浅谈工程建设管理中智能建造技术的应用

阿荣

乌鲁木齐市建设工程质量监督站 新疆 乌鲁木齐 830000

借助智能建造技术，显著提升建设项目的管理效率，为建设工业高质量发展提供支撑。随着国家建筑改革的深入，工程建筑行业正逐步走向智能化，要想更好地适应这种发展态势，就必须在智能建造技术上进行创新和优化，以达到工程建筑行业的高质量发展。

1 智能建造内涵和技术

智能建造是以信息化与工业化的高度融合为基础，在新的信息技术的支持下，高效地实现了工程决策、规划设计、施工与运营服务的一体化，从而达到了安全、环保、提质增效的施工目标。智能建造是实现建筑产业化的重要手段，它的技术体系以 BIM、人工智能、大数据、物联网等技术支持为基础[1]。

1.1 BIM 技术

BIM，又名建筑信息建模，是基于3D数字化技术，集成了整个工程的全部建筑信息，为工程的各个阶段提供了合理的、可操作的参数化方案。BIM以其数字化、可视化的特点，已被广泛地应用于项目前期规划、项目设计、施工等各个环节。在前期计划中，利用 BIM技术和 GIS技术，对工程的三维模型进行示范，并对施工现场的布置进行优化；在设计阶段，利用 BIM技术提供的信息共享及协作作业功能，构建了一个标准化的预制件家族库，以达到零件制造的高度集约化；在现场施工阶段，利用 BIM技术的可视化技术，对复杂节点进行施工模拟和碰撞检查，这样可以让工人在施工之前，就可以及时地发现结构冲突和安全问题，从而缩短工期，降低返工率。与此同时，将 BIM技术与管理信息系统进行整合，从而达到对资源和成本的高效管理。从长期来看， BIM在建筑物的设计、建造、运营、维修、设备管理等各个环节都具有巨大的优势[2]。

1.2 人工智能技术

人工智能是一种研究和开发人的智能理论、方法和应用体系的新兴技术，其主要研究内容有知识获取、自主学习、智能机器人、自动推理和计算机视觉等。当前，在建筑施工领域，人工智能技术已被广泛运用，如建筑施工图纸的自动生成，建筑机器人的研发，建筑施工效益分析等。碧桂园公司研发的“博智林”建筑机器人已经在工地上测试并应用，包括地面平整机器人、室内油漆机器人、瓷砖机器人等[3]。在将来，建筑机器人将成为建筑工程中的一种重要的建筑辅助工具，并将逐步发展成为一种以机器人建筑为主，人机协同、装配式建筑等协同建筑工程新的建筑模式。

1.3 大数据技术

大数据技术是指能够从各种类型的数据中快速获得有价值的信息技术，其过程包括大数据的采集、预处理、分析及挖掘、展现和应用。在建设领域，在项目的前期规划、设计、现场施工以及后期的运营维护等各个阶段，都会生成诸如工程造价、设备采购、工艺参数等大量的数据，而大数据技术的核心价值在于挖掘其中的潜在价值，为相关的决策提供科学的数据基础[4]。例如，在项目规划阶段，可以利用大数据技术，对项目选址以及周围区域的人口密度和分布状况进行分析；在运营与维护阶段，通过大数据分析，对住宅空间进行科学预测、实时预警和规划引导，确保住宅空间的安全与舒适度。

1.4 物联网技术

物联网技术是将无线射频识别装置、红外传感器、GPS等各种信息传感设备与互联网相结合，形成一个巨大的信息网络，将任何对象与该网络相连接，并按照约定的协议，实现人与人、人与物、物与物在任何时间、任何地点的智能识别、定位和管理。在对建筑工人进行管理时，可以利用物联网技术对建筑工人进行实名制管理，并对施工工人进行安全预警；在物料管理上，可以利用二维码和RFID技术对物料的进场、堆放和吊装和定位进行管理，如预制件；在施工期间，利用多种传感器及无线通信装置，对基坑变形、模板位移等进行实时监测，便于对紧急情况的及时处置；与此同时，运用物联网技术，分析并改善建设企业的运作过程，进而提升建设的质量与效率，提升企业的盈利能力。

2 智能建造技术在工程建筑中存在的问题

2.1 技术能力尚有不足

就当前的形势而言，我国的智能建筑建设起步比较晚，发展还不够完善，尽管最近几年已经取得了一些进步，但是在具体的建筑建设过程中，仍然会受到各种施工条件和特殊的施工技术的限制，在一定程度上影响着技术的发展。在建筑智能化施工中，因为它的具体施工和施工过程，对专业技术的要求比较高，所以对整体施工技术要求比较高，综合技术理念也要求比较高，施工经验也比较丰富[5]。

