大數(shù)據(jù)下的建筑施工現(xiàn)場智慧管理途徑

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摘要:對傳統(tǒng)建筑施工現(xiàn)場管理理論及管理現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，指出在施工現(xiàn)場管理中應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)的可行性和必要性，并以施工現(xiàn)場管理理論為指導(dǎo)，研究利用大數(shù)據(jù)在建筑工程施工現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)智慧化管理的路徑，以改善管理現(xiàn)狀，保證建筑工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:大數(shù)據(jù)技術(shù)；施工現(xiàn)場；智慧化；管理

1大數(shù)據(jù)概念

“大數(shù)據(jù)”指的是一個(gè)數(shù)據(jù)集合，該集合無法利用常規(guī)的軟件進(jìn)行捕捉、處理和管理，必須采用新的管理模式，才能激發(fā)其更強(qiáng)的決策力、優(yōu)化流程的能力和洞察發(fā)現(xiàn)力，它可以稱為是一種多樣化、高增長率的海量信息資產(chǎn)［1］。數(shù)據(jù)搜集問題隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的來臨迎刃而解。現(xiàn)代企業(yè)如何根據(jù)自身發(fā)展需求在海量數(shù)據(jù)中找到所需信息成了亟待解決的問題?，F(xiàn)代企業(yè)要基于大數(shù)據(jù)信息量大、種類復(fù)雜、高實(shí)效性等特點(diǎn)，改變傳統(tǒng)管理理念和手段，沖破傳統(tǒng)管理模式的束縛，不斷探索新的管理模式，力爭在現(xiàn)代企業(yè)管理過程中發(fā)揮大數(shù)據(jù)的作用，全面提升企業(yè)管理水平。

2建筑施工現(xiàn)場管理現(xiàn)狀分析

建筑工程行業(yè)作為傳統(tǒng)行業(yè)中項(xiàng)目規(guī)模較大、過程數(shù)據(jù)量巨多的行業(yè)，具有工程項(xiàng)目信息管理多樣性的特點(diǎn)，這也是由建筑行業(yè)的工程項(xiàng)目信息管理參與者多、項(xiàng)目地域覆蓋廣、耗時(shí)長、影響因素多等原因決定的。在施工過程中施工現(xiàn)場管理人員需要花費(fèi)大量的時(shí)間來記錄和分析工作的進(jìn)度，可能會(huì)花30%～50%的工作時(shí)間來收集和分析施工數(shù)據(jù)［2］。目前我國建筑施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集工作主要由人工完成，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且需要從業(yè)人員有一定的工作經(jīng)驗(yàn)。由于缺乏實(shí)時(shí)信息互動(dòng)與反饋，常常造成施工現(xiàn)場材料浪費(fèi)、項(xiàng)目窩工、生產(chǎn)效率降低等，嚴(yán)重影響了工程項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)質(zhì)量、進(jìn)度、成本和安全等建設(shè)目標(biāo)。此外，由于人工的主觀性，收集和測量的數(shù)據(jù)更容易產(chǎn)生誤差，從而會(huì)導(dǎo)致施工決策失誤，造成施工損失。中國城鎮(zhèn)化建設(shè)腳步的加快，使得工程項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模越來越大，施工現(xiàn)場的監(jiān)理難度也越來越大，導(dǎo)致監(jiān)理力量明顯不足。而主要以人工進(jìn)行現(xiàn)場檢查的傳統(tǒng)監(jiān)督管理模式使得監(jiān)督工作更加被動(dòng)。監(jiān)理工作往往轉(zhuǎn)化為質(zhì)量安全事故的處理，監(jiān)理效率低下。

3大數(shù)據(jù)在施工現(xiàn)場管理中應(yīng)用的必要性

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)在各行各業(yè)廣泛應(yīng)用。基于大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對建筑施工現(xiàn)場進(jìn)行智慧化監(jiān)管也成為了可能。這也將建設(shè)工程行業(yè)監(jiān)管模式，逐漸從人工巡查方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐孕畔⒒夹g(shù)為支撐的精細(xì)化、差異化的智慧管理方式。這種轉(zhuǎn)變有效地解決了目前施工現(xiàn)場監(jiān)管工作量大、監(jiān)管范圍廣、勞動(dòng)力需求多等問題?；诖髷?shù)據(jù)技術(shù)對施工現(xiàn)場智慧化監(jiān)管，將優(yōu)化工程管理模式、提高現(xiàn)場監(jiān)管效率，有利于實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)項(xiàng)目監(jiān)管趨于數(shù)字化、科學(xué)化和規(guī)范化，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)成庫、監(jiān)管成網(wǎng)、管理成線的信息化監(jiān)管目標(biāo)［3］。所以想要提高建筑施工現(xiàn)場質(zhì)量管理效率和工程產(chǎn)品質(zhì)量，在施工現(xiàn)場管理中應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行智慧化管理是十分必要的。

