數(shù)字技術(shù)論文：施工項(xiàng)目中數(shù)字化的運(yùn)用優(yōu)勢(shì)探究

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本文作者：葉菱 單位：太原市電子研究設(shè)計(jì)院

從大體上來看，現(xiàn)代建筑施工具有以下幾方面的特點(diǎn):

1)受環(huán)境影響大。與其他工程項(xiàng)目不同，建筑施工通常直接暴露在外部環(huán)境之下，雨、雪、風(fēng)等自然氣候變化都會(huì)對(duì)施工造成明顯影響，尤其是橋梁、道路、水利等建筑施工項(xiàng)目，其大部分分布在存在較大高低落差的水域和山地，遠(yuǎn)離人口聚集區(qū)，因而施工條件極不穩(wěn)定，地質(zhì)、水文、氣象等各種外部環(huán)境因素都會(huì)對(duì)施工造成明顯影響，這使得建筑施工的管理工作必須全面而細(xì)致，且對(duì)外部環(huán)境變化的監(jiān)測(cè)和預(yù)估能力要強(qiáng)于其他項(xiàng)目。

2)投資額高，施工周期較長(zhǎng)。現(xiàn)代建筑施工項(xiàng)目一般屬于建設(shè)施工群，在我國(guó)城市化加速推進(jìn)的背景下，建筑施工項(xiàng)目的投資額都往往較大，同時(shí)對(duì)專業(yè)技術(shù)要求很高，施工周期也較長(zhǎng)，這一特點(diǎn)使得建筑工程項(xiàng)目投資的資金控制不確定性因素大大上升，材料、人工、物流等環(huán)節(jié)的變化都會(huì)對(duì)項(xiàng)目的資金流造成明顯影響。同時(shí)許多路橋、建筑施工項(xiàng)目多分布在偏遠(yuǎn)山區(qū)，交通運(yùn)輸不便，材料采購(gòu)和設(shè)備進(jìn)出場(chǎng)的費(fèi)用更遠(yuǎn)高于普通市場(chǎng)價(jià)，這些都對(duì)建設(shè)工程項(xiàng)目管理的成本控制環(huán)節(jié)提出了很高要求。

3)施工班組多，技術(shù)工種多?，F(xiàn)代建筑施工是一個(gè)多工種協(xié)作的系統(tǒng)性工程，土建、鋼筋、高空作業(yè)、爆破、防水、水下作業(yè)等技術(shù)工作和特殊工作很多，施工班組交叉復(fù)雜［1］，現(xiàn)場(chǎng)若管理不善，極易陷入管理和施工的混亂，工序錯(cuò)誤，班組施工沖突等變化接連出現(xiàn)，進(jìn)而對(duì)施工的質(zhì)量與進(jìn)度產(chǎn)生負(fù)面影響。針對(duì)這一情況，建筑施工管理必須有序且有效的梳理班組關(guān)系，合理安排各個(gè)工作的施工順序和工作面安排，這也是建筑施工項(xiàng)目管理的一個(gè)特點(diǎn)。

4)危險(xiǎn)因素多，安全管理任務(wù)艱巨。建筑施工是我國(guó)三大高危行業(yè)之一，一方面施工中的爆破、隧道開挖、吊裝、水下作業(yè)、高空作業(yè)等本就是危險(xiǎn)系數(shù)極高的作業(yè)工種，管理和監(jiān)督上的微小疏漏極易釀成安全事故。與此同時(shí)，建筑施工項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)醫(yī)療衛(wèi)生條件有限，許多項(xiàng)目交通還十分不便，一旦發(fā)生安全事故，人員救治也較為困難，“因而安全管理是建筑施工項(xiàng)目管理中十分突出且受到國(guó)家相關(guān)部門高度重視的一個(gè)環(huán)節(jié)”［2］。

