自動化技術在施工企業安全與質量管理中的應用

張 敏

上海建工二建集團有限公司 上海 200080

隨著近年來施工行業的快速發展，新時期下的建筑企業已經進入深化改革、轉型升級的重要時期[1]。在此背景下，推動智能化和自動化技術在施工企業項目管理中的創新發展，將有助于企業整體施工質量、施工效率和安全管理能力的提升，從而進一步提升建筑企業施工水平，促進建筑企業轉型升級。在未來，智能化和自動化技術的創新應用將有望成為建筑施工企業發展的重要領域之一。

1 項目管理的現狀和困境

工程項目存在著施工周期較長、涉及材料種類和數量多、施工人員工種多、人員流動性強[2]、設備專業性強等特點，造成項目管理內容繁多復雜。

傳統的施工數據收集往往以人工收集為主，現場監控人員需要消耗大量的人力、財力、時間等來進行信息收集和數據處理，且人工數據收集對工作人員有一定的經驗要求。然而復雜煩瑣的人工數據收集不能實現自動采集，往往導致信息不及時或者數據誤差較大等，造成決策失誤、效率低下等問題，最終直接影響到了企業工程安全與質量的管控效率。傳統項目管理方式已難以適應日益精細化的質量安全管理要求，而智能化和自動化技術的應用將有效緩解施工單位的管理困境。

2 現場自動化設備的研究與應用

先進的自動化技術和信息技術可促使施工現場高效管理的實現。借助數據自動化采集技術來跟蹤定位項目對象，并及時傳輸和處理數據信息，進而向現場監控人員傳遞施工現場的具體情況，有助于施工現場安全與質量的有效監控和管理，提升現場施工效率。

2.1 智能化現場質量管理

每一個建筑工程項目都會對施工項目的材料、人員、設備、工序等提出質量要求。通過自動化設備，可對人工難以監測和記錄的大量現場數據進行自動采集分析，尋找質量問題所在，從而提升質量管理水平。

自動化監測設備可加強施工全過程的質量控制水平，節約人力、物力。例如，智能大體積混凝土測溫系統（圖1）可起到智能化溫度監測與數據分析的作用。該系統由測溫計、發射器、路由器等部件組成。發射器可自動實時收集由埋置于混凝土內測溫計測得的溫度，并通過路由器上傳至云端。管理人員可通過相應軟件實現混凝土溫度信息的采集與存儲、顯示與預警。只需簡單操作便可實現大體積混凝土溫度的實時監控，節省了專業人員在項目部定點監控所需的大量人力、物力，且可避免人工采集過程中的差錯，有效提升了大體積混凝土溫控的信息化水平。

圖1 智能大體積混凝土測溫系統

通過自動化設備的應用，同樣可降低施工作業難度，發現傳統手段難以判斷的質量問題。例如，通過智能化灌漿設備，可對預制裝配式灌漿套筒的灌漿全過程進行監控和數據記錄，解決灌漿套筒的質量監測難題。智能化灌漿設備可實時監測灌漿過程中的灌漿流速、流量、灌漿壓力，并實現對于過程數據的保存和記錄。在完成灌漿作業后，管理人員可以隨時調取過程數據信息，通過簡單的判斷就可以了解灌漿作業能否滿足工藝要求。與此同時，工人可以對智能灌漿機進行“一鍵式”操作，設備將通過監測獲得的參數，對灌漿過程進行全自動調節，降低了工人的操作難度，進一步提升了質量管理的可靠性。

2.2 智能化現場安全管理

在施工現場使用自動化系統，有利于實現施工現場各類安全問題的可視化，有利于施工現場高效率的信息溝通和傳遞，也有利于標準化安全實施的監督和管理。

工地安全管理目前主要是通過巡檢方式，對可能帶來風險的違章行為進行監督和制止。通過智能化安全巡檢設備的開發（圖2），可有效提升安全檢查效率。安全巡檢設備分別為現場單兵終端和指揮中心指揮終端。系統通過移動式攝像頭采集現場視頻信號，并遠程傳輸至通信指揮系統。在需要對重大危險作業進行監測或發生險情時，將單兵終端置于現場，便可通過天線將攝像機畫面實時傳輸至指揮中心，便于實時指揮。在日常巡檢和危險作業環節或進行施工時，也可將設備布置于現場，全方位地對現場進行安全監控，提高項目現場管理水平。

