自動化技術(shù)在施工企業(yè)安全與質(zhì)量管理中的應(yīng)用

張 敏

上海建工二建集團(tuán)有限公司 上海 200080

隨著近年來施工行業(yè)的快速發(fā)展，新時(shí)期下的建筑企業(yè)已經(jīng)進(jìn)入深化改革、轉(zhuǎn)型升級的重要時(shí)期[1]。在此背景下，推動智能化和自動化技術(shù)在施工企業(yè)項(xiàng)目管理中的創(chuàng)新發(fā)展，將有助于企業(yè)整體施工質(zhì)量、施工效率和安全管理能力的提升，從而進(jìn)一步提升建筑企業(yè)施工水平，促進(jìn)建筑企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。在未來，智能化和自動化技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用將有望成為建筑施工企業(yè)發(fā)展的重要領(lǐng)域之一。

1 項(xiàng)目管理的現(xiàn)狀和困境

工程項(xiàng)目存在著施工周期較長、涉及材料種類和數(shù)量多、施工人員工種多、人員流動性強(qiáng)[2]、設(shè)備專業(yè)性強(qiáng)等特點(diǎn)，造成項(xiàng)目管理內(nèi)容繁多復(fù)雜。

傳統(tǒng)的施工數(shù)據(jù)收集往往以人工收集為主，現(xiàn)場監(jiān)控人員需要消耗大量的人力、財(cái)力、時(shí)間等來進(jìn)行信息收集和數(shù)據(jù)處理，且人工數(shù)據(jù)收集對工作人員有一定的經(jīng)驗(yàn)要求。然而復(fù)雜煩瑣的人工數(shù)據(jù)收集不能實(shí)現(xiàn)自動采集，往往導(dǎo)致信息不及時(shí)或者數(shù)據(jù)誤差較大等，造成決策失誤、效率低下等問題，最終直接影響到了企業(yè)工程安全與質(zhì)量的管控效率。傳統(tǒng)項(xiàng)目管理方式已難以適應(yīng)日益精細(xì)化的質(zhì)量安全管理要求，而智能化和自動化技術(shù)的應(yīng)用將有效緩解施工單位的管理困境。

2 現(xiàn)場自動化設(shè)備的研究與應(yīng)用

先進(jìn)的自動化技術(shù)和信息技術(shù)可促使施工現(xiàn)場高效管理的實(shí)現(xiàn)。借助數(shù)據(jù)自動化采集技術(shù)來跟蹤定位項(xiàng)目對象，并及時(shí)傳輸和處理數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而向現(xiàn)場監(jiān)控人員傳遞施工現(xiàn)場的具體情況，有助于施工現(xiàn)場安全與質(zhì)量的有效監(jiān)控和管理，提升現(xiàn)場施工效率。

2.1 智能化現(xiàn)場質(zhì)量管理

每一個(gè)建筑工程項(xiàng)目都會對施工項(xiàng)目的材料、人員、設(shè)備、工序等提出質(zhì)量要求。通過自動化設(shè)備，可對人工難以監(jiān)測和記錄的大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行自動采集分析，尋找質(zhì)量問題所在，從而提升質(zhì)量管理水平。

自動化監(jiān)測設(shè)備可加強(qiáng)施工全過程的質(zhì)量控制水平，節(jié)約人力、物力。例如，智能大體積混凝土測溫系統(tǒng)（圖1）可起到智能化溫度監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析的作用。該系統(tǒng)由測溫計(jì)、發(fā)射器、路由器等部件組成。發(fā)射器可自動實(shí)時(shí)收集由埋置于混凝土內(nèi)測溫計(jì)測得的溫度，并通過路由器上傳至云端。管理人員可通過相應(yīng)軟件實(shí)現(xiàn)混凝土溫度信息的采集與存儲、顯示與預(yù)警。只需簡單操作便可實(shí)現(xiàn)大體積混凝土溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，節(jié)省了專業(yè)人員在項(xiàng)目部定點(diǎn)監(jiān)控所需的大量人力、物力，且可避免人工采集過程中的差錯(cuò)，有效提升了大體積混凝土溫控的信息化水平。

圖1 智能大體積混凝土測溫系統(tǒng)