4大數(shù)據(jù)背景下建筑施工現(xiàn)場智慧化管理途徑研究

受到經(jīng)濟(jì)快速變化的影響，項(xiàng)目施工現(xiàn)場管理具有許多不確定性，也時(shí)刻面臨各種風(fēng)險(xiǎn)，給實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目成本、質(zhì)量、進(jìn)度和安全目標(biāo)均帶來了巨大的挑戰(zhàn)。我們可以從4M1E(人(Man)、材料(Material)、機(jī)械(Machine)、方法(Method)和環(huán)境(Environment))管理理論入手［4］，分別研究大數(shù)據(jù)在施工現(xiàn)場智慧化管理中的應(yīng)用途徑，以提高施工現(xiàn)場管理效率、生產(chǎn)效率和決策能力，使施工現(xiàn)場管理實(shí)現(xiàn)能感知、能決策、能預(yù)測的智慧化、精細(xì)化、生態(tài)化的管理和生產(chǎn)。

4．1對施工現(xiàn)場人員進(jìn)行智慧化管理

在施工人員安全管理中應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以從源頭上對施工安全問題進(jìn)行監(jiān)督，減小施工事故的發(fā)生概率。利用信息技術(shù)通過對所有建筑施工企業(yè)人員進(jìn)行有效的登記，并將這些登記信息在電腦中進(jìn)行分類、整理、存檔。這樣管理者可以隨時(shí)調(diào)用查詢信息，了解工人的工作狀態(tài)。然后利用開發(fā)和運(yùn)行、處理大規(guī)模數(shù)據(jù)的Hadoop平臺(tái)等，階段性地對統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出在項(xiàng)目各階段所發(fā)生的倒班工種、工作日及持續(xù)工作時(shí)間，幫助項(xiàng)目相關(guān)負(fù)責(zé)人了解施工隊(duì)伍的費(fèi)率和人員調(diào)配。同時(shí)通過數(shù)據(jù)分析，查詢到加班和危險(xiǎn)作業(yè)等緊急情況下的數(shù)據(jù)，并將查詢結(jié)果自動(dòng)傳輸?shù)浇K端，自動(dòng)報(bào)警進(jìn)行警示，并聯(lián)動(dòng)其他通知方式，避免工人疲勞工作造成安全事故，提高和保證了工人人身安全，完成項(xiàng)目安全施工目標(biāo)。

4．2對施工現(xiàn)場機(jī)械進(jìn)行智慧化管理

對施工機(jī)械進(jìn)行智慧化管理，可以在施工機(jī)械的關(guān)鍵位置安裝智能控制裝置，例如重量傳感器、高度傳感器、角度傳感器等等，這樣就可以對機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行全過程的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，收集機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中關(guān)鍵零件的信息。利用BIM技術(shù)對施工現(xiàn)場中機(jī)械設(shè)備建立三維模型，并以不同的顏色區(qū)分機(jī)械設(shè)備的不同使用狀態(tài)。如果機(jī)械零部件存在保養(yǎng)不及時(shí)、損壞、過載使用等隱患，智能控制系統(tǒng)可以進(jìn)行預(yù)警，防止機(jī)械設(shè)備在使用時(shí)突然損壞失靈。同時(shí)也可以設(shè)置處理異常信息的微端，根據(jù)反饋可以自動(dòng)對關(guān)鍵部位的運(yùn)行信息進(jìn)行分析辨識(shí)，如果屬于異常信息，除可以及時(shí)報(bào)警之外，還可以根據(jù)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行情況，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)自動(dòng)消除隱患，例如及時(shí)制動(dòng)等。建立智能控制設(shè)備信息的遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)，并通過無線信息傳輸技術(shù)將監(jiān)控信息上傳到云端，這樣可以形成連續(xù)的監(jiān)控報(bào)告。

