智能建造技术在工程建设管理中的应用

丁来友 夏伟翔

（青岛华匠建筑劳务有限公司，山东 青岛 266400）

现如今，欧美很多发达国家积极推进信息化与工业化的融合创新，并制定各项战略规划，我国也陆续发布“互联网+”行动计划、人工智能发展规划、“中国制造2025”等。通过持续推进各项政策，智能化技术、信息化技术持续发展创新，并开始被推广应用于工业生产方面，对工程建造行业的影响越来越深远。在我国建筑行业管理转型方面，也可充分发挥智能建造技术的重要作用，促进建筑工程建设规划、建设、管理等创新发展。

1 智能建造概述

智能建造面向工程规划设计、施工与运营等，将BIM技术与GIS技术相结合，同时，联合应用移动网络、云计算、人工智能、物联网等，与工程建设技术进行有效结合，为实现项目建设信息化而创建开放式生态圈，并由此建立面向工程建设全过程的管理平台与应用体系。通过采用自动化感知、协同互动、智能化诊断、智能化决策等，进行工程设计、工厂化加工、动态检测、信息化管理等。智能建造技术内容见表1。

表1 智能建造技术内容

2 工程建设管理中智能建造技术的创新应用

2.1 勘查设计阶段

工程项目规划建设之前，要求由专业勘查单位对施工场地地质条件、水文条件进行全面勘查，结合勘查所得结果开展工程设计工作。在地质勘查时，要完成地质勘探、物探、地质测绘等；在工程设计阶段，需制定项目建设整体方案、初步方案以及施工图设计方案。智能建造技术持续发展创新，相关技术类型逐渐增加，对于工程建设场地地质勘查的影响较大，在开展勘查设计工作时，可充分利用智能建造技术的优势，对地质勘查工作、数据分析整理以及设计方案优化调整提供便利，保证勘查设计的高效性与准确性。首先，应用雷达技术进行深层地质勘查，可对项目建设区域地质构造、地形特征等进行全面勘查，了解复杂地质环境，同时，还可全面掌握地形、矿物、水文等各类环境信息。勘查完成后，自动化扫描并存储；其次，遥感大数据智能解疑，将勘查所得海量数据以及遥感观测所得数据进行收集整理，由此可获得施工场地多维度勘查数据，在此基础上开展智能化分析，即可对勘查数据进行自动化分类，同时，快速准确提取出工程项目规划设计中所需应用的参考资料；另外，在工程项目规划设计阶段，可将BIM 技术与GIS 技术进行联合应用，采用BIM技术创建建筑三维模型，对地理空间数据进行轻量化融合分析[1]。

2.2 施工建造阶段

在施工图设计完成后，即可开展审核工作，业主方可组织成立专业团队，参与项目建设。施工团队需结合施工场地勘查资料，科学合理地规划场地，结合各分项建设要求进行规划，在项目建设中需应用大量资源与设备，需做好施工场地物资调控，在项目建设全过程中强化管控。通过将智能建造技术应用于项目建设环节，施工单位可利用各类高新技术对施工场地布局方案进行优化调整，提升物资调配应用水平。首先，采用BIM 技术，持续优化施工场地布局规划方案，对施工场地平面布置方式进行验证，判断方案的可行性，及时找出不足，并采取有效的预防性控制策略，针对施工场地材料加工区、生活区、办公区等，均要求做好合理规划；其次，采用物联网技术对施工材料进行高效管理。RFID技术发展迅速，可高效采集建筑材料信息，在施工材料与各类构件生产环节，即可置入RFID 芯片，通过应用RFID电子标签阅读器，即可全面掌握施工材料运输、出入库等情况，实现对施工材料采购、运输、使用全过程管理；另外，将人工智能技术应用于施工现场作业管理中，对于人工智能感知系统、BIM 技术以及可视化监控技术，均可联合应用于施工现场监管中，显著提升施工质量、安全管理水平，一旦发现安全隐患，即可迅速启动应急机制，对关键施工部位和施工环节进行强化监管，保证施工质量。

2.3 运营维护阶段

建筑工厂建设完成并完成交付投入使用后，业主单位需开展机械设备维护管理，保持项目建设环境安全、卫生，对各类基础设施进行定期维护管理。通过应用智能建造技术，可对各类设备的运行情况进行监管，同时，还能够对区域内人员流动情况进行监测，如果发现风险问题，可及时发出预警信号。在这一环节，可将大数据技术与云计算技术进行有效结合，据此创建智能化管理平台，将BIM、GIS、物联网感知等海量数据进行综合分析，为项目运维与各项决策提供可靠依据[2]。

3 智能建造技术的应用案例

3.1 案例项目简介

某医院新建综合楼总建筑面积57670m2，地上18层，地下3层，该建筑工程使用功能具有综合性特征，包括门诊、急诊室、病房、手术室等。该项目建设中，机电系统不仅包含供水、供暖系统，同时还包括医用气体物流系统、轨道小车系统等。项目参建单位比较多，交叉作业内容较为复杂，总承包单位协调工作难度较大，在该项目建设管理中，利用智能建造技术可显著提升项目建设管理水平。综合考虑项目建设要求、条件等，选用BIM技术，对项目建设全过程实施精细化管控。

3.2 设计阶段

（1）BIM 模型管理。依据《建筑信息模型分类与编码标准》、GB 50300-2013《建筑工程分部（子分部）工程、分项工程划分表》行业标准中的各项规定要求，并联合应用开发BIM 模型解析算法，对项目建设各阶段所上传的BIM 模型进行全面解析，同时还可提供BIM应用服务。

（2）设计BIM模型智能审核。采用AI算法，对BIM模型展开审核分析，可依据各项标准进行合规性审核，同时，还可对各子系统连接情况、机电系统逻辑关系进行审查，显著提升审查效率。

