數(shù)字化技術(shù)在建筑施工過程中的應(yīng)用

羅小軍

目前，建筑行業(yè)主要將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)、模擬、施工、監(jiān)測及維護(hù)等環(huán)節(jié)，初步實(shí)現(xiàn)了建筑施工過程的智能化、自動化和數(shù)字化[1]。盡管數(shù)字化技術(shù)在建筑施工行業(yè)中的應(yīng)用還處于初級階段，但是該技術(shù)已經(jīng)對建筑施工行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了深刻影響，并為建筑施工行業(yè)帶來新的發(fā)展機(jī)遇。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用將不斷推動建筑施工行業(yè)的發(fā)展，推動行業(yè)走向更加智能、綠色和可持續(xù)的方向發(fā)展。因此，有必要分析數(shù)字化技術(shù)在建筑施工過程中的應(yīng)用。

1 數(shù)字化技術(shù)在建筑施工過程中的優(yōu)勢

1.1 提升協(xié)作和溝通效率

數(shù)字化技術(shù)可以為不同部門的項(xiàng)目人員提供幫助，如專業(yè)方案中的模型、數(shù)據(jù)等對于項(xiàng)目參與人員是公開的，有利于所有項(xiàng)目人員更好地理解項(xiàng)目方案，進(jìn)而在工作中更好地協(xié)調(diào)工作，具體為：第1，實(shí)時協(xié)作。方案審核、數(shù)據(jù)修改等工作在數(shù)字化平臺上均可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，有利于節(jié)省時間和資源。基建工程一體化管理平臺如圖1 所示。第2，數(shù)據(jù)共享。依托數(shù)字化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高效存儲，當(dāng)項(xiàng)目人員需要了解相關(guān)數(shù)據(jù)時，可以通過數(shù)字終端直接訪問中央數(shù)據(jù)庫，以實(shí)現(xiàn)共享數(shù)據(jù)的目標(biāo)[2]。數(shù)據(jù)共享有助于加強(qiáng)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的協(xié)作程度，減少錯誤和重復(fù)工作。第3，可視化溝通。項(xiàng)目人員借助數(shù)字化平臺有利于直觀掌握整個項(xiàng)目的進(jìn)度，減少誤解，提高項(xiàng)目的透明度和可控性。第4，精確度提高。具備更高的自動化程度，有利于簡化重復(fù)性任務(wù)，促使項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在落實(shí)規(guī)劃、優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面獲得更好的成果。出現(xiàn)問題時，自動化模型可自動辨識并發(fā)出預(yù)警，提醒相關(guān)人員進(jìn)行修改。

圖1 基建工程一體化管理平臺（來源：網(wǎng)絡(luò)）

1.2 降低成本

數(shù)字化技術(shù)在降低成本方面，體現(xiàn)為：第1，建筑師和工程師借助數(shù)字化模型可以更好地規(guī)劃和設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)，減少不必要的花費(fèi)。第2，依托數(shù)字化模型可以構(gòu)建三維建筑模型，還能模擬不同材料和工藝的組合方式，有助于合理施工，避免浪費(fèi)。第3，自動化系統(tǒng)可以在很大程度上替代人力。比如使用自動化機(jī)械可以減少對人力的依賴，不僅有利于提高施工效率，還能降低人力成本。同時，利用數(shù)字化技術(shù)可以提高供應(yīng)鏈的可視性和協(xié)調(diào)性，使供應(yīng)商和承包商之間的物流過程更加流暢[3]。第4，在建筑施工過程會產(chǎn)生各種廢品，如果能合理利用這些廢品，實(shí)現(xiàn)“變廢為寶”的目標(biāo)，也能為降低成本貢獻(xiàn)力量。如施工方通過數(shù)字化模型可以更好地規(guī)劃建筑廢棄物的處理和回收方案，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)減少浪費(fèi)和降低成本的目標(biāo)。

1.3 提高建筑質(zhì)量

數(shù)字化模型在提高建筑質(zhì)量上具有以下作用：第1，幫助設(shè)計(jì)師和工程師更好地規(guī)劃建筑的各種細(xì)節(jié)，如建筑構(gòu)造、材料選擇等。第2，幫助相關(guān)人員檢查并處理建筑模型中存在的錯誤，從而減少建筑施工出現(xiàn)問題的頻率。第3，幫助設(shè)計(jì)師和工程師優(yōu)化建筑的布局和結(jié)構(gòu)，從而提高建筑的質(zhì)量。

