数字化管理在工程中的应用

刘 飞[上海公路桥梁（集团）有限公司，上海 200433]

建筑工程具有作业人员流动性大、施工过程复杂、周边环境多样性等特点，且突发事件频现，因此提升工程的管理水平，掌握施工现场动态与加强现场监管力度显得尤为重要。传统的建筑工程管理往往通过人力方式进行数据收集，手工形式进行数据统计难以保证信息的及时性与有效性[1]。在信息化快速发展的当下，数字化管理模式的出现能够有效提升建筑工程数据收集、流通与处理的效率[2]。

建筑施工管理的实质是信息在上下层级间的交互，目前建筑行业中信息化、智能化较为前沿的企业已将数字化管理与建筑工地结合，进行了深入的研究。刘峥志[3]指出数字化管理在建筑施工应用中能够提高施工质量与效率，并且管理过程中收集所得的数据可以有效提高管理人员的专业性管理技能。曾曦[4]在其研究中提到，建筑工程施工的数字化管理目前还处于发展与探究阶段，普及程度低，且管理系统不够完善。鉴于现有研究对建筑施工的应用研究实例较少，因此本文结合淞沪路-三门路下立交工程（以下简称“本工程”），以项目需求为导向，详细研究数字化管理模式在此工程中的应用，并提出了相应的未来展望。

1 项目概况

1.1 项目背景介绍

本工程全长约 1 630 m，采用双层 Y 字形在闸殷路-淞沪路南和淞沪路北-淞沪路南方向设置下立交，旨在营造符合现代城市生活与城市景观所需的立体人行系统和城市公共空间。其中主线为上层，全长 860 m 沿淞沪路-淞沪路方向布置下立交匝道，位于下立交下层车道，于政立路以北从主线两侧分出，下穿主线后迅速汇合下穿合流污水管及规划轨道交通 20 号线，东侧紧贴 10 号线（江湾体育馆站-三门路站）盾构区间，匝道全长约 770 m，如图 1 所示。

图1 淞沪路—三门路下立交工程总平面图

1.2 项目难点与需求分析

多作业面多工种平行交叉施工现象众多，场区内交通协调频繁，且周边在建工程、建筑物、地下管线繁多，协调、配合、保护难度大，施工过程风险点多。已有的传统项目实施管理缺乏对现场进度、质量安全及文明施工等环节的高效规范化管理，经常造成工程信息传递不明确、返工误工等问题。为适应行业的信息化发展，促进复杂项目高效管理，探索在复杂工程建设中信息化技术辅助施工管理的方法及手段，本工程前瞻性地创建了数字化工地系统即“探索者（I）”系统（以下简称“本系统”），最大化实现工地数字化管控，打造节约型工地。为了系统性地探究数字化管理模式对建筑工程施工过程的影响，本文将围绕本系统在本工程中的应用展开研究。

2 系统建设

2.1 应用目标

本系统基于互联网技术，实现远程监控管理，真正实现对工程施工全方位、全过程、全天候和多视点、多角度、多层面的实时监控，使项目各部门管理者对工程建设中出现的各种问题做到“第一时间发现，第一时间处置，第一时间解决”。通过数字化的手段优化现场人员、设备及流程管理、控制施工进度、辅助方案决策、促进文明施工、保证工程安全、提升项目建设质量，具体达到以下总体目标。

(1) 人员管理。帮助管理人员更加精准、高效地计划、决策和监管现场劳务人员，提高项目管理效率。

(2) 设备管理。降低设备故障率，减少设备违章操作，提升安全作业率，增强现场设备管控效率。

(3) 现场安全。降低施工错误率，减少安全隐患，降低事故发生率，消除潜在危险因素，提升工地施工安全度。

(4) 文明施工。利用不同层级实施线上实时督查，实现现场自检、自查和互检，有效促进文明施工数字化管控。

(5) 质量管理。移动巡查，随时上报，人人监督，及时反馈，提升现场施工质量。

(6) 双重激励。系统通过积分奖惩制度，对符合规范的员工加以精神激励，并以多种宣传形式提升员工积极性，提供积分实物兑换，以物质形式激励员工。

2.2 系统简介

本系统由 PC 端和移动端（图 2）两大部分组成，根据工程管理的人、料、机、法、环 5 大要素，分为综合管理、人员管理、设备管理、施工管理、流程审批管理、其他等 6 大模块，未涉及的“环”等要素作为二期研究对象。

