數字化施工技術在工程中的實際應用

周干人

（十一冶建筑工程集團有限責任公司，廣西 柳州 545001）

隨著信息技術的不斷發展，物聯網、大數據、BIM等數字技術日益成熟，數字化技術開始應用于施工過程中的進度管理、質量管理、安全管理等方面。目前，數字化施工技術已經涵蓋了建筑工程的全過程管理，包括設計、施工、運維等各個環節，它能夠大大提高施工效率、降低成本、提升工程質量，從而滿足建筑行業日益增長的發展需求，能夠實現施工過程的信息化、智能化和精細化，使得施工過程更加高效、精確和可控，從而大大提升建筑行業的生產效率和工程質量。

1 數字化施工技術在工程中的具體應用場景

1.1 BIM 技術在建筑工程中的應用

（1）建筑信息建模：利用BIM 軟件創建建筑工程的數字模型，包括建筑結構、機電設備、裝飾裝修等各個專業領域。（2）協同設計與施工：不同專業領域的團隊可以在同一平臺上進行模型創建和修改，實現協同設計和施工，減少信息傳遞的誤差和重復工作。（3）施工進度管理：通過BIM 模型與施工進度計劃的關聯，可以實時監控施工進度，及時發現和解決進度延誤問題。（4）施工質量管理：利用BIM 模型進行質量檢查和驗收，確保施工質量符合設計要求和相關標準。以當前BIM 技術與大數據技術的結合為例，這種質量管理系統廣泛應用于施工企業的整個施工管理過程。該系統與企業OA 系統緊密相連，確保集團、分公司和項目之間的順暢溝通與協作。無論是從集團到分公司、再到項目的政策下發與生產檢查，還是從項目到分公司、再到集團的各類申請與生產匯報，均通過該系統完成。質量管理系統通過現場數據采集，實現現場的質量與安全管理，生成各類報告如日志、日檢、周檢、月檢和季檢等。這些數據詳盡完整，包含日期、天氣、溫度、濕度、時間、地點、工序和詳細照片等信息，既可作為詳細的記錄，也可構建強大的數據庫，為設計和施工的持續改進提供堅實的數據基礎。

1.2 自動化和智能化施工技術的應用

（1）自動化測量和定位：利用GPS、激光掃描等技術進行自動化的測量和定位，提高施工測量的精度和效率。（2）自動化建筑材料加工：通過計算機控制和機器人技術，實現建筑材料的自動化加工和組裝，減少人工干預和誤差。（3）智能化施工設備：采用智能化施工設備，如智能挖掘機、智能壓路機等，實現設備的遠程控制和智能調度。

1.3 工地數據采集系統

（1）傳感器技術的應用：通過在施工設備、建筑材料、施工區域等安裝傳感器，實時采集施工數據和環境數據，監測施工過程的安全性和質量。（2）數據傳輸與處理：通過數據傳輸裝置將采集的數據傳輸到數據處理中心，對數據進行實時分析和處理，為施工現場提供預警、警報和優化建議。

2 數字化施工技術應用效果分析

2.1 數字化施工技術在不同類型的工程項目中的應用效果

（1）建筑項目：在建筑項目中，數字化施工技術的應用主要體現在BIM 技術上。BIM 技術可以幫助施工方實現建筑項目的可視化、精細化、智能化管理，提高施工效率、減少浪費和降低成本。通過BIM 技術，可以實現施工過程的模擬、碰撞檢測、材料和設備管理等功能，提高工程質量和安全性。（2）市政工程：市政工程通常涉及大量的管線、道路、橋梁等基礎設施，數字化施工技術的應用可以大大提高施工的精度和效率。例如，通過GIS 技術，可以對市政工程中的各種設施進行精確的定位和監測，實現管線施工的智能化管理。同時，數字化施工還可以提高市政工程的施工質量，減少對城市環境和交通的影響。（3）公路工程：公路工程具有線路長、范圍廣、環境復雜等特點，數字化施工技術的應用可以大大提高施工的精度和效率。通過數字化地圖和GPS 定位技術，可以實現公路線路的精確測量和設計。同時，數字化施工還可以實現施工過程的可視化和實時監測，提高施工安全性和質量。（4）礦山工程：礦山工程環境惡劣、復雜度高，數字化施工技術的應用可以提高施工的安全性和效率。通過遙感技術、GIS 技術和數字孿生技術等，可以對礦山進行全面的監測和管理，實現礦山的智能化開采和管理。同時，數字化施工還可以提高礦山的生產效率和資源利用率，降低生產成本。（5）民航工程：民航工程對安全性和精度要求極高，數字化施工技術的應用可以提高施工的精度和安全性。通過數字化建模和仿真技術，可以實現民航機場、飛機維修等工程的可視化管理和模擬。同時，數字化施工還可以實現民航工程的智能化監測和維護，提高航空器的安全性和可靠性。

