數(shù)字化管理在工程中的應(yīng)用

劉 飛[上海公路橋梁（集團(tuán)）有限公司，上海 200433]

建筑工程具有作業(yè)人員流動(dòng)性大、施工過(guò)程復(fù)雜、周邊環(huán)境多樣性等特點(diǎn)，且突發(fā)事件頻現(xiàn)，因此提升工程的管理水平，掌握施工現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)與加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管力度顯得尤為重要。傳統(tǒng)的建筑工程管理往往通過(guò)人力方式進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，手工形式進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)難以保證信息的及時(shí)性與有效性[1]。在信息化快速發(fā)展的當(dāng)下，數(shù)字化管理模式的出現(xiàn)能夠有效提升建筑工程數(shù)據(jù)收集、流通與處理的效率[2]。

建筑施工管理的實(shí)質(zhì)是信息在上下層級(jí)間的交互，目前建筑行業(yè)中信息化、智能化較為前沿的企業(yè)已將數(shù)字化管理與建筑工地結(jié)合，進(jìn)行了深入的研究。劉崢志[3]指出數(shù)字化管理在建筑施工應(yīng)用中能夠提高施工質(zhì)量與效率，并且管理過(guò)程中收集所得的數(shù)據(jù)可以有效提高管理人員的專業(yè)性管理技能。曾曦[4]在其研究中提到，建筑工程施工的數(shù)字化管理目前還處于發(fā)展與探究階段，普及程度低，且管理系統(tǒng)不夠完善。鑒于現(xiàn)有研究對(duì)建筑施工的應(yīng)用研究實(shí)例較少，因此本文結(jié)合淞滬路-三門路下立交工程（以下簡(jiǎn)稱“本工程”），以項(xiàng)目需求為導(dǎo)向，詳細(xì)研究數(shù)字化管理模式在此工程中的應(yīng)用，并提出了相應(yīng)的未來(lái)展望。

1 項(xiàng)目概況

1.1 項(xiàng)目背景介紹

本工程全長(zhǎng)約 1 630 m，采用雙層 Y 字形在閘殷路-淞滬路南和淞滬路北-淞滬路南方向設(shè)置下立交，旨在營(yíng)造符合現(xiàn)代城市生活與城市景觀所需的立體人行系統(tǒng)和城市公共空間。其中主線為上層，全長(zhǎng) 860 m 沿淞滬路-淞滬路方向布置下立交匝道，位于下立交下層車道，于政立路以北從主線兩側(cè)分出，下穿主線后迅速匯合下穿合流污水管及規(guī)劃軌道交通 20 號(hào)線，東側(cè)緊貼 10 號(hào)線（江灣體育館站-三門路站）盾構(gòu)區(qū)間，匝道全長(zhǎng)約 770 m，如圖 1 所示。

圖1 淞滬路—三門路下立交工程總平面圖

1.2 項(xiàng)目難點(diǎn)與需求分析

多作業(yè)面多工種平行交叉施工現(xiàn)象眾多，場(chǎng)區(qū)內(nèi)交通協(xié)調(diào)頻繁，且周邊在建工程、建筑物、地下管線繁多，協(xié)調(diào)、配合、保護(hù)難度大，施工過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)多。已有的傳統(tǒng)項(xiàng)目實(shí)施管理缺乏對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度、質(zhì)量安全及文明施工等環(huán)節(jié)的高效規(guī)范化管理，經(jīng)常造成工程信息傳遞不明確、返工誤工等問(wèn)題。為適應(yīng)行業(yè)的信息化發(fā)展，促進(jìn)復(fù)雜項(xiàng)目高效管理，探索在復(fù)雜工程建設(shè)中信息化技術(shù)輔助施工管理的方法及手段，本工程前瞻性地創(chuàng)建了數(shù)字化工地系統(tǒng)即“探索者（I）”系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“本系統(tǒng)”），最大化實(shí)現(xiàn)工地?cái)?shù)字化管控，打造節(jié)約型工地。為了系統(tǒng)性地探究數(shù)字化管理模式對(duì)建筑工程施工過(guò)程的影響，本文將圍繞本系統(tǒng)在本工程中的應(yīng)用展開(kāi)研究。

