智慧工地系統在建筑施工管理中的應用研究

苗澤惠 張 京

(吉林建筑大學 吉林 長春 130118)

一、智慧工地系統概念

智慧工地系統是指將BIM、GIS、虛擬現實(VR)、增強現實(AR)、物聯網監測等高科技技術與建筑人員管理、材料采購、機械布置集成，形成互聯互通、信息共享的交互平臺，構建成實時管理體系，建立互聯協同的施工項目信息化生態圈，實現智能可視化的管理與監督，從而實現更全面的工程信息感知，更高效的工程信息互聯，更完善的工程施工管理，為建筑施工管理提供有效的管理方案，從而提高建筑工程項目施工人員的協同管理能力，加快工程進度和提升工程質量。

二、現階段建筑施工管理中存在的問題

現階段建筑施工管理中參建單位多，施工過程復雜，施工手段繁瑣，工程信息分散、繁雜，在這樣的環境下，容易造成信息閉塞及傳遞信息時效性低，信息分散、丟失問題的情況發生，會導致對信息認識不準確，了解不全面，給施工管理工作帶來障礙，也會導致現場施工的安全管理模式不能完全貫徹實施，降低施工人員安全保障，從而造成工程項目的安全風險隱患大幅增長。

(一)無法準確、及時地獲取現場實際信息、安全隱患較多

建設項目施工過程中分部分項較多，多點施工較為頻繁，工程現場信息主要來源于現場一線生產單位及監理單位的逐級上報，工程信息數量大、格式多、來源廣，通過電話和文件等方式傳遞信息，存在施工現場信息等待反饋時間長，若施工單位與工程項目部的距離較遠，會有信息傳遞不及時、不準確、不全面的問題發生，導致各參建單位接受信息有誤，施工管理人員無法及時根據反饋信息掌握施工現場情況，這會大大降低施工現場信息傳遞的時效性，從而影響施工管理的進度，大大降低施工管理的效率，影響項目管理者的決策。

受施工環境外部因素和建筑交叉作業內部因素的影響，對安全生產的認識和地位沒有提高，建筑施工現場勞動密集，工程參建人員良莠不齊，施工隊伍往往是由農民工組成，流動性高，自身專業知識相對匱乏，自我防護意識較差，文化程度不高，并且工程項目在整個工程施工過程中管理人員安全意識淡薄，缺少相應的監測和防護手段，做不到全程防護和保護，從而導致工程安全隱患較多，事故頻發。

(二)信息分散、丟失問題

由于工程建設活動的參建方較多，工程項目任務繁多，工程信息較為分散，在各參建方進行信息的相互傳遞和交流過程中會導致信息孤島、信息沖突、信息丟失、BIM信息傳遞不規范，標準不夠完善等一系列問題的發生。傳統管理模式下，施工管理人員每天要花費一半以上的工作時間來搜查必需信息并進行信息交流，設計人員每天需要三分之一的工作時間來查閱資料并進行協調溝通，由此看來，工程信息的過于分散，嚴重降低生產效率，圖紙的歸檔、分類、查詢、檢索的工作量非常龐大，施工現場信息體量巨大，施工管理難度直線提高，容易造成必要信息丟失的情況，所以需要管理人員靈活地組織管理工程的文檔信息，要采用先進科技，加強科學管理。

(三)施工命令傳遞失誤、延遲

在建設項目施工過程中，工程建設項目涉及多項分項分部工程，工作環節多，施工現場工程變更較多，施工管理難度大，施工工序復雜，施工現場建設面積較大，參建單位、施工人數和工種較多且分散各個參與方的涉及的專業領域不同，信息表達和傳遞的方式也不同，不同工種、不同參建單位之間的協同作業若信息不對稱，則會出現施工現場的施工環節滯后，當施工命令由多層傳遞至一線生產人員時，導致項目管理人員不能及時做出正確的決策，可能導致信息有誤，造成工程返工及延期。

三、智慧工地系統的架構

針對我國現階段建筑工程管理的問題，我們應進行全過程、全方位的信息建設，建立信息共享和協同工作，對項目目標進行動態優化和主動控制，解決當前建筑施工管理的問題，促進建設工程的精細化管理，橫向打通技術信息化與管理信息化的信息傳遞，從而提升建筑工程的實施效率并有效控制施工工期。

