智慧工地在核電工程項目管理中的應用探究

吳 巍 程定富 王樹昂 葉軍楚 楊 昱

中國核工業第五建設有限公司 上海 201512

“智慧工地”作為智慧城市理念在建筑施工行業的具體體現，是建立在高度信息化基礎上的一種支持人和物全面感知、施工技術全面智能、工作互通互聯、信息協同共享、決策科學分析、風險智慧預控的新型信息化手段。它聚焦工程施工現場，緊緊圍繞人、機、料、法、環等關鍵要素，綜合應用BIM、物聯網、云計算、大數據、移動和智能設備等軟硬件信息化技術，與一線生產過程相融合，對施工生產、商務、技術等管理過程加以改造，提高工地現場的生產效率、管理效率和決策能力，實現工地的數字化、精細化、智慧化管理[1]。

核電工程作為系統性的復雜工程，在建設階段的項目管理方面區別于其他建筑業，在關鍵管理要素的信息數據方面有著特殊要求。而智慧工地建設能夠對工程項目施工過程中的各類數據信息進行整合、篩選、處理和分析，智能化地提出過程趨勢預測及專家預案，對項目進行信息化管理，實現工程施工過程的可視化和智能化，不斷提高工程管理信息化水平，符合國家綠色建造和高質量發展的要求。因此，開展核電工程建設階段智慧工地的建設和應用，充分發揮信息化管理優勢和數據價值，將對實現核電項目精細化管理目標起到積極的推動作用。

1 核電建設階段項目管理現狀分析

目前智慧工地在核電建設階段項目管理應用方面整體來說還處于起步階段，相比其他行業（如房建類）存在一定的差距。部分核電施工項目雖然應用了視頻監控、人員指紋考勤、質量檢查APP 等對現場進行管理，但大部分都是獨立的功能系統應用，無法實現數據的自動化采集、集成、分析和綜合應用。

1.1 人員管理

目前部分核電項目人員信息還依靠人工統計，不僅工作效率低，信息的完整程度和及時性不足，而且在數據的傳輸、共享、績效分析和企業人員數據庫的建立等方面都存在較大的弊端。加之國家近些年加強了對建筑行業人員實名制的管理要求，發布了《建筑工人實名制管理辦法（試行）的通知》，而當前項目人員的出入控制主要以刷門禁卡為主，未能真正實現人員實名。與此同時，針對特殊作業和施工區域的人員管理，還是以人工監護為主，主觀意識較強（如動火作業、密閉空間作業等），不僅給項目現場的人員管理帶來了難度，而且存在一定的安全隱患。

1.2 機械設備管理

目前核電項目主要涉及租賃機械設備和自有機械設備的管理。租賃機械設備雖然由項目管理平臺進行管理，但大部分還只是集中在機械設備信息的錄入、使用申請等方面。機械設備的進出場、臺班統計、安全監管等都需要人工跟蹤和統計，不僅效率低、人力資源投入大，而且會出現統計不及時、數據錯誤等情況，給后續的租賃結算造成了較大影響。自有機械設備管理方面，目前大部分還是依靠清單表格統計、人員跟蹤的方式，在機械設備的出入管理、周轉使用、臺班統計、維護保養等方面還存在一定的不足。特別針對需要進行標定和周期檢查的機械設備，傳統的人員定期提醒的方式存在超期未檢和未標定的情況，給項目機械設備的使用造成了負面影響。

1.3 物料管理

核電項目對材料信息的可追溯性有著較為嚴格的要求。目前雖然在材料計劃編制、采購管理等環節有信息系統的輔助，但在材料出入庫、退領等環節本上都是采用的清單化管理，即從設計材料清單開始，材料的入庫登記、出庫發料都基本采用人工記錄的方式，且無法隨時查看重要物項的信息，僅僅通過材料本體自帶的物項信息（如標簽和鋼印）和紙質版的記錄單進行跟蹤，無法直接與材料本體對應，增加了材料溯源的難度。此外，在材料的周轉使用方面，因缺乏企業級的物項管理手段，從而無法實時了解各個項目的材料需求和庫存情況，也給材料的跨項目周轉帶來了一定的難度。