通過自動化設(shè)備的應(yīng)用，同樣可降低施工作業(yè)難度，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)手段難以判斷的質(zhì)量問題。例如，通過智能化灌漿設(shè)備，可對預(yù)制裝配式灌漿套筒的灌漿全過程進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)記錄，解決灌漿套筒的質(zhì)量監(jiān)測難題。智能化灌漿設(shè)備可實(shí)時(shí)監(jiān)測灌漿過程中的灌漿流速、流量、灌漿壓力，并實(shí)現(xiàn)對于過程數(shù)據(jù)的保存和記錄。在完成灌漿作業(yè)后，管理人員可以隨時(shí)調(diào)取過程數(shù)據(jù)信息，通過簡單的判斷就可以了解灌漿作業(yè)能否滿足工藝要求。與此同時(shí)，工人可以對智能灌漿機(jī)進(jìn)行“一鍵式”操作，設(shè)備將通過監(jiān)測獲得的參數(shù)，對灌漿過程進(jìn)行全自動調(diào)節(jié)，降低了工人的操作難度，進(jìn)一步提升了質(zhì)量管理的可靠性。

2.2 智能化現(xiàn)場安全管理

在施工現(xiàn)場使用自動化系統(tǒng)，有利于實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場各類安全問題的可視化，有利于施工現(xiàn)場高效率的信息溝通和傳遞，也有利于標(biāo)準(zhǔn)化安全實(shí)施的監(jiān)督和管理。

工地安全管理目前主要是通過巡檢方式，對可能帶來風(fēng)險(xiǎn)的違章行為進(jìn)行監(jiān)督和制止。通過智能化安全巡檢設(shè)備的開發(fā)（圖2），可有效提升安全檢查效率。安全巡檢設(shè)備分別為現(xiàn)場單兵終端和指揮中心指揮終端。系統(tǒng)通過移動式攝像頭采集現(xiàn)場視頻信號，并遠(yuǎn)程傳輸至通信指揮系統(tǒng)。在需要對重大危險(xiǎn)作業(yè)進(jìn)行監(jiān)測或發(fā)生險(xiǎn)情時(shí)，將單兵終端置于現(xiàn)場，便可通過天線將攝像機(jī)畫面實(shí)時(shí)傳輸至指揮中心，便于實(shí)時(shí)指揮。在日常巡檢和危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)或進(jìn)行施工時(shí)，也可將設(shè)備布置于現(xiàn)場，全方位地對現(xiàn)場進(jìn)行安全監(jiān)控，提高項(xiàng)目現(xiàn)場管理水平。

圖2 智能化安全巡檢設(shè)備

另外，應(yīng)用自動化設(shè)備，同樣可大幅提高安全交底、安全警示的效率，提升施工人員危險(xiǎn)作業(yè)意識。例如，智能感應(yīng)語音提示系統(tǒng)可安裝于塔吊區(qū)域、材料吊裝區(qū)域、禁火區(qū)域等需要提醒施工人員注意的安全防范區(qū)域。系統(tǒng)內(nèi)置超聲波探測裝置，當(dāng)有人員在設(shè)備附近進(jìn)行活動時(shí)，可自動感應(yīng)并播放預(yù)先錄制的提示語音，從而對靠近人員進(jìn)行安全提示，做好安全交底、安全預(yù)防和防范工作。

2.3 智能化現(xiàn)場人員管理

建筑施工需要投入大量的人力，施工現(xiàn)場人員往往多且復(fù)雜，傳統(tǒng)的現(xiàn)場人員管理方式實(shí)施難度較大。自動化設(shè)備的應(yīng)用，可使人員管理難度大大降低。

通過自動化設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場的智能化考勤管理和記錄，對施工項(xiàng)目的人員安全進(jìn)行把控和監(jiān)督。例如，事先將員工圖像和身份信息采集入數(shù)據(jù)庫，通過人臉識別等手段對信息進(jìn)行配對，便可更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目人員的身份核實(shí)。同時(shí)通過系統(tǒng)，可記錄每位人員的考勤信息，實(shí)現(xiàn)進(jìn)出場記錄、會議出席情況的自動獲取和儲存，為現(xiàn)場安全管理和后期人工結(jié)算提供依據(jù)。

3 施工數(shù)據(jù)云平臺的管理和應(yīng)用

目前各行各業(yè)的管理決策正在從“業(yè)務(wù)驅(qū)動”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皵?shù)據(jù)驅(qū)動”[3]。云平臺、大數(shù)據(jù)管理可為施工企業(yè)在企業(yè)和項(xiàng)目層面提供重要數(shù)據(jù)收集和應(yīng)用服務(wù)，從而使企業(yè)管理工作規(guī)范化和細(xì)致化，有利于提高項(xiàng)目運(yùn)行效率和整個(gè)企業(yè)對下屬項(xiàng)目的掌控能力。

