關于建筑智能化項目施工管理措施研究

黃寧波

（航天云網數據研究院 （廣東）有限公司，廣東 廣州 510700）

現階段，人工智能、信息傳感等高新技術手段在建筑工程領域中得到廣泛應用，我國建筑業處于高速發展時期，邁向 “建筑工業4.0”的全新發展階段。與此同時，在施工管理層面上，雖然提出智能化管理的全新概念，并在多數建筑項目中得到推廣實施，但這一模式仍處于初步發展階段，存在管理手段單一、管理觀念落后等諸多問題有待解決，限制了施工管理水平的提升，本文就此開展研究。

1 建筑智能化項目施工管理特點

1.1 涉及面廣

施工管理活動涉及到建筑智能化項目的各個方面，既要組織班組成員按照既定施工技術方案、施工組織計劃開展施工活動，還要做好安全、質量、工期進度、造價等方面的管理工作，并著手解決專業沖突、設計變更、材料供應量不足等突發情況。與此同時，舊有的管理模式較為粗放，沒有對管理標準、各部門職責范圍、業務流程加以明確規定，依賴管理人員的主觀判斷、工作經驗，導致管理效果存在不確定性，沒有為工程質量、施工安全提供有力保障。

1.2 制約性強

建筑施工活動是一項循序漸進來開展的綜合性活動，唯有營造一個穩定的外部環境，才能保證施工活動順利開展，實現預期管理目標。但根據實際施工情況來看，管理效果受到現場環境、人為操作、機械設備等多方面因素的制約影響。例如，當出現強風、暴雨等惡劣氣候時，無法在保障作業安全、施工質量的前提下繼續開展構件吊裝等室外作業、高空作業，既定施工組織計劃無法繼續實施，進而對工期進度造成影響，嚴重時造成工期延誤的后果。

1.3 信息流量大

在智能化施工、智能化管理背景下，在建筑施工期間會持續產生、收集海量信息，如傳感器上傳的現場監測數據、系統運行數據、現場環境氣象資料等，對信息采集處理、決策分析能力提出了更高要求。例如，在機械設備維護管理方面，需要采集、分析機具設備的歷史運行數據和實時數據，借鑒設備歷史故障案例和同類故障案例，判斷機具設備運行工況是否穩定，預測各類故障的出現率，在其基礎上制定機具設備的維護保養計劃，如設定日常維護保養頻率、設定預防性維護時間點。

1.4 工作量大

相比于早期建筑，建筑智能化項目的建設規模較為龐大，且施工管理模式、方法手段、管理內容發生明顯改變，施工管理工作量明顯增多，傳統管理模式難以滿足實際管理需求，低效管理問題時有出現，嚴重時還會形成管理盲區與管理薄弱環節。例如，在信息處理方面，傳統管理模式采取手工記錄方式，由管理人員手動采集有關質量、工期進度等方面的信息數據，再將數據編制成表格文件、歸檔保存，用于反映施工情況，在信息記錄期間偶爾出現遺漏錯誤問題，且管理信息時效性不足，明顯削弱了施工管理能力，難以第一時間發現問題、著手解決。

2 建筑智能化項目施工管理現狀

2.1 管理觀念轉變不徹底

在信息時代背景下，雖然多數建筑企業紛紛推行全新的智能化施工管理模式，運用到大數據、物聯網、智能決策等技術手段，取得顯著成果，施工管理水平與工程建設質量得到一定幅度的提升。然而，卻普遍存在管理觀念轉變不徹底的問題，并沒有正確認識到智能化管理模式的價值所在，僅在信息采集、現場巡查、資料存儲等少數場景中應用到這類高新技術，管理水平及效率存在進一步提升的空間。簡單來講，在部分建筑智能化項目中，仍舊實施傳統的粗放型管理模式，依賴管理人員的主觀判斷來判斷施工情況、制定管理計劃，智能化技術在施工管理期間主要起到信息搜集、歸類整理的作用，受人為主觀硬性，偶爾出現施工狀況誤判、管理計劃缺乏可行性、錯誤決策的問題。

2.2 管理手段單一

在建筑智能化項目中，隨著施工規模的擴大，面對復雜現場環境與管理背景，舊有管理模式暴露出管理手段單一的問題，既無法立體化、層次化的反映施工期間遇到的問題，同時，現有管理手段的流程步驟較為繁瑣，占用管理人員大量時間，且實際管理效果很難達到預期要求。例如，在人員管理方面，需要管理人員向班組成員詳細交待施工內容、記錄施工人員出勤次數與時間、前往現場統計場內人數，以及組織開展技術交底、安全教育、崗前專業培訓等工作，管理負擔較為沉重，且多數管理工作具備重復性特征。在環境管理方面，要求管理人員前往現場檢查有關環境保護方面的管理計劃、管理措施落實情況，如檢查施工現場噪音是否超標、空氣灰塵含量是否超標，根據所發現問題采取改進措施，督促班組成員按照施工規定開展操作，需要在施工期間重復開展多次現場巡查工作，方可確保環境保護措施得到貫徹執行，實現綠色施工目標。而在安全管理方面，也要求管理人員不定期前往現場開展安全巡視檢查工作，如檢查施工人員是否正確穿戴安全防護設備、在臨邊洞口等特殊部位是否擺放施工警示標志和采取防護措施，很難發現全部的安全隱患，在非巡查期間偶爾出現安全違章行為。