4．3對施工現(xiàn)場材料進(jìn)行智慧化管理

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢，構(gòu)建材料采購與倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)平臺(tái)，對施工材料進(jìn)行智慧化管理。依托BIM技術(shù)，結(jié)合ISGP算法分析施工現(xiàn)場及建筑物內(nèi)外空閑空間，提供建筑材料臨時(shí)存儲(chǔ)最佳方案，并在合理利用施工現(xiàn)場空間的基礎(chǔ)上，詳細(xì)記錄材料出入庫信息，合理預(yù)測材料采購情況。材料管理人員登錄系統(tǒng)隨時(shí)抽查，定期清點(diǎn)庫存材料，確保材料庫數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。同時(shí)，施工企業(yè)采購部門應(yīng)隨時(shí)關(guān)注常用施工材料的市場價(jià)格及其變動(dòng)信息，并進(jìn)行系統(tǒng)更新，以便施工部門提出購入材料申請時(shí)，材料管理系統(tǒng)能夠及時(shí)進(jìn)行價(jià)格比較和采購，從而減少了人工審核的工作量。

4．4對施工現(xiàn)場施工方法進(jìn)行智慧化管理

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以建立全國智慧工地?cái)?shù)據(jù)云服務(wù)平臺(tái)，打破施工企業(yè)間信息孤島。在這個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分享平臺(tái)上，政府以及其他監(jiān)管單位與施工企業(yè)間的管理數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)對接，對數(shù)據(jù)資源進(jìn)行整合。采用Apriori算法對多種工序施工工藝進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，并對發(fā)現(xiàn)的關(guān)聯(lián)規(guī)則進(jìn)行挖掘，為后期監(jiān)測施工過程提供參考。在數(shù)據(jù)平臺(tái)上設(shè)置相關(guān)的質(zhì)量控制點(diǎn)，系統(tǒng)可以自動(dòng)獲取施工過程中的技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)，并隨時(shí)監(jiān)督指標(biāo)變化。例如，在某個(gè)施工難度大、技術(shù)要求高的施工工序設(shè)置技術(shù)和監(jiān)理的重點(diǎn)，重點(diǎn)控制施工人員、施工工藝、設(shè)備、材料等［5］?？梢葬槍π缘闹贫ㄓ行У拇胧?，重點(diǎn)控制容易產(chǎn)生不合格產(chǎn)品或存在質(zhì)量通病的施工工序。通過數(shù)據(jù)分析了解新材料、新技術(shù)、新工藝是否符合施工要求，這樣通過對施工技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)的挖掘、分析，實(shí)現(xiàn)對施工方法的信息化監(jiān)督與優(yōu)化。

4．5對施工現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行智慧化管理

互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)智能技術(shù)在環(huán)境治理方面卓有成效，大大提高了治理能力，同樣在建筑環(huán)境監(jiān)測過程中也發(fā)揮了重要的作用。利用傳感器、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)可以對建筑粉塵和噪聲進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和綜合評(píng)估。對檢測到的噪聲的分貝值和粉塵的濃度根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)計(jì)算［6］，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。同時(shí)利用大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)例如Echarts技術(shù)、Tableau軟件或Qlikview軟件等快速從混亂、隨機(jī)、模糊的大量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)隱含的信息，以圖形進(jìn)行展示，凸顯出信息的重要特征，讓管理人員可以通過實(shí)時(shí)有效地監(jiān)測施工過程中的各種環(huán)境指標(biāo)，可以對風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警，大大提高預(yù)防和治理建筑施工過程中環(huán)境污染的管理水平。在建筑施工階段，無論利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對4M1E中哪個(gè)施工要素進(jìn)行智慧化管理，前提都是數(shù)據(jù)的搜集。首先要注重與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。借助物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集、積累實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。其次，應(yīng)注重采集數(shù)據(jù)的多樣性。除了采集常規(guī)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)之外，也應(yīng)注重采集生產(chǎn)過程中人的行為數(shù)據(jù)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)流程數(shù)據(jù)，例如語音、視頻等流媒體。最后還應(yīng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，確保數(shù)據(jù)的安全性和有效性。

5結(jié)語

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)對建筑施工現(xiàn)場進(jìn)行智慧化管理，將施工現(xiàn)場管理經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)固化，為施工現(xiàn)場管理工作的各階段各環(huán)節(jié)的決策提供數(shù)據(jù)支撐，有利于減少企業(yè)在施工過程中資源浪費(fèi)，有效降低企業(yè)施工成本，也有利于降低施工環(huán)節(jié)中的安全事故發(fā)生率。所以，基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，將具有自動(dòng)識(shí)別、精確定位、實(shí)時(shí)傳輸功能的自動(dòng)化技術(shù)引入施工現(xiàn)場管理必將具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

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作者：穆蒙蒙 單位：天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院