智慧工地信息系統由信息采集、數據中心、監管平臺三部分組成，如圖一所示。

圖一

(一)全面的信息建設

智慧工地系統中，信息采集部分為最重要的基礎，由于建筑施工現場主要采用戶外、分散作業，環境復雜、干擾眾多，從而導致工程信息繁雜；智慧工地系統將通過圖像收集器、門禁、無人機、智能安全帽、人體體態檢測系統、智能設備管理等先進科學的信息化技術手段來準確、及時地獲取現場實際信息；將不同主體、不同階段、不同活動中的信息和數據進行收集，進而實現全面的信息建設。

(二)動態的信息集成

數據中心部分是樞紐，建立數據中心，收集工程數據，包括BIM模型、工程資料、物料清單、驗收報告、監理整改單等一系列工程數據，將BIM技術與工程現場信息進行融合，利用收集到的數據用大數據技術進行整合和挖掘，分析數據間的聯系和規律，實現數據共享、互聯互通、系統管理的工作環境，為整個系統提供數據支持，進而實現的動態的信息集成。

(三)高效的信息交互

監管平臺部分是核心，匯總數據集成系統，分為PC端以及移動端，各參建方通過終端可以監管整個工程項目進度，快速了解工程信息，實時監管工程現場，分析工程效益、運行成本等；及時傳遞信息，能夠實現一線工作人員與項目決策人員進行高效的信息交互，使決策人能及時、準確、真實的掌握現場環境、作業流程和構造物的狀態，有客觀的評估條件以進行科學決策、改進管理方法以便于能夠更好的協調各工種、各部門之間進行有序、高效的工程建設，為不同工程任務和問題提供解決方案。

四、智慧工地系統的優勢

(一)準確獲得現場信息，避免安全隱患

對現場信息進行全面采集，對工程狀態和問題進行全面監控和分析，避免發生因多方信息逐級上報導致的信息傳遞不高效、不明確、不全面問題；通過視頻監控、人體姿態檢測、無人機、智能安全帽、圖像處理技術等技術和設備對工人進行行為檢測來實現被動防護以減少安全隱患、事故的發生；提高項目管理人員的安全意識及業務素質，實現標準化、程序化、高效率的作業施工，建立以項目經理為核心的施工安全保障體系，形成先進的施工安全系統，保障準確、高效的系統性管理，形成精細化的管理模式，還可以保證信息的準確性，嚴格落實現場安全管理監督，完善監督檢查機制。

(二)解決信息分散、丟失問題

建筑企業應根據自身情況，優化并完善信息系統，建筑工程的信息化，就是將施工過程中的數據進行獲得、傳遞、使用，將施工過程轉化為數據，這樣既提高了信息傳遞的時效性，又提高了信息的利用率，企業可以加強對信息化軟件的研發，將施工的監管工作更加精細化，制定規范的BIM標準，能夠讓建筑項目的各個參與方能夠真實、有效的將工程項目信息的動態變化的數據向BIM平臺傳遞，應用規范的BIM技術改善工程項目信息化管理，最大程度上避免了信息孤島、信息沖突、信息丟失等一系列問題的發生。

(三)解決施工命令傳遞失誤、延遲問題

需要工程項目管理人員優化施工命令傳遞流程，在工程項目施工過程全壽命周期中，BIM技術可用于不同項目成員和應用軟件之間的信息準確、快速的傳遞，運用智能安全帽、圖像處理技術、人體體態檢測系統等技術，可以讓工程項目管理人員對遠距離的緊急突發事件及時進行信息采集、傳輸、接受、分析、決策、反饋，建立施工管理人員的移動信息交互平臺，運用移動終端來傳遞施工命令，避免了因施工命令傳遞有誤而造成的工程返工和延期。

五、總結

智慧工地系統是實現智能建造，智慧工地管理的必要手段，它的構建能夠實現工程項目全生產周期內施工管理的在線化、實時化與精確化，將建筑工程項目與數據之間進行有效的結合，從而實現三維可視化智能工地管理，通過智慧工地系統的引入，使項目參建方能夠對施工信息進行更好的溝通協調。目前，智慧工地系統還在探索中，我們需要不斷學習、創新先進化的管理方式，而如何讓工地的智慧元素與施工現場情況更加緊密、有效的結合是目前應該思考的問題。