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大数据下的建筑施工现场智慧管理途径

摘要:对传统建筑施工现场管理理论及管理现状进行了分析,指出在施工现场管理中应用大数据技术的可行性和必要性,并以施工现场管理理论为指导,研究利用大数据在建筑工程施工现场实现智慧化管理的路径,以改善管理现状,保证建筑工程质量。

关键词:大数据技术;施工现场;智慧化;管理

1大数据概念

“大数据”指的是一个数据集合,该集合无法利用常规的软件进行捕捉、处理和管理,必须采用新的管理模式,才能激发其更强的决策力、优化流程的能力和洞察发现力,它可以称为是一种多样化、高增长率的海量信息资产[1]。数据搜集问题随着大数据时代的来临迎刃而解。现代企业如何根据自身发展需求在海量数据中找到所需信息成了亟待解决的问题。现代企业要基于大数据信息量大、种类复杂、高实效性等特点,改变传统管理理念和手段,冲破传统管理模式的束缚,不断探索新的管理模式,力争在现代企业管理过程中发挥大数据的作用,全面提升企业管理水平。

2建筑施工现场管理现状分析

建筑工程行业作为传统行业中项目规模较大、过程数据量巨多的行业,具有工程项目信息管理多样性的特点,这也是由建筑行业的工程项目信息管理参与者多、项目地域覆盖广、耗时长、影响因素多等原因决定的。在施工过程中施工现场管理人员需要花费大量的时间来记录和分析工作的进度,可能会花30%~50%的工作时间来收集和分析施工数据[2]。目前我国建筑施工现场数据采集工作主要由人工完成,费时费力,且需要从业人员有一定的工作经验。由于缺乏实时信息互动与反馈,常常造成施工现场材料浪费、项目窝工、生产效率降低等,严重影响了工程项目实现质量、进度、成本和安全等建设目标。此外,由于人工的主观性,收集和测量的数据更容易产生误差,从而会导致施工决策失误,造成施工损失。中国城镇化建设脚步的加快,使得工程项目建设规模越来越大,施工现场的监理难度也越来越大,导致监理力量明显不足。而主要以人工进行现场检查的传统监督管理模式使得监督工作更加被动。监理工作往往转化为质量安全事故的处理,监理效率低下。

3大数据在施工现场管理中应用的必要性

随着信息技术的发展,大数据、云计算、物联网在各行各业广泛应用。基于大数据与物联网技术对建筑施工现场进行智慧化监管也成为了可能。这也将建设工程行业监管模式,逐渐从人工巡查方式转变为以信息化技术为支撑的精细化、差异化的智慧管理方式。这种转变有效地解决了目前施工现场监管工作量大、监管范围广、劳动力需求多等问题。基于大数据技术对施工现场智慧化监管,将优化工程管理模式、提高现场监管效率,有利于实现工程建设项目监管趋于数字化、科学化和规范化,实现数据成库、监管成网、管理成线的信息化监管目标[3]。所以想要提高建筑施工现场质量管理效率和工程产品质量,在施工现场管理中应用大数据技术进行智慧化管理是十分必要的。

4大数据背景下建筑施工现场智慧化管理途径研究

受到经济快速变化的影响,项目施工现场管理具有许多不确定性,也时刻面临各种风险,给实现工程项目成本、质量、进度和安全目标均带来了巨大的挑战。我们可以从4M1E(人(Man)、材料(Material)、机械(Machine)、方法(Method)和环境(Environment))管理理论入手[4],分别研究大数据在施工现场智慧化管理中的应用途径,以提高施工现场管理效率、生产效率和决策能力,使施工现场管理实现能感知、能决策、能预测的智慧化、精细化、生态化的管理和生产。

4.1对施工现场人员进行智慧化管理

在施工人员安全管理中应用大数据技术,可以从源头上对施工安全问题进行监督,减小施工事故的发生概率。利用信息技术通过对所有建筑施工企业人员进行有效的登记,并将这些登记信息在电脑中进行分类、整理、存档。这样管理者可以随时调用查询信息,了解工人的工作状态。然后利用开发和运行、处理大规模数据的Hadoop平台等,阶段性地对统计数据进行分析,得出在项目各阶段所发生的倒班工种、工作日及持续工作时间,帮助项目相关负责人了解施工队伍的费率和人员调配。同时通过数据分析,查询到加班和危险作业等紧急情况下的数据,并将查询结果自动传输到终端,自动报警进行警示,并联动其他通知方式,避免工人疲劳工作造成安全事故,提高和保证了工人人身安全,完成项目安全施工目标。