2 系統(tǒng)建設(shè)

2.1 應(yīng)用目標(biāo)

本系統(tǒng)基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控管理，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)工程施工全方位、全過(guò)程、全天候和多視點(diǎn)、多角度、多層面的實(shí)時(shí)監(jiān)控，使項(xiàng)目各部門管理者對(duì)工程建設(shè)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題做到“第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)，第一時(shí)間處置，第一時(shí)間解決”。通過(guò)數(shù)字化的手段優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)人員、設(shè)備及流程管理、控制施工進(jìn)度、輔助方案決策、促進(jìn)文明施工、保證工程安全、提升項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量，具體達(dá)到以下總體目標(biāo)。

(1) 人員管理。幫助管理人員更加精準(zhǔn)、高效地計(jì)劃、決策和監(jiān)管現(xiàn)場(chǎng)勞務(wù)人員，提高項(xiàng)目管理效率。

(2) 設(shè)備管理。降低設(shè)備故障率，減少設(shè)備違章操作，提升安全作業(yè)率，增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管控效率。

(3) 現(xiàn)場(chǎng)安全。降低施工錯(cuò)誤率，減少安全隱患，降低事故發(fā)生率，消除潛在危險(xiǎn)因素，提升工地施工安全度。

(4) 文明施工。利用不同層級(jí)實(shí)施線上實(shí)時(shí)督查，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)自檢、自查和互檢，有效促進(jìn)文明施工數(shù)字化管控。

(5) 質(zhì)量管理。移動(dòng)巡查，隨時(shí)上報(bào)，人人監(jiān)督，及時(shí)反饋，提升現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量。

(6) 雙重激勵(lì)。系統(tǒng)通過(guò)積分獎(jiǎng)懲制度，對(duì)符合規(guī)范的員工加以精神激勵(lì)，并以多種宣傳形式提升員工積極性，提供積分實(shí)物兌換，以物質(zhì)形式激勵(lì)員工。

2.2 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

本系統(tǒng)由 PC 端和移動(dòng)端（圖 2）兩大部分組成，根據(jù)工程管理的人、料、機(jī)、法、環(huán) 5 大要素，分為綜合管理、人員管理、設(shè)備管理、施工管理、流程審批管理、其他等 6 大模塊，未涉及的“環(huán)”等要素作為二期研究對(duì)象。

圖2 “探索者(I)”數(shù)字化系統(tǒng)移動(dòng)端界面

2.3 系統(tǒng)特點(diǎn)

(1) 科學(xué)性強(qiáng)。本套系統(tǒng)有效規(guī)避了傳統(tǒng)施工管理大量依靠人工及經(jīng)驗(yàn)論的模式，將各過(guò)程控制因素加以綜合與協(xié)調(diào)，利用數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)測(cè)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，從而指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，使管理者更加清晰地掌控現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，進(jìn)而更快、更好地做出決策。同時(shí)利用大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，確保項(xiàng)目管理將有據(jù)可依，有計(jì)可施，有理可查和成果可測(cè)，并快速?zèng)Q斷，減少人力資源的投入。

(2) 數(shù)據(jù)質(zhì)量高。為服務(wù)諸如本工程等施工環(huán)境復(fù)雜，工期較長(zhǎng)的工程項(xiàng)目，通過(guò)架設(shè) WIFI 基站確保數(shù)據(jù)收集與流通效率，通過(guò)定位基站和定位傳感器組成的定位系統(tǒng)提升了數(shù)據(jù)來(lái)源的精度。