2.2 缺少系统规划理念

当前，制约建筑智能系统发展的因素很多，比如，对智能系统的建造单元缺乏足够的了解，在特定的建筑智能化管理中，没有与特定的工程建设施工相结合，在收缩单元方面，尤其是缺乏领导，也缺乏专业技术人员。这些人大多都是水管方面的专家，他们的出现会影响到对反应堆智能化建筑的规划，进而降低工程进度。

2.3 设计院设计过程脱节

不管是设计院，还是集成商，在实施智能系统工程的过程中，工作人员往往存在着认知上的偏差，有些设计师在进行施工设计时，自身的专业知识与具体的建筑建设需求存在一定的差异，所以，他们的知识和设计经验的更新难以跟上建设项目的快速发展[6]。在具体的施工设计过程中，部分设计师没有对当前主流的技术产品和技术性能要求进行及时的跟踪，导致了具体的工程实施与设计研究院的计划不符，进而导致了具体的项目工程建设和管理出现了问题，进而影响到了项目工程的建设质量。

3 智能建造技术应用于工程建设的措施

3.1 智能化监测软件在工程中的运用

如何准确地获取现场的风向，气象，天气，湿度，温度等资料，是项目建设的一项重要内容。在雨天，施工队进行的灌浆、混凝土浇筑等工作，对工程质量有很大的影响，极有可能导致工程返工，浪费建筑材料，延误工程进度。在施工过程中，如何针对实际情况，选择合适的施工方法，对项目的进度、项目的安全与质量有很大的影响。在项目实施过程中，项目管理团队对项目场地进行了全方位的检查。监测地质情况和气象情况，利用政府提供的准确的信息，并结合自己的监测数据，对工程进行全面的分析，以指导工程的建设，并建立数据报告和条件控制机制[7]。

3.2 施工现场材料进行智能化管理应用

在此基础上，运用大数据技术，对施工现场的物料采购、物料入库等进行智能管理。利用 BIM的等级划分技术，结合 ISGP的计算方法，分析施工现场的施工空间状况，找到最优的临时存储模式，使施工现场的利用率最大化，同时可以更好的记录施工现场的物资入库，并对将来的物资采购趋势做出预测。物料管理员可以随时对物料进行核对，确保物料入库正确无误。施工公司的采购部应该对建材的市场情况保持高度的关注，并掌握最新的市场情况，保证对建材的有效管理，当施工部门需要采购建材时，可以通过管理系统和建材的价格对比，得到最合适自己的采购方案，为今后的采购工作奠定良好的基础。通过对材料进行标准化管理，能够有效地降低材料的浪费，提升材料的利用率，从而有效地控制项目的成本和经济效益[8]。比如，利用杆材计数系统对施工现场的材料进行计数，借助便携式杆材技术设备，能够通过对钢筋等杆材端面图像的拍摄，准确地计算进场棒材的数量，提高了统计的速度。同时，要做好工程照片、工程验收记录等工作，加强对工程质量的监控，防止工程事故的发生，提高工程质量。

3.3 对施工现场人员进行智慧化管理

目前，施工企业利用大数据等技术，建立了施工现场安全管理模型，可以提高施工企业的管理水平，强化安全控制，降低施工企业发生的安全事故。利用信息化技术，实现了建筑工人的登记，并将登记信息存入电脑，方便管理人员查询和了解。大数据平台的开发，能够对统计数据进行分析，得出各个施工阶段中发生的倒班、工种及工作日信息，使负责人能够对施工队伍费率及人员的调配有一个全面的认识。通过对这些数据展开分析，可以查询到加班、危险作业等情况下的有关信息，并将查询的结果发送到终端，从而实现自动报警，并与其他的提醒方式结合起来，这样就可以有效地避免工人由于疲劳而造成的安全问题，确保了施工的安全性，减轻了管理者的工作量，提高了管理的效率。

3.4 工程建设项目管理中的设计管理

在项目建设中，设计管理是项目建设的重要环节，也是项目建设的重要环节，直接关系到项目建设的安全与质量。在现阶段，国内工程建设项目的设计管理工作还处于“土建”、“结构”和“设备”三个层次上。在工程实践中应用 BIM技术，构建以 BIM为基础的智能化设计模式，是提升工程设计效率和质量的必然选择。基于此，利用 BIM技术开发的智能监理系统、智能运维系统等，构建了工程建设项目全生命周期设计管理系统。