1.4 質量安全管理

目前各核電項目的信息化程度還較低，雖有個別項目已經應用第三方APP 軟件進行安全質量閉環管理，部分應用二維碼信息讀取技術，但是應用的面較窄，深度較淺，且大部分項目還是通過人員協同的方式開展安全質量管理。例如項目危險性較大的分部分項工程管理，目前各項目雖然建立了危大工程項目清單，也制定了相對完善的管理程序，但是針對具體實施過程中專項施工方案的編制，施工前的安全技術交底，現場定期巡檢等流程還未形成信息化監管，較大程度地依靠項目人員的安全意識和各分公司、事業部的定期檢查，也給項目的安全管理帶來了隱患。

2 基于智慧工地平臺的項目管理解決方案

基于核電工程建設階段項目管理現狀，有必要在項目建設階段實施智慧工地解決方案，開展智慧工地應用。通過部署相關應用平臺和措施，解決目前核電項目在人員、機械、材料、質量、安全管理方面所存在的問題，同時充分發揮采集到的信息數據價值，實現核電項目建設階段的精細化管理。

2.1 項目管理關鍵元素信息數據的自動采集和展示

核電智慧工地解決方案是根據核電項目建造的精細化、智慧化施工管理需求開發的一套集WEB 端和企業微信小程序于一體的綜合管理平臺，利用邊緣層IoT設備采集到的核電建造過程中人、機、料、法、環、測等多環節的根部數據，經過系統分析后集中展示在企業級和項目級的駕駛艙界面。

2.1.1 人員管理信息數據采集和展示

通過對人員信息庫、人臉識別考勤、智能安全帽，以及施工現場進出情況的統計與分析，形成一套完整的核電建造實名制人員管理數據庫。該數據庫能實時根據項目現場情況進行動態更新，確保人員數據的準確性。

（1）人員基本信息數據：人員信息能夠與公安身份信息系統進行對接，實現人員基本信息錄入；按照《建筑工人實名制管理辦法（試行）的通知》相關要求，進行人員實名制數據庫對接；進行人員信息采集，包括人臉或虹膜或指紋、血型、培訓、持證、不良行為記錄、既往病史、緊急聯系人、工作簡歷等信息；

（2）人員出入數據：利用人臉識別系統結合現場出入閘機設備，實現人員出入數據的自動采集；

（3）人員考勤數據：與人員出入數據相結合，在平臺中設定項目考勤邏輯，核算出項目任一工作日任一人員的出勤情況；

（4）人員定位及軌跡數據：通過邊緣層人員定位模塊采集到的人員定位和軌跡信息，加載人員的實名制信息，從而實現對核電建造過程中特殊工種、關鍵崗位人員的定位、人員軌跡數據采集等，為項目人員安全管控提供技術支持。

2.1.2 機械管理信息數據采集和展示

（1）塔吊運行信息數據：通過部署在塔吊上的傳感器和攝像頭，采集塔吊運行過程數據，包含但不限于風速、高度、扭矩、起重量、幅度、回轉半徑、碰撞報警、吊鉤區域視頻畫面等數據，如圖1 所示。

（2）焊機運行數據：通過部署在焊機設備上的各類傳感器，對焊機運行過程中的關鍵信息數據進行采集，包含但不限于電流、電源、有效運行時間、空載時間等，如圖2 所示。

（3）車輛出入數據：利用現場部署的車牌識別系統，實現項目車輛出入數據的采集，采集數據包含但不限于車牌信息、出入時間、車輛照片等。同時，與現場電子地磅稱重系統相結合，對需要稱重的車輛進行物料重量信息的采集。

（4）設備保養維護數據：通過二維碼和RFID 標簽，基于智慧工地平臺設備維保模塊，實現項目設備和工機具的維保信息采集，包含但不限于設備基本信息、巡檢記錄、檢定記錄和設備故障記錄等。

（5）機械設備使用數據：通過二維碼和RFID 標簽，基于智慧工地平臺設備使用管理模塊，實現設備使用數據采集，包含但不限于設備的使用臺班、使用人員記錄和使用狀態記錄等。

2.1.3 核電建造階段物料管理信息數據采集和展示

通過智慧工地物料管理系統，利用二維碼和RFID標簽，對項目建造過程中的物項信息數據進行動態采集，采集數據包含物料計劃信息、入庫信息、領用信息、退料信息和安裝信息等。

（1）安全隱患管理數據：通過企業微信小程序，實現現場安全隱患問題閉環管理，同步采集現場安全隱患數據，并在PC 端界面進行展示，具體包含隱患描述、隱患類別、發生時間、責任人、處理周期和處理結果等。

