基于智能建造技術(shù)的裝配式建筑施工管理探析

摘 要：以裝配式建筑施工管理為研究對象，從智能建造技術(shù)的概念入手展開論述，總結(jié)智能建造技術(shù)在裝配式建筑施工管理中的技術(shù)優(yōu)勢，重點分析基于智能建造技術(shù)的裝配式建筑施工管理中的具體應(yīng)用路徑，闡述智能建造技術(shù)在設(shè)計深化、安全管理、進度管理、質(zhì)量控制等環(huán)節(jié)有著重要的價值，指出裝配式建筑施工管理具備一定的復(fù)雜性。通過智能建造技術(shù)的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對施工全過程的監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，從而及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，提高施工管理的科學(xué)性和精準性。通過理論分析的方式，闡明智能建造技術(shù)背景下，裝配式建筑施工管理在各個環(huán)節(jié)的具體形式，為裝配式建筑施工管理提供新的思路和方法。

關(guān)鍵詞：智能建造技術(shù)；裝配式建筑；施工管理

中圖分類號：TU23" " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2024）11-0049-03

0 引言

隨著社會的不斷發(fā)展，人們對建筑施工也提出了新的要求，建筑工程行業(yè)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)和機遇，傳統(tǒng)的建筑施工辦法已經(jīng)無法滿足快速、高效、節(jié)能等方面的施工要求。裝配式建筑作為一種新型建筑形式，憑借施工快速、高效節(jié)能等方面的優(yōu)勢，受到了建筑行業(yè)的普遍關(guān)注。但裝配式建筑施工管理難度也比較大，協(xié)同作業(yè)、構(gòu)件管理等方面的問題，需要憑借先進的技術(shù)手段來予以解決。智能建造技術(shù)正好滿足這一需求，通過BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等先進技術(shù)手段，可以實現(xiàn)對裝配式建筑施工安全、進度等環(huán)節(jié)的全面高效管理。因此，基于智能建造技術(shù)的裝配式建筑施工管理進行探析是非常有必要的，這將有助于提高施工效率和質(zhì)量，降低工程成本和風(fēng)險。

1 智能建造技術(shù)及其優(yōu)勢

智能建造技術(shù)是指應(yīng)用先進的信息技術(shù)手段，結(jié)合建筑工程領(lǐng)域的特點，以提高建筑施工效率、質(zhì)量和安全管理水平為目標的一種技術(shù)體系。智能建造技術(shù)主要借助于BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等，結(jié)合建筑工程管理的需要，在建筑施工的各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)智能化和數(shù)字化的管理與控制。智能建造技術(shù)在裝配式建筑施工管理中的技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下3方面。

1.1 設(shè)計和規(guī)劃優(yōu)化

智能建造技術(shù)通過應(yīng)用先進的BIM技術(shù)，可以實現(xiàn)對裝配式建筑的精確的數(shù)據(jù)分析和模擬，從而在設(shè)計和規(guī)劃階段，更精確地預(yù)測建筑施工的材料需求、工序安排、時間節(jié)點等，從而優(yōu)化設(shè)計和規(guī)劃，最大限度地減少施工過程的浪費和誤差問題。依托可視化的優(yōu)勢，可以模擬真實施工環(huán)境，有助于更好地理解設(shè)計方案，在施工前發(fā)現(xiàn)問題，避免造成施工質(zhì)量缺陷[1]。

1.2 施工過程智能監(jiān)控

智能建造技術(shù)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對施工現(xiàn)場設(shè)備、材料、人員等方面的實時監(jiān)控和管理，其借助傳感器和監(jiān)控設(shè)備，實時監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)、人員活動情況等。管理人員通過中央監(jiān)控系統(tǒng)，即可掌握現(xiàn)場實際情況，有利于更好地進行分析和決策。特別是智能監(jiān)控能夠及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場的安全隱患，從而提前采取措施進行防范，確保現(xiàn)場施工的安全性。

1.3 質(zhì)量管理和溯源

智能建造技術(shù)可以通過智能傳感器、監(jiān)控設(shè)備等技術(shù)手段，實時收集施工過程中所產(chǎn)生的各種質(zhì)量參數(shù)，實現(xiàn)質(zhì)量管理的有效監(jiān)控，提供施工質(zhì)量的分析，有助于改進施工工藝及流程。而實時記錄的質(zhì)量數(shù)據(jù)，為質(zhì)量管理提供了有效的依據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)問題，可以快速追溯到問題的源頭，及時采取措施進行糾正，避免產(chǎn)生質(zhì)量上的缺陷。

