智慧工地在核电工程项目管理中的应用探究

吴 巍 程定富 王树昂 叶军楚 杨 昱

中国核工业第五建设有限公司 上海 201512

“智慧工地”作为智慧城市理念在建筑施工行业的具体体现，是建立在高度信息化基础上的一种支持人和物全面感知、施工技术全面智能、工作互通互联、信息协同共享、决策科学分析、风险智慧预控的新型信息化手段。它聚焦工程施工现场，紧紧围绕人、机、料、法、环等关键要素，综合应用BIM、物联网、云计算、大数据、移动和智能设备等软硬件信息化技术，与一线生产过程相融合，对施工生产、商务、技术等管理过程加以改造，提高工地现场的生产效率、管理效率和决策能力，实现工地的数字化、精细化、智慧化管理[1]。

核电工程作为系统性的复杂工程，在建设阶段的项目管理方面区别于其他建筑业，在关键管理要素的信息数据方面有着特殊要求。而智慧工地建设能够对工程项目施工过程中的各类数据信息进行整合、筛选、处理和分析，智能化地提出过程趋势预测及专家预案，对项目进行信息化管理，实现工程施工过程的可视化和智能化，不断提高工程管理信息化水平，符合国家绿色建造和高质量发展的要求。因此，开展核电工程建设阶段智慧工地的建设和应用，充分发挥信息化管理优势和数据价值，将对实现核电项目精细化管理目标起到积极的推动作用。

1 核电建设阶段项目管理现状分析

目前智慧工地在核电建设阶段项目管理应用方面整体来说还处于起步阶段，相比其他行业（如房建类）存在一定的差距。部分核电施工项目虽然应用了视频监控、人员指纹考勤、质量检查APP 等对现场进行管理，但大部分都是独立的功能系统应用，无法实现数据的自动化采集、集成、分析和综合应用。

1.1 人员管理

目前部分核电项目人员信息还依靠人工统计，不仅工作效率低，信息的完整程度和及时性不足，而且在数据的传输、共享、绩效分析和企业人员数据库的建立等方面都存在较大的弊端。加之国家近些年加强了对建筑行业人员实名制的管理要求，发布了《建筑工人实名制管理办法（试行）的通知》，而当前项目人员的出入控制主要以刷门禁卡为主，未能真正实现人员实名。与此同时，针对特殊作业和施工区域的人员管理，还是以人工监护为主，主观意识较强（如动火作业、密闭空间作业等），不仅给项目现场的人员管理带来了难度，而且存在一定的安全隐患。

1.2 机械设备管理

目前核电项目主要涉及租赁机械设备和自有机械设备的管理。租赁机械设备虽然由项目管理平台进行管理，但大部分还只是集中在机械设备信息的录入、使用申请等方面。机械设备的进出场、台班统计、安全监管等都需要人工跟踪和统计，不仅效率低、人力资源投入大，而且会出现统计不及时、数据错误等情况，给后续的租赁结算造成了较大影响。自有机械设备管理方面，目前大部分还是依靠清单表格统计、人员跟踪的方式，在机械设备的出入管理、周转使用、台班统计、维护保养等方面还存在一定的不足。特别针对需要进行标定和周期检查的机械设备，传统的人员定期提醒的方式存在超期未检和未标定的情况，给项目机械设备的使用造成了负面影响。

1.3 物料管理

核电项目对材料信息的可追溯性有着较为严格的要求。目前虽然在材料计划编制、采购管理等环节有信息系统的辅助，但在材料出入库、退领等环节本上都是采用的清单化管理，即从设计材料清单开始，材料的入库登记、出库发料都基本采用人工记录的方式，且无法随时查看重要物项的信息，仅仅通过材料本体自带的物项信息（如标签和钢印）和纸质版的记录单进行跟踪，无法直接与材料本体对应，增加了材料溯源的难度。此外，在材料的周转使用方面，因缺乏企业级的物项管理手段，从而无法实时了解各个项目的材料需求和库存情况，也给材料的跨项目周转带来了一定的难度。