2.3 缺乏軟硬件設施支持

智能化施工管理模式的實施，離不開硬件設備、軟件程序的支持，以此來實現系統功能，便于施工管理工作開展。例如，在現場安裝若干攝像頭，由攝像頭拍攝、上傳影像視頻，幫助管理人員遠程了解施工現場各處區域的實際情況，及時發現安全違章和違規操作行為，借助智慧工地系統或是現場對講系統來反饋問題，督促班組成員整改。

然而，當前在部分建筑智能化項目中，雖然全面實施智能化施工管理模式，但卻存在硬件設備數量不足與種類有限、信息化管理系統功能單一與性能落后的問題。第一，在硬件設施層面，問題表現為缺乏自動化設備、設備性能落后、終端感知裝置種類偏少的問題，導致多項智能化管理手段并不具備實際應用條件，一部分智能管理手段雖然得到實施，但卻沒有取得預期管理效果。例如，在智能決策場景中，雖然可以應用BP神經網絡、模糊邏輯推理等智能算法來模擬施工過程、推演下一階段施工情況，但由于所配置處理器型號老舊，運算性能較差，部分決策結果并不具備實際參考價值。第二，在軟件設施層面，問題表現為管理系統功能不全，僅開發設備監控、人員統計、現場監控等少數幾項使用功能，功能結構未完全涵蓋施工管理內容，仍舊采取人工巡查、手動錄入等傳統管理方法來開展部分管理工作。同時，還存在系統數據庫容量不足、數據庫種類單一的情況，容量不足導致部分歷史數據需要定期刪除、無法存儲項目建設期間的全部信息數據，數據庫種類單一導致多源異構數據在處理存儲期間偶爾出現格式屬性沖突、數據丟失的問題。

3 建筑智能化項目施工管理的優化措施

3.1 樹立正確管理觀念

智能化施工管理并非是在管理活動中簡單應用信息傳感、大數據等技術手段，而是一種依托智能化技術來構建的全新管理體系，相比于傳統管理模式，無論是管理內容、方法手段、流程步驟、決策方式都有著明顯變化。對此，為最大程度強化施工管理能力，建筑企業必須樹立智能化管理的正確觀念，推動智能化管理與全過程、精細化、動態化等管理理念的深度融合，在其基礎上建立現代化施工管理模式。

以智能化+全過程管理模式為例，BIM技術為核心，由BIM技術持續采集建筑工程自策劃立項到運維管理期間的全部工程信息，為施工管理工作的開展提供信息支持，并使用到碰撞檢查、三維建模、模擬試驗等軟件工具。其中，在事前管理階段，應用BIM技術開展可視化技術交底工作，搭配應用BIM與VR技術進行安全教育和專業培訓工作，根據施工模擬試驗結果來論證方案可行性、制定施工組織計劃與管理方案。在事中管理階段，持續把攝像頭、傳感器、識別器等終端感知設施采集的現場監測信號轉換為可識別數字量并上傳至數據庫，由數據庫帶動BIM模型進行同步更新，覆蓋歷史數據，通過模型來可視化呈現現場施工情況，幫助管理人員全面掌握施工情況、判斷管理方案與施工組織計劃是否得到貫徹執行，及時發現突發狀況并著手解決。而在事后管理階段，既可以將BIM數據庫中所存儲信息作為竣工驗收的憑證，避免因資料收集不全而導致工程無法竣工交付，同時，還可以在所收集工程信息基礎上，對建筑智能化項目的施工過程、管理過程進行復盤分析，通過施工模擬、仿真實驗等手段，探討施工管理期間存在的主要問題，采取相應改進措施，避免同類問題在后續項目中反復出現。

3.2 采取多元化管理手段

在建筑智能化施工背景下，面對日益復雜的現場環境，建筑企業需要采取多元化管理手段，以此來彌補單一方法手段的缺陷不足，強化施工現場管控能力。

1）在人員管理方面，在工程現場內部安裝若干攝像頭，由攝像頭持續采集視頻圖像，將視頻上傳至系統后臺進行處理，自動統計場內人數，由管理人員觀察現場人員是否存在搭乘運輸車輛等不規范操作行為。同時，組合應用BIM技術和VR技術，按照施工現場情況搭建虛擬現實場景，將施工人員沉井到虛擬現實場景中進行技術交底，通過上手實操來加深印象、積累施工經驗。

2）在材料管理方面，應用到物聯網與射頻識別技術，在預制構件內部、建筑材料包裝上安裝電子標簽，在標簽內記錄材料生產日期、規格尺寸等信息，在入場時由工作人員手持閱讀器來掃描標簽，從中獲取材料、構件的相關信息，將信息錄入數據庫中，直接統計材料種類、數量，實時更新材料庫存數量，以此來減輕材料管理負擔，無需管理人員手動錄入信息。

