建筑工程智慧工地應用發展研究
——以甘肅省某工程為例

王建平 魏宏亮 吳星蓉 劉福江

(1.甘肅省建筑科學研究院（集團）有限公司，蘭州 730070；2.甘肅建投科技研發有限公司，蘭州 730050）

引言

智慧工地是工程施工過程中應用先進的科技手段對工地中的軟件與硬件應用進行集成管理的工地，是基于BIM、物聯網、云計算等信息化技術，可支持人和物全面感知、數據采集、互通互聯、信息協同共享、風險智慧預控的建筑工地實施模式。隨著信息化技術及智慧建造技術在建筑工程項目施工中應用的不斷深入，多個省份針對智慧工地建設及評價都制定了相應的標準，規范了建筑工程智慧工地建設標準及其評價指標，有效推動了智慧工地在建筑工程中的應用水平[1]。

智慧工地建設雖然在多個建筑工程項目上有可供借鑒的成功案例，但同時也存在著一些問題。本文依托實際工程項目，從政府政策配套、技術手段、標準體系及人才培養等方面分析建筑工程智慧工地在建設中存在的問題，進而針對具體問題給出應對策略或建議。

1 國內智慧工地發展現狀

1.1 發展歷程

上世紀90 年代，隨著信息化技術的發展以及建筑業數字化轉型的需要，有關學者提出了類似于智慧工地的建筑工地信息化及智能化建設概念，并對其展開了探索及研究。智慧工地的發展歷程大致可以分為初步探索、定義內涵及應用發展等三個階段。

在初步探索階段，專家學者還未對智慧工地這一概念形成較為統一的認識，且當時信息化、智能化技術發展并不成熟，其與建筑工程施工階段相結合的程度還比較低，研究成果應用于工程建設的相對較少，但專家學者所做出的理論研究成果為智慧工地后期發展奠定了堅實的基礎。

在定義內涵階段，伴隨著科技的發展和信息化技術不斷應用于建筑工程項目，上海市寶山區于2012 年首次正式提出了建設智慧工地的號召，隨后廣聯達公司提出了智慧工地是基于信息化技術持續改進項目參建各方的溝通交流和管理模式，從而進一步實現項目的效益最大化。同時，很多專家學者也都提出了對智慧工地的見解，主要集中在智慧工地的概念及建設等內容。

在應用發展階段，隨著政府對智慧工地建設的引導及推動，多個地區都打造了建筑工程智慧工地示范項目，并相互之間組織觀摩交流，共同探討解決智慧工地建設中遇到的實際問題，以便進一步推動智慧工地發展，同時隨著各種新興技術的發展完善，智慧工地向著集成化、智能化方向發展[2,3]。

1.2 技術現狀

智慧工地物聯網技術主要包含采集、傳輸、處理三大階段，其中信息采集階段的主要支撐技術有GIS、RFID 等，信息傳輸技術主要包括5G、BIM 技術等，信息處理技術主要包括云平臺、大數據、人工智能等。現階段智慧工地技術主要應用在人員管理、安全管理隱患排查、信息集成管理及物料管理等方面，其中人員信息管理方面主要包括實名制、定位管理、考勤管理等；安全管理方面主要包括施工現場安全監測自動控制系統、塔吊預碰撞自動報警控制系統、無線射頻識別及防墜落監控等；信息集成管理方面主要包括BIM 技術建模及應用、云平臺、輔助決策系統、智能調度及信息綜合管理系統等；物料管理方面主要包括機械定位及數據信息收集、物料采購及出入庫信息動態管理等。

1.3 影響因素

通過查閱相關的文獻資料發現影響智慧工地發展的因素較多，智慧工地發展影響因素按照不同維度可分為政府因素、管理因素、經濟因素、技術因素、人員因素及認知因素六個方面。政府因素方面主要包括審批手續辦理的便捷度、法律制度的完善性、政策支持力度、政策發展的匹配性等；管理因素主要包括科研成果轉化機制、各方利益關系的平衡、激勵獎懲制度的配套、工作流程方法、與項目的實際契合度、組織協調的流暢性等；技術因素主要包括技術發展方向與趨勢、標準規范配套程度、技術成熟程度、新產品技術的實用性、新技術產品的更新速度、相關的硬件設施配套情況等；經濟因素主要包括市場環境的成熟程度、各利益主體間的博弈、培訓及使用成本、投入與產出效益情況、供應商的供應鏈條完善程度等；人員因素主要包括不同專業間人才交流通暢情況、市場上專業人才的供需情況、專業技術人才的能力水平等；認知因素主要包括傳統管理模式思維的轉變、認知及理解程度、接收及使用意愿、價值的認知與評估、學習興趣及成本等[4]。