將現(xiàn)場各類自動化設(shè)備加裝數(shù)據(jù)收集模塊，便可搜集整理施工現(xiàn)場的各類信息，自動形成圖片、影像資料，并保存到企業(yè)數(shù)據(jù)庫中。通過云平臺，企業(yè)各條線便可實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場的跨時(shí)間、跨空間管理，使工程信息在建筑全生命周期內(nèi)做到數(shù)字化傳遞。在智能化的管理環(huán)境下，可以對重要信息和施工方法進(jìn)行分享，提供解決方案，并對相關(guān)人員及時(shí)預(yù)警提示。這對提高工程安全與質(zhì)量管理的效率、提升工程社會效益和經(jīng)濟(jì)效益有著積極意義。

同時(shí)，通過對企業(yè)下屬各項(xiàng)目所得數(shù)據(jù)的匹配、整合和綜合分析，有利于施工企業(yè)尋找管理中的通病問題，從而對癥下藥。有利于企業(yè)對項(xiàng)目的人力、物力、財(cái)力進(jìn)行統(tǒng)一配備、周轉(zhuǎn)和管理，從而在企業(yè)層面提高成本、質(zhì)量、安全等整體管理水平。

通過各類數(shù)據(jù)的積累，有助于企業(yè)形成更多符合自身特點(diǎn)的各類施工場景的數(shù)據(jù)模型和控制模型，以此更好地提升施工現(xiàn)場作業(yè)的規(guī)范化水平。

4 自動化設(shè)備的應(yīng)用前景

自動化設(shè)備的不斷發(fā)展和合理利用，將使建筑施工企業(yè)的生產(chǎn)和管理向更集約、更高效的方向邁進(jìn)。

4.1 提高施工效率

通過自動化和智能化設(shè)備的進(jìn)一步普及，將有效提高施工機(jī)械化的程度，降低人工成本，提高生產(chǎn)效率，加速建筑施工企業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變。

4.2 綠色制造

在發(fā)展施工自動化的同時(shí)可將綠色制造理念融入其中，使材料的利用率在自動化技術(shù)的協(xié)助下達(dá)到最高，并最大限度地減少施工對環(huán)境的負(fù)面影響，促進(jìn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

4.3 智能化

未來施工自動化設(shè)備可結(jié)合人工智能等技術(shù)，讓系統(tǒng)模擬人類的生產(chǎn)思維及推理判斷，使施工設(shè)備更智能化、人性化地服務(wù)于施工生產(chǎn)，從而協(xié)助施工人員進(jìn)行決策，降低施工人員的勞動難度。

4.4 區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用

區(qū)塊鏈技術(shù)可為施工企業(yè)提供溯源性追索，實(shí)現(xiàn)建筑材料供應(yīng)鏈、工程設(shè)備租賃、工程各類參與者、工程造價(jià)數(shù)據(jù)的可溯源性管理，并將建筑施工過程中的所有信息整合在一個(gè)平臺之下，從而有利于工程的實(shí)時(shí)監(jiān)督和事后追責(zé)，最終將促進(jìn)施工質(zhì)量整體提高。

4.5 人員精細(xì)化管理

通過智慧施工技術(shù)，一方面，有望進(jìn)一步對現(xiàn)場施工人員的作業(yè)方式、作業(yè)時(shí)間、作業(yè)內(nèi)容等進(jìn)行更精細(xì)化的記錄和管理。另一方面，施工企業(yè)可進(jìn)一步建設(shè)掌握自動化和智能技術(shù)的管理人員團(tuán)隊(duì)，保障新技術(shù)在工程項(xiàng)目中的合理應(yīng)用。

5 結(jié)語

在新時(shí)代背景下的建筑企業(yè)正面臨著發(fā)展轉(zhuǎn)型的難得機(jī)遇。建筑自動化技術(shù)在施工企業(yè)中的開發(fā)和應(yīng)用，有助于提升施工的效率和質(zhì)量，有助于施工現(xiàn)場的高效管理，有助于施工人員和各類成本的降低。在將來，建筑自動化技術(shù)的應(yīng)用將進(jìn)一步促進(jìn)建筑企業(yè)的發(fā)展，從而為我國的建筑事業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。