建筑工程智慧建造管理研究

張林

摘 要：在經濟高速發展的當下，建造技術持續不斷更新與進步。項目的規模及其復雜程度逐漸增大，導致項目的安全管理難度增加。伴隨著智慧建造在建筑行業所占比重愈來愈大，如何將建筑工程現場管理與施工建造過程相結合，是我們面臨的關鍵問題。運用智慧建造技術對傳統建筑工程面臨的幾大關鍵問題進行分析，并探索智慧建造在建筑工程管理中的實踐創新。

關鍵詞：智慧建造;綠色施工管理;安全施工管理

中圖分類號：TU741? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2022）09-0079-03

0引言

近年來，新興技術發展以及智慧建造理念在建筑行業的滲入為建設項目安全管理帶來新方向。目前，研究人員將減少建筑工程項目現場出現的問題和提高整個施工過程的工作效率為目標，對新興技術在工程項目安全管理中的應用開展了大量研究。以智慧建造理念為基礎，運用各項智慧建造下智能化技術，實現施工項目安全管理工作高效協同的同時，將綠色生態建設理念和可持續發展理念在項目施工過程完全的展現出來[1-2]。

1智慧建造概述

1.1 智慧建造及其優勢

智慧建造是指運用一些信息技術建造施工，通過云計算、大數據、互聯網、物聯網、建筑信息模型等技術的應用，使得建筑在應用建造方面變得更加高效與綠色。

智慧建造模式創造的積極影響對建筑行業在眾多方面的改變留下了深深的印記。首先，對于傳統建筑工程的建造模式進行了精細化的管控，讓工程項目各個部門協同工作，更讓各方面的信息互通更加便捷。其次，智慧建造不拘泥于單一領域，在設計、管理、施工等各個階段都展示出不同方面的功能，使得在項目的全生命周期內表現出卓越的技術特色。在施工成本方面，智慧建造在設計階段就利用了建筑信息模型技術，并且設計了限額，通過設計限額選出最佳設計方案，在施工項目的設計階段便對成本進行把控。在施工算量方面，減少人工進行繁瑣的算量工作，著重于分析成本、造價上的動態變化，發揮項目動態成本管控優勢。在建造過程方面，基于已建立的模型，獲取相關測算指標及相關構件信息，進一步節約時間成本，并為類似項目提供預測信息依據。

從國外的建筑信息模型技術的研究現狀可知，建筑信息模型理論系統的完整確立以及在工程實踐應用相當成熟，這就可以反映出智慧建造在國外的研究現狀是十分成熟。而智慧建造在國內實際工程中的應用并不廣泛，整個領域的研究目前在初始探索階段，目前只在像上海世博會中國館等大型項目上應用建筑信息模型技術。但建筑企業仍可以利用智慧建造的優勢去解決在傳統建筑工程現場所反饋出的問題，將智慧建造在綠色施工管理、安全施工管理等方面發揮它的巨大優勢。

1.2 智慧建造的技術支持

1.2.1BIM

建筑信息模型（Building Information Modeling），簡稱BIM，是一種起步較早、研究體系也相對完善的技術，依據三維數字理論可實現建筑工程項目全部信息到工程數據模型的轉變。早期主要在施工進度、成本管理等方面運用，形成對整個施工進度的模擬，隨著技術發展，除了可以實現信息管理實時化外，已逐步貫穿到施工項目全壽命周期的每個階段，借助相關技術便可以實現項目整個全壽命周期的管理。

BIM為建筑設計師、水暖電鋪設為工程師和開發商等人群提供了一個“模擬與分析”的科學協助平臺。對建設者、工程師和設計者來說，BIM技術可以協助完成對整個工程項目施工、設計和運營過程的全方面管控。而使用BIM的兩個關鍵前提就是實現將設計工具由二維過渡至三維，以及把綠色設計、協調設計和可持續發展設計理念貫徹到整個工程在設計階段，并最終在設計、施工和使用等全過程中實現能耗節省、生產成本降低、環境污染減少、經濟效益增加。

1.2.2物聯網

物聯網是互聯網基礎上的延伸和擴展，它通過射頻識別、激光掃描器等信息傳感設備，對目標物體的信息參數進行收集并傳輸到網絡中處理，按照規定的協議，與互聯網結合，最終實現對物體智能化識別、定位等。物聯網主要應用于建設項目信息管理，結合傳感器技術與智慧處理，充分利用模式識別、云計算等各種智能信息技術，對所獲得的大量數據分析與處理，篩選對用戶具有針對性的信息，在適應相關需求前提下，不斷發現新的應用領域與模式。