2 傳統(tǒng)建筑施工過程中存在的問題

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和對建筑質(zhì)量、安全和環(huán)保程度的要求越來越高，傳統(tǒng)建筑工藝已經(jīng)難以滿足新要求，在施工過程中會出現(xiàn)一系列問題，如無法實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理、無法把控施工進(jìn)度、資源配置不合理等。

2.1 無法實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理

傳統(tǒng)施工現(xiàn)場較為混亂，精細(xì)化管理不到位問題非常突出，導(dǎo)致原因：

1）傳統(tǒng)施工現(xiàn)場的環(huán)境一般較為復(fù)雜，土壤、氣候、人員以及機(jī)械設(shè)備等因素均會影響現(xiàn)場環(huán)境，想要對這些因素進(jìn)行精確控制和管理的難度較大。

2）傳統(tǒng)施工過程依賴大量人工操作，但是因?yàn)槿肆Y源不足，所以往往會出現(xiàn)不同部門、不同工種人員混在一起進(jìn)行施工的情況，這不僅為管理帶來難度，也容易導(dǎo)致質(zhì)量、效率等方面的問題[4]。

3）傳統(tǒng)施工過程中缺乏明確的標(biāo)準(zhǔn)，施工人員一般會憑借經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，這便造成施工過程難以遵守統(tǒng)一的施工標(biāo)準(zhǔn)。

4）傳統(tǒng)施工過程的信息流動方式單一，流通效率低，導(dǎo)致各個環(huán)節(jié)之間缺乏有效的信息共享和協(xié)調(diào)，使得管理難度增加。

2.2 無法把控施工進(jìn)度

無法把控施工進(jìn)程體現(xiàn)在：

1）在傳統(tǒng)施工過程中，因難以精確預(yù)測每個環(huán)節(jié)具體需要多長時間、多少勞動力，因此很難掌握人力資源投入總量，施工過程中的管理和監(jiān)督難度較大。

2）材料運(yùn)輸、機(jī)器設(shè)備的調(diào)度等也難以協(xié)調(diào)。受各種因素的影響，會出現(xiàn)建筑材料無法按時到位的情況，影響施工進(jìn)度。

3）傳統(tǒng)施工過程中的信息流動比較緩慢，領(lǐng)導(dǎo)層無法及時獲取施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)。

4）傳統(tǒng)施工過程中涉及的變更管理，包括設(shè)計(jì)變更、施工變更等，處理起來比較困難，容易引起工程進(jìn)度的延誤。

2.3 資源配置存在不足

傳統(tǒng)施工過程通常涉及大量資源的協(xié)調(diào)和安排，資源配置效率較低具體為：

1）在傳統(tǒng)施工過程中，資源使用缺乏整體規(guī)劃和協(xié)調(diào)，各部門之間相互獨(dú)立[5]。

2）由于傳統(tǒng)施工過程中信息流動受限，各部門之間缺乏溝通和協(xié)作機(jī)制，導(dǎo)致施工信息不對稱和溝通不暢，無法及時協(xié)調(diào)和調(diào)配資源。

3）傳統(tǒng)施工資源的配置方法通常比較單一，無法根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行靈活調(diào)整。

4）傳統(tǒng)施工過程中資源的配置和管理依賴人工經(jīng)驗(yàn)和主觀判斷，缺乏數(shù)據(jù)支持和決策分析。

3 數(shù)字化技術(shù)在建筑施工過程中的應(yīng)用

數(shù)字化技術(shù)可以幫助建筑師、工程師、施工人員、管理人員更好地理解和掌握項(xiàng)目的各個方面，提高效率和質(zhì)量，降低成本和風(fēng)險。本文將從以下4 個方面分析數(shù)字化技術(shù)在建筑施工過程中的應(yīng)用。

3.1 在優(yōu)化施工方案中的應(yīng)用

在優(yōu)化施工方案中應(yīng)用的優(yōu)勢為：

1）可以借助數(shù)字化技術(shù)的強(qiáng)大功能對施工階段進(jìn)行四維處理。例如，依托數(shù)字化平臺可以將施工階段進(jìn)行四維處理，有利于及時發(fā)現(xiàn)在相應(yīng)的時間點(diǎn)是否完成了施工任務(wù)。