2.2 數字化施工技術在不同類型建筑工程中的應用效果

數字化施工技術在不同類型建筑工程中的應用效果因工程類型、規模和技術難度等因素而異。（1）住宅建筑：數字化施工技術在住宅建筑中主要應用于施工過程的監控和管理，以及施工前后的設計和規劃。數字化技術也可以用于住宅建筑的設計和規劃，提高設計精度和施工的可行性。同時，數字化施工技術的應用還可以實現住宅建筑的智能化監控和管理，提高住宅建筑的可持續性和智能化水平[1]。（2）商業建筑：商業建筑通常規模較大，結構復雜，施工難度較高。數字化施工技術在商業建筑中應用可以實現施工過程的可視化和模擬，更好地理解和控制施工過程，減少施工風險。例如，數字化施工技術在商業建筑的機電設備、裝飾裝修等方面可以實現精細化管理，提高商業建筑的運營效率和維護水平。（3）工業建筑：工業建筑通常需要大規模的設備和管道安裝，以及精確的機電設備安裝。數字化施工技術在工業建筑中應用可以實現設備的精確安裝和調試，提高設備的運行效率和安全性。同時，數字化技術也可以用于工業建筑的設計和規劃，提高設計精度和施工的可行性。

2.3 數字化施工技術使用效果

（1）施工效率：數字化施工可以使施工更高效。施工進度可以實時監控，排程可以精確計算，過程可以及時調整，大大提高了施工的效率。數字化施工還可以對施工資源進行智能化分配和監測，減少資源浪費和重復性工作，節約時間和成本。（2）施工質量：數字化施工可實現施工過程的精確控制，降低誤差，提高工程質量。數字模型可以直觀地展現建筑物的設計，減少漏洞和質量問題，保證施工質量。（3）施工安全：數字化施工能提高施工的安全性和穩定性，減少安全事故的發生。（4）施工成本：通過數字施工可以減少人力和物力資源的浪費，降低建筑成本[2]。（5）決策管理效益：數字技術通過大數據算法提供各類實時指標分析報表，實現施工過程透明化和精準分析，幫助施工企業構建實時的經營決策能力，提高工程機械管理效益。

3 數字化施工技術在實施過程中遇到的問題及其解決方案

3.1 技術難題

數字化施工技術的應用需要相應的技術支持，如BIM 技術、物聯網技術、大數據分析等。然而，這些技術的應用仍存在一些技術難題，如數據傳輸、設備兼容性、數據安全等問題。解決方案：（1）數據傳輸問題：可以通過優化數據傳輸協議、采用高速可靠的通信技術等方式，提高數據傳輸的效率和穩定性。（2）設備兼容性問題：可以制定統一的標準和規范，促進設備之間的兼容性和互操作性。同時，加強設備測試和技術交流，解決設備兼容性問題。（3）數據安全問題：可以通過采用加密技術、訪問控制和權限管理等措施，加強數據的安全保護。同時，建立健全的數據備份和恢復機制，確保數據的可靠性和完整性[3]。（4）技術培訓和交流：可以通過定期舉辦技術培訓課程、邀請專家進行技術交流等方式，提高相關人員的技能和知識水平。同時，鼓勵技術人員進行自主學習和技術創新，促進數字化施工技術的不斷進步和發展。

