建设工程管理中智能建造技术的创新应用

2024-05-27高文江兰晶晶曹鸿昂山东信义工程管理有限公司

智能建筑与智慧城市 2024年3期

高文江，兰晶晶，曹鸿昂（山东信义工程管理有限公司）

1 智能建造技术的定义和应用领域

智能建造技术是指通过先进的工具、设备和软件，实现建设过程自动化、数字化和智能化的技术，其特点包括信息化、智能化和协同化。信息化指通过建筑信息模型（BIM）等技术实现施工信息的集成和共享，智能化指利用人工智能、机器学习等技术实现自动化和智能化的建造过程。协同化指通过协同工具和平台实现项目各方之间的信息共享和协同工作，提高团队合作效率。

智能建造技术可以根据应用领域和功能进行分类。按照应用领域可分为建筑施工智能化、土木工程智能化和装备制造智能化等。建筑施工智能化主要应用于建筑施工过程中的信息管理、进度控制、质量检测等方面。土木工程智能化主要应用于桥梁、隧道、道路等土木工程的设计、施工和监测。装备制造智能化主要应用于建筑施工中的机械设备制造和控制系统。

2 智能建造的核心技术

2.1 建筑信息技术

BIM技术实际上是一种3D数字化技术，其能够对设计、实施及经营管理工作过程中的数据进行整合，并基于以上数据创建数据模型。在我国，BIM技术已经成为一项由二维向三维、由图像向数据转化的技术。相对于传统的设计和施工流程，运用信息化的施工方式，能更好地进行施工过程的控制，降低施工差错的发生率。从长远看，BIM技术的应用，不但可以为建设项目创造可观的利润，而且可以为将来的建设、维护和运营提供方便，对工程中的各个参与者，都能有效地减少错误，缩短施工时间，有效降低施工成本。目前，BIM 技术在建筑项目施工中的工作内容有：三维模型的建立，虚拟现实的展示；检查错误，检查遗漏，减少返工的可能性。

2.2 大数据技术

从工程建设初期的策划、方案设计到项目后期的实施各个环节，都会生成大量的与造价、建筑、施工、技术有关的信息，这些不同形式的信息累积，已经成为建筑领域的主要信息媒体，大数据分析技术的主要作用就是挖掘出这些信息，从而为项目的决策提供一个真实可靠的数字基础。所以，通过大数据的分析，可以根据房屋周围的人口密度、居民来源、人员流动等，对商业、居住的空间范围进行科学合理的规划，从而成为对房屋进行选址的有效性的依据。在运营阶段，利用大数据的处理能力，对运营进行预测、预警、规划和引导，确保运营的安全性。

2.3 人工智能技术

该技术主要涉及：机器学习与智能获取、智能机器人等。目前，建筑业已经广泛应用人工智能技术，并在工程管理的一些方面得到广泛应用，如生成施工图、规划现场、预算工程成本、分析工程效益等[1]。该系统与人员、进度、合同等方面的管理密切相关，可最大限度地细化工程管理。而在未来，相对重要的建造辅助工具将以机器人为主，其能够取代人工实现一些高危作业任务的顺利完成。

3 工程建设管理中智能建造技术创新应用

3.1 勘察设计阶段

施工前，要落实工程地质勘察工作，继而以勘察结果为依据设计、规划工程。勘察具体开展环节，有关人员要从工程地质出发，落实必要的测绘、勘探、物探等工作，也要整编内业资料并绘制图表和勘察报告等。设计人员的主要工作是方案、初步、施工图等几方面的设计。在智能技术应用优势逐步凸显的背景下，勘察设计人员工作开展的过程，可在地质勘查及数据收集、设计优化方面应用智能技术，以辅助勘察设计准确度。勘察设计人员可以把最新的智能技术运用到地质勘查、数据搜集和分析优化设计中去，从而提高勘察设计的精确度和完整性。①深层次的勘探。即利用雷达等先进的检测技术，对地质、水文等环境信息进行自动扫描、识别、存储。②智能化的遥感数据分析。利用测量数据与遥感数据，科学地分析了施工现场的大量多维勘察资料，可快速获取有用的设计参考资料，并对勘察资料进行自动分类。③对BIM进行了优化。BIM技术是当前建筑工程中最常用的一种技术，并且BIM 技术在今后的设计和运行中都将扮演重要角色，例如BIM 与GIS技术、BIM 和VR 技术相结合，可以为建筑设计提供更多的三维信息。其中，BIM和GIS的结合，能够实现BIM模型在GIS中的有效应用。通过对空间关系比较复杂的线路、桥梁等工程项目进行轻量化融合，可以为工程设计提供更好的情景体验和数字分析工具。未来应重点开发基于人机交互的多种施工方案的施工方法、施工技术，建设智慧施工现场，实现施工现场智能化控制，并有序开展智能化施工技术。