图2 “探索者(I)”数字化系统移动端界面

2.3 系统特点

(1) 科学性强。本套系统有效规避了传统施工管理大量依靠人工及经验论的模式，将各过程控制因素加以综合与协调，利用数据库对标准与实测参数进行对比分析，从而指导现场生产，使管理者更加清晰地掌控现场实际情况，进而更快、更好地做出决策。同时利用大数据统计分析，确保项目管理将有据可依，有计可施，有理可查和成果可测，并快速决断，减少人力资源的投入。

(2) 数据质量高。为服务诸如本工程等施工环境复杂，工期较长的工程项目，通过架设 WIFI 基站确保数据收集与流通效率，通过定位基站和定位传感器组成的定位系统提升了数据来源的精度。

(3) 反馈灵敏度高。采用动态管理的运转模式，有效保证了数据的时效性及反馈的灵敏度，即实时数据实时处理。根据工程的周期特点，按照计划、实施、检查、处置的步骤循环处理数据，使管理者的管理措施能够及时反馈及时实施。整个施工过程的控制用细分的小模块逐一完成，使管理更加精准到位。

(4) 管理高效性。本系统数据库和数据平台的建立，使计算机网络系统能够充分发挥优势，将整个管理过程的效率从人工水平提升到信息化水平，可随时随地监控监管项目现场内外作业，有效提升项目管理效率。

(5) 双端互补性。PC 端与移动端相辅相成，优势互补。PC 端侧重于对人员、任务与设备的管理；移动端侧重人员素质的教育：以安全教育贴士等方式对工作人员进行安全教育，用问题整改与推荐作业等方式激励员工规范操作，提升员工的业务技能。

(6) 针对性强：着重施工过程中关键目标的控制，以有效的控制措施与流程进行过程管理。这套针对性强本系统避免了管理者过多地被非关键因素干扰，对提高管理者的决策水平和施工企业的核心竞争力有直接帮助。

3 应用优势

借助数字化管理优势和科学的施工管理方法本系统，对工程项目施工进行动态控制，更好地优化施工进度、控制施工质量、减少成本投入、确保工程安全，更大程度地提升安全建设水平和设施设备的管理能力，打造节约型工地，保障工程顺利的降本保质保量完成。同时为其他类似市政工程数字化工地建设及实施应用提供重要参考和指导。

3.1 人员、设备管理对比

传统项目人员与设备管理侧重于人工管理，主要包含人员及设备资料的统计、分类、归档，管理人员现场督导、检查、旁站等形式管控现场劳务人员及大型设备。此类管理模式的确成熟而有效，但消耗了大量的人力、财力、物力，且存在较大的管理漏洞，一旦人工匮乏，管理即瘫痪。本系统打破常规，利用数字化技术，创建人员及设备信息数据库，集成人员（身份信息、操作证信息，场内作业位置信息、作业时间、工种等）及设备（合格证明文件、操作证、质检证明、作业位置信息、作业时间信息等）信息，通过后台大数据集成分析人员作业效率及设备的利用率，以达到有效管理现场人员及设备，提升管理效率，减少现场事故发生率，降低成本。

3.2 安全管理对比

传统项目的安全管理是通过线下管理完成的，使用本系统实行数字化管控，可对人的安全教育转变为线上教育，打破了时间、空间的限制。系统后台自动统计其人员教育情况，同时也减轻了管理人员的工作量。

(1) 施工人员信息的安全管理。预则立不预则废，通过深入的安全教育可以有效降低施工过程中安全事故的发生率。通常情况下，安全教育模式相对僵化单一，工程人员只能在固定与场合统一接受安全教育。这种安全教育模式因内容烦冗与针对性差，难以对某些安全事故产生足够的警示教育作用。本系统采用连续式与碎片式学习方法，新进工人信息录入后会获得登录账号，登录后工人可以在安全教育板块进行安全教育，在安全测评板块进行安全测评，管理人员可以通过 PC 后台查询完成情况，也可以在 APP 端查看完成情况。此外，工人可以每日花费较少的时间学习每日危险源、季节性安全教育、经常性安全教育等安全知识，从根源上降低安全事故的发生率。（具体详见人员、设备管理对比章节）。

