基于条码识别与物联网技术的装饰工程项目物料管控系统平台研究

2021-10-27张庆洋戴朝炜杨天宏单云辉

物联网技术 2021年10期

张庆洋，戴朝炜，杨天宏，单云辉

（中建八局第二建设有限公司，山东济南 250014）

0 引言

随着我国装饰行业的蓬勃发展，市场竞争愈加激烈。以室内装饰、幕墙工程为主营业务的装饰企业，涉及的工序和材料品类较为复杂，工程物料成本占总造价的60%以上，在人工费、机械费和措施费等无法优化的背景下，项目物料精细化管控成为优化项目管控成本、创造经济效益的有效手段。目前现有项目物料管控存在费时低效、自动化管控水平低下等问题，大多数材料进场仍采用传统的验货、收货方式，过程繁琐。项目物资材料出入库信息、使用情况等数据往往需要项目管理人员多次统计核对，难以准确实时把控项目所处阶段的材料需求与损耗。

物联网技术飞速发展，通过信息传感技术、条码和全球定位系统等将人和物接入互联网，实现了智能识别、跟踪和管控等工作，能够进一步提升传统行业的发展质量和效益[1]。闫旭等[2]提出采用物联网技术对车辆状态进行监控，并展开了云服务平台的设计工作。陈杰等[3]以无线网络系统、RFID标签、无线传感技术等为基础，开展了基于物联网的智能仓储管理系统研究。胡威等[4]基于物联网技术，开展了建筑工地的智慧卡车远程监控系统。罗时磊等[5]将条码技术运用到印刷包装企业仓库，实现物资的数字化和信息化管理。郑开峰等[6]在上海世贸深坑洲际酒店项目尝试利用二维码进行装饰过程中材料的验收。李梅等[7]基于物联网技术，开展了火电厂建设项目的工程物资信息管控系统平台的研究。高宁等[8]基于条码识别和物联网，为烟草企业仓库构建了移动智慧仓储系统，有效提升了仓储管理的实时性与准确性。

本文以提升装饰工程项目物料管控水平为切入点，基于条码识别技术及物联网搭建装饰工程材料管控系统平台，推动工程项目物资管控的信息化、自动化和可视化发展。

1 实现技术基础及社会硬件配套

1.1 条码生成与识别技术

条码技术具备符号标识和自动识别功能，在项目物料管控中能够实现规模化、高效化的信息采集，实现装饰工程物料从采购、物流运输、仓储及施工管控等信息化、自动化和精细化的技术基础。

条码技术设备主要由扫描设备、标签打印机、电脑等组成。扫描设备用于采集、处理和传输条码信息，既可以使用手机APP端扫描、编辑等，也能使用便携式智能扫描终端进行出入库管控，如图1所示。标签打印机需连接到电脑或手机运行，由电脑端或手机端编辑好标签模板，批量打印。

图1 条码扫描设备与标签打印机

值得注意的是，随着互联网行业的飞速发展，部分企业利用二维码技术在网络平台上搭建业务系统，能够直接实现纸质表格电子化，并将所有管控资料同步至独立云数据库，扫码即可实时更新与编辑。例如草料二维码公司为施工现场搭建二维码管控系统，实现了材料封样、劳务工人实名制、工程设备巡检、技术交底、实测实量和工程信息公示等功能，如图2所示。

图2 二维码在施工管理中的应用

1.2 智能机与移动互联网发展

随着4G技术和智能手机的大面积普及，装饰工程施工所涉及的全产业链信息化基建条件已具备，工程项目管理人员、装饰材料厂家、现场施工班组长和产业工人基本可熟练使用智能手机、微信等。

经过项目实地调查，现场施工人员基本配备了智能手机，劳务工人有200人，其中180人可熟练掌握微信等APP和扫码功能的使用，具备实现智能物料管控系统平台的硬件和社会基础。

对施工现场的装饰材料开展信息化调查，发现铝板、防水卷材等大宗材料供应商均已采用基于条码的数字标签管控模式，如图3所示。但是由于装饰材料供应商数字标签的标准不统一，因此难以直接利用物联网技术对现场材料进行信息化和智能化管控，对于指导现场施工的意义较小。

图3 材料出厂的原生数字标签

2 系统需求分析

2.1 功能性需求

通过对吴兴区乡村振兴培训中心装饰项目中外装铝板开展重点研究，发现铝板材料规格多、数量大、批次多，弧线外观造型决定了铝板必须按照一定顺序进行安装，这在很大程度上符合物料管控系统平台的应用场景。吴兴区乡村振兴培训中心装饰项目如图4所示。