（2）危大工程管理數據：通過智慧工地危大工程管理模塊，實現核電建造階段危大工程過程管理，采集相關管理數據，并在PC 端界面進行展示，具體包含項目危大工程名稱、地點、級別、技術交底狀態和現場巡檢信息等。

2.1.4 質量管理信息數據采集和展示

基于質量管理模塊，通過企業微信小程序，實現現場質量問題閉環管理，同步采集現場質量問題閉環管理數據，具體包含問題描述、問題類別、發生時間、責任人、處理周期及處理結果等。

圖1 塔吊運行信息數據展示界面

圖2 焊機運行信息數據展示

2.2 基于智慧工地平臺信息數據的分析與應用

2.2.1 人員管理數據的分析與應用

（1）人員出入數據可真實反映勞務人員和管理人員進出現場的時間，結合人員考勤策略，能夠對項目人員某一時段的出勤情況、進入現場情況進行統計，用于勞務人員工資結算、管理人員績效考評的參考依據。

（2）定額要求的計劃工程量對應出勤人數、工種與實際出勤人數、工種對比分析，形成實際投入人力曲線。與計劃人力投入曲線進行動態對比，可判斷當前項目實際投入人力資源的合理性，以及決策是否需進行調整。

（3）項目持證人員數量與國家、地方政府和公司等要求進行對比和差異提醒，提前規避法律風險，包含但不限于建造師、注冊安全工程師、造價師、質檢員、特種作業證等。

（4）項目人員配置數量與公司相關要求進行對比和差異提醒，包括管理人員數量、年齡層次、性別、工種類型等。

（5）項目人員培訓情況與公司相關崗位培訓要求進行對比和差異性提醒。

（6）人員項目履歷記錄，即人員在哪些項目工作過、工作的時間長短等，為公司和項目的人員評價提供客觀參考。

（7）項目實際投入人力資源數據記錄，形成人力資源曲線，為后續類似項目人力投入提供參考。

2.2.2 機械管理數據的分析與應用

（1）定額要求的計劃工程量對應設備臺班投入與實際臺班投入情況對比，同時根據機械臺班使用計劃控制現場設備使用，判斷當前項目實際投入機械臺班的合理性，以及決策是否需進行調整；

（2）項目機械設備服役記錄采集和對比，分析不同廠家在相同服役周期內的故障率和有效工作實際，為后續設備采購提供大數據分析參考；

（3）租賃設備臺班使用情況統計和套價，與預算機械租賃臺班費用進行對比分析，判斷當期項目實際租賃機械臺班的合理性，決策是否需進行調整；

（4）通過焊機運行狀態數據采集，分析焊工功效，作為焊工績效評價的參考；

（5）通過塔吊運行數據和報警數據，分析塔吊司機功效和技能水平，作為塔吊司機績效和技能水平評價的參考；

（6）總部人員可及時了解項目固定資產類設備的配置、使用和完好情況，做到統一調配，提高設備利用率。

2.2.3 物料管理數據的分析與應用

（1）根據主材的到貨情況與定額計劃主材的數量進行對比，提前預判現場施工材料儲備情況，以便及時調整材料采購進度，滿足最優材料方案要求；

（2）定額要求的計劃工程量對應輔材使用數量與實際消耗情況對比，同時根據材料使用計劃控制現場消耗量，判斷當前項目實際投入機械臺班的合理性，以及決策是否需進行調整；

（3）總部人員可及時了解各個項目的主材和輔材使用情況，做到合理調配，提高材料利用率，實現主材的合理周轉。

2.2.4 質量、安全管理數據的分析與應用

（1）針對同一項目的不同階段進行質量、安全問題發生率分析，針對不同項目的同一階段進行質量、安全問題/ 類別發生率分析，為后續類似項目的質量安全管控提供大數據分析能力，以便提前采取預防措施，降低現場質量、安全問題發生率；

（2）質量、安全問題發生率與項目年度質量/ 安全目標和公司平均質量/ 安全目標進行對比，針對偏差技術提出糾偏措施。

3 結論

“智慧工地”在核電工程行業作為一種全新的項目管理理念，將在未來一段時間內影響和推動核電建設水平的不斷發展。通過在核電建設階段采用智慧工地解決方案，充分發揮信息數據價值，實現工程施工過程的可視化和智能化，不僅能為核電建設階段的項目管理提供有力的抓手，助推項目管理團隊實現精細化管理目標，而且其積累的大量數據也能為企業開展大數據分析和決策提供基礎，從而提升企業在行業內的核心競爭力。