可視化協(xié)同管理在工程建設(shè)管理領(lǐng)域的應(yīng)用

文｜廈門市臻園房地產(chǎn)有限公司 林小鵬

人們在獲取數(shù)據(jù)信息時，最為核心的渠道就是視覺，使用可視化管理模式以后，使用二維或者是三維的方式將事物數(shù)據(jù)體現(xiàn)出來，使人們能更直觀地感知事物的整體定義和發(fā)展變化的過程，促進(jìn)簡單的視覺感知逐漸向深層的思維認(rèn)知發(fā)展。將可視化融入到工程建設(shè)管理中以后，使得工程現(xiàn)場的實體可視化得以全面的實現(xiàn)，以工程建筑模型的虛擬可視化為基礎(chǔ)，創(chuàng)建以過程數(shù)據(jù)為依托的數(shù)據(jù)可視化，推動工程建設(shè)管理取得最佳的效果。

1.可視化協(xié)同管理的重要意義

在工程建設(shè)管理領(lǐng)域的不同發(fā)展階段，從信息化登記和行政審批，到利用物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)對建筑工程施工現(xiàn)場進(jìn)行高效管理，再到利用建筑信息化BIM 模型模擬工程建設(shè)項目，發(fā)現(xiàn)工程建設(shè)管理的重要組成內(nèi)容分別為數(shù)據(jù)信息監(jiān)管、建筑模型和建筑實體等[1]。在對工程建設(shè)領(lǐng)域的各項工作內(nèi)容進(jìn)行管理時，通過上述的三個方面使整個管理過程得以真實的呈現(xiàn)在人們的眼前。在數(shù)據(jù)分析、視頻監(jiān)控和建筑信息模型實現(xiàn)可視化發(fā)展以后，會給建筑工程的整個實施過程起到積極的促進(jìn)作用，提高了城市范圍之內(nèi)工程建設(shè)領(lǐng)域的管理水平。將建筑信息模型引入以后，再與電子地圖技術(shù)完美的結(jié)合起來，實現(xiàn)了在數(shù)據(jù)檔案中精準(zhǔn)掌控審批業(yè)務(wù)管理的范圍，使跨部門的全過程業(yè)務(wù)監(jiān)管體系得以積極的構(gòu)建。在建筑工程建設(shè)管理誠信體系和監(jiān)督體系中將責(zé)任人監(jiān)管、各個參建單位管理工作納入其中，使工程建設(shè)領(lǐng)域中的主體監(jiān)管工作得以全面的實現(xiàn)。

2.在工程建設(shè)領(lǐng)域中可視化管理的現(xiàn)狀

2.1 實體可視化

使用成像設(shè)備來拍攝工程建筑的實景，實現(xiàn)了工程建設(shè)領(lǐng)域中的可視化管理，當(dāng)安防設(shè)備達(dá)到成熟水平以后，施工現(xiàn)場實體可視化管理的核心模式為視頻監(jiān)控。建筑工地早期使用的主要方式為光纖直連，受施工場地、工地監(jiān)控點位置的影響十分明顯，在4G 技術(shù)全面實施以后，建筑工程施工現(xiàn)場開始選擇使用無線傳輸監(jiān)控設(shè)備，并以可移動監(jiān)控和手機(jī)分發(fā)為輔助設(shè)備開展管理工作。在三維掃描技術(shù)和無人機(jī)普遍使用以后，使得監(jiān)控的模式也隨之發(fā)生了巨大的改變。使用實體可視化管理模式以后，發(fā)現(xiàn)問題就可以立即處理，對整個施工過程和施工人員安全防護(hù)措施的落實情況進(jìn)行了高效的管理。今后在圖像識別技術(shù)、人工智能技術(shù)取得階段性的進(jìn)展以后，工程建設(shè)領(lǐng)域中的監(jiān)管模式也會逐漸的實現(xiàn)智能化管理[2]。