3.2 成本問題

數字化施工技術的實施需要投入大量的資金和資源，包括設備購置、軟件開發、人員培訓等。這些成本可能會對企業的數字化轉型產生一定的經濟壓力。解決方案：（1）制定合理的投資計劃和預算方案：根據企業的實際情況和需求，評估數字化施工技術的成本和效益，制定可行的投資方案。同時，在實施過程中加強成本控制和管理，確保數字化施工技術的經濟可行性[4]。（2）加強技術推廣和應用：企業可以積極參與行業交流和技術推廣活動，分享成功案例和經驗，推動數字化施工技術在行業內的廣泛應用。（3）優化資源配置：通過優化資源配置，提高設備的利用率和軟件的使用效率，降低數字化施工技術的成本。（4）創新商業模式：企業可以探索創新的商業模式，通過合作、共享等方式降低數字化施工技術的成本。例如，企業可以與設備供應商、軟件開發公司等合作，共同開發和推廣數字化施工技術，降低單個項目的成本。

3.3 標準與規范問題

數字化施工技術的應用需要相應的標準與規范支持，如BIM 標準、數據交換標準等。然而，目前這些標準與規范還不夠完善和統一，可能會影響數字化施工技術的實施效果和應用范圍。解決方案：（1）制定和完善相關標準和規范：企業可以積極參與數字化施工技術的標準化和規范化工作，推動相關標準和規范的制定和完善。（2）加強技術研究和創新：企業需要加強數字化施工技術的研究和創新，推動其在建筑行業中的發展和應用。通過技術創新和研發，企業可以不斷優化數字化施工技術的相關標準和規范，提高其實施效果和應用價值。（3）建立合作機制：企業可以與相關機構、行業協會等建立合作機制，共同推動數字化施工技術的標準化和規范化工作。通過合作，企業可以共享資源和經驗，共同制定和完善相關標準和規范，促進數字化施工技術的推廣和應用。

3.4 實際使用率及達到目標率偏低問題

由于設備成本、軟件開發更新成本、人員培訓成本等，造成現場設備的短缺，軟件更新迭代不及時，技術人才不夠等，使得目前現場數據收集采集工作很大一部分還是人工收集，導致數據的真實有效性，另外，軟件的使用和更新，與人才的技術、數量都不匹配，企業對數字化人才的需求沒有得到滿足，對應用和推廣數字化施工技術帶來了一定的難度。解決方案：（1）建立完善的管理考核體系：企業需要建立一套針對數字化施工管理的考核體系，從使用率、目標完成率、更新率、合格率等多個維度進行考核[5]。通過定期檢查和評估數字化施工技術的應用情況，及時發現問題并采取相應的改進措施[6]。（2）優化資源配置：企業需要合理配置設備、軟件和人員等資源，以滿足數字化施工管理的需求。同時，加強軟件開發和更新，保持軟件的及時更新和迭代，以滿足不斷變化的需求。（3）加強人員培訓和技術支持：企業需要加強對數字化技術人員的培訓和技術支持，提高他們的技能水平和應用能力。通過定期培訓、技術交流和專家指導等方式，幫助技術人員更好地掌握數字化施工技術的使用方法和應用技巧。（4）強化數據采集和質量管理：企業需要建立健全的數據采集和質量管理機制，確保數據的真實性和有效性[7]。同時，加強質量管理體系建設，完善質量檢測和控制流程，提高數字化施工的質量水平。（5）建立激勵機制和獎勵制度：企業可以建立相應的激勵機制和獎勵制度，鼓勵技術人員積極應用數字化施工技術。

4 結語

數字化施工技術在工程中具有廣泛的應用前景。隨著科技的不斷發展，相信數字化施工技術將會在工程領域發揮越來越重要的作用。從設計、施工到運維，數字化施工技術將為工程建設提供更高效、精確和智能化的解決方案。它不僅能夠提高施工效率、降低成本、提升工程質量，還能夠更好地滿足市場需求，提供更加優質、高效、精細化的建筑服務。我們期待未來數字化施工技術能夠為工程帶來更多的創新和突破。