(2) 现场施工人员的安全管理。一般情况下对施工场区内大型设备、特种设备、危险品仓库等的管理靠项目设备员、安全员等进行管理，在场区范围较大或设备较多的情况下管理人员并不能及时发现事故隐患。但如果使用本系统进行数字化管理后，可以给施工场区内大型设备、特种设备、危险品仓库等设置电子围栏，规定只有相应工种才能进入电子围栏内，操控对应设备，否则系统会发出预警信息至消息中心提醒管理人员予以制止。

通过数字化管理可以监控到施工场区内所有需要重点监测的设备和危险品，做到全天候、全方位且及时发现危险隐患，将危险事故扼杀在萌芽阶段，从而避免人员伤亡，减少经济损失。

3.3 质量管理对比

工程项目通常采用首件制或设置观摩区的形式来提高施工质量，但这两种形式存在一定的弊端。例如观摩区内摆设的样件只能反映局部情况，并不能反映工程施工过程中的各个工序，且建造一个观摩区要花费大量的人力、物力、财力，大大增加了项目的运营成本。

本系统其质量管理采用线上推荐作业版块来实现，施工各个工序中管理人员若发现样板工序可以及时上传要求相关工序的施工人员进行学习共阅，并结合印花积分制度对相关工人给予奖励，这种方式不仅保证了工程质量且提高了工人的积极性，有效促进整个工程建设。

3.4 企业文化对比

“人料机法环”是工程作业中最具有影响力的 5 个主要因素，其中，人因其自然性与社会性，是生产管理中最大的难点。有研究指出，调动员工工作积极性是提高建筑施工企业经济效益，实现战略发展目标的重要手段[5]，与一般只强调管理层面优势的模式不同，还通过强化企业文化的形式，调动员工积极性。

(1) PC 端通过新闻中心的方式，对企业诸如“观摩十九大”“法制宣传”等精神文明建设活动进行回顾与展示，有效提高员工积极性，为增强企业凝聚力提供了一定的帮助。

(2) 移动端用推荐作业、问题整改等奖惩方式激励员工，使员工在学习典型的过程中以端正态度、规范作业为荣，以违反章程、工作纰漏为耻。同时积分系统作为辅助功能，也在物质层面激励着员工。

4 工程管理中的应用效果

随着科学技术的不断改革和创新，信息管理技术也在不断完善，网络信息化已逐渐成熟，并成为工程项目管理中最重要的辅助技术。本系统正是工程信息管理的一种尝试，正式上线以来对工程进行了实时跟踪、动态管理，取得了一定的效果，管理效果如图 3 所示。

图3 管理成效

通过本工程的试点，率先探索数字化管理的实践途径，推动企业的现代化、信息化建设。应用系统使用至今有以下成效启示。

(1) 减轻了员工的工作强度。将传统的管理方式由点串成了线，形成共同监督的机制，使现场的安全隐患能够及时发现，及时整改。同时现场问题和整改过程在本系统中可以追溯，员工通过系统的数据分析能够把握某一时期现场安全的管理重点，可以进行具有针对性的管理。

(2) 提升了施工管理水平。进一步推动项目管理的建设，一批安全隐患和问题得到整改，有效防止了各类事故发生，工程质量明显提高，为推动企业高质量发展提供保障。

(3) 建立了系统的基本架构。通过本系统的开发、应用形成了可复制、可推广的标准化创新经验和模式，能够指导和推动在类似项目上实施。

5 结 语

数字化管理，节约型工地，是未来工程建设项目管理的目标。本系统借助行业科技力量，在公司战略方向的指引下应运而生，为本工程的项目管理创造了新的模式，与传统管理模式对比有效改善了现场人员、设备、安全、质量等的管理。同时，为后续类似工程数字化管理模式的创新与完善，提供了重要参考。该系统未能在环境保护等方面进行分析与探讨，团队后续将进一步研究，以完善工程数字化管理模式。