2.2 虛擬可視化

分析虛擬可視化發(fā)展歷程后，發(fā)現(xiàn)其是從建筑動畫模型逐漸發(fā)展演變而來，目前，建筑信息模型BIM 管理已經(jīng)實現(xiàn)。從立項開始，利用虛擬可視化技術(shù)對施工項目本身和整個施工過程進(jìn)行有效的管理。工程項目各個參與方通過模型直觀的感受工程項目的建設(shè)情況，顯著的提升了施工效率和施工質(zhì)量。

2.3 數(shù)據(jù)可視化

對于數(shù)據(jù)可視化來說，借助對信息數(shù)據(jù)的可視化管理，使得工程建設(shè)領(lǐng)域的管理效率發(fā)生了明顯的改變。第一，趨勢可視化。在開展成本控制的過程中，綜合分析、統(tǒng)計項目施工需要使用到的機(jī)械設(shè)備、原材料以及施工人員等信息，對項目成本投入進(jìn)行客觀的評價，是否存在出現(xiàn)超預(yù)算的情況。第二，狀態(tài)可視化。例如在監(jiān)測項目深基坑信息時，使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合傳感器完成監(jiān)測工作，綜合位移指標(biāo)的相關(guān)信息，當(dāng)數(shù)據(jù)信息達(dá)到危險范圍值以內(nèi)時，則會馬上發(fā)出報警信息。

2.4 分析可視化管理內(nèi)容

工程建設(shè)領(lǐng)域管理推行可視化，借鑒了其他行業(yè)先進(jìn)的經(jīng)驗和先進(jìn)的研究成果，基于項目建設(shè)過程中模擬和收集的數(shù)據(jù)信息，積極開展虛擬模型的建設(shè)，利用數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析，實現(xiàn)對建設(shè)項目實施過程的高效控制[3]。推行可視化管理的核心目標(biāo)為將信息數(shù)據(jù)、虛擬模型和建筑實體完美的結(jié)合起來，促使建筑工程全生命周期中的所有信息要素實現(xiàn)高效的融合，為建筑工程項目的順序施工做好充分的準(zhǔn)備工作。

3.探索可視化協(xié)同管理應(yīng)用

3.1 前期準(zhǔn)備階段

在工程建設(shè)項目前期準(zhǔn)備階段里，需要從城市總體建設(shè)規(guī)劃的層面著手，積極開展整個項目可行性研究工作，高效利用可視化建筑信息模型，全面分析地質(zhì)評估、環(huán)境評價和項目選址等相關(guān)信息內(nèi)容，同時做好項目投資金額的準(zhǔn)確評估工作。在項目施工時，建筑工程整體設(shè)計方案的科學(xué)性和合理性受施工場地信息的影響十分明顯，如果不積極開展分析和整理工作，就會給施工過程造成嚴(yán)重的不良影響。在設(shè)計方案時，要對施工現(xiàn)場的交通、地形、地質(zhì)和地貌等信息進(jìn)行綜合的考慮。過去在分析施工場地時，會遇到各種各樣的問題，將定性分析放在了核心位置上，而對定量分析沒有給予足夠的重視。使用可視化建筑信息模型BIM 模型以后，定位系統(tǒng)與BIM 技術(shù)高效的融合在一起，真實的模擬整個施工現(xiàn)場情況，為后續(xù)的設(shè)計工作開展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