2）借助數(shù)字化的技術(shù)能夠模擬工程項(xiàng)目中的一些重點(diǎn)或者難點(diǎn)，便于施工單位對施工順序、施工工藝等進(jìn)行優(yōu)化，使得最終施工方案更為合理。例如，使用建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)模擬施工階段，能夠確保施工方案滿足現(xiàn)場要求，保障施工順利進(jìn)行，如圖2所示[6]。

圖2 建筑信息模型（來源：網(wǎng)絡(luò)）

3.2 在施工項(xiàng)目把控中的應(yīng)用

在把控工程項(xiàng)目的整體施工進(jìn)度以及施工質(zhì)量方面，數(shù)字化技術(shù)具有重要的作用，具體應(yīng)用策略：

1）利用數(shù)字化技術(shù)對實(shí)際的工程項(xiàng)目進(jìn)行模擬，從而精準(zhǔn)把握施工階段的施工進(jìn)度，輔助施工單位采取合理的施工方案。

2）利用數(shù)字化技術(shù)為所有參與方提供交流平臺，有利于及時發(fā)現(xiàn)施工期間存在的問題。

3.3 在展示建筑產(chǎn)品中的應(yīng)用

依托數(shù)字化技術(shù)能夠?qū)⒔ㄖこ桃匀S動畫的形式展現(xiàn)出來，使其更加生動形象。如當(dāng)前房地產(chǎn)銷售盛行“期房銷售”，也就是房子還未建起來便要銷售，此時建筑方可以通過三維動畫模擬整個建筑工程項(xiàng)目（圖3）但要注意的是，借助三維動畫進(jìn)行模擬期間，如果沒有準(zhǔn)備充足的素材，會造成動畫渲染單一，難以帶給客戶眼前一亮的感覺。如在傳統(tǒng)廣告宣傳過程中，企業(yè)需要投入大量的資金、時間以及精力，這種方式不僅浪費(fèi)資源，甚至無法取得很好的宣傳效果。而數(shù)字化技術(shù)能夠?yàn)閺V告公司提供包含整個建筑工程項(xiàng)目所有的數(shù)據(jù)信息，有助于提升三維動畫以及工程仿真質(zhì)量和渲染效果，真實(shí)反映工程項(xiàng)目的實(shí)際情況。

圖3 期房銷售三維動畫模擬圖（來源：網(wǎng)絡(luò)）

3.4 在校驗(yàn)中的應(yīng)用

數(shù)字化技術(shù)在建筑施工過程中的應(yīng)用能夠大幅提升校驗(yàn)效率，如全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）借助衛(wèi)星捕捉坐標(biāo)信息，將相關(guān)數(shù)據(jù)傳遞給流動站，并通過網(wǎng)絡(luò)傳送回基站，最后再通過計(jì)算機(jī)剔除其中的錯誤點(diǎn)，完成坐標(biāo)點(diǎn)定位[7]。如借助BIM 中的三維技術(shù)，能夠?qū)⒔ㄖこ添?xiàng)目的所有數(shù)據(jù)信息輸入到計(jì)算機(jī)中，然后將虛擬結(jié)果和實(shí)際工程項(xiàng)目進(jìn)行對比，從而可及時發(fā)現(xiàn)施工過程之中出現(xiàn)的問題并加以解決。此外，業(yè)主還能借助數(shù)字技術(shù)觀察整個建筑工程項(xiàng)目的實(shí)施效果，進(jìn)而提出自己的訴求。

4 結(jié)語

目前，數(shù)字化技術(shù)在建筑施工領(lǐng)域中已經(jīng)初見成效，但還有很多可以優(yōu)化的地方，因此需要持續(xù)探索和研發(fā)新的數(shù)字化技術(shù)，使其更加智能、高效和實(shí)用，為建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

未來，數(shù)字化技術(shù)必將在建筑施工中得到更廣泛的應(yīng)用，為建筑業(yè)帶來更大的發(fā)展?jié)摿蜋C(jī)遇。但是，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用也需要建筑師、施工人員和相關(guān)專業(yè)人士不斷學(xué)習(xí)新知識，以此適應(yīng)數(shù)字化技術(shù)不斷發(fā)展帶來的變化。因此，在建筑數(shù)字化時代，需要不斷探索創(chuàng)新，勇于嘗試新技術(shù)，并始終保持開放和合作的態(tài)度。