5)施工作業(yè)面廣，相關(guān)資料龐雜。在現(xiàn)代施工中，通常根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃安排分作業(yè)面同步或者依次推進(jìn)，這使得施工管理中的作業(yè)面較多，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管難度較大，尤其是住宅、酒店和山地建筑等，房間多、功能分區(qū)多，或者施工作業(yè)面較廣，施工管理人員奔走于各個(gè)作業(yè)面之間，不僅十分疲憊，同時(shí)也極易疏漏，效率不高，另一方面，隨著我國(guó)對(duì)建筑施工領(lǐng)域規(guī)范化要求的不斷提升，建筑施工無(wú)論是業(yè)主、監(jiān)理，還是施工單位、審計(jì)單位，都會(huì)形成大量的相關(guān)資料，這些資料的整理與歸檔，是一項(xiàng)十分復(fù)雜且細(xì)致的工作，傳統(tǒng)的手工作業(yè)在這一方面已經(jīng)明顯難以適應(yīng)。

針對(duì)現(xiàn)代建筑施工的特點(diǎn)和傳統(tǒng)管理模式表現(xiàn)出來的不足，我國(guó)在20世紀(jì)80年代開始逐步在建設(shè)施工項(xiàng)目管理中出現(xiàn)計(jì)算機(jī)數(shù)字化技術(shù)。多年來，數(shù)字化管理模式在包括建筑施工的建設(shè)項(xiàng)目管理中得到了大面積的推廣，并且呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢(shì)頭，與傳統(tǒng)管理模式相比，數(shù)字化技術(shù)在施工項(xiàng)目中的管理有以下幾方面優(yōu)勢(shì):

1)準(zhǔn)確性與豐富性。借助于數(shù)字化的采集和施工管理設(shè)備，數(shù)字化管理可以對(duì)建筑施工過程中大量的資料和施工、質(zhì)量、進(jìn)度、安全、成本等方面的信息進(jìn)行準(zhǔn)確的記錄，利用文檔管理模塊可以對(duì)進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)和質(zhì)量相關(guān)資料進(jìn)行有序的歸檔與整理。除此之外，對(duì)施工管理中的巡檢、自檢、互檢以及關(guān)鍵部位的施工，隱蔽工程的隱蔽等形成文字、圖像、視頻資料，比傳統(tǒng)管理中單純的施工日志和旁站記錄等更加詳實(shí)與直觀，在建筑施工項(xiàng)目的后期驗(yàn)收以及結(jié)算辦理中，可以帶來極大的便利。

2)廣域性與快速性。與傳統(tǒng)的純?nèi)肆ΡO(jiān)督式管理不同，數(shù)字化管理技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工作業(yè)面全范圍和全時(shí)段的監(jiān)控，這大大提升了施工管理的時(shí)空范圍，有助于對(duì)施工作業(yè)面進(jìn)行有效的監(jiān)控與記錄，而對(duì)于施工管理的相關(guān)信息，利用數(shù)字化技術(shù)可以快速查詢與篩選，同時(shí)對(duì)于施工管理相關(guān)資料，可以在施工方、業(yè)主、監(jiān)理和班組之間實(shí)現(xiàn)高效流動(dòng)，大大提高了管理的效率。

3)整合性與易管理性。在數(shù)字化管理模式中，所有的管理資料都可以以數(shù)字文檔形式體現(xiàn)，從資料員到項(xiàng)目經(jīng)理，都可以十分清晰且有序地實(shí)現(xiàn)管理資料的整理和歸類，與此同時(shí)，對(duì)于建筑施工項(xiàng)目管理過程中形成的管理資料，利用數(shù)字技術(shù)可以將其整合，構(gòu)建起企業(yè)和行業(yè)自身的數(shù)據(jù)庫(kù)，為后續(xù)的建筑施工管理提供大量的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)支持，而企業(yè)也可以根據(jù)施工管理的數(shù)字資料進(jìn)行多次分析評(píng)估，從中得出各類相關(guān)指標(biāo)與數(shù)據(jù)，這些對(duì)于傳統(tǒng)管理模式而言，都是難以實(shí)現(xiàn)的。

結(jié)合前文的分析可以看出，數(shù)字技術(shù)在現(xiàn)代施工管理中確實(shí)表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)和便利性，數(shù)字技術(shù)在現(xiàn)代施工管理中的運(yùn)用可以嘗試從以下幾個(gè)方面入手:

1)GPS數(shù)字技術(shù)的深入推進(jìn)。GPS是工程建設(shè)領(lǐng)域數(shù)字技術(shù)的重大突破性發(fā)展技術(shù)，在測(cè)量、繪制、監(jiān)測(cè)、施工定位、打靶位等施工流程中具有十分強(qiáng)大的功能，在施工質(zhì)量管理方面有突出意義。首先，在施工前期的測(cè)量和坐標(biāo)定位階段，傳統(tǒng)的作業(yè)模式無(wú)法對(duì)采集和定位數(shù)據(jù)進(jìn)行即時(shí)判斷刪選，需要在后續(xù)的計(jì)算和檢驗(yàn)中才能發(fā)現(xiàn)部分偏差較大的錯(cuò)誤和異常數(shù)據(jù)，這對(duì)于施工管理和施工后續(xù)工作的快速推進(jìn)而言，將大大降低管理效率，而坐標(biāo)定位若出現(xiàn)偏差，將對(duì)施工建設(shè)項(xiàng)目的質(zhì)量造成極其嚴(yán)重的影響。GPS系統(tǒng)則可以較好地處理這一問題，通過衛(wèi)星對(duì)坐標(biāo)信息的捕捉，流動(dòng)站可以獲取各項(xiàng)相關(guān)數(shù)據(jù)，通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送回基站，經(jīng)過計(jì)算機(jī)快速進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)和處理，即時(shí)剔除異常點(diǎn)和錯(cuò)誤點(diǎn)，完成對(duì)坐標(biāo)點(diǎn)的捕捉和定位，這是GPS技術(shù)在施工前期管理中十分重要的一個(gè)運(yùn)用，其流程如圖1所示。在坐標(biāo)原點(diǎn)的定點(diǎn)上，傳統(tǒng)的作業(yè)模式雖然也可以滿足國(guó)家規(guī)范內(nèi)的精度，但是在大壩、跨海橋梁和地標(biāo)性建筑等大型施工項(xiàng)目中，其精度則遠(yuǎn)低于數(shù)字化技術(shù)。若采用GPS技術(shù)進(jìn)行測(cè)繪，則可以直接將形成的數(shù)字化文件交予施工方，通過與前期GPS測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，可以快速定點(diǎn)，這將大大提升施工管理的效率和精度。也特別適合EPC總承包管理模式在我國(guó)的推廣。

2)建立高效的監(jiān)控管理體系。正如前文所言，建筑施工項(xiàng)目在施工和管理過程中來自內(nèi)外部的影響因子和危險(xiǎn)因素較多，同時(shí)施工技術(shù)復(fù)雜，對(duì)監(jiān)管和過程控制要求較高，因而在管理過程中需要構(gòu)建廣域且有效的監(jiān)管。在這方面，數(shù)字化技術(shù)有助于建立高效的監(jiān)督管理體系，利用遠(yuǎn)程監(jiān)控和多媒體傳輸系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)作業(yè)面的有效監(jiān)控，對(duì)施工作業(yè)面的進(jìn)度和安全狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，可以快速與現(xiàn)場(chǎng)管理人員溝通，即刻奔赴現(xiàn)場(chǎng)處理，大大提升管理的效率，也避免了建筑施工項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)施工面過大和分散帶來的管理混亂和管理效率的低下。在安全管理方面，數(shù)字技術(shù)的作用更加突出，監(jiān)控系統(tǒng)可以通過鏡頭推進(jìn)、攝像、拍照等多種形式對(duì)違反安全條例的作業(yè)人員進(jìn)行取證，同時(shí)安全管理人員馬上奔赴現(xiàn)場(chǎng)，從而保證了安全管理的嚴(yán)肅性與權(quán)威性，大大提升施工現(xiàn)場(chǎng)的安全意識(shí)與安全管理效果，而對(duì)于監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)的危險(xiǎn)因子，則“可以立刻調(diào)度相關(guān)人員到現(xiàn)場(chǎng)處理，將大部分安全事故消滅在萌芽狀態(tài)”［3］。