（3）图模一致性自动检查。在网络平台创建中，融合应用大量行业知识，同时，还包含工程语义分析算法，在图纸、模型分析中对关键设备编号以及位置等信息，可实现自动化匹配，进而显著提升模型审查效率，还能够为后续施工、运维阶段模型创建分析提供保证。

3.3 施工阶段

（1）4D 施工策划与进度模拟。在互联网平台创建中，融合海量项目模型，可由此开发设计4D 施工策划AI 算法，在模型分析中，可对施工任务进行自动化分解，同时还能够与进度计划相关联，创建4D模型，并对施工过程进行模拟，为施工决策提供参考[3]。

（2）施工质量数据分析。在项目建设环节，施工质量控制至关重要，在施工质量问题预防控制方面，可收集质量问题数据，对质量问题的分布情况、变化情况等进行全面分析与统计。

（3）数字孪生工地建设与安全管理。在项目建设场地管理方面，可将AI 视频技术、车辆识别技术、空气质量监测技术、材料检测技术等进行有效结合，不仅能够促进管理效率的提升，还可减少能耗损失。例如，在建筑工程能耗监管方面应用智能技术，在无人运维状态下，可自动化调节暖通设备，减少能耗损失。另外，在项目建设场地安装AI 摄像头，可对施工场地进行全面监测，及时发现异常，并对管理人员发出预警信号，不仅能够显著提升现场监管水平，还有利于缩短现场监管人员巡查所需时间，缓解劳动力。除此以外，还可应用智能技术对施工场地各类机械设备进行实时检测，并发挥预警功能，规避安全隐患。

（4）工程资料自动分类管理。通过应用网络技术创建互联网平台，对工程项目建设海量数据进行有效融合，同时还可开发设计文档管理系统，并创建文档智能化分析AI模型，可发挥两种功能：一种是文档语义分析，对各类文件进行AI 分析，并提取关键内容，便于用户搜索与查看，快速了解文档的核心内容；另一种是关键词图谱，对海量文档关键词之间的关联予以准确表达，并形成关联线，有利于查看项目建设相关资料，如基坑开挖、降水等。

3.4 竣工交付阶段

对建筑工程模型与实体的一致性进行审查，在这一环节，可应用混合现实技术，对于建筑三维模型，以1:1 投射至施工现场，即可对模型和实体展开对比，找出误差，并对模型进行优化调整。在模型检查环节，可对各类设备在项目现场的安装与运行状态进行检查、调试，并由此实现数字资产交付。

3.5 运维阶段

（1）空间资产可视化管理。在建筑工程BIM 模型的基础上，对各科室空间占用情况进行检查，有利于对建筑内部各房间荷载、墙顶地材料等进行快速检查，为室内环境改造决策提供参考。另外，可实现快速查看项目空间资产信息，为资产调配应用提供参考，促进改造决策效率的提升[4]。

（2）移动资产智能定位与精细化管理。通过室内定位以及能耗监测，对移动医疗设备在建筑内部各功能分区中的分布情况、应用频率、历史轨迹等进行全面分析，由此确定资产盘点效率，为资产、设备采购与运维管理提供参考。在设备运行中会产生海量数据，采用智能化技术，可自动定位故障发生率较高的问题，由此开展设备运维，显著降低各类设备故障发生率。

（3）建筑设备智能化运维管理。在该项目内部，机电设备、医院气体专用设备比较多，对于各类设备运行情况，均要求进行全面监管，在这一环节，可采用智能化系统。当设备报警时，可应用BIM 技术对影响范围与优先级进行分析，同时，还可确定故障设备所在位置、故障发生原因、处理策略等，并将所有信息传递至运维管理人员手机，由此开展设备检修，在检修合格后，及时上传检修信息，由此实现闭环管控。另外，通过创建并应用BIM运维系统，可对设备历史保修数据、检修数据等进行综合分析，并创建设备故障预测AI 算法，实现设备故障预测分析，降低故障发生率。

（4）客流监测异常分析与主动式安防管理。在客流监测管理方面，可应用人脸识别技术，对于可疑人员以及危险行为，均可实现自动化识别。一旦发现异常情况，可快速调取监控画面，确定可疑事件发生位置，并及时通知安保人员。对于医院各个出入口的客流情况，也可实现自动化分析，采用BIM 模型，对人、车、物流等进行合理规划。

（5）能耗分项计量与节能管理。对于该医院水资源、电能资源、天然气的计量数据，均可集合至BIM 模型，依据不同回路逻辑关系以及服务范围，及时找出漏水、过载等异常情况，进而显著减少能耗损失[5]。

3.6 应用效益

在该医院综合楼建设与运维环节，通过采用智能建造技术，可实现对各类机械设备的主动式运维，提升机械设备检修效率，降低故障发生率，减少保修数量与运维费用投入。

传统的项目建设中，参建单位多，项目管理内容较为复杂，能耗损失与人力投入量均比较大，通过将智能建造技术应用于项目管理中，采用BIM 技术创建建筑三维模型，可对工程设计方案、施工方案进行优化调整。

建筑投入使用后，采用智能建造技术，可对建筑运维能耗数据进行采集分析，及时诊断异常点，对建筑运行环节成本投入进行有效控制。

4 结语

本文结合实例，对智能建造技术在建筑工程建设管理中的应用方式与效果进行了详细探究。新时期，建筑行业面临很多发展机遇，智能建造技术持续创新，在促进建筑行业技术升级方面发挥着至关重要的作用。与此同时，人工智能、物联网、BIM、云计算、大数据等各类高新技术均可集成应用于项目建设管理中，由此实现项目智能化设计、施工、运维、管理等，显著提升智能化建造管理水平，促进建筑行业可持续发展。