5G+BIM技術(shù)在建筑工程質(zhì)量監(jiān)測中的應(yīng)用

徐 奎，李 坤

(山東理工大學(xué) 建筑工程學(xué)院，山東 淄博 255049)

0 前 言

目前，我國的建筑工程已經(jīng)與BIM的結(jié)合處于正在發(fā)展的階段，也都面臨著建筑工程與BIM 的單一結(jié)合并不能充分發(fā)揮BIM的優(yōu)勢。本文以5G+BIM的多方面融合，以求BIM技術(shù)在建筑工程中得到更深入的發(fā)展，而面對傳統(tǒng)質(zhì)量監(jiān)測的問題，通過PDCA循環(huán)模式研究問題，通過5G+BIM技術(shù)在PDCA模式的應(yīng)用，來更全面地解決質(zhì)量監(jiān)測中的問題。

1 建筑工程質(zhì)量監(jiān)測中的技術(shù)要素分析

1.1 5G技術(shù)的特點和應(yīng)用

5G是指第五代移動通信技術(shù)。5G具有高速率、海量連接等特性，可以滿足施工現(xiàn)場信息的智能感知。5G 技術(shù)的高帶寬、低延時等特征，可以實現(xiàn)施工現(xiàn)場與BIM模型的交互孿生。5G 技術(shù)的自組織網(wǎng)絡(luò)、D2D 通信、M2M 通信，可以實現(xiàn)施工作業(yè)的多方協(xié)同。在建筑工程行業(yè)中的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括施工現(xiàn)場的智慧監(jiān)控、高頻掃描、數(shù)據(jù)傳輸與處理、無線傳感，可以解決建筑工程項目管理存在的協(xié)同性差、時效性與精準(zhǔn)性等問題，提高施工管理的信息化與智能化水平[1]。5G技術(shù)特點見圖1。

圖1 5G技術(shù)特點和應(yīng)用

1.2 BIM技術(shù)的特點和應(yīng)用

建筑信息模型(BIM)技術(shù)應(yīng)用在建筑工程設(shè)計、建筑工程施工和建筑工程管理的計算機工具。通過建筑數(shù)據(jù)信息和建筑信息模型的結(jié)合，可以實現(xiàn)在建筑工程項目規(guī)劃，運營和維護(hù)過程中發(fā)揮巨大作用。BIM技術(shù)的特點之一就是可視化，可以將各種建筑組成物通過三維模型以圖像的形式顯示出來，以更直觀的方式方便工程決策。BIM技術(shù)有可協(xié)調(diào)性的特點，可以通過分析建筑信息模型來解決建筑工程中的碰撞問題，生成報表，幫助設(shè)計人員修改，并在施工前解決好問題。BIM技術(shù)具有模擬性的特點，BIM技術(shù)不僅是模擬設(shè)計出來的建筑模型，而且可以模擬不能在真實場景中進(jìn)行操作的事物[2]。BIM技術(shù)有可協(xié)調(diào)性的特點，可以通過分析建筑信息模型來解決建筑工程中的碰撞問題。技術(shù)擁有可出圖性的特點，可以提供建筑設(shè)計圖紙、構(gòu)件加工圖紙、綜合管線圖等。

1.3 PDCA模型的內(nèi)容

PDCA模型(見圖2)中，P指Plan,代表計劃，包括項目的方針，目標(biāo)和規(guī)劃的指定；D指Do,代表實施，根據(jù)計劃制定具體的實施方案，并提出預(yù)期目標(biāo)；C指Check,代表檢查，對實施方案的執(zhí)行情況進(jìn)行分析，出現(xiàn)問題及時調(diào)整方案；A指Act,代表處理，對整體的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整合，總結(jié)經(jīng)驗，在PDCA模式中應(yīng)用良好的，繼續(xù)應(yīng)用在其他方面，應(yīng)用存在問題的，及時總結(jié)處理，在下一個PDCA循環(huán)模式中改善。PDCA質(zhì)量管理模式可以不斷消除質(zhì)量管理工作中存在的問題，合理應(yīng)用質(zhì)量管理工作中成功的地方，這樣就會不斷優(yōu)化質(zhì)量管理工作，提升質(zhì)量管理效率，消除建筑工程質(zhì)量管理通病，保證建筑工程的整體質(zhì)量[3]。

圖2 PDCA模型

2 現(xiàn)階段建筑工程質(zhì)量監(jiān)測中面臨的問題

2.1 材料和機械質(zhì)量問題

在建筑工程質(zhì)量管理過程中，材料的質(zhì)量和設(shè)備的應(yīng)用將直接影響施工項目的工程質(zhì)量。工程收單在具體施工過程中已逐步形成物資采集、材料質(zhì)量檢驗等一系列有關(guān)管理流程，但在具體的施工管理時，仍然會出現(xiàn)建材質(zhì)量不合格的現(xiàn)象[4]。主要表現(xiàn)在施工中對建筑材料質(zhì)量控制不到位，建筑材料進(jìn)場記錄不規(guī)范，出現(xiàn)問題時未及時跟蹤調(diào)查，材料使用記錄不完善，未進(jìn)行相關(guān)材料性能檢測，導(dǎo)致部分不合格品流入。另外，在施工中，由于缺乏對機械設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng)，相關(guān)操作人員對規(guī)范化操作知之甚少，甚至有各種違規(guī)行為，嚴(yán)重限制了機械設(shè)備的作用，使最終工程質(zhì)量下降。因此，有必要重視建筑材料和機械設(shè)備。