在智慧建造在工程施工中應用越來越廣泛的當下，物聯網成為了智慧建造不可或缺的部分，在信息采集、信息傳遞等方面擔任著重要角色，能夠對項目進行實時監控，推動各種情況下信息交互。物聯網在機械設備安全運行監控系統、重大危險源管理等方面都做出了巨大貢獻。

1.2.3遠程監控系統

遠程監控系統是基于數字視頻監控系統的遠程應用系統，它能通過多畫面智能切換輪巡，可以實時、全方面對施工現場進行準確把控，對存在的隱患威脅進行及時的糾正和改善，這對于施工現場最關心的安全風險問題的解決具有重大意義。施工現場增加工地監控系統，管理者首先可以清楚了解施工進程以及工人是否施工時按照標準化施工，其次還可以對施工中的管線、機械設備等實施遠距離監視，及時發現現場的各種障礙。如果出現了故障還能夠啟動本地警報，以幫助工作人員迅速排除故障，從而降低了施工故障發生的可能性。遠程監控系統還可以快速給工程項目管理人員傳回的一些工地圖片以及各種工地拍攝的圖片，為管理人員的規劃帶來明確的信息，同時對于工程進度方面的把控也是十分標準。

2傳統建筑工程現場存在的問題

2.1 工程現場管理制度不完善

建筑工程項目不同于其他行業項目，除工序多、復雜性高和涉及人員多外，還要求每個環節上的容錯率低，因為往往一個不起眼的錯誤就可能導致一個嚴重的安全隱患。因此，工程現場管理制度是保證施工安全的基礎，它的建立在整個項目中都是十分重要的。總結過去發生的案例，可以發現主要原因是專業的管理人才的稀缺。而企業在專業的管理人才上的培養同樣欠缺重視，使管理人員科學管理制度的能力不足。當管理制度出現了漏洞的情況下，工程問題的準確追責同樣是一大難題，這會大大影響整個工程的工期進度[3]。

2.2 施工過程高耗能與高污染

在建筑施工過程中，由于使用一些機器設備以及水泥、石灰等建筑材料，往往會產生較多粉塵等物質，不僅對大氣環境造成影響，還產生了資源浪費。有關數據表明，在我國占比約15%的溫室氣體是由施工建造產生，不僅如此，施工場地所產生的廢料垃圾約占了城市垃圾總量三成。在建造過程中，我國每平方米所消耗的材料遠高于一些發達國家，久而久之，形成了“高污染”、“高能耗”的現象，引起社會廣泛關注。

2.3 重大工程的安全風險大

區別于傳統的工廠流水線生產制造，工程項目具有場地露天、工藝流程復雜等特點，施工過程中安全風險大，易導致安全事故發生。據統計，工程施工中安全事故如高處墜落、重物打擊、機械傷害、觸電和坍塌事故等占到安全事故總數的80%～90%，在質量管理忽視和施工人員安全意識薄弱的情況下，使得建筑行業安全傷亡事故僅次于礦山業，并且常年居高不下。例如塔吊等重大危險源的定期維護和檢查，機械設備和材料是否符合行業要求，施工人員的安全問題等每一個都是施工安全存在的隱患，對于施工現場和人員來說都具有不利因素。

3基于智慧建造的工程項目施工管理策略

3.1 通過“云管端一體化”監控系統和BIM系統實現工程現場管理

在工程現場管理方面，運用互聯網監控系統和BIM系統既可以減少工程現場管理人工成本又能進一步監控了材料的使用進而避免材料的浪費。實施互聯網監控系統有著多方面優勢。工程項目通常具有周期長、項目環節復雜特點，實施互聯網監控不僅可以實現準確分配任務，并且可以通過信息化技術對各項任務進行監督，從而保證現場流程地順利進行且利于管理，在監控材料的使用過程中可以有效避免材料浪費。例如對工人和管理人員的巨大影響。從工人角度來看，通過對智慧建造的實際應用，一線工人能夠更清晰對工作內容和關鍵質量的控制點把控。而對于整個質量管理人員來說，首先是一線管理人員，減少現場與辦公室頻繁跑動，通過電腦甚至是手機，完成對現場實時監控;其次就是上層管理者，減少傳統方式資源浪費和解決信息時效性問題，對整個工程進度有一個較好的把控。BIM技術通過集成原本的分散信息，可以實現與計算機聯合工作，并最終通過新的模型體系展現現場的情況，從而原本依靠人工收集信息的方式被代替，減少了人工成本。這兩種系統極大程度為“高耗能”提供了有效策略。

3.2 綠色施工管理

建筑行業的發展需要資源，一方面我國資源存在一定程度的匱乏;另一方面在建筑施工過程中，使用的材料、設備方面，由于采用的施工工藝等均會產生不同程度的環境污染。因此，現階段建筑行業急需在保證質量、安全等基本條件下，以一種更環保且有效的方式發展。面對這樣問題，智慧建造提供綠色施工的策略，利用智慧建造進行綠色施工管理在此就起到了關鍵作用。

