng)如圖3 所示,對現(xiàn)場人員進行實名制智能判別,利用速登寶和培訓寶等手持設(shè)備、閘機+人臉識別設(shè)備實現(xiàn)人員的快速進場和考勤自動記錄功能,識別勞務(wù)潛在風險,時刻掌握登記在場和疫情防控等相關(guān)信息,大幅提高了管理效率,保障了信息準確性,同時人員進場及考勤信息自動同步至政府信息平臺,滿足政府對項目的監(jiān)管要求。

        圖3 勞務(wù)管理系統(tǒng)

        本項目目前累計進場 3 000 余人,出勤數(shù)據(jù) 12 萬余條,平均出勤率 75 %,這些數(shù)據(jù)僅需 0.5 h 即可完成統(tǒng)計,大大優(yōu)化入場流程,節(jié)約了兩個管理人員的工作量,對勞務(wù)人員信息資料進行了有效整合和系統(tǒng)化管理,為后期企業(yè)建立風險預警中心提供了指引。

        3.3 材料管理

        項目安裝的智慧物料系統(tǒng)如圖4 所示,要求大宗主材車過磅,借助 AI 自動識別和紅外對射等先進技術(shù)快速識別鋼筋數(shù)量,將車輛進出場重量進行自動計算,對進場材料的實際重量與運單重量進行對比分析,對供應(yīng)商的供貨偏差進行分析,為項目結(jié)算提供有效的依據(jù),可節(jié)約大量的人力和物力。

        圖4 智慧物料系統(tǒng)

        運用 AI 人工智能技術(shù)后,在結(jié)構(gòu)施工期間,混凝土工程杜絕了攪拌站虧方、虛假小票、罐車帶灰出場等現(xiàn)象,減少至少 2 % 的浪費,節(jié)約混凝土約 1 000 m3,節(jié)省約 40 萬元;鋼筋工程的鋼筋識別準確率達到 99 %,可自動計算鋼筋理重和上傳點數(shù)結(jié)果及照片,實現(xiàn)可視化監(jiān)管。與驗收環(huán)節(jié)結(jié)合,通過稱重、點數(shù)交叉驗證,提升了項目物料驗收效率、堵塞漏洞、規(guī)避風險。通過智慧物料+智能點跟技術(shù),相較于傳統(tǒng)的物資驗收工作,項目整體物資驗收人員節(jié)省 50 %,驗收效率提升 70 %,如圖5 所示。

        圖5 智能點跟識別

        3.4 機械設(shè)備管理

        塔機監(jiān)測系統(tǒng)(見圖6)通過安裝的傳感器、攝像頭等末端設(shè)備,將數(shù)據(jù)實時傳輸至平臺,系統(tǒng)以數(shù)字化顯示現(xiàn)場塔機的幅度、高度、重量、傾角等運行數(shù)據(jù),可實時預警塔機操作過程中發(fā)生不安全行為,運行記錄和報警信息實時上傳到智慧工地系統(tǒng),便于遠程監(jiān)管和信息留存。系統(tǒng)通過對塔機運行記錄進行自動分析,輔助項目進行塔司工作強度判別、設(shè)備維修保養(yǎng)期限判別,精準統(tǒng)計每臺塔吊的工效,同時根據(jù)塔吊利用率可以形成數(shù)據(jù)資產(chǎn),輔助塔吊布設(shè)工作,從而將塔吊管理從傳統(tǒng)的經(jīng)驗管理提升到基于數(shù)據(jù)的精確決策。

        圖6 塔機設(shè)備管理系統(tǒng)

        項目結(jié)構(gòu)施工期間,由于塔吊每天的吊次都能夠精準統(tǒng)計如圖7 所示,有力提升了吊裝效率,加快了施工進度,據(jù)統(tǒng)計,項目塔吊從合同約定的 10 個月使用期壓縮到了 9 個月,節(jié)省了 1 個月,按照 9 萬元/月的租金計算,4 臺塔吊共計節(jié)約 36 萬元。

