数字化技术在建筑施工过程中的应用

罗小军

目前，建筑行业主要将数字化技术应用于建筑设计、模拟、施工、监测及维护等环节，初步实现了建筑施工过程的智能化、自动化和数字化[1]。尽管数字化技术在建筑施工行业中的应用还处于初级阶段，但是该技术已经对建筑施工行业的发展产生了深刻影响，并为建筑施工行业带来新的发展机遇。数字化技术的应用将不断推动建筑施工行业的发展，推动行业走向更加智能、绿色和可持续的方向发展。因此，有必要分析数字化技术在建筑施工过程中的应用。

1 数字化技术在建筑施工过程中的优势

1.1 提升协作和沟通效率

数字化技术可以为不同部门的项目人员提供帮助，如专业方案中的模型、数据等对于项目参与人员是公开的，有利于所有项目人员更好地理解项目方案，进而在工作中更好地协调工作，具体为：第1，实时协作。方案审核、数据修改等工作在数字化平台上均可以实现远程操作，有利于节省时间和资源。基建工程一体化管理平台如图1 所示。第2，数据共享。依托数字化技术可实现数据高效存储，当项目人员需要了解相关数据时，可以通过数字终端直接访问中央数据库，以实现共享数据的目标[2]。数据共享有助于加强项目团队的协作程度，减少错误和重复工作。第3，可视化沟通。项目人员借助数字化平台有利于直观掌握整个项目的进度，减少误解，提高项目的透明度和可控性。第4，精确度提高。具备更高的自动化程度，有利于简化重复性任务，促使项目团队在落实规划、优化设计等方面获得更好的成果。出现问题时，自动化模型可自动辨识并发出预警，提醒相关人员进行修改。

图1 基建工程一体化管理平台（来源：网络）

1.2 降低成本

数字化技术在降低成本方面，体现为：第1，建筑师和工程师借助数字化模型可以更好地规划和设计建筑结构，减少不必要的花费。第2，依托数字化模型可以构建三维建筑模型，还能模拟不同材料和工艺的组合方式，有助于合理施工，避免浪费。第3，自动化系统可以在很大程度上替代人力。比如使用自动化机械可以减少对人力的依赖，不仅有利于提高施工效率，还能降低人力成本。同时，利用数字化技术可以提高供应链的可视性和协调性，使供应商和承包商之间的物流过程更加流畅[3]。第4，在建筑施工过程会产生各种废品，如果能合理利用这些废品，实现“变废为宝”的目标，也能为降低成本贡献力量。如施工方通过数字化模型可以更好地规划建筑废弃物的处理和回收方案，进而实现减少浪费和降低成本的目标。

1.3 提高建筑质量

数字化模型在提高建筑质量上具有以下作用：第1，帮助设计师和工程师更好地规划建筑的各种细节，如建筑构造、材料选择等。第2，帮助相关人员检查并处理建筑模型中存在的错误，从而减少建筑施工出现问题的频率。第3，帮助设计师和工程师优化建筑的布局和结构，从而提高建筑的质量。

2 传统建筑施工过程中存在的问题

科学技术的进步和对建筑质量、安全和环保程度的要求越来越高，传统建筑工艺已经难以满足新要求，在施工过程中会出现一系列问题，如无法实现精细化管理、无法把控施工进度、资源配置不合理等。

2.1 无法实现精细化管理

传统施工现场较为混乱，精细化管理不到位问题非常突出，导致原因：

1）传统施工现场的环境一般较为复杂，土壤、气候、人员以及机械设备等因素均会影响现场环境，想要对这些因素进行精确控制和管理的难度较大。

2）传统施工过程依赖大量人工操作，但是因为人力资源不足，所以往往会出现不同部门、不同工种人员混在一起进行施工的情况，这不仅为管理带来难度，也容易导致质量、效率等方面的问题[4]。