(3) 反饋靈敏度高。采用動(dòng)態(tài)管理的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，有效保證了數(shù)據(jù)的時(shí)效性及反饋的靈敏度，即實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理。根據(jù)工程的周期特點(diǎn)，按照計(jì)劃、實(shí)施、檢查、處置的步驟循環(huán)處理數(shù)據(jù)，使管理者的管理措施能夠及時(shí)反饋及時(shí)實(shí)施。整個(gè)施工過(guò)程的控制用細(xì)分的小模塊逐一完成，使管理更加精準(zhǔn)到位。

(4) 管理高效性。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)平臺(tái)的建立，使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，將整個(gè)管理過(guò)程的效率從人工水平提升到信息化水平，可隨時(shí)隨地監(jiān)控監(jiān)管項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)外作業(yè)，有效提升項(xiàng)目管理效率。

(5) 雙端互補(bǔ)性。PC 端與移動(dòng)端相輔相成，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。PC 端側(cè)重于對(duì)人員、任務(wù)與設(shè)備的管理；移動(dòng)端側(cè)重人員素質(zhì)的教育：以安全教育貼士等方式對(duì)工作人員進(jìn)行安全教育，用問(wèn)題整改與推薦作業(yè)等方式激勵(lì)員工規(guī)范操作，提升員工的業(yè)務(wù)技能。

(6) 針對(duì)性強(qiáng)：著重施工過(guò)程中關(guān)鍵目標(biāo)的控制，以有效的控制措施與流程進(jìn)行過(guò)程管理。這套針對(duì)性強(qiáng)本系統(tǒng)避免了管理者過(guò)多地被非關(guān)鍵因素干擾，對(duì)提高管理者的決策水平和施工企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力有直接幫助。

3 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

借助數(shù)字化管理優(yōu)勢(shì)和科學(xué)的施工管理方法本系統(tǒng)，對(duì)工程項(xiàng)目施工進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，更好地優(yōu)化施工進(jìn)度、控制施工質(zhì)量、減少成本投入、確保工程安全，更大程度地提升安全建設(shè)水平和設(shè)施設(shè)備的管理能力，打造節(jié)約型工地，保障工程順利的降本保質(zhì)保量完成。同時(shí)為其他類似市政工程數(shù)字化工地建設(shè)及實(shí)施應(yīng)用提供重要參考和指導(dǎo)。

3.1 人員、設(shè)備管理對(duì)比

傳統(tǒng)項(xiàng)目人員與設(shè)備管理側(cè)重于人工管理，主要包含人員及設(shè)備資料的統(tǒng)計(jì)、分類、歸檔，管理人員現(xiàn)場(chǎng)督導(dǎo)、檢查、旁站等形式管控現(xiàn)場(chǎng)勞務(wù)人員及大型設(shè)備。此類管理模式的確成熟而有效，但消耗了大量的人力、財(cái)力、物力，且存在較大的管理漏洞，一旦人工匱乏，管理即癱瘓。本系統(tǒng)打破常規(guī)，利用數(shù)字化技術(shù)，創(chuàng)建人員及設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫(kù)，集成人員（身份信息、操作證信息，場(chǎng)內(nèi)作業(yè)位置信息、作業(yè)時(shí)間、工種等）及設(shè)備（合格證明文件、操作證、質(zhì)檢證明、作業(yè)位置信息、作業(yè)時(shí)間信息等）信息，通過(guò)后臺(tái)大數(shù)據(jù)集成分析人員作業(yè)效率及設(shè)備的利用率，以達(dá)到有效管理現(xiàn)場(chǎng)人員及設(shè)備，提升管理效率，減少現(xiàn)場(chǎng)事故發(fā)生率，降低成本。

3.2 安全管理對(duì)比

傳統(tǒng)項(xiàng)目的安全管理是通過(guò)線下管理完成的，使用本系統(tǒng)實(shí)行數(shù)字化管控，可對(duì)人的安全教育轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上教育，打破了時(shí)間、空間的限制。系統(tǒng)后臺(tái)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)其人員教育情況，同時(shí)也減輕了管理人員的工作量。