1.4 质量安全管理

目前各核电项目的信息化程度还较低，虽有个别项目已经应用第三方APP 软件进行安全质量闭环管理，部分应用二维码信息读取技术，但是应用的面较窄，深度较浅，且大部分项目还是通过人员协同的方式开展安全质量管理。例如项目危险性较大的分部分项工程管理，目前各项目虽然建立了危大工程项目清单，也制定了相对完善的管理程序，但是针对具体实施过程中专项施工方案的编制，施工前的安全技术交底，现场定期巡检等流程还未形成信息化监管，较大程度地依靠项目人员的安全意识和各分公司、事业部的定期检查，也给项目的安全管理带来了隐患。

2 基于智慧工地平台的项目管理解决方案

基于核电工程建设阶段项目管理现状，有必要在项目建设阶段实施智慧工地解决方案，开展智慧工地应用。通过部署相关应用平台和措施，解决目前核电项目在人员、机械、材料、质量、安全管理方面所存在的问题，同时充分发挥采集到的信息数据价值，实现核电项目建设阶段的精细化管理。

2.1 项目管理关键元素信息数据的自动采集和展示

核电智慧工地解决方案是根据核电项目建造的精细化、智慧化施工管理需求开发的一套集WEB 端和企业微信小程序于一体的综合管理平台，利用边缘层IoT设备采集到的核电建造过程中人、机、料、法、环、测等多环节的根部数据，经过系统分析后集中展示在企业级和项目级的驾驶舱界面。

2.1.1 人员管理信息数据采集和展示

通过对人员信息库、人脸识别考勤、智能安全帽，以及施工现场进出情况的统计与分析，形成一套完整的核电建造实名制人员管理数据库。该数据库能实时根据项目现场情况进行动态更新，确保人员数据的准确性。

（1）人员基本信息数据：人员信息能够与公安身份信息系统进行对接，实现人员基本信息录入；按照《建筑工人实名制管理办法（试行）的通知》相关要求，进行人员实名制数据库对接；进行人员信息采集，包括人脸或虹膜或指纹、血型、培训、持证、不良行为记录、既往病史、紧急联系人、工作简历等信息；

（2）人员出入数据：利用人脸识别系统结合现场出入闸机设备，实现人员出入数据的自动采集；

（3）人员考勤数据：与人员出入数据相结合，在平台中设定项目考勤逻辑，核算出项目任一工作日任一人员的出勤情况；

（4）人员定位及轨迹数据：通过边缘层人员定位模块采集到的人员定位和轨迹信息，加载人员的实名制信息，从而实现对核电建造过程中特殊工种、关键岗位人员的定位、人员轨迹数据采集等，为项目人员安全管控提供技术支持。

2.1.2 机械管理信息数据采集和展示

（1）塔吊运行信息数据：通过部署在塔吊上的传感器和摄像头，采集塔吊运行过程数据，包含但不限于风速、高度、扭矩、起重量、幅度、回转半径、碰撞报警、吊钩区域视频画面等数据，如图1 所示。

（2）焊机运行数据：通过部署在焊机设备上的各类传感器，对焊机运行过程中的关键信息数据进行采集，包含但不限于电流、电源、有效运行时间、空载时间等，如图2 所示。

（3）车辆出入数据：利用现场部署的车牌识别系统，实现项目车辆出入数据的采集，采集数据包含但不限于车牌信息、出入时间、车辆照片等。同时，与现场电子地磅称重系统相结合，对需要称重的车辆进行物料重量信息的采集。

（4）设备保养维护数据：通过二维码和RFID 标签，基于智慧工地平台设备维保模块，实现项目设备和工机具的维保信息采集，包含但不限于设备基本信息、巡检记录、检定记录和设备故障记录等。

（5）机械设备使用数据：通过二维码和RFID 标签，基于智慧工地平台设备使用管理模块，实现设备使用数据采集，包含但不限于设备的使用台班、使用人员记录和使用状态记录等。

2.1.3 核电建造阶段物料管理信息数据采集和展示

通过智慧工地物料管理系统，利用二维码和RFID标签，对项目建造过程中的物项信息数据进行动态采集，采集数据包含物料计划信息、入库信息、领用信息、退料信息和安装信息等。

（1）安全隐患管理数据：通过企业微信小程序，实现现场安全隐患问题闭环管理，同步采集现场安全隐患数据，并在PC 端界面进行展示，具体包含隐患描述、隐患类别、发生时间、责任人、处理周期和处理结果等。