3.2 勘測階段

勘察測量是項目施工之前必須執(zhí)行的一項工作內(nèi)容，工程施工及運營管理過程中之所以開展測量工作，是因為控制工程正常執(zhí)行中形成的各類管理數(shù)據(jù)。勘察人員前往工程現(xiàn)場通過規(guī)范化測量獲得各種數(shù)據(jù)，并將其統(tǒng)一輸送至數(shù)據(jù)庫內(nèi)。針對項目測量所得的數(shù)據(jù)結(jié)果，有特殊授權(quán)的高層管理人員可以對數(shù)據(jù)庫內(nèi)儲有的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行增減、刪除等操作，依照名稱、級別、坐標(biāo)、高程、觀測精準(zhǔn)度等差異，隨時查閱觀測數(shù)據(jù)。在項目現(xiàn)場施工時，實體工程的很多數(shù)據(jù)處于不斷變化狀態(tài)，比如，構(gòu)造物的沉降量、水平及傾斜坐標(biāo)移動、局部裂縫等，把以上屬性的變化數(shù)據(jù)整合至數(shù)據(jù)庫內(nèi)，結(jié)合項目施工需求實時更新、修改，并即時生成模型變化過程圖、觀測值對照圖及變形分布圖等，進(jìn)而幫助管理人員更加直觀地開展數(shù)據(jù)分析工作。在工程施工結(jié)束后，測量已完工處的平面、高程位置等信息，通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)實現(xiàn)對項目施工圖形及屬性的雙向查詢。

3.3 設(shè)計階段

在工程建設(shè)項目設(shè)計時，使用可視化建筑信息模型BIM 以后，能夠更加直觀的分析和論證設(shè)計方案的科學(xué)性和實用性。從工程項目的實際情況出發(fā)，積極開展項目的采光和節(jié)能分析工作，以工程造價分析為輔[4]。例如工程項目七成以上的預(yù)算費用用于采購工程原材料，使用三維建筑信息模型以后，準(zhǔn)確的獲取工程量信息，與建筑材料價格分析相結(jié)合，不斷提升項目造價預(yù)算工作的實效性和科學(xué)性。

3D GIS 能夠通過三維立體化形式呈現(xiàn)出工程地質(zhì)勘測狀況與設(shè)計方提供的設(shè)計方案，在分析設(shè)計方案時可以進(jìn)行演示與對照，并且和各設(shè)計方案的成本及工期信息相關(guān)聯(lián)，進(jìn)而更能客觀地評估方案，做出最優(yōu)選擇。針對項目設(shè)計方案內(nèi)設(shè)定的分項施工次序與具體操作方法，及時將其呈交給項目建設(shè)方，便于其盡早進(jìn)行科學(xué)的統(tǒng)籌安排。GIS 能立體化呈現(xiàn)出各分部、分項工程施工方案的執(zhí)行過程，有益于提升相關(guān)人員決策的合理性、有效性。GIS 能結(jié)合工程施工進(jìn)度計劃的部署情況，快捷分析出各分項工程的最早及最晚開工時間、自由時差與總時差，并應(yīng)用三維模型將其直觀地呈現(xiàn)出來。針對重要線路上的主要工作內(nèi)容、前后自由時差偏小的項目，理論上均要運用穩(wěn)定系數(shù)較高、風(fēng)險低的施工方案。

3.4 施工階段

（1）施工管理。在深化項目設(shè)計信息時，積極創(chuàng)建各個參與單位為核心的建筑信息模型，使整個工程項目的多主體協(xié)同取得最佳的效果。

（2）質(zhì)量安全管理。建筑工程項目的施工質(zhì)量與人們生命財產(chǎn)安全息息相關(guān)，高效利用物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，跟蹤監(jiān)測機(jī)械設(shè)備、建筑結(jié)構(gòu)配件和建筑材料的品質(zhì)，為工程建筑質(zhì)量安全提供可靠的支撐。使用監(jiān)控系統(tǒng)對整個施工過程進(jìn)行高效的監(jiān)管，確保整個工程項目能夠按照施工方案保質(zhì)保量的完成施工建設(shè)任務(wù)，如使用REID 電子標(biāo)簽來監(jiān)管施工材料，與檢測機(jī)構(gòu)通力配合，及時獲取試樣的檢測數(shù)據(jù)信息，從而使整個工程項目的施工質(zhì)量得到保證。