(1) 施工人員信息的安全管理。預(yù)則立不預(yù)則廢，通過(guò)深入的安全教育可以有效降低施工過(guò)程中安全事故的發(fā)生率。通常情況下，安全教育模式相對(duì)僵化單一，工程人員只能在固定與場(chǎng)合統(tǒng)一接受安全教育。這種安全教育模式因內(nèi)容煩冗與針對(duì)性差，難以對(duì)某些安全事故產(chǎn)生足夠的警示教育作用。本系統(tǒng)采用連續(xù)式與碎片式學(xué)習(xí)方法，新進(jìn)工人信息錄入后會(huì)獲得登錄賬號(hào)，登錄后工人可以在安全教育板塊進(jìn)行安全教育，在安全測(cè)評(píng)板塊進(jìn)行安全測(cè)評(píng)，管理人員可以通過(guò) PC 后臺(tái)查詢完成情況，也可以在 APP 端查看完成情況。此外，工人可以每日花費(fèi)較少的時(shí)間學(xué)習(xí)每日危險(xiǎn)源、季節(jié)性安全教育、經(jīng)常性安全教育等安全知識(shí)，從根源上降低安全事故的發(fā)生率。（具體詳見(jiàn)人員、設(shè)備管理對(duì)比章節(jié)）。

(2) 現(xiàn)場(chǎng)施工人員的安全管理。一般情況下對(duì)施工場(chǎng)區(qū)內(nèi)大型設(shè)備、特種設(shè)備、危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)等的管理靠項(xiàng)目設(shè)備員、安全員等進(jìn)行管理，在場(chǎng)區(qū)范圍較大或設(shè)備較多的情況下管理人員并不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患。但如果使用本系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化管理后，可以給施工場(chǎng)區(qū)內(nèi)大型設(shè)備、特種設(shè)備、危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)等設(shè)置電子圍欄，規(guī)定只有相應(yīng)工種才能進(jìn)入電子圍欄內(nèi)，操控對(duì)應(yīng)設(shè)備，否則系統(tǒng)會(huì)發(fā)出預(yù)警信息至消息中心提醒管理人員予以制止。

通過(guò)數(shù)字化管理可以監(jiān)控到施工場(chǎng)區(qū)內(nèi)所有需要重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的設(shè)備和危險(xiǎn)品，做到全天候、全方位且及時(shí)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)隱患，將危險(xiǎn)事故扼殺在萌芽階段，從而避免人員傷亡，減少經(jīng)濟(jì)損失。

3.3 質(zhì)量管理對(duì)比

工程項(xiàng)目通常采用首件制或設(shè)置觀摩區(qū)的形式來(lái)提高施工質(zhì)量，但這兩種形式存在一定的弊端。例如觀摩區(qū)內(nèi)擺設(shè)的樣件只能反映局部情況，并不能反映工程施工過(guò)程中的各個(gè)工序，且建造一個(gè)觀摩區(qū)要花費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力，大大增加了項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)成本。

本系統(tǒng)其質(zhì)量管理采用線上推薦作業(yè)版塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，施工各個(gè)工序中管理人員若發(fā)現(xiàn)樣板工序可以及時(shí)上傳要求相關(guān)工序的施工人員進(jìn)行學(xué)習(xí)共閱，并結(jié)合印花積分制度對(duì)相關(guān)工人給予獎(jiǎng)勵(lì)，這種方式不僅保證了工程質(zhì)量且提高了工人的積極性，有效促進(jìn)整個(gè)工程建設(shè)。