2.2 施工技術(shù)和方法不規(guī)范

施工的具體流程主要包括工程在實際施工時所涉及的技術(shù)方案、設(shè)計要求、施工組織設(shè)計等方面[5]。如果在施工工程中不按照規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，那么就會引起質(zhì)量問題，或者由于施工人員的理論水平和實踐能力的限制，沒有學(xué)會相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，在施工中也會引起質(zhì)量問題。因此，要重視對施工人員的技術(shù)培訓(xùn)，提高技術(shù)水平，加強規(guī)范意識。

2.3 質(zhì)量巡查不完善

在質(zhì)量檢查過程中，對施工問題的描述不夠清晰細(xì)致，導(dǎo)致整改不到位。加之各種問題積累，不能及時跟進(jìn)，不能及時解決，時間長了就會導(dǎo)致遺忘。面對諸多問題不能及時總結(jié)，管理層不能及時了解項目情況。質(zhì)量驗收過程不規(guī)范，存在疏漏或差錯。

3 基于PDCA模型分析建筑工程質(zhì)量監(jiān)測

3.1 建筑工程質(zhì)量監(jiān)控計劃(P)階段

P階段的主要工作是找到建筑施工現(xiàn)場存在的問題，并對這些問題進(jìn)行系統(tǒng)分析，制定有針對性的改進(jìn)目標(biāo)，進(jìn)而確定達(dá)到該目標(biāo)的措施及方法[6]。在建筑工程質(zhì)量管理中主要存在以下問題：①材料和機械質(zhì)量問題；②施工技術(shù)和方法不規(guī)范；③質(zhì)量巡查不完善。根據(jù)建筑工程質(zhì)量管理中存在的問題，可制定以下措施：①對于材料和設(shè)備的質(zhì)量檢測形成完善的管理流程，在施工過程中對材料和設(shè)備進(jìn)行動態(tài)質(zhì)量檢測，確保材料和設(shè)備達(dá)到相應(yīng)要求；②規(guī)范施工技術(shù)，按照統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，同時加強對施工人員的培訓(xùn)，考核達(dá)標(biāo)后方可進(jìn)行作業(yè)；③規(guī)范質(zhì)量檢查流程，對質(zhì)量檢查的問題進(jìn)行系統(tǒng)分類，及時跟進(jìn)質(zhì)量問題。

3.2 建筑工程質(zhì)量監(jiān)控實施(D)階段

D階段主要是對P階段的計劃的實施。①對于建筑材料除了完成施工前的質(zhì)量檢驗，在施工進(jìn)場后要規(guī)范進(jìn)場記錄、使用記錄，材料出現(xiàn)問題后及時跟進(jìn)。運用5G+BIM技術(shù)對建筑材料進(jìn)行動態(tài)質(zhì)量管理，隨時隨地掌握材料的質(zhì)量問題。在設(shè)備進(jìn)場后，注重對設(shè)備的維修養(yǎng)護(hù)，運用5G+BIM技術(shù)實時掌握設(shè)備的使用情況，損壞情況，然后及時進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)，確保設(shè)備的安全性。②根據(jù)相關(guān)要求確定統(tǒng)一的施工規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按照規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。針對施工工人技術(shù)水平的差異，對他們進(jìn)行專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，運用5G技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)授課，學(xué)習(xí)先進(jìn)的技術(shù)知識，運用BIM技術(shù)對施工流程進(jìn)行模擬，增強施工工人對技術(shù)規(guī)范的深入理解。培訓(xùn)結(jié)束后運用5G技術(shù)對施工人員進(jìn)行在線考核，考核合格后方可進(jìn)行施工作業(yè)。③運用BIM技術(shù)規(guī)范質(zhì)量檢查的流程，將復(fù)雜的流程簡單化，在BIM平臺固化流程，然后按照固定的流程進(jìn)行質(zhì)量檢查，對于存在的問題通過5G上傳到BIM平臺，整改完成后將整改結(jié)果通過5G傳輸?shù)紹IM平臺，方便管理者的管理，并且在整個施工過程中進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，了解實時情況。

3.3 建筑工程質(zhì)量監(jiān)控檢查(C)階段

C階段主要是對D階段制定的措施的執(zhí)行情況以及目標(biāo)完成程度的檢查。在質(zhì)量檢查過程中，要求實事求是地對照工作計劃階段所確定的建筑工程質(zhì)量目標(biāo)進(jìn)行逐項檢 查，無論是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，都要詳細(xì)記錄[7]。將檢驗結(jié)果與實施計劃進(jìn)行比較，對達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的部分按施工質(zhì)量目標(biāo)繼續(xù)進(jìn)行；對未達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的部分，檢查計劃執(zhí)行過程中是否存在問題，并提出有效的解決方案，并在施工過程中動態(tài)監(jiān)控建設(shè)工程質(zhì)量，以確保建設(shè)工程的質(zhì)量和安全。

