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基于“智慧工地”平台的建筑工程项目数字化管理研究

栗洋 王婷婷
  
西部文化媒体号
2022年68期
郑州科技学院土木建筑工程学院 450064

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摘要:智慧工地数字化管理是一种建筑工程项目全生命周期管理的崭新理念。智慧工地平台运用传感技术、物联网技术、虚拟现实技术、AI、5G等新型技术,将建筑、机械设备、人员管理等方面利用互联网进行高效整合,实现工程管理和现场管理的数字化管理。本文通过简单概述智慧工地平台,针对智慧工地平台项目的数字化管理现状,探讨和总结智慧工地平台项目的数字化管理应用经验,希望可以促进建筑行业数字化升级,为同类项目智能管理提供有益借鉴。

关键词:智慧工地;建筑工程;数字化管理

引言

智能建造趋势已开始,智慧工地已得到广泛认可。建筑工程项目数字化管理符合行业未来发展趋势,可以加快行业转型升级。“智慧工地”平台在建筑工程项目中的应用可以有效降低项目建设成本,提高工程整体施工质量和安全。随着物联网、BIM等新技术的应用,建筑工程项目数字化转型可以推进智慧工地平台的广泛应用。建筑工程项目数字化转型的相关研究已成为推进建筑行业长远发展的重要课题。智慧工地平台对建筑工程项目的数字化管理不仅是建造技术和管理理念的革新,还是对产品设计、建造方式、现场管理、运维管理、行业管理等多方面重塑。

1智慧工地平台概述

智慧工地平台采用更智慧、高效的方式进行建筑工程各部门、工作人员的行为管理,改进项目建造方式,以提高工作效率和响应速度。智慧工地平台主要利用物联网、云计算、大数据等信息技术,构建大数据集成平台。该平台围绕“人、机、材、法、环”等生产要素,实现管理、工具、工艺的在线管理,同时对收集的数据进行加工和应用,全面提升现场管理效果和工程整体工作效率。

智慧工地平台包括现场应用层、数据处理层以及数据显示层(如图1所示)。(1)现场应用层是利用物联网和互联网,采用传感器、监控等智能设备进行数据信息的采集和管理,实现建筑工程项目建设过程的实时监控和高效协作,显著提高施工现场管理效率。另外,该平台还可以利用劳务管理平台、质量安全管理系统、进度管理系统等第三方系统应用,加强施工现场各环节管理,并应用在不同业务场景中,实现对建设项目的全面控制。(2)数据处理层是智慧工地平台应用数据开展数字化管理的基础。数据处理层由分为中台层、技术架构层、硬件资源层等。通过开展全生命周期、全要素等业务管理活动,全面展示建筑工程项目的运行状态,实现现场应用层和数据处理层的交互,实现业务管理的智能化。另外,统一数据标准和数据接口标准,在智慧工地平台实现数据整合、集成、高效计算,从而服务于现场应用。(3)数据展示层是利用大数据分析能力将集成数据以图形、表格的形式呈现,实现对建筑工程项目智能化、可视化的管理。数据展示层分为企业级看板和项目级看板,可以优化项目资源配置,为项目决策提供智能服务[1]。

2建筑工程项目数字化管理现状

基于智慧工地平台的建筑工程项目数字化管理难中存在技术集成与应用难题、数据安全问题、人员技能有待提升、缺乏统一标准、建设成本较高等问题。建筑工程项目数字化管理需要采取有效措施克服这些问题,保证建设项目稳定、高效运营‌。

2.1技术集成与应用难题

构建智慧工地平台需要应用多种信息技术,这些技术在平台中应相互融合,以实现信息共享,提高协调管理效率。但是各种技术的兼容性不同,而且建筑行业对新技术的应用水平差异较大。因此,技术集成与应用是智慧工地建设的难点,也成为建筑工程项目数字化管理的一大挑战。

2.2数据安全问题

智慧工地平台需要收集建设项目的大量数据,其中包括人员信息、质量检测等敏感信息的处理。在数据传输、处理过程中,数据安全问题成为建设项目数字化管理的难题。这些敏感信息应注意隐私保护,防止泄露隐私信息。敏感信息管理受国家法律法规的限制较多,数据的存储和分析应合规。

2.3人员技能有待提升

智慧工地平台项目的数字化管理需要加强队伍建设,进一步提高团队的专业水平。现阶段的建筑行业人才短缺,而且施工人员普遍专业水平较低。建筑企业需要完善培训和人才引入机制,吸引更多技术型人才,不断提升人员技能水平。

2.4缺乏统一标准和规范

智慧工地平台缺乏统一标准和规范,不同系统的互操作性和信息共享难度较大。由于智慧工地建设标准的不统一,不同的智慧工地应用系统之间数据格式、通信协议缺乏统一标准和规范,非常影响智慧工地平台的应用效果。

2.5成本较高

‌智慧工地平台建设成本较高,需要投入大量人力、物力。构建智慧工地平台,不仅需要采购大量智能设备,还需要技术研发和人员培训,资金投入较大。而且智慧工地平台的建设效益需要长期运营才能显现,短缺效益不明显,建设、应用过程企业需要克服较大的资金压力[2]。