        圖7 塔機設(shè)備管理系統(tǒng)

        3.5 環(huán)境管理

        為踐行綠色施工的目標,項目建立了環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng),通過部署環(huán)境監(jiān)測設(shè)備對項目所在地的環(huán)境進行實時監(jiān)測,當揚塵指標超過標準值,自動開啟智能噴淋系統(tǒng)環(huán)保除塵。另外,根據(jù)環(huán)境監(jiān)測及天氣情況給出的施工建議,可實現(xiàn)臺風、暴雨、高溫等極端天氣時的風險規(guī)避。

        3.6 質(zhì)量管理

        質(zhì)檢員可通過手機 APP 應(yīng)用如圖8 所示,將質(zhì)量問題和整改要求信息上傳至云空間,系統(tǒng)自動推送給整改相關(guān)人進行改正,結(jié)果再通過系統(tǒng)的云空間傳遞給相關(guān)方完成整改。在推動系統(tǒng)應(yīng)用后,相對于傳統(tǒng)的檢查方式,本項目的質(zhì)量問題的處置效率提升了 80 %,近三個月項目質(zhì)量隱患及時整改率達到 80 %,總整改率達到 100 %。

        圖8 質(zhì)量管理手機 APP 應(yīng)用

        另外,項目通過智能靠尺、智能回彈儀等硬件工具,輔助項目質(zhì)量管理人員執(zhí)行實測實量工作,數(shù)據(jù)通過藍牙連接至移動端設(shè)備,自動采集實測實量數(shù)據(jù)如圖9 所示,原本需要兩個人一人測量一人記錄的實測實量檢查過程,現(xiàn)在借助硬件工具只需要一個人即可完成,大大提升質(zhì)量檢查效率。

        圖9 質(zhì)量智慧管理系統(tǒng)

        3.7 安全管理

        項目搭建的視頻監(jiān)控+AI 智能識別系統(tǒng)+手機 APP如圖10 所示,可結(jié)合 AI 智能算法,對人員的不安全行為自動進行抓拍,智能監(jiān)測分析人員聚集、安全帽、反光衣穿戴等情況,24 h 監(jiān)控工地安全文明施工,實現(xiàn)全覆蓋監(jiān)控,對于出現(xiàn)的安全問題聯(lián)動安全系統(tǒng)自動生成預警和整改通知,實現(xiàn)智能化管理。

        圖10 人工智能識別系統(tǒng)

        根據(jù)危險源辨識的情況,平臺建立起外墻腳手架、大型機械設(shè)備等危大工程現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)如圖11 所示,采用高靈敏傳感器收集數(shù)據(jù),將超過預警閾值的動作、行為回傳至管理系統(tǒng),在人為檢查之前就借助智能硬件手段實現(xiàn)設(shè)備自檢,實現(xiàn)安全管理的工作前移,降低了項目的安全管控風險。

        圖11 無線智能監(jiān)測系統(tǒng)

        在推動系統(tǒng)應(yīng)用后,增加了安全管理的辦法,整體強化了現(xiàn)場的安全管控,使得本項目安全問題的處置效率提升了 80 %,近三個月項目安全隱患及時整改率達到 90 %,總整改率達到 100 %,安全隱患呈整體下降趨勢如圖12 所示。

        圖12 安全隱患統(tǒng)計

        3.8 BIM 技術(shù)管理

        1)進度優(yōu)化。系統(tǒng)搭建 BIM 指揮中心如圖13 所示,通過將 BIM 模型與施工進度計劃進行關(guān)聯(lián),分析與優(yōu)化各專業(yè)的協(xié)同施工安排,展示項目當前的形象進度。

        圖13 BIM 指揮中心

        2)突出 BIM 在解決施工重、難點的作用。將施工過程質(zhì)量、安全的關(guān)鍵工序、關(guān)鍵節(jié)點和模型建立關(guān)聯(lián),配合多視角、多專業(yè)組和視點圖片的協(xié)同,消除了主觀判斷帶來的信息不對稱,實現(xiàn)虛擬建造與實體施工效果的雙一至,在施工實現(xiàn)可視化的 BIM 虛擬建造。