图4 吴兴区乡村振兴培训中心装饰项目

材料进场时，项目管理人员需对铝板的规格、数量、加工精度、质量等方面进行验收，手工核对送货清单和加工清单，过程耗时耗力。在铝板安装过程中，施工人员需要依据排版图纸寻找目标板块，效率较低。在实际厂家生产过程中，往往存在不按项目下单顺序生产、配送的情况，既占据了较多的施工场地，也对工程施工进度造成影响。特别是二次下单时，需要管理人员对现场缺失铝板进行逐个统计与尺寸复核。

在不改变装饰工程铝板安装的施工工艺前提下，优化作业流程，将物料管控系统平台融入原有的施工作业中，实现以下功能：

（1）数据采集自动化

通过引入条码识别技术，装饰物料管控过程中的材料下单、进场验收、出库登记和盘点材料余量等核心业务均可在移动智能终端上一键完成，辅助PC工作站/云管控平台全面覆盖装饰工程施工现场物料管控工作，自动化、智能化库存管控大大减少了人工重复劳动和错误下单数量，有效提升了装饰工程在施工现场的物料管控精细化水平和标准化程度。

（2）库存实时更新与分析

移动端和云管控平台数据互通，结合条码识别技术的库存实时更新，可快速查询材料下单信息、进场数量、使用及损耗情况，材料库存数据自动形成分析报表，辅助装饰工程现场施工进度管控和后续补单等操作，提供数据支撑。

（3）施工与安装可视化

通过在系统内核中导入简易的建筑信息模型、CAD图纸等信息，保证现场每位施工人员均能手机扫码快速查询安装位置等信息，同时可拓展到视频技术交底范畴，辅助现场施工的技术质量管控。

（4）权限管控标准化

从装饰工程施工下单提料、加工、进场验收、出库登记、后期补单等环节，设置不同的管控权限，减少由于赶工期或管控失误造成的异常材料损耗。

2.2 非功能性需求

（1）条码识别合格率

项目施工现场材料可能在室外露天堆放，受温度、湿度等因素影响，条码标识易磨损，导致无法识别。与此同时，项目材料进场时间不定，需要保证便携式智能扫描终端的摄像头具有较好的成像效果，能够在清晨、中午和傍晚等光线极端的情况下正常工作。

（2）系统平台低延迟与稳定性

不同于永久性的物流仓储中心，项目现场一般移动网络信号较差，无法保证4G信号满格覆盖，系统平台既要保证在较差的网络环境中基本数据能够及时反馈，也要保证系统平台在网络较好的环境下具备低延迟与稳定性等特性。

（3）实时更新与数据互通

系统平台由Web端、APP端、小程序端口等构成，三方需做到数据实时更新互通。Web可采用私有云搭建平台，确保信息安全和管控能力，在下单阶段、生产阶段和送货阶段使用，编辑、导入数据等功能突出；APP端重点在于收货安装阶段，简单编辑、查询详细信息等功能突出；小程序端口主要用于快速查询简单信息。

3 系统详细设计

3.1 系统总体设计

智能物料管控系统平台由基于PC工作站的Web端、基于移动设备的APP端和小程序端构成，如图5所示。通过Web端将项目管理方和材料供应方连接起来，标准化管理下单环节，保证材料下单、加工和配送等信息实时可追溯。利用条码打印机、便携式智能扫描终端和手机APP等设备或软件，将装饰材料接入互联网，实现自动识别、跟踪管理等功能。通过手机APP端和小程序端口，将劳务班组和材料供应方连接起来，辅助施工前期的备料、分选和复核工作。

图5 装饰工程物料管控系统平台的技术路线

平台搭建可采用阿里云、腾讯云、华为云等云服务供应商的云服务器部署，实现良好的远程监控和管控。云服务器有完整的备份策略，可按需购买；既可用于储存数据，也可实现线下数据下载和共享。随着虚拟化技术的提升，价格逐步下降，可为企业节省大量开支，同时还可以根据公司业务需求选择匹配的规格云服务器，不会出现因为业务变更导致原先购买的服务器出现闲置等情况。

3.2 业务流程设计

（1）提材料计划

项目管理人员根据图纸及劳务队提供的完成面尺寸，在物料管控系统平台下单，填写材料规格、数量、拟进场时间、使用部位和材料供应商等信息，同时可导入CAD图纸等附件，如图6所示。一方面，用于项目材料信息录入、审核、实时动态查询材料信息（数量、物流、单价成本等）、结算汇总等；另一方面，通过后续结合项目模型，为实现材料可视化管控提供原始数据。