圖2 智能化安全巡檢設備

另外，應用自動化設備，同樣可大幅提高安全交底、安全警示的效率，提升施工人員危險作業意識。例如，智能感應語音提示系統可安裝于塔吊區域、材料吊裝區域、禁火區域等需要提醒施工人員注意的安全防范區域。系統內置超聲波探測裝置，當有人員在設備附近進行活動時，可自動感應并播放預先錄制的提示語音，從而對靠近人員進行安全提示，做好安全交底、安全預防和防范工作。

2.3 智能化現場人員管理

建筑施工需要投入大量的人力，施工現場人員往往多且復雜，傳統的現場人員管理方式實施難度較大。自動化設備的應用，可使人員管理難度大大降低。

通過自動化設備，可實現施工現場的智能化考勤管理和記錄，對施工項目的人員安全進行把控和監督。例如，事先將員工圖像和身份信息采集入數據庫，通過人臉識別等手段對信息進行配對，便可更準確地實現項目人員的身份核實。同時通過系統，可記錄每位人員的考勤信息，實現進出場記錄、會議出席情況的自動獲取和儲存，為現場安全管理和后期人工結算提供依據。

3 施工數據云平臺的管理和應用

目前各行各業的管理決策正在從“業務驅動”轉變為“數據驅動”[3]。云平臺、大數據管理可為施工企業在企業和項目層面提供重要數據收集和應用服務，從而使企業管理工作規范化和細致化，有利于提高項目運行效率和整個企業對下屬項目的掌控能力。

將現場各類自動化設備加裝數據收集模塊，便可搜集整理施工現場的各類信息，自動形成圖片、影像資料，并保存到企業數據庫中。通過云平臺，企業各條線便可實現施工現場的跨時間、跨空間管理，使工程信息在建筑全生命周期內做到數字化傳遞。在智能化的管理環境下，可以對重要信息和施工方法進行分享，提供解決方案，并對相關人員及時預警提示。這對提高工程安全與質量管理的效率、提升工程社會效益和經濟效益有著積極意義。

同時，通過對企業下屬各項目所得數據的匹配、整合和綜合分析，有利于施工企業尋找管理中的通病問題，從而對癥下藥。有利于企業對項目的人力、物力、財力進行統一配備、周轉和管理，從而在企業層面提高成本、質量、安全等整體管理水平。

通過各類數據的積累，有助于企業形成更多符合自身特點的各類施工場景的數據模型和控制模型，以此更好地提升施工現場作業的規范化水平。

4 自動化設備的應用前景

自動化設備的不斷發展和合理利用，將使建筑施工企業的生產和管理向更集約、更高效的方向邁進。

4.1 提高施工效率

通過自動化和智能化設備的進一步普及，將有效提高施工機械化的程度，降低人工成本，提高生產效率，加速建筑施工企業生產方式的轉變。

4.2 綠色制造

在發展施工自動化的同時可將綠色制造理念融入其中，使材料的利用率在自動化技術的協助下達到最高，并最大限度地減少施工對環境的負面影響，促進企業可持續發展。

4.3 智能化

未來施工自動化設備可結合人工智能等技術，讓系統模擬人類的生產思維及推理判斷，使施工設備更智能化、人性化地服務于施工生產，從而協助施工人員進行決策，降低施工人員的勞動難度。

4.4 區塊鏈技術的應用

區塊鏈技術可為施工企業提供溯源性追索，實現建筑材料供應鏈、工程設備租賃、工程各類參與者、工程造價數據的可溯源性管理，并將建筑施工過程中的所有信息整合在一個平臺之下，從而有利于工程的實時監督和事后追責，最終將促進施工質量整體提高。

4.5 人員精細化管理

通過智慧施工技術，一方面，有望進一步對現場施工人員的作業方式、作業時間、作業內容等進行更精細化的記錄和管理。另一方面，施工企業可進一步建設掌握自動化和智能技術的管理人員團隊，保障新技術在工程項目中的合理應用。

5 結語

在新時代背景下的建筑企業正面臨著發展轉型的難得機遇。建筑自動化技術在施工企業中的開發和應用，有助于提升施工的效率和質量，有助于施工現場的高效管理，有助于施工人員和各類成本的降低。在將來，建筑自動化技術的應用將進一步促進建筑企業的發展，從而為我國的建筑事業做出更大的貢獻。