        3)強化 BIM 技術(shù)在技術(shù)交底中的作用。推動工程三維可視化交底工作,實現(xiàn)一攬子技術(shù)交底作法,并使用微信二維碼、手機 APP 等網(wǎng)絡(luò)工具來提升技術(shù)交底的效果,增強工人對設(shè)計的理解,減少返工率,要求施工一步執(zhí)行到位,讓管理者省心,大大提升了質(zhì)量安全技術(shù)交底的效能。

        4)優(yōu)化項目審批程序。項目所有的審批可在系統(tǒng)上實現(xiàn),審批意見及時反饋并實時調(diào)整方案,審批結(jié)果可在施工的三級技術(shù)交底中,落實到具體的操作層,指導現(xiàn)場施工。

        在推動系統(tǒng)應(yīng)用后,加強了技術(shù)交底的有效性,減少返工率,項目的工作效率提升了 50 %,實現(xiàn)了虛擬建造與實體施工效果的雙一至。

        3.9 智慧黨建

        建立智慧黨建模塊如圖14 所示,管理項目部及企業(yè)黨員黨課學習及黨建活動情況,方便項目部黨支部及黨務(wù)專員對黨務(wù)工作進行管理及宣傳,展示項目黨員的精神面貌和工作風采。

        圖14 智慧黨建系統(tǒng)

        4 價值效益

        4.1 經(jīng)濟效益

        通過以上九大模塊的應(yīng)用,本項目整體實現(xiàn)成本節(jié)約 108 萬元如表1 所示,管理效率提升近 70 % 如圖15 所示,質(zhì)量安全管理處于受控狀態(tài)。

        表1 經(jīng)濟效益

        圖15 應(yīng)用系統(tǒng)效率提升對比

        4.2 管理效益

        建設(shè)過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù),系統(tǒng)自動進行匯總、分析和提煉,為項目提供科學的解決方案來項目輔助決策,大大提高管理效能。

        4.3 數(shù)據(jù)資產(chǎn)效益

        項目的關(guān)鍵數(shù)據(jù)在收集后,自動同步與質(zhì)量安全模塊的標準庫進行分析和比對,結(jié)果生成可復用、可溯源的數(shù)據(jù)資產(chǎn)和數(shù)據(jù)標準,建立起一套高價值的標準化 BIM+智慧工地精細化項目管理決策部署方案,可為后續(xù)項目提供寶貴的參考依據(jù)。

        4.4 人才梯隊建設(shè)效益

        通過智慧工地試點項目的建設(shè),可形成一只具備 BIM+智慧工地策劃、部署實施、培訓指導、應(yīng)用推動、總結(jié)匯報的專業(yè)化團隊,同時能夠?qū)⒐芾矸椒ㄍ茝V至其他項目,并形成一批具備信息化、標準化、規(guī)范化管理能力的專業(yè)項目管理團隊。

        4.5 品牌及社會效益

        本項目獲得了福建省住建行業(yè)的高度關(guān)注,多次舉辦了省、市級全過程質(zhì)量咨詢項目觀摩活動,基于 BIM+智慧工地精細化項目管理決策平臺獲得了各方的認可,提升了企業(yè)形象。

        5 結(jié)語

        通過對數(shù)字工地、人員管理、材料管理、機械設(shè)備管理、環(huán)境管理、質(zhì)量管理、安全管理、BIM 技術(shù)管理、智慧黨建等九大模塊的項目精細管理設(shè)置,可建立起以BIM為核心的,包含全業(yè)務(wù)場景、項目全員參與的智慧工地信息化精細管理決策平臺,用智能化實現(xiàn)項目的高效管控,從而推動精細化項目管理的進一步發(fā)展。Q

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