2 智能建造技術(shù)在裝配式建筑施工管理中的應(yīng)用

2.1 施工規(guī)劃與安排

裝配式建筑施工管理中，前期的規(guī)劃與安排屬于極為重要的一項內(nèi)容。通過開展合理的施工規(guī)劃與安排，可以確保建筑裝配施工活動的順利完成，有助于提高施工效率，保證施工質(zhì)量。施工規(guī)劃與安排是一項復(fù)雜的作業(yè)，尤其是裝配式建筑涉及較多的裝配構(gòu)件，這些構(gòu)件的尺寸參數(shù)、結(jié)構(gòu)特征等信息，均需要進行掌握，這就要求管理人員讀懂設(shè)計圖紙，掌握建筑承重結(jié)構(gòu)、受力結(jié)構(gòu)等，以更好地制訂施工方案，明確施工技術(shù)工藝和施工順序等信息，以提高施工效率和質(zhì)量。

BIM技術(shù)在輔助施工規(guī)劃與安排方面有著極為重要的作用，其通過建筑三維模型的建立，可實現(xiàn)對裝配式建筑構(gòu)件、設(shè)備等立體化的數(shù)字表達，從而幫助管理人員更為準確地預(yù)測裝配式建筑的具體需求，掌握材料、尺寸等方面的關(guān)鍵信息，提前做好資源調(diào)配和施工準備。特別是BIM技術(shù)可視化、可模擬的技術(shù)優(yōu)勢，可以在前期規(guī)劃階段即對整個施工過程進行模擬，其中包括施工進度、材料供應(yīng)等，從而在虛擬的環(huán)境中評估不同規(guī)劃方案的實際展開效果，幫助確定最佳的施工規(guī)劃方案，合理進行資源安排，提高施工效率[2]。

智能建造技術(shù)中的大數(shù)據(jù)分析功能，可以基于對歷史數(shù)據(jù)和相關(guān)指標的分析，為裝配式建筑前期規(guī)劃提供數(shù)據(jù)支持。借助于數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)施工過程中的瓶頸和問題，為施工決策提供依據(jù)。通過現(xiàn)場施工環(huán)境數(shù)據(jù)的收集，可以進一步評估環(huán)境對施工的影響，以便進行施工方案的調(diào)整，優(yōu)化施工流程和資源配置，提高施工效率和質(zhì)量。

2.2 構(gòu)件質(zhì)量控制與跟蹤

裝配式建筑由各種模塊化構(gòu)件組成，每個構(gòu)件都起到其特定的支撐和連接作用，只有保證構(gòu)件的質(zhì)量，才能夠形成穩(wěn)定可靠的整體結(jié)構(gòu)。智能建造技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對裝配式建筑構(gòu)件的追蹤和溯源，在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的過程中，將RFID芯片植入到構(gòu)件中，可以賦予每一個構(gòu)件唯一的身份標識。在生產(chǎn)、運輸和安裝過程中，通過RFID讀寫器即可通過非接觸的方式讀取構(gòu)件中的RFID信息，其中包括構(gòu)件的生產(chǎn)日期、質(zhì)量檢測結(jié)果等，幫助管理人員實時了解構(gòu)件的流轉(zhuǎn)情況，確保構(gòu)件按照計劃流轉(zhuǎn)和施工。

RFID技術(shù)的應(yīng)用，使得管理人員可以基于RFID信息來對構(gòu)件產(chǎn)品質(zhì)量進行溯源。如現(xiàn)場管理人員通過手持終端來讀取構(gòu)件的RFID信息，并將其上傳至基于BIM的質(zhì)量管理系統(tǒng)，與設(shè)計模型進行比較，與對應(yīng)構(gòu)件的質(zhì)量控制指標進行對比，從而快速查驗和解決質(zhì)量問題。當(dāng)發(fā)現(xiàn)構(gòu)件質(zhì)量存在問題的情況下，可以通過溯源系統(tǒng)查找問題的根源所在，從而明確構(gòu)件質(zhì)量缺陷究竟是生產(chǎn)批次問題，還是運輸過程中引起的損壞等，以便及時采取措施進行解決，避免構(gòu)件質(zhì)量給整體裝配施工質(zhì)量帶來不利影響[3]。