3建筑工程项目数字化管理应用

智慧工地平台是以BIM技术、局域网为基础的智慧工地管理系统,针对建筑工程项目数字化管理中存在的问题,平台重点从设计、生产、施工、交付、运维五个方面进行数字化管理。为保证数字化管理应用效果,充分发挥智慧工地平台各系统功能,建筑工程项目应利用BIM建设构建总控中心、指挥中心以及BIM中心,加强施工现场监管,实现建设项目的全面数字化管理。

3.1设计数字化管理

智慧工地平台利用BIM建设,围绕“设计数字化”,充分发挥BIM技术优势进行设计和深化设计。施工图纸设计可以利用BIM技术进行设计可视化,分析空间定位、建筑性能、造价等。通过对比、分析设计方案,全面提升建筑工程项目设计质量。深化设计主要是指基坑、结构、幕墙等专业的深化设计,利用AR技术进行设计评审和交底,提升设计水平。例如,通过对建筑结构设计进行建模,复核结构关系的合理性,确保施工过程结构稳定性和安全性。同时,通过BIM模型可以进行工程量提取,并加强过程控制[3]。

3.2生产数字化管理

建筑工程项目建设所需材料生产数字化管理应基于BIM建模数据,利用全自动生产线进行生产,保证材料的规格、长度等数据的准确性。例如,钢结构的生产数字化管理,应先利用BIM技术提前相关数据,再将数据导入全自动生产设备,然后进行加工。数字化生产模式与传统模式相对应用优势明显:自动化程度更高、材料偏差更小;生产材料利用率高,可以显著降低了材料损耗;数字化生产效率高,方便集中加工,生产过程更加绿色环保;无噪声、无污染对环境影响较小。

3.3施工数字化管理

施工阶段数字化管理包括计划数字化管理、人员物资环境数字化管理、现场数字化管理等。(1)计划数字化管理可以提高建筑工程项目的进度管理水平,解决工程管理中计划编制效率低、缺乏统一标准等问题。智慧工地平台通过协同管理,可以对工程进度进行集成管理。每天记录现场实际进度,然后通过BIM模型进行对比,分析计划进度和实际进度偏差,并召开进度分析会。BIM模型呈现可视化的进度对比结果,深入分析对工期的影响,及时调整进度,加强现场管理,尽量缩短工期。(2)人员物资环境的数字化管理主要采用移动终端、传感器等智能设备,实时、自动采集相关数据,实现数据采集的无纸化和智能化,显著提高了建筑工程项目管理效率,保证了数据采集的真实性。(3)现场数字化管理应用BIM、物联网等技术,促进了现场管控技术手段的革新,实现了建筑工程现场管理的智能化。例如,应用BIM技术对现场平面进行建模,可实现施工现场平面的可视化。BIM技术和3D打印技术相结合,可实现工程整体结构、复杂节点的可视化,方便开展技术交底工作[4]。

3.4交付数字化管理

随着数字技术在建筑工程项目中的推广和应用,产品交付包括实物建筑产品的交付和数字建筑产品的交付。项目建设过程将继续设备信息、竣工验收信息等录入竣工交付模型中可以构建运维信息模型。数字建筑产品交付是基于BIM技术,可以将运维信息模型关联到智慧工地平台,为后期资产管理和运维管理提供便利。

3.5运维数字化管理

智慧工地平台建设为满足建筑工程项目设计和使用需求,需要在施工现场架设内部专线,提前对需要接入的硬件设施进行检测,定制、开发符合建设项目要求的内网和数字化管理系统。运维数字化管理包括四方面,分别是设备维护、物联网数据集成、BIM数据融合、数据分析。为促进BIM与智慧工地平台系统的融合,项目后期运维数字化管理应延续前期设计数字化管理的思路,促进业务数据的融合,实现建筑工程项目数字化管理目标[5]。

4结语

智慧工地平台是对建筑工程建造过程工业化、数字化的探索,数字化管理应用在设计、生产、施工等方面取得了良好效益,不仅保证了工程施工进度和质量,还降低了施工成本和风险。基于智慧工地平台的建筑工程项目经济效益和社会效益明显,可以促进建筑行业管理水平的提升。

参考文献

[1]张小吉.智慧工地建筑工程数字化管理的模式创新[J].陶瓷,2024,(05):216-218.

[2]梁军,吴娜.智慧工地在绿色施工管理中的应用及提升研究[J].建设科技,2024,(05):92-95.

[3]李欧.基于智慧工地系统的XD项目施工现场质量管理提升研究[D].电子科技大学,2023.

[4]陈阳,张文军,桂波,黄元生,秦鹏.基于BIM+5G环境的智慧工地集成化应用技术[A]2023年全国工程建设行业施工技术交流会论文集(上册)[C].《施工技术(中英文)》杂志社、亚太建设科技信息研究院有限公司,施工技术编辑部,2023:5.

[5]戎毅成,谭鑫,高瑾,赵辉,王昊.基于物联网的电网施工智慧工地数字化管理平台建设[J].山东电力技术,2023,50(04):22-27.

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