3.2 施工建造阶段

施工图设计通过审核后，业主应将其委托至专业施工团队进行施工。在这一阶段，施工队伍需要对项目的选址进行合理规划，对项目各个子项目的建设计划进行精确设计，组织和协调材料的调配，以及对整个项目的总体控制。在智能化技术的不断发展下，施工方可以充分发挥其优势，优化场地布置，强化建筑材料的控制，以及整个施工过程的控制。①利用BIM 技术对现场进行规划设计。运用BIM模型对现场工地的平面布局进行了有效的仿真和验证，通过对流程分析的执行进行仿真，提前找出问题，在项目开始之前排除一切可能存在的不合理因素，对加工场地、生活区、临时设施等进行合理安排，通过仿真，确定了最佳的排布方式，保证了工程的正常进行。②强化材料使用，RFID技术是一种足够快速、准确地采集以及加工建筑材料的技术，将其与物联网技术相结合，就可以很好地实现物料的实时跟踪和监控，使得物料管理更为便捷和精确[2]。③人工智能下的作业管理。该方面主要是有机整合BIM、人工智能感知和可视化监控等系统，以实时监控现场安全隐患、险情，也可自动从三维角度建模重点、关键部位，对工程进度进行判断，促进进度管理效果的提升，保证智能化工程进度监控目标良好实现。

3.3 智能运维

智能运维主要面向客户需求，通过智能系统开展建筑管理，确保为客户提供规范化、个性化服务，包含空间管理、安防管理、设备管理、能源管理和巡检管理的智能化。①空间管理的智能化能结合建筑空间特点和用户需求，将建筑场景通过虚拟可视化方式呈现出来，为用户交互体验提供渠道，常用于园区、物业管理、商超管理、远程巡检、智能流水线等工作情景。②安防管理的智能化给住户带来更加舒适、安全的居住环境，通过智能化系统识别地区异常信号，控制可疑人员出入，提高巡检工作的有效性。③设备管理的智能化包括设备智能化与管理智能化，前者能使设备自动判断当前情形，后者则基于智能化系统开展设备管理，提高管理效果。④智能化能源管理能实时获取当前楼宇内水、电、燃气等消耗情况，并依据该信息制定节能计划，降低能耗。⑤智能化巡检管理依托智能化技术、监控系统，分析建筑内人员、设备、环境变化情况，发现问题时第一时间发送至相关部门，实现网络化、规范化、可视化巡检。

3.4 维修方面的革新

在智能科技的辅助下，企业方可以利用信息技术，对基础设施和各种设备的工作情况进行远程控制，对范围内的员工活动进行全面的监控，及时发现可能存在的风险，并进行预警。目前，建设基于“大数据”和“云计算”的智慧施工系统，是智慧施工系统的主要应用，基于物联网感知、视觉多媒体、BIM、GIS 等各类数据，对企业运行阶段的大数据进行智能查询和信息分类，并对数据进行了深度数据挖掘，为公司运行阶段的运营优化和管理提供数据支持。

3.5 项目管理

在项目管理中，智能建造技术主要应用于BIM技术、物联网、云计算等方面，可以实现建设全生命周期的数字化管理和优化。在项目初始化阶段，通过采用BIM 技术进行三维建模，可以提前发现存在的设计缺陷，并及时优化。在施工阶段，BIM技术可以协助施工过程的日程计划、进度监控、质量控制、变更管理等，提高施工效率和质量。在建造完成后，依然可以通过BIM 技术进行维护管理，实现建筑全生命周期的管理和优化。施工阶段则可以利用物联网技术进行实时监控，如风速、温度、湿度等参数的监测与分析，及时预警隐患并及时采取措施。同时，物联网可以进行建筑设备监控和管理，通过数据采集分析进行设备的智能化控制和管理，实现设备的自动化运行和维护。

3.6 施工质量与安全的智能检测

通过检测目标的智能采集和智能检测，能够快速提升施工现场的质量管理水平。首先，把从施工现场所采集到的数据，在云端进行预处理，然后再采用智能检测算法最终生成缺陷信息、行为信息，警报信息，最后把所有信息汇总后进行存储，再将其与人为判断的结果进行比对，再对检测算法进行优化迭代，这样能够有效降低误检率，在检验工作期间，检验工作人员需要仔细严格地检测整体建筑的各个细节，并做好检测结果的记录工作，以保障检测数据信息的可靠性和准确性，必须制定严格的施工规范和技术规范，确保各工序之间的衔接，确保智能化技术在最大限度地发挥其应有的作用。

4 智能建造技术的实际应用案例

4.1 案例一：信息化管理提升工程进展透明度

某城市在新建一座高层商业综合体时，采用了先进的信息化管理系统。项目管理团队通过该系统，能够实时监控到项目进度、成本以及资源的使用情况。数据显示，在引入信息化管理系统的前后，项目的工程进展透明度得到显著提升。项目经理可以清晰地了解到每个施工节点的完成情况，及时发现解决问题，通过对历史数据的分析，系统还为管理者提供了更准确的成本预测，有效优化了项目的资金使用效率。这一案例充分展示了信息化管理在建筑工程中提升透明度、降低风险的优势。

4.2 案例二：智能监控系统优化资源利用

一家知名房地产开发公司在其多个项目中引入了智能监控系统，建筑工地可以实时监测施工过程中的温度、湿度、振动等多个参数。具体数据显示，在引入智能监控系统的工地中，能源消耗平均降低了15%。系统能够根据实时数据调整空调、照明等设备的运行状态，使其更加符合实际需求，通过监测设备运行状态，管理团队能够及时发现设备故障，提高了设备的使用寿命。