3.4 企業(yè)文化對(duì)比

“人料機(jī)法環(huán)”是工程作業(yè)中最具有影響力的 5 個(gè)主要因素，其中，人因其自然性與社會(huì)性，是生產(chǎn)管理中最大的難點(diǎn)。有研究指出，調(diào)動(dòng)員工工作積極性是提高建筑施工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)的重要手段[5]，與一般只強(qiáng)調(diào)管理層面優(yōu)勢(shì)的模式不同，還通過(guò)強(qiáng)化企業(yè)文化的形式，調(diào)動(dòng)員工積極性。

(1) PC 端通過(guò)新聞中心的方式，對(duì)企業(yè)諸如“觀摩十九大”“法制宣傳”等精神文明建設(shè)活動(dòng)進(jìn)行回顧與展示，有效提高員工積極性，為增強(qiáng)企業(yè)凝聚力提供了一定的幫助。

(2) 移動(dòng)端用推薦作業(yè)、問(wèn)題整改等獎(jiǎng)懲方式激勵(lì)員工，使員工在學(xué)習(xí)典型的過(guò)程中以端正態(tài)度、規(guī)范作業(yè)為榮，以違反章程、工作紕漏為恥。同時(shí)積分系統(tǒng)作為輔助功能，也在物質(zhì)層面激勵(lì)著員工。

4 工程管理中的應(yīng)用效果

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷改革和創(chuàng)新，信息管理技術(shù)也在不斷完善，網(wǎng)絡(luò)信息化已逐漸成熟，并成為工程項(xiàng)目管理中最重要的輔助技術(shù)。本系統(tǒng)正是工程信息管理的一種嘗試，正式上線以來(lái)對(duì)工程進(jìn)行了實(shí)時(shí)跟蹤、動(dòng)態(tài)管理，取得了一定的效果，管理效果如圖 3 所示。

圖3 管理成效

通過(guò)本工程的試點(diǎn)，率先探索數(shù)字化管理的實(shí)踐途徑，推動(dòng)企業(yè)的現(xiàn)代化、信息化建設(shè)。應(yīng)用系統(tǒng)使用至今有以下成效啟示。

(1) 減輕了員工的工作強(qiáng)度。將傳統(tǒng)的管理方式由點(diǎn)串成了線，形成共同監(jiān)督的機(jī)制，使現(xiàn)場(chǎng)的安全隱患能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)整改。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題和整改過(guò)程在本系統(tǒng)中可以追溯，員工通過(guò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析能夠把握某一時(shí)期現(xiàn)場(chǎng)安全的管理重點(diǎn)，可以進(jìn)行具有針對(duì)性的管理。

(2) 提升了施工管理水平。進(jìn)一步推動(dòng)項(xiàng)目管理的建設(shè)，一批安全隱患和問(wèn)題得到整改，有效防止了各類事故發(fā)生，工程質(zhì)量明顯提高，為推動(dòng)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供保障。

(3) 建立了系統(tǒng)的基本架構(gòu)。通過(guò)本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用形成了可復(fù)制、可推廣的標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)和模式，能夠指導(dǎo)和推動(dòng)在類似項(xiàng)目上實(shí)施。

5 結(jié) 語(yǔ)

數(shù)字化管理，節(jié)約型工地，是未來(lái)工程建設(shè)項(xiàng)目管理的目標(biāo)。本系統(tǒng)借助行業(yè)科技力量，在公司戰(zhàn)略方向的指引下應(yīng)運(yùn)而生，為本工程的項(xiàng)目管理創(chuàng)造了新的模式，與傳統(tǒng)管理模式對(duì)比有效改善了現(xiàn)場(chǎng)人員、設(shè)備、安全、質(zhì)量等的管理。同時(shí)，為后續(xù)類似工程數(shù)字化管理模式的創(chuàng)新與完善，提供了重要參考。該系統(tǒng)未能在環(huán)境保護(hù)等方面進(jìn)行分析與探討，團(tuán)隊(duì)后續(xù)將進(jìn)一步研究，以完善工程數(shù)字化管理模式。