3)提升施工作業(yè)的進(jìn)度與質(zhì)量。如何保障建筑施工項(xiàng)目的進(jìn)度與質(zhì)量，這是施工管理中極其重要的環(huán)節(jié)，而進(jìn)度與質(zhì)量又通常是一對(duì)矛盾體，因而這一方面的管理在建筑施工項(xiàng)目中通常十分困難。利用數(shù)字化技術(shù)，則可以大大提升管理效率。例如，對(duì)于工程建設(shè)前期的測(cè)繪和施工中的地貌抄測(cè)，可以利用現(xiàn)代化的數(shù)字GPS全站儀，利用這一技術(shù)，可以直接與CAD、天正等軟件無(wú)縫整合，同時(shí)消除了地形、天氣等不利因素對(duì)管理工作的影響，做到一體式、一站式出結(jié)果，包括坐標(biāo)和高程等數(shù)據(jù)可以即時(shí)讀取并快速形成三維模型，這樣，施工管理人員可以時(shí)刻把握施工現(xiàn)場(chǎng)的坐標(biāo)與高程數(shù)據(jù)，而這對(duì)于建筑施工的質(zhì)量控制意義重大。與此同時(shí)，管理人員可以將每日現(xiàn)場(chǎng)視察結(jié)果形成形象進(jìn)度，利用PROJECT等專業(yè)軟件，與原定施工計(jì)劃進(jìn)行比對(duì)，可以快速發(fā)現(xiàn)各施工作業(yè)面的進(jìn)度偏差，并進(jìn)一步利用AHP等分析模型找出當(dāng)中的關(guān)鍵影響因子，對(duì)其采取相應(yīng)的補(bǔ)救和趕工措施，從而對(duì)施工工期進(jìn)行有效的監(jiān)控。不僅如此，許多工程項(xiàng)目中采用的混凝土和防水材料均屬特種材料，驗(yàn)收要求高，對(duì)過程監(jiān)督管理的要求也很高，而利用GPS監(jiān)控儀器，可以24h對(duì)施工作業(yè)面定點(diǎn)監(jiān)控，可以捕捉到1%mm的微型形變，并形成數(shù)據(jù)反饋，管理人員可以通過對(duì)數(shù)據(jù)的觀察發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)造成形變的原因進(jìn)行分析，使質(zhì)量問題在萌芽或者發(fā)展初期即得到處理，這對(duì)于建筑施工項(xiàng)目的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有很大輔助作用。

4)對(duì)班組和人員形成有效管理。在建筑施工管理中，包含了大量技術(shù)工種和施工班組，同時(shí)，導(dǎo)流、圍堰等輔助性措施項(xiàng)目眾多，各種工序和工種相互穿插，對(duì)這些班組和施工人員的協(xié)調(diào)與合理安排是施工管理的重要內(nèi)容，而不同的班組需要不同的管理模式，傳統(tǒng)的管理方法容易出現(xiàn)混亂。利用數(shù)字化技術(shù)，可以將直線式管理、矩陣式管理有機(jī)整合起來，對(duì)核心班組和技術(shù)工種采用矩陣式管理，而對(duì)渠道開挖、管道安裝等班組則可以采用靈活的直線式管理模式，這樣既可以保證管理的有效性，又可以提升管理的靈活性。例如，可以根據(jù)每日管理信息整理成動(dòng)態(tài)的管理文件，數(shù)字化的文件與紙質(zhì)文檔相結(jié)合，不僅可以加強(qiáng)管理文件的歸類與整理，同時(shí)也便于項(xiàng)目部和公司之間，項(xiàng)目部和甲方、監(jiān)理制之間，以及項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)和班組之間的交流與傳遞。同時(shí)也可以根據(jù)管理信息制作成PDCA動(dòng)態(tài)管理圖表，根據(jù)實(shí)際施工情況不斷調(diào)整在成本、進(jìn)度和質(zhì)量等方面的指標(biāo)和預(yù)定值，同時(shí)對(duì)各個(gè)指標(biāo)的整改情況進(jìn)行檢查和整理。

數(shù)字化技術(shù)憑借其高效精準(zhǔn)的管理效果，在現(xiàn)代建筑施工管理中的作用與優(yōu)勢(shì)越發(fā)明顯，我國(guó)的工程項(xiàng)目建設(shè)目前正處于穩(wěn)步發(fā)展的階段，將施工管理與數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行有效的整合可以有效地提升管理效率，對(duì)于提升我國(guó)工程建設(shè)的軟實(shí)力具有重要的推動(dòng)作用。只要我們?cè)谑┕す芾碇蟹e極借鑒與探索，利用數(shù)字化管理的思維來引導(dǎo)施工管理，一定可以推動(dòng)我國(guó)建筑施工項(xiàng)目管理水平邁上更高的發(fā)展平臺(tái)。