數字化技術在建筑施工過程中的應用

羅小軍

目前，建筑行業主要將數字化技術應用于建筑設計、模擬、施工、監測及維護等環節，初步實現了建筑施工過程的智能化、自動化和數字化[1]。盡管數字化技術在建筑施工行業中的應用還處于初級階段，但是該技術已經對建筑施工行業的發展產生了深刻影響，并為建筑施工行業帶來新的發展機遇。數字化技術的應用將不斷推動建筑施工行業的發展，推動行業走向更加智能、綠色和可持續的方向發展。因此，有必要分析數字化技術在建筑施工過程中的應用。

1 數字化技術在建筑施工過程中的優勢

1.1 提升協作和溝通效率

數字化技術可以為不同部門的項目人員提供幫助，如專業方案中的模型、數據等對于項目參與人員是公開的，有利于所有項目人員更好地理解項目方案，進而在工作中更好地協調工作，具體為：第1，實時協作。方案審核、數據修改等工作在數字化平臺上均可以實現遠程操作，有利于節省時間和資源?；üこ桃惑w化管理平臺如圖1 所示。第2，數據共享。依托數字化技術可實現數據高效存儲，當項目人員需要了解相關數據時，可以通過數字終端直接訪問中央數據庫，以實現共享數據的目標[2]。數據共享有助于加強項目團隊的協作程度，減少錯誤和重復工作。第3，可視化溝通。項目人員借助數字化平臺有利于直觀掌握整個項目的進度，減少誤解，提高項目的透明度和可控性。第4，精確度提高。具備更高的自動化程度，有利于簡化重復性任務，促使項目團隊在落實規劃、優化設計等方面獲得更好的成果。出現問題時，自動化模型可自動辨識并發出預警，提醒相關人員進行修改。

圖1 基建工程一體化管理平臺（來源：網絡）

1.2 降低成本

數字化技術在降低成本方面，體現為：第1，建筑師和工程師借助數字化模型可以更好地規劃和設計建筑結構，減少不必要的花費。第2，依托數字化模型可以構建三維建筑模型，還能模擬不同材料和工藝的組合方式，有助于合理施工，避免浪費。第3，自動化系統可以在很大程度上替代人力。比如使用自動化機械可以減少對人力的依賴，不僅有利于提高施工效率，還能降低人力成本。同時，利用數字化技術可以提高供應鏈的可視性和協調性，使供應商和承包商之間的物流過程更加流暢[3]。第4，在建筑施工過程會產生各種廢品，如果能合理利用這些廢品，實現“變廢為寶”的目標，也能為降低成本貢獻力量。如施工方通過數字化模型可以更好地規劃建筑廢棄物的處理和回收方案，進而實現減少浪費和降低成本的目標。

1.3 提高建筑質量

數字化模型在提高建筑質量上具有以下作用：第1，幫助設計師和工程師更好地規劃建筑的各種細節，如建筑構造、材料選擇等。第2，幫助相關人員檢查并處理建筑模型中存在的錯誤，從而減少建筑施工出現問題的頻率。第3，幫助設計師和工程師優化建筑的布局和結構，從而提高建筑的質量。

2 傳統建筑施工過程中存在的問題

科學技術的進步和對建筑質量、安全和環保程度的要求越來越高，傳統建筑工藝已經難以滿足新要求，在施工過程中會出現一系列問題，如無法實現精細化管理、無法把控施工進度、資源配置不合理等。

2.1 無法實現精細化管理

傳統施工現場較為混亂，精細化管理不到位問題非常突出，導致原因：

1）傳統施工現場的環境一般較為復雜，土壤、氣候、人員以及機械設備等因素均會影響現場環境，想要對這些因素進行精確控制和管理的難度較大。

2）傳統施工過程依賴大量人工操作，但是因為人力資源不足，所以往往會出現不同部門、不同工種人員混在一起進行施工的情況，這不僅為管理帶來難度，也容易導致質量、效率等方面的問題[4]。