3）传统施工过程中缺乏明确的标准，施工人员一般会凭借经验进行判断，这便造成施工过程难以遵守统一的施工标准。

4）传统施工过程的信息流动方式单一，流通效率低，导致各个环节之间缺乏有效的信息共享和协调，使得管理难度增加。

2.2 无法把控施工进度

无法把控施工进程体现在：

1）在传统施工过程中，因难以精确预测每个环节具体需要多长时间、多少劳动力，因此很难掌握人力资源投入总量，施工过程中的管理和监督难度较大。

2）材料运输、机器设备的调度等也难以协调。受各种因素的影响，会出现建筑材料无法按时到位的情况，影响施工进度。

3）传统施工过程中的信息流动比较缓慢，领导层无法及时获取施工现场数据。

4）传统施工过程中涉及的变更管理，包括设计变更、施工变更等，处理起来比较困难，容易引起工程进度的延误。

2.3 资源配置存在不足

传统施工过程通常涉及大量资源的协调和安排，资源配置效率较低具体为：

1）在传统施工过程中，资源使用缺乏整体规划和协调，各部门之间相互独立[5]。

2）由于传统施工过程中信息流动受限，各部门之间缺乏沟通和协作机制，导致施工信息不对称和沟通不畅，无法及时协调和调配资源。

3）传统施工资源的配置方法通常比较单一，无法根据实际需要进行灵活调整。

4）传统施工过程中资源的配置和管理依赖人工经验和主观判断，缺乏数据支持和决策分析。

3 数字化技术在建筑施工过程中的应用

数字化技术可以帮助建筑师、工程师、施工人员、管理人员更好地理解和掌握项目的各个方面，提高效率和质量，降低成本和风险。本文将从以下4 个方面分析数字化技术在建筑施工过程中的应用。

3.1 在优化施工方案中的应用

在优化施工方案中应用的优势为：

1）可以借助数字化技术的强大功能对施工阶段进行四维处理。例如，依托数字化平台可以将施工阶段进行四维处理，有利于及时发现在相应的时间点是否完成了施工任务。

2）借助数字化的技术能够模拟工程项目中的一些重点或者难点，便于施工单位对施工顺序、施工工艺等进行优化，使得最终施工方案更为合理。例如，使用建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术模拟施工阶段，能够确保施工方案满足现场要求，保障施工顺利进行，如图2所示[6]。

图2 建筑信息模型（来源：网络）

3.2 在施工项目把控中的应用

在把控工程项目的整体施工进度以及施工质量方面，数字化技术具有重要的作用，具体应用策略：

1）利用数字化技术对实际的工程项目进行模拟，从而精准把握施工阶段的施工进度，辅助施工单位采取合理的施工方案。

2）利用数字化技术为所有参与方提供交流平台，有利于及时发现施工期间存在的问题。

3.3 在展示建筑产品中的应用

依托数字化技术能够将建筑工程以三维动画的形式展现出来，使其更加生动形象。如当前房地产销售盛行“期房销售”，也就是房子还未建起来便要销售，此时建筑方可以通过三维动画模拟整个建筑工程项目（图3）但要注意的是，借助三维动画进行模拟期间，如果没有准备充足的素材，会造成动画渲染单一，难以带给客户眼前一亮的感觉。如在传统广告宣传过程中，企业需要投入大量的资金、时间以及精力，这种方式不仅浪费资源，甚至无法取得很好的宣传效果。而数字化技术能够为广告公司提供包含整个建筑工程项目所有的数据信息，有助于提升三维动画以及工程仿真质量和渲染效果，真实反映工程项目的实际情况。

图3 期房销售三维动画模拟图（来源：网络）

3.4 在校验中的应用

数字化技术在建筑施工过程中的应用能够大幅提升校验效率，如全球定位系统（Global Positioning System，GPS）借助卫星捕捉坐标信息，将相关数据传递给流动站，并通过网络传送回基站，最后再通过计算机剔除其中的错误点，完成坐标点定位[7]。如借助BIM 中的三维技术，能够将建筑工程项目的所有数据信息输入到计算机中，然后将虚拟结果和实际工程项目进行对比，从而可及时发现施工过程之中出现的问题并加以解决。此外，业主还能借助数字技术观察整个建筑工程项目的实施效果，进而提出自己的诉求。

4 结语

目前，数字化技术在建筑施工领域中已经初见成效，但还有很多可以优化的地方，因此需要持续探索和研发新的数字化技术，使其更加智能、高效和实用，为建筑业的可持续发展奠定基础。

未来，数字化技术必将在建筑施工中得到更广泛的应用，为建筑业带来更大的发展潜力和机遇。但是，数字化技术的应用也需要建筑师、施工人员和相关专业人士不断学习新知识，以此适应数字化技术不断发展带来的变化。因此，在建筑数字化时代，需要不断探索创新，勇于尝试新技术，并始终保持开放和合作的态度。