（3）進(jìn)度管理。在控制建筑工程項目的施工進(jìn)度時，利用施工信息模型完成施工任務(wù)，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的不足，并及時采取措施進(jìn)行處理，顯著提升施工方案的科學(xué)性與合理性，保證整個工程項目在合同規(guī)定的時間之內(nèi)完工。建筑工程項目管理部門在采集關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)和工程主體建設(shè)信息時，使用的主要方法為視頻監(jiān)控實景和三維掃描設(shè)備拍攝等[5]。

（4）資產(chǎn)管理。建設(shè)項目建設(shè)完成后，形成了數(shù)據(jù)資產(chǎn)、實物資產(chǎn)等資產(chǎn)形式，建筑工程項目竣工驗收后的實體建筑工程為實體資產(chǎn)，工程施工過程中產(chǎn)生資料信息和檔案也屬于實體資產(chǎn)。

3.5 運營使用階段

在建筑工程項目施工建設(shè)結(jié)束以后，建筑信息模型的使用為房屋租賃和交易提供了可靠的信息支持。例如，它與房地產(chǎn)測繪部門緊密合作，實現(xiàn)房屋公共區(qū)域和生產(chǎn)區(qū)域的合理劃分，在房屋銷售和預(yù)售過程中創(chuàng)建一個立體的房地產(chǎn)表。建設(shè)項目在后續(xù)實施智能化設(shè)備管理和安防設(shè)備管理，提供了可靠的三維模型整合根據(jù)。

4.工程建設(shè)應(yīng)用可視化協(xié)同管理的成果

4.1 施工現(xiàn)場整體展示

大型工程施工區(qū)域多，且多個場區(qū)同時開工，步調(diào)不一致，人員、機(jī)械、材料等分配不均，工作交叉影響，因此會造成窩工現(xiàn)象。建設(shè)方施工現(xiàn)場管理人員將資源調(diào)配信息、工作視頻傳入管控系統(tǒng),用先進(jìn)的航拍技術(shù)對整個工程項目動態(tài)進(jìn)行掌握，多角度分析，找出影響進(jìn)度的原因，宏觀調(diào)控，可使項目順利進(jìn)行。

4.2 智能安全監(jiān)控

通過網(wǎng)絡(luò)云平臺、手機(jī)App 與工程中需要監(jiān)控的設(shè)備、器具進(jìn)行無線連接，隨時可以查看它們的安全狀態(tài),提高安全可視性。已經(jīng)有學(xué)者在對安全帽的識別及追蹤上進(jìn)行了相關(guān)研究，通過相關(guān)技術(shù)大大提高了安全帽的佩戴率。再有針對施工機(jī)械的位置分散，設(shè)備運行參數(shù)不能及時獲取，設(shè)備發(fā)生故障問題無法及時發(fā)現(xiàn)等問題，可以在大型施工機(jī)械上安裝智能監(jiān)控器，開發(fā)配套App 系統(tǒng)，通過手機(jī)即可對該設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控。如起重機(jī)智能安全監(jiān)控系統(tǒng)，這極大地提高了設(shè)備的可靠性。

4.3 提升檔案完備性

可視化系統(tǒng)建立后，可將系統(tǒng)記錄的視頻、圖像可以作為電子檔案存儲，從而讓監(jiān)理文檔更加完備。可視化電子文檔也可以作為監(jiān)理員履職的日常性文件憑證，當(dāng)出現(xiàn)質(zhì)量問題或安全問題時,也可以通過這些記錄還原現(xiàn)場，更好地了解出現(xiàn)問題的原因，分析責(zé)任主體，降低監(jiān)理責(zé)任風(fēng)險。

5.結(jié)語

對于工程建設(shè)項目來說，使用虛擬可視化和實體可視化來監(jiān)管工程施工過程、參建單位執(zhí)行情況和項目審批手續(xù)辦理情況等信息，管理部門使用多角度可視化來對收集到的信息進(jìn)行分析和匯總，與電子地圖進(jìn)行有機(jī)的融合，實現(xiàn)了對整個城市工程建設(shè)領(lǐng)域的高效管控，加快了智慧城市建設(shè)的速度。