3）傳統施工過程中缺乏明確的標準，施工人員一般會憑借經驗進行判斷，這便造成施工過程難以遵守統一的施工標準。

4）傳統施工過程的信息流動方式單一，流通效率低，導致各個環節之間缺乏有效的信息共享和協調，使得管理難度增加。

2.2 無法把控施工進度

無法把控施工進程體現在：

1）在傳統施工過程中，因難以精確預測每個環節具體需要多長時間、多少勞動力，因此很難掌握人力資源投入總量，施工過程中的管理和監督難度較大。

2）材料運輸、機器設備的調度等也難以協調。受各種因素的影響，會出現建筑材料無法按時到位的情況，影響施工進度。

3）傳統施工過程中的信息流動比較緩慢，領導層無法及時獲取施工現場數據。

4）傳統施工過程中涉及的變更管理，包括設計變更、施工變更等，處理起來比較困難，容易引起工程進度的延誤。

2.3 資源配置存在不足

傳統施工過程通常涉及大量資源的協調和安排，資源配置效率較低具體為：

1）在傳統施工過程中，資源使用缺乏整體規劃和協調，各部門之間相互獨立[5]。

2）由于傳統施工過程中信息流動受限，各部門之間缺乏溝通和協作機制，導致施工信息不對稱和溝通不暢，無法及時協調和調配資源。

3）傳統施工資源的配置方法通常比較單一，無法根據實際需要進行靈活調整。

4）傳統施工過程中資源的配置和管理依賴人工經驗和主觀判斷，缺乏數據支持和決策分析。

3 數字化技術在建筑施工過程中的應用

數字化技術可以幫助建筑師、工程師、施工人員、管理人員更好地理解和掌握項目的各個方面，提高效率和質量，降低成本和風險。本文將從以下4 個方面分析數字化技術在建筑施工過程中的應用。

3.1 在優化施工方案中的應用

在優化施工方案中應用的優勢為：

1）可以借助數字化技術的強大功能對施工階段進行四維處理。例如，依托數字化平臺可以將施工階段進行四維處理，有利于及時發現在相應的時間點是否完成了施工任務。

2）借助數字化的技術能夠模擬工程項目中的一些重點或者難點，便于施工單位對施工順序、施工工藝等進行優化，使得最終施工方案更為合理。例如，使用建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術模擬施工階段，能夠確保施工方案滿足現場要求，保障施工順利進行，如圖2所示[6]。

圖2 建筑信息模型（來源：網絡）

3.2 在施工項目把控中的應用

在把控工程項目的整體施工進度以及施工質量方面，數字化技術具有重要的作用，具體應用策略：

1）利用數字化技術對實際的工程項目進行模擬，從而精準把握施工階段的施工進度，輔助施工單位采取合理的施工方案。

2）利用數字化技術為所有參與方提供交流平臺，有利于及時發現施工期間存在的問題。

3.3 在展示建筑產品中的應用

依托數字化技術能夠將建筑工程以三維動畫的形式展現出來，使其更加生動形象。如當前房地產銷售盛行“期房銷售”，也就是房子還未建起來便要銷售，此時建筑方可以通過三維動畫模擬整個建筑工程項目（圖3）但要注意的是，借助三維動畫進行模擬期間，如果沒有準備充足的素材，會造成動畫渲染單一，難以帶給客戶眼前一亮的感覺。如在傳統廣告宣傳過程中，企業需要投入大量的資金、時間以及精力，這種方式不僅浪費資源，甚至無法取得很好的宣傳效果。而數字化技術能夠為廣告公司提供包含整個建筑工程項目所有的數據信息，有助于提升三維動畫以及工程仿真質量和渲染效果，真實反映工程項目的實際情況。

圖3 期房銷售三維動畫模擬圖（來源：網絡）

3.4 在校驗中的應用

數字化技術在建筑施工過程中的應用能夠大幅提升校驗效率，如全球定位系統（Global Positioning System，GPS）借助衛星捕捉坐標信息，將相關數據傳遞給流動站，并通過網絡傳送回基站，最后再通過計算機剔除其中的錯誤點，完成坐標點定位[7]。如借助BIM 中的三維技術，能夠將建筑工程項目的所有數據信息輸入到計算機中，然后將虛擬結果和實際工程項目進行對比，從而可及時發現施工過程之中出現的問題并加以解決。此外，業主還能借助數字技術觀察整個建筑工程項目的實施效果，進而提出自己的訴求。

4 結語

目前，數字化技術在建筑施工領域中已經初見成效，但還有很多可以優化的地方，因此需要持續探索和研發新的數字化技術，使其更加智能、高效和實用，為建筑業的可持續發展奠定基礎。

未來，數字化技術必將在建筑施工中得到更廣泛的應用，為建筑業帶來更大的發展潛力和機遇。但是，數字化技術的應用也需要建筑師、施工人員和相關專業人士不斷學習新知識，以此適應數字化技術不斷發展帶來的變化。因此，在建筑數字化時代，需要不斷探索創新，勇于嘗試新技術，并始終保持開放和合作的態度。