2.3 施工材料管理

施工材料管理屬于裝配式建筑施工管理的重要內(nèi)容，合理的材料管理不僅可以確保施工所需的材料質(zhì)量符合要求，還能保證及時供應(yīng)，避免因材料短缺或質(zhì)量缺陷而對施工帶來不利影響。智能建造技術(shù)在施工材料管理方面有著極為廣泛的應(yīng)用空間，通過RFID技術(shù)和二維碼技術(shù)，賦予每個材料獨特的標識碼。這個碼記錄材料的生產(chǎn)日期、生產(chǎn)批次等詳細信息，而后在材料的入庫、出庫、運輸及施工過程中，通過掃描或讀取該碼的形式，可對各種材料進行標識和追蹤管理，確保材料在正確的時間和地點被使用。通過信息化管理系統(tǒng)實現(xiàn)對材料全生命周期的追溯，包括采購來源、生產(chǎn)加工、存儲條件等信息，確保材料質(zhì)量的可追溯和溯源。

2.4 施工質(zhì)量控制

裝配式建筑施工管理中，針對施工質(zhì)量的管理至關(guān)重要。只有確保施工質(zhì)量滿足要求，才能進一步促使建筑物的安全性和壽命得到保證。以往施工質(zhì)量控制過于依賴人工實施質(zhì)量檢測的方式明確質(zhì)量指標，以此評估施工質(zhì)量是否達標，雖然準確性與可靠性較高，但總體效率有待提升。

智能建造技術(shù)的引進則為施工質(zhì)量控制提供了新的可能，其通過對施工現(xiàn)場各種施工數(shù)據(jù)的分析，比對歷史數(shù)據(jù)和標準數(shù)據(jù)，可自動檢測出可能存在的缺陷和問題，提醒有關(guān)人員進行處理。比如說在構(gòu)件連接處提前進行傳感器的布置，以實現(xiàn)對連接部位應(yīng)變、位移等具體參數(shù)的檢測，從而借助于傳感器獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，把握構(gòu)件受力變形情況，以此判斷施工質(zhì)量是否滿足要求，進而明確是否需要采取措施進行加固或拆除。這將有助于進一步提高裝配施工的精度和穩(wěn)定性[4]。

裝配式建筑施工還有一些質(zhì)量問題是可以通過目視觀察的方法來明確的。智能建造技術(shù)利用圖像識別功能，可以輔助工人進行目視化的質(zhì)量檢測。通過對需要檢測部位的照片拍攝，利用人工智能算法對圖像進行識別和分析，從而快速檢測其中所存在的質(zhì)量問題。利用圖像識別技術(shù)，可識別構(gòu)件表面缺陷的裂縫、凹陷等缺陷問題，通過拍攝構(gòu)件表面的照片，基于算法識別圖像中的異常區(qū)域，并進行標注，形成詳細的質(zhì)量報告，可幫助施工團隊進行處理。利用圖像識別技術(shù)來識別和定位構(gòu)件，通過圖像處理和分析確定其準確位置，可解決構(gòu)件裝配安裝精度問題。

2.5 施工進度管理

基于智能建造技術(shù)施工進度管理，是裝配式建筑施工行業(yè)向數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要體現(xiàn)。進度管理直接關(guān)系到工程能否按期完工，利用先進的智能建造技術(shù)，可以實現(xiàn)對施工進度的全面掌控、精準預(yù)測和高效管理，從而提高施工效率，優(yōu)化進度安排，避免因進度延誤而導(dǎo)致的工程施工成本增加。

智能建造技術(shù)在工程施工現(xiàn)場通過智能傳感器及監(jiān)控裝置的安裝，實時收集工程進度方面的數(shù)據(jù)，如材料運輸狀態(tài)、構(gòu)件安裝進度等，加強對施工進度的監(jiān)控和管理。所收集到的進度數(shù)據(jù)傳輸至中央處理系統(tǒng)，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對施工進度實時監(jiān)控和評估，可以及時發(fā)現(xiàn)潛在的工期延誤等方面的問題。而借助于人工智能算法，通過對歷史數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，可以進一步構(gòu)建進度預(yù)測模型。結(jié)合當(dāng)前進度數(shù)據(jù)，通過模型預(yù)測和仿真，為施工進度提供更為準確的預(yù)測，并在實際施工中及時調(diào)整和優(yōu)化進度計劃。

考慮到裝配式建筑不同任務(wù)和工序之間聯(lián)系性較強，加上資源方面的限制，使得其進度管理難度較大。在進度管理的過程中，利用BIM技術(shù)對建筑施工進行三維模擬和規(guī)劃，有助于優(yōu)化進度計劃和施工流程。通過BIM技術(shù)對不同工序、構(gòu)件的裝配進行模擬，優(yōu)化施工順序，識別潛在的沖突和瓶頸，從而對施工進度計劃進行優(yōu)化。同時利用智能排程系統(tǒng)，根據(jù)任務(wù)之間的依賴關(guān)系，自動對工序進行安排，形成最優(yōu)化的施工方案，以實現(xiàn)對施工資源的最大化利用，提高施工效率。