2 智慧工地應用

2.1 項目概況

甘肅人民出版社第一新村81 號危舊房改造工程位于甘肅省蘭州市城關區自由路第一新村。本項目新建建筑總面積43 529.25 ㎡，地上36 883.25 ㎡、地下6 646 ㎡；共包含2 幢住宅樓，1#樓地上34 層、地下2 層；2#樓地下2 層、地上8 層，工程總造價1.49 億元，施工工期560 天。

2.2 項目重難點分析

本項目是危舊房改造工程，屬于重大民生工程，政府主管部門和建設單位對項目的質量、綠色施工管理、智慧建造及安全管理等方面有著較高的要求，且施工單位將本項目列為“爭創甘肅省BIM+智慧工地示范工程”、“甘肅建投綠色施工與智慧建造示范工程”、“甘肅省建筑業智慧工地示范工程”，擬參加第三屆“共創杯”智能建造技術創新大賽及甘肅省第四屆BIM 技術應用大賽并獲二等獎。在項目建設初期就圍繞工程進度、成本、安全、質量、人員、材料、設備及信息化管理等方面開展智慧工地建設工作，以確保目標的實現。

2.3 智慧工地建設情況

本項目智慧工地管理平臺結合速登寶、VR 安全教育系統、安全教育箱、智能工地寶及安全帽芯片、勞務實名制通道等勞務管理設備做好人員安全教育工作、管理出勤信息，保障務工人員權益；塔吊防碰撞系統、吊鉤可視化系統、防松動警示螺帽、防墜器、司機人臉識別防攀爬裝置、卸料平臺載重監測、吊籃安全監測、爬架智能監測系統、聲光預警監測設備協助特種人員操作機械，保證大型機械高效安全運行；基坑監測設備保障危大工程周邊環境安全；斑馬進度分析施工計劃與完成情況匹配度；智能物料系統實現物資進出場全方位集約管控；現場環境監測設備與場布噴淋聯動減少揚塵污染；質量自檢驗收系統、安全巡檢系統實現現場安全質量管理標準化；智慧工地管理平臺使現場管理數字化、可視化、信息化，加強項目對安全生產、工程質量、綠色施工的監督管理效率與管理決策能力的同時，提升項目管理人員對施工過程的掌控能力，項目智慧工地應用情況如表1 所示。

表1 項目智慧工地應用情況匯總表

2.4 智慧工地應用效果

本項目智慧工地管理平臺是基于建筑工程項目管理中的人、機、料、法、環五要素，以系統集成應用、數據記錄和數據展示為主線，構建了集勞務管理、機械管理、物料管理、質量管理、安全管理、進度管理及環境與能耗管理為一體，融合15 項應用點的集成管理系統平臺，如圖1（a）～（f）所示。

圖1 集成管理平臺展示

智慧工地管理平臺協助項目管理人員做到了勞務規范化管理、質量巡檢驗收閉環管理、安全文明綠色施工實時監測等工作，使項目管理人員根據現場施工進度、部位節點制訂針對性的管理措施，項目標準化體系建設、管線永臨結合應用、太陽能的使用、鋁模+爬架綜合應用、綠色施工過程監控管理等，提高了項目管理效率，節約成本68.49 萬元。

3 應用中存在的問題及分析

本項目通過智慧工地管理平臺的應用，雖然實現了現場信息數字化、可視化管理，提高了項目整體管控效率。但是項目在智慧工地建設中仍有幾點不足，例如系統雖全面打通工程、人員、設備管理的關鍵環節、重點關口，實行全過程監管、全流程管控，形成了超前預警、及時報警、現場處置、整改落實等閉環管理機制，但并未達到100%無死角覆蓋，仍有部分設備未能接入智慧工地管理平臺接口，例如標養室溫度、濕度、養護周期等信息只能依靠人工記錄。

綜上，本項目在智慧工地建設應用過程中受限于施工單位智慧工地相關專業人才不足，智慧工地建設投入較大，政府相關支持智慧工地發展的激勵政策不多，管理平臺兼容性不足、相關的政策標準不完善等因素的影響，未能充分發揮出智慧工地在項目管理方面降本增效的價值。

當前，建筑工程智慧工地的發展受限于政策、標準、技術及人才等方面的制約，仍然存在著一些問題，主要表現在配套政策與監管機制有待進一步完善、相關的標準規范還有待健全、尚未建立完備的智慧工地軟硬件體系、智慧工地專業技術人才質量不高且數量不足、應用單位重視程度不高等[5]，具體問題如表2 所示。