3.4 建筑工程質(zhì)量監(jiān)測處理(A)階段

在建筑工程項目完成后，針對施工過程中的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，對于質(zhì)量監(jiān)測效果進(jìn)行評價。對于PDCA模式應(yīng)用效果良好的部分，總結(jié)經(jīng)驗，制定相應(yīng)的規(guī)范應(yīng)用到其他同類型的項目中。對于施工過程中還未合理解決的問題，總結(jié)在PDCA模式中的經(jīng)驗，進(jìn)行深入且全面的分析，找到問題的根源，制定有效的解決方法。

4 5G+BIM技術(shù)在建筑工程質(zhì)量監(jiān)測的應(yīng)用

在建筑材料經(jīng)過檢測合格進(jìn)入施工現(xiàn)場后，運用5G技術(shù)對建筑材料實行動態(tài)跟蹤監(jiān)測，記錄建筑材料的進(jìn)場，使用情況，損壞情況，并將實時的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紹IM平臺。對于出現(xiàn)損壞的材料重新進(jìn)行質(zhì)量檢測，并運用BIM技術(shù)進(jìn)行使用情況的模擬，如果可以進(jìn)行使用，根據(jù)BIM模擬的情況進(jìn)行維護(hù)或使用，如果不能正常使用，就進(jìn)行退場，二次處理等。最后將材料的生命周期的所有數(shù)據(jù)通過5G傳輸?shù)紹IM平臺，為以后的施工積累經(jīng)驗。在設(shè)備經(jīng)過檢測合格后進(jìn)入施工現(xiàn)場后，運用5G技術(shù)進(jìn)行動態(tài)實時監(jiān)測，監(jiān)測操作人員是否按照規(guī)范操作，監(jiān)測設(shè)備的使用情況、損壞情況并將實時的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紹IM平臺。通過BIM技術(shù)的可視化，模擬性對設(shè)備的生命周期進(jìn)行模擬，根據(jù)模擬情況制定合理的養(yǎng)護(hù)計劃。通過5G技術(shù)將設(shè)備維修、養(yǎng)護(hù)情況的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紹IM平臺進(jìn)行系統(tǒng)的整理和分析，不斷優(yōu)化養(yǎng)護(hù)方案。

根據(jù)施工設(shè)計要求，選擇統(tǒng)一的施工規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。按照統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范施工，能提高施工質(zhì)量和施工效率。而BIM平臺則可以根據(jù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)模擬施工過程，根據(jù)施工中存在的問題可以不斷地協(xié)調(diào)和優(yōu)化，最終確定最合理地施工方案。針對施工工人技術(shù)水平的差異，可以運用5G技術(shù)對他們開展線上和線下結(jié)合的培訓(xùn)方式，多方面結(jié)合來提高施工工人對于施工技術(shù)的掌握，運用BIM技術(shù)進(jìn)行模擬，施工工人可以直觀地看到施工的流程，并且可以通過BIM技術(shù)導(dǎo)出圖紙，供施工時使用。培訓(xùn)運用5G技術(shù)對施工工人進(jìn)行考核，通過照片、文字、視頻等形式來加強施工工人對于技術(shù)規(guī)范的理解，切實提高他們的技術(shù)水平。

面對質(zhì)量檢查的復(fù)雜性，通過BIM技術(shù)把檢查流程固定化，檢查人員通過BIM平臺的檢查流程指引一步步完成質(zhì)量檢查，對于檢查中存在的問題，通過5G技術(shù)傳輸?shù)紹IM平臺，然后平臺進(jìn)行整理和分析，然后通知相關(guān)負(fù)責(zé)人對質(zhì)量問題進(jìn)行整改，整改完成后同樣通過5G技術(shù)傳輸?shù)紹IM平臺進(jìn)行匯總。運用5G技術(shù)對建筑施工質(zhì)量進(jìn)行實時監(jiān)測，管理人員可以實時查看施工情況，及時發(fā)現(xiàn)問題，根據(jù)問題提出合適的解決方案。

5 結(jié) 論

本文通過闡述了運用5G+BIM技術(shù)，結(jié)合PDCA模式對建筑工程進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測。借助5G技術(shù)高速率、低延遲、高可靠、海量連接的特點，BIM技術(shù)可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性的特點，利用PDCA循環(huán)模式研究質(zhì)量監(jiān)測，從發(fā)現(xiàn)問題、提出解決方案、實施方案、檢查方案、總結(jié)方案形成良性循環(huán)。運用現(xiàn)代技術(shù)解決傳統(tǒng)施工質(zhì)量監(jiān)測的問題，從而提高建筑工程的質(zhì)量。

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