在控制揚塵污染方面，建筑施工過程通常會產生大量粉塵，造成空氣污染。為降低粉塵污染，在工作開展過程中可采用移動霧炮機，移動炮霧機不僅可以產生水噴霧，附著空氣中的粉，同時具備灑水和道路沖洗等功能，能有效避免揚塵。另一方面，亦可利用揚塵檢測系統。揚塵監測系統是依據國家有關PM2.5和PM10相關規定為依據設定閾值，當監測到空氣中的塵土超過預設值，系統自動根據設定閥門噴淋，從而實現降塵[4]。

在控制噪音方面，噪聲檢測設備可有效協助噪音控制、管理。噪聲監測設備可安裝在施工場地大門入口處，所有工地監測點的噪聲數據都能被它監測收集，且能將實時動態發送至終端，方便管理人員及時了解現場噪音情況。同時，工地噪聲監測系統也能將各工地監測點的噪聲值進行收集，在監控中心的各個監測點時間軸波形圖就是由此產生，施工人員對這些數據、圖形分析可及時發現污染超標問題，最終實現工程施工整個過程可視化、遠程化管理。

3.3 安全施工管理

首先，在重大工程施工現場管理中人為因素是能動性最強的存在，但也是往往最難控制的一方面。一些施工場地常存在部分施工人員缺乏安全施工理念、經驗不足、盲目施工的狀況，特別是需要運用特種機械設備場合，由于特種機械設備操作危險性大，更易發生安全事故，在這樣的情況下往往無法保證施工質量與安全。一方面，通過勞務實名制管理系統可以對施工人員形成有效監督機制。勞務實名制管理系統對施工人員建立對應學歷、工齡、工作經驗等信息檔案，通過這些信息對施工人員的崗位進行科學、合理調配，保證人力資源充分利用，實現人員流動管理的規范化[5]。另一方面，建立特種作業人員管理系統可降低現場作業風險。特種作業人員管理系統涵蓋特種作業人員所持資格證書等信息，在使用特種機械設備的場合，可利用其中信息建立相應操作權限，防止其他無資格人員誤操作，實現對特種人員和設備的監督與精細化管理，在施工的安全管理上發揮著巨大的作用。

其次，機械設備運行安全監控同樣在安全施工管理中必不可少。機械設備運行安全監控應用了“物聯網”，將二維碼、紅外感應器、射頻識別裝置、全球定位系統等物件安裝在機械上，實現對物體的感知，生成相關信息并傳輸至網絡處理，最終輸出到手機、電腦等應用終端[6]。對于腳手架、模板以及各種塔式起重機等重型運設備，智慧建造通過引入高支模監、塔吊運行監控設施，實時記錄機械狀況及操作信息，并設立預警范圍，在高空作業情況下，可及時避免坍塌、傾覆等安全事故，對現場施工管理高效率，異常情況及時反饋、報警和處理具有巨大作用。

4結語

建筑施工成為國家經濟發展、城市建設不可或缺的一部分，對提高生活舒適度具有重大意義。隨著社會經濟水平、科技水平的持續性高速發展，人們對建筑的滿意度日益增加。但是，由于施工中各種程度的安全事故時有發生，國家加大對施工安全管控的壓力。重點闡述智慧建造在施工現場安全管理工作的具體應用，并通過運用智能化施工的先進手段強化了施工監管、人員培訓、特種設備監管、高危施工作業監控等各方面的管理工作，很大程度完善了工程現場管理制度，減少污染、耗能問題和提高了建設施工現場的安全系數，為智慧建造的深入發展與廣泛應用提供了借鑒。

參考文獻

[1] 劉金周，肖游和朔，郭彪，等.基于智慧建造的質量安全協同管理技術研究[J].施工技術，2019，48（1）：9-12.

[2] 毛志兵.從人工智能到智慧工地迎接建造方式的新變革[J].中國勘察設計，2017（8）：28-29.

[3] 李赫.智慧建造環境下的重大工程現場管理創新[J].智能建筑與智慧城市，2021（9）：62-63.

[4] 肖仲，呂瑞環，譚飛，等.智慧建造在工程項目安全管理中的應用研究[J].智能城市，2022，8（1）：69-71.

[5] 何小勇，張軼，王朝香，等.智慧建造在建筑工程安全施工管理中的應用[J].智能建筑與智慧城市，2021（9）：86-87.

[6] 劉占省，劉子圣，孫佳佳，等.基于數字孿生的智能建造方法及模型試驗[J].建筑結構學報，2021，42（6）：26-36.