表2 智慧工地發展存在問題匯總表

4 智慧工地應用建議

4.1 政策方面

從政府監管的角度出發，建議完善智慧工地發展相關的法律法規，出臺更多的支持政策，加強監督管理及考核。

（1）進一步加強監督管理，由政府牽頭組織搭建相應的監管平臺及項目考評體系，采取定期或不定期的方式進行抽查和考核評定，并給予相關企業或項目一定的獎罰；

（2）結合實際需求，完善相應的法律法規。根據建筑行業發展現狀與趨勢，結合智慧工地發展的實際需要，進一步制定和完善相關的法律規定及行業安全生產的操作規程，保障行業秩序的穩定；

（3）制定出臺更多有利于智慧工地發展的配套政策。圍繞建筑企業及項目需要，制定有利于推動智慧工地發展的財政資金支持、稅收優惠、申獎優先推薦等配套政策[6]。

4.2 管理與認知方面

建筑企業應將智慧工地的管理納入日常管理考核的內容中，通過交流、學習培訓等方式，加深單位全體員工對智慧工地的認知，提高管理效率。

（1）提高使用者對智慧工地應用價值的認知程度。要讓一線使用者切實感受到使用智慧工地對提高管理效率、降低成本等方面的意義，消除有關人員的抵觸情緒，提高使用意愿；

（2）有針對性地開展學習培訓，降低相應的學習成本。對于使用者來說應用智慧工地將迫使他們學習相關的專業知識，而過多的學習內容會耗費大量的精力與財力，降低學習意愿，因此應結合實際需求開展針對性強的學習內容[7]；

（3）加強專業組織間的溝通協調力度，提高各方共建配合度。建筑工程智慧工地的建設需要建設單位、監理單位及施工單位的共同參與配合，且其中內外部溝通工作量大，應提高工作效率；

（4）優化管理培訓體系，提高與項目的契合度。根據項目智慧工地建設的實際需求，選取適用性強的管理系統、技術及集成模塊，制定相應的培訓計劃并開展培訓考核活動，提高應用效率；

（5）將智慧工地建設充分融入項目日常管理，切實發揮出智慧工地在項目降本增效方面的價值，避免出現建設智慧工地僅是為了“面子工程”的現象[8]。

4.3 技術方面

圍繞現場實際需求，研究開發更多使用價值高、性價比高的智慧工地新技術，制定相應的統一標準，提高成果轉化效率。

（1）制定統一的技術標準，避免因標準不一或多重標準的現象，提高產品的兼容性。結合企業和項目的具體需求制定統一的模塊標準、參數標準和平臺數據源格式等，增強不同廠家產品的兼容性，提升數據、軟硬件的統一性[9]；

（2）創新科研體制，提高科研成果轉化效率，加大新技術應用比例。從智慧工地建設過程中遇到的實際技術問題及需求出發，進行技術創新，提高新技術解決現場實際問題的能力，降低新技術應用成本；

（3）明確技術發展方向，提升技術成熟水平，多措并舉降低智慧工地應用成本。基于建筑工程智慧工地發展方向，依托企業和項目需求研發相應的技術，并不斷優化完善、提高技術成熟度，從而在降低應用成本的同時切實解決實際問題。

4.4 人才方面

依托高校設置與智慧工地相關的專業學科，將職業教育與技能培訓相結合，加大人才培養力度，提高人才數量和質量。

（1）加大人才儲備力度，保障充足的人才數量。智慧工地建設是一個復雜的綜合性系統，對人才的要求相對較高，應培養一批復合型的高端人才，為智慧工地的發展提供人才儲備[10]；

（2）完善智慧工地相關學科設置，提高人才質量。近年來，部分高等院校已開設了智慧建造與智能建造等專業學科，但畢業生水平究竟能否達到預期效果還未經歷市場和實踐的檢驗，應鼓勵高校開設相關應用性強的學科，加大學科覆蓋面[11]；

（3）加強各專業人才間的交流，開展職業教育和技能培訓。擴展智慧工地建設相關知識培訓范圍，開展人才動態交流活動，提高各專業間的溝通效率，并提升各專業人才技能和智慧工地整體應用效率。

5 結語

以實際工程項目智慧工地建設及應用為依托，通過分析制約智慧工地發展的政策配套、標準規范、技術、人才等方面的問題，有針對性地提出了相應的實施建議。隨著配套政策與監管機制的進一步完善，相關的標準規范的逐步健全，以及智慧工地專業技術人才質量、數量不斷提高和新技術的不斷發展，建筑工程智慧工地的發展將會越來越好，為建筑行業的高質量發展增磚添瓦。