2.6 施工安全管理

裝配式建筑施工現(xiàn)場充滿了不確定因素，施工安全管理難度較大。智能建造技術(shù)通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對施工現(xiàn)場各個環(huán)節(jié)的監(jiān)控，如工人行為、設(shè)備狀態(tài)等，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，可以快速發(fā)出預(yù)警并采取措施，避免事故的發(fā)生，提高施工的安全性。基于智能建造技術(shù)的施工安全管理，主要是利用先進技術(shù)手段來提升施工過程的安全性。

智能建造技術(shù)通過布置傳感器及攝像頭，時刻監(jiān)測現(xiàn)場的各項安全指標，以此評估是否滿足施工安全的要求。例如，危險工程施工時，于結(jié)構(gòu)薄弱點位布置傳感器來檢測結(jié)構(gòu)變形等問題，從而實現(xiàn)對危險的提前預(yù)警，避免事故的發(fā)生。通過安裝攝像頭和圖像識別系統(tǒng)，實時監(jiān)視現(xiàn)場工人作業(yè)時是否佩戴安全帽等防護裝備，提醒相關(guān)人員進行處理，避免意外因素危及作業(yè)人員的人身安全。借助人工智能及其算法，智能建造系統(tǒng)還能夠?qū)ΜF(xiàn)場工人的危險行為等進行識別。如存在違規(guī)用電、違規(guī)用火等行為，系統(tǒng)可以及時發(fā)出警報提醒有關(guān)人員進行糾正處理，避免由此而誘發(fā)安全事故。

智能建造技術(shù)基于對施工現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)，可以識別現(xiàn)場所存在的安全隱患。通過對歷史施工數(shù)據(jù)和實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，可以識別出施工現(xiàn)場潛在的安全風(fēng)險和事故發(fā)生的可能性，為預(yù)防性干預(yù)提供依據(jù)。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬施工現(xiàn)場，可以在虛擬環(huán)境中發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，提前進行預(yù)防性干預(yù)，培訓(xùn)施工人員掌握安全操作流程，以應(yīng)對可能發(fā)生的安全事故。

3 智能建造技術(shù)在裝配式建筑施工管理中的發(fā)展

隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的不斷成熟，未來智能建造技術(shù)將在裝配式建筑領(lǐng)域得到全面應(yīng)用，包括施工過程的智能化監(jiān)測、信息的自動化共享、決策過程的智能化優(yōu)化等。這意味著智能建造技術(shù)將推動裝配式建筑施工管理向全壽命周期管理的方向發(fā)展，從初期設(shè)計、施工運營，再到最終的維護階段，實現(xiàn)信息的無縫銜接和持續(xù)優(yōu)化，為裝配式建筑整個生命周期提供智能化的建造支持。

智能建造技術(shù)也將持續(xù)完善對BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等技術(shù)的具體應(yīng)用，為工程施工活動進行提供更為精確、及時的監(jiān)控，實現(xiàn)對施工質(zhì)量、進度、安全等方面的智能管控。而虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一項重要技術(shù)，在可模擬、可視化等方面有著無與倫比的優(yōu)勢，也將被廣泛應(yīng)用于裝配式建筑施工管理中，這包括施工培訓(xùn)、工藝規(guī)劃、施工現(xiàn)場的可視化管理等方面，為管理人員提供更加直觀、高效的工作輔助手段。

4 結(jié)束語

智能建造技術(shù)是建筑工程行業(yè)的重要技術(shù)革新，在裝配式建筑施工管理中應(yīng)用優(yōu)勢十分明顯。基于智能建造技術(shù)的裝配式建筑施工管理，可以實現(xiàn)構(gòu)件的跟蹤和管理、施工進度的智能排程、施工質(zhì)量的智能控制等。

智能建造技術(shù)已經(jīng)滲透到裝配式建筑施工的各個環(huán)節(jié)，這對于提高裝配式建筑施工管理水平，保證施工質(zhì)量，推動裝配式建筑施工向智能化轉(zhuǎn)變。隨著基于智能建造技術(shù)的裝配式建筑施工管理將實現(xiàn)更為深入的優(yōu)化和創(chuàng)新，成為裝配式建筑深入發(fā)展的重要力量。

參考文獻

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收稿日期：2024-05-20

作者簡介：呂興良（1978—），男，浙江紹興人，本科，高級工程師，研究方向：建筑施工技術(shù)。