3）在技術管理方面，應用BIM技術，在正式施工前開展模擬施工試驗，以動畫形式來演示不同假定條件下的施工過程，根據施工過程、成果質量，判斷施工技術方案是否具備實施條件，如果在模擬施工期間出現安全事故、質量問題頻發、工期延誤等問題時，表明施工方案不合理，需要對施工技術方案內容進行優化調整，必要時重新選擇技術品種與工藝做法。

4）在環境管理方面，在工程現場及周邊區域安裝若干種類的探測器，持續探測空氣中粉塵量、噪音分貝等參數，對比實時探測值與額定值，在探測值超標時表明現場出現環境污染問題，根據探測結果來判斷污染種類、污染程度和具體位置，由管理人員前往現場分析污染成因，或是遠程下達控制指令、督促相關人員進行整改。同時，在現場安裝自動洗車機、噴霧器等自動化設備，在車輛運輸入場時，遠程控制洗車機來沖清車輛表面附著灰塵，在檢測到現場空氣粉塵超標時開啟噴霧器來噴霧抑塵。

3.3 搭建智慧工地管理系統

為推動施工管理體系的全面發展，切實提高質量、安全、造價、工期等各個方面的施工管理水平及效率，建筑企業必須搭建智慧工地管理系統，借鑒同類項目案例與分析實際管理需求，在其基礎上制定系統開發方案、完善系統功能。一般情況下，需要在智慧工地系統中開發勞務實名制、安全帽定位、可視化監控、卸料平臺監控、機械設備監測、車輛出入監控、煙霧報警、VR安全教育等數十項使用功能。例如，設備監測功能是通過內嵌傳感器來持續采集電壓、電流等參數量的監測信號，將信號發送至系統后臺，以數字量的形式可視化呈現設備運行狀態，并在檢測到設備異常運行時發送報警信號。安全帽定位功能是在施工現場派發新型的智能安全帽，內嵌定位器、攝像頭等裝置，在現場人員違規取下安全帽時，自動發送報警信號，幫助管理人員發現這一安全隱患。

此外，考慮到建筑智能化項目有著信息流量大的特征，在施工期間持續產生海量數據，且數據處理效果與管理效果保持密切聯系，如果數據處理不及時、存儲數據不足，將會降低管理時效性和決策分析準確性。對此，建筑企業需要將智慧管理系統接入大數據平臺，開發云數據庫，將施工管理期間的施工模擬、方案可行性評估等復雜計算任務提交至大數據平臺處理，把所采集與產生項目信息提交至云端存儲，從而解決智慧工地系統數據處理能力差、本地數據庫可用容量不足的問題。

4 加強硬件設施建設力度

為保證智慧工地管理系統使用功能得有效發揮，取得理想管理效果，建筑企業需要進一步加強對硬件設施的建設力度，在工程現場安裝多種類、具備自動化與智能化水準的硬件設備。同時，在配置硬件設施時，還應遵循目的性原則，圍繞實際施工管理需要來選擇設備種類。例如，在建筑樁基施工期間，為把控施工質量、及時發現質量隱患，應搭建數字化樁基施工系統，在樁基施工區域安裝流量傳感器、深度傳感器、壓力傳感器等裝置，以及安裝信號天線和記錄儀主機，由傳感器持續采集打樁壓力、樁孔開挖深度或樁尖入土深度、注漿量和液面上升高度等參數的測定值，將測定值提交至記錄儀進行備份整理，再經過信號天線發送至智慧工地管理系統，幫助管理人員全面、準確的掌握樁基施工情況，在發現樁孔底部沉渣層厚度超標、斷樁、樁身夾泥等工藝問題時，及時叫停樁基施工，待問題得到妥善處理后恢復正常施工，避免形成質量隱患、危害基礎結構與建筑物上部結構安全。

5 培養高素質管理人才

無論在任何施工管理模式下，人都是管理活動的開展主體，起到不可忽視的重要作用，管理人員專業素養決定著施工管理效果。目前來看，由于智能化施工管理模式推廣實施時間較短，部分管理人員對此缺乏全面認知與深入了解，仍舊按照自身習慣開展具體工作，由此出現施工管理水平、效率提升幅度不明顯的情況。對此，建筑企業需要以培養高素質管理人才作為現階段工作重點，加強有關理論學習、實操演練方面的培訓力度。其中，理論學習是幫助管理人員對智能化管理模式的本質、作用機理、相關理論基礎、全新管理方法進行全面了解，主動改變思維定勢和工作習慣。實操演練是由管理人員上手智慧工地管理系統進行實際操作，在操作期間提供指導，幫助管理人員快速熟悉智慧工地系統的操作方法與業務流程，以及掌握誤刪數據信息等問題的正確應對方法。

6 結語

綜上所述，智能化管理是建筑工程的必然發展趨勢，也是強化施工現場管控能力和保障管理時效性的重要舉措。建筑企業必須認識到智能化施工管理的價值所在，清楚建筑智能化項目管理特點和實際存在的問題，積極落實樹立正確管理觀念、采取多元化管理手段、搭建智慧工地系統、加強硬件設施建設、培養高素質管理人才五項優化措施，為我國建筑業提供不竭發展動力。