3.5 工程建设项目生产管理

在工程施工企业的生产管理中，运用智能技术，可以对施工企业的全过程进行跟踪，从而使得施工企业可以更好的进行全过程的精细化管理。在建筑公司的生产管理中应用智能施工技术，可以让建筑公司对建筑公司进行智能化的动态监控。在采集了工程项目生产过程中所产生的大量数据信息之后，可以对施工进度、资源调配、施工质量等信息进行整合和分析，并根据实际情况进行实时调整。例如，对项目进度数据进行总结和分析，就能找出项目中出现的问题，并对其进行相应的调整；总结并分析了工程项目的资源配置情况，能够及时地发现在施工过程中出现的材料供应和设备安装等问题。

4 工程建设管理中智能建造技术应用实践分析

近几年，“智能建造”模式已逐步在工程实践中得到应用，如2020年新冠肺炎疫情暴发后，“雷神山”和“火神山”工程就是在这种情况下，以BIM为基础，结合物联网、云服务和远程监控等技术，实现了工程数据的有效传输，从而实现了工程的高效建设，提高了工程的质量和效益。虽然智能建造模式已经在城市装配式建筑中大放异彩。但是，由于城镇建设中的装配式施工水平较低，没有发挥出应有的作用。随着我国新型城镇化建设战略和乡村振兴战略的不断实施，传统村落民居已经无法满足现代建筑的需求，农村民居的改造与升级成为当务之急。目前，我国农村房屋大多以建筑经验为主，缺乏专业的规划与设计人员，房屋的强度与抗震性能基本不存在。安全隐患，居住舒适度，配套设施，材料的环保，建筑垃圾的清理，这些都是没有被考虑的。随着建筑产业化的推进，装配式建筑得到了迅速发展，其具有施工工期短、效率高、抗震性能好、结构完整、节能环保等优点，在促进社会效益的同时，也促进了环境效益。装配式建筑属于建筑业建筑转型升级的机遇，它属于建筑业向工业化转型的建造模式，如果将它推广到农村的现代化建设中，它一定会引领着未来村镇住宅的发展。虽然乡村装配式房屋具有巨大的优越性，但是其自身的缺陷却是制约其在乡镇的发展的主要障碍。在这些因素中，施工的成本是最关键的，而装配式施工虽然降低了时间和人力成本，但是由于市场规模较小，又缺乏成熟的产业链支撑，使得预制构件的成本也随之上升。因此，迫切需要构建一条贯穿整个建筑生命周期的完整产业链，将项目各方进行协调，并在提高技术的同时，将市场规模扩大，在实现建筑产业化的过程中，还能降低由于产业链的不成熟而产生的附加成本。以 BIM为核心的数字化技术的智能化施工模式，正好可以打通整个项目的产业链，提高项目的效率，提高项目的管理水平。智能建造信息技术指的是以 BIM为数字化核心，与物联网、云计算等新型信息技术相结合，形成覆盖决策、设计、采购、生存、运输、施工、运维各阶段咨询服务的信息技术产业链，并带动上游数据采集、信息通信等硬件制造产业及下游数据服务、平台运营等产业的发展。在此基础上，提出了一种基于 BIM的智能施工方法。

在整个项目过程中，BIM模型可以为实施智能建造的村镇装配式项目提供数据化决策、三维可视化深化设计、物料清单统计、预制构件精细化制作、运输、安装流程模拟及后期数字化运维等方面的帮助，从而可以有效地推动村镇装配式住宅产业链的形成，从而避免了传统建造模式下存在的诸多问题。所以，将以 BIM为核心的智能建造技术应用到村镇装配式住房建设中，是非常有必要的，也是今后发展的方向。

5 结语

在21世纪的信息化大潮中，建筑行业面临着空前的挑战，智能建造技术正在快速发展，将会引导建筑行业的技术革新与创新，推动建筑行业的高质量发展。未来，要继续加强人工智能、互联网大数据、物联网、 BIM、区块链、云计算等新技术在施工全过程中的融合与自主创新，加速新一代信息技术与建筑工业化技术的协调发展，紧紧围绕智能化工程建设、智能制造系统、数字设计等，创新研究建筑工业化与智能建造的基本关联技术及关键技术，提高智能化施工的管理水平，加强智能建造的上下协调，为智能建造的健康发展创造良好的环境。