（2）危大工程管理数据：通过智慧工地危大工程管理模块，实现核电建造阶段危大工程过程管理，采集相关管理数据，并在PC 端界面进行展示，具体包含项目危大工程名称、地点、级别、技术交底状态和现场巡检信息等。

2.1.4 质量管理信息数据采集和展示

基于质量管理模块，通过企业微信小程序，实现现场质量问题闭环管理，同步采集现场质量问题闭环管理数据，具体包含问题描述、问题类别、发生时间、责任人、处理周期及处理结果等。

图1 塔吊运行信息数据展示界面

图2 焊机运行信息数据展示

2.2 基于智慧工地平台信息数据的分析与应用

2.2.1 人员管理数据的分析与应用

（1）人员出入数据可真实反映劳务人员和管理人员进出现场的时间，结合人员考勤策略，能够对项目人员某一时段的出勤情况、进入现场情况进行统计，用于劳务人员工资结算、管理人员绩效考评的参考依据。

（2）定额要求的计划工程量对应出勤人数、工种与实际出勤人数、工种对比分析，形成实际投入人力曲线。与计划人力投入曲线进行动态对比，可判断当前项目实际投入人力资源的合理性，以及决策是否需进行调整。

（3）项目持证人员数量与国家、地方政府和公司等要求进行对比和差异提醒，提前规避法律风险，包含但不限于建造师、注册安全工程师、造价师、质检员、特种作业证等。

（4）项目人员配置数量与公司相关要求进行对比和差异提醒，包括管理人员数量、年龄层次、性别、工种类型等。

（5）项目人员培训情况与公司相关岗位培训要求进行对比和差异性提醒。

（6）人员项目履历记录，即人员在哪些项目工作过、工作的时间长短等，为公司和项目的人员评价提供客观参考。

（7）项目实际投入人力资源数据记录，形成人力资源曲线，为后续类似项目人力投入提供参考。

2.2.2 机械管理数据的分析与应用

（1）定额要求的计划工程量对应设备台班投入与实际台班投入情况对比，同时根据机械台班使用计划控制现场设备使用，判断当前项目实际投入机械台班的合理性，以及决策是否需进行调整；

（2）项目机械设备服役记录采集和对比，分析不同厂家在相同服役周期内的故障率和有效工作实际，为后续设备采购提供大数据分析参考；

（3）租赁设备台班使用情况统计和套价，与预算机械租赁台班费用进行对比分析，判断当期项目实际租赁机械台班的合理性，决策是否需进行调整；

（4）通过焊机运行状态数据采集，分析焊工功效，作为焊工绩效评价的参考；

（5）通过塔吊运行数据和报警数据，分析塔吊司机功效和技能水平，作为塔吊司机绩效和技能水平评价的参考；

（6）总部人员可及时了解项目固定资产类设备的配置、使用和完好情况，做到统一调配，提高设备利用率。

2.2.3 物料管理数据的分析与应用

（1）根据主材的到货情况与定额计划主材的数量进行对比，提前预判现场施工材料储备情况，以便及时调整材料采购进度，满足最优材料方案要求；

（2）定额要求的计划工程量对应辅材使用数量与实际消耗情况对比，同时根据材料使用计划控制现场消耗量，判断当前项目实际投入机械台班的合理性，以及决策是否需进行调整；

（3）总部人员可及时了解各个项目的主材和辅材使用情况，做到合理调配，提高材料利用率，实现主材的合理周转。

2.2.4 质量、安全管理数据的分析与应用

（1）针对同一项目的不同阶段进行质量、安全问题发生率分析，针对不同项目的同一阶段进行质量、安全问题/ 类别发生率分析，为后续类似项目的质量安全管控提供大数据分析能力，以便提前采取预防措施，降低现场质量、安全问题发生率；

（2）质量、安全问题发生率与项目年度质量/ 安全目标和公司平均质量/ 安全目标进行对比，针对偏差技术提出纠偏措施。

3 结论

“智慧工地”在核电工程行业作为一种全新的项目管理理念，将在未来一段时间内影响和推动核电建设水平的不断发展。通过在核电建设阶段采用智慧工地解决方案，充分发挥信息数据价值，实现工程施工过程的可视化和智能化，不仅能为核电建设阶段的项目管理提供有力的抓手，助推项目管理团队实现精细化管理目标，而且其积累的大量数据也能为企业开展大数据分析和决策提供基础，从而提升企业在行业内的核心竞争力。