4.2对施工现场机械进行智慧化管理

对施工机械进行智慧化管理,可以在施工机械的关键位置安装智能控制装置,例如重量传感器、高度传感器、角度传感器等等,这样就可以对机械设备的运行进行全过程的动态监控,收集机械设备运行中关键零件的信息。利用BIM技术对施工现场中机械设备建立三维模型,并以不同的颜色区分机械设备的不同使用状态。如果机械零部件存在保养不及时、损坏、过载使用等隐患,智能控制系统可以进行预警,防止机械设备在使用时突然损坏失灵。同时也可以设置处理异常信息的微端,根据反馈可以自动对关键部位的运行信息进行分析辨识,如果属于异常信息,除可以及时报警之外,还可以根据机械设备的运行情况,利用物联网技术自动消除隐患,例如及时制动等。建立智能控制设备信息的远程传输系统,并通过无线信息传输技术将监控信息上传到云端,这样可以形成连续的监控报告。

4.3对施工现场材料进行智慧化管理

利用大数据技术的优势,构建材料采购与仓储管理系统平台,对施工材料进行智慧化管理。依托BIM技术,结合ISGP算法分析施工现场及建筑物内外空闲空间,提供建筑材料临时存储最佳方案,并在合理利用施工现场空间的基础上,详细记录材料出入库信息,合理预测材料采购情况。材料管理人员登录系统随时抽查,定期清点库存材料,确保材料库数据真实可靠。同时,施工企业采购部门应随时关注常用施工材料的市场价格及其变动信息,并进行系统更新,以便施工部门提出购入材料申请时,材料管理系统能够及时进行价格比较和采购,从而减少了人工审核的工作量。

4.4对施工现场施工方法进行智慧化管理

利用大数据技术可以建立全国智慧工地数据云服务平台,打破施工企业间信息孤岛。在这个统一的数据分享平台上,政府以及其他监管单位与施工企业间的管理数据可以实现对接,对数据资源进行整合。采用Apriori算法对多种工序施工工艺进行关联分析,并对发现的关联规则进行挖掘,为后期监测施工过程提供参考。在数据平台上设置相关的质量控制点,系统可以自动获取施工过程中的技术指标数据,并随时监督指标变化。例如,在某个施工难度大、技术要求高的施工工序设置技术和监理的重点,重点控制施工人员、施工工艺、设备、材料等[5]。可以针对性的制定有效的措施,重点控制容易产生不合格产品或存在质量通病的施工工序。通过数据分析了解新材料、新技术、新工艺是否符合施工要求,这样通过对施工技术指标数据的挖掘、分析,实现对施工方法的信息化监督与优化。

4.5对施工现场环境进行智慧化管理

互联网+、大数据智能技术在环境治理方面卓有成效,大大提高了治理能力,同样在建筑环境监测过程中也发挥了重要的作用。利用传感器、数据挖掘、数据统计分析、云计算等先进技术可以对建筑粉尘和噪声进行风险预警和综合评估。对检测到的噪声的分贝值和粉尘的浓度根据相关标准自动计算[6],并进行数据分析。同时利用大数据可视化技术例如Echarts技术、Tableau软件或Qlikview软件等快速从混乱、随机、模糊的大量数据中发现隐含的信息,以图形进行展示,凸显出信息的重要特征,让管理人员可以通过实时有效地监测施工过程中的各种环境指标,可以对风险进行预警,大大提高预防和治理建筑施工过程中环境污染的管理水平。在建筑施工阶段,无论利用大数据技术对4M1E中哪个施工要素进行智慧化管理,前提都是数据的搜集。首先要注重与物联网技术结合进行数据管理。借助物联网传感器技术实现自动采集、积累实时数据。其次,应注重采集数据的多样性。除了采集常规结构化数据和非结构化数据之外,也应注重采集生产过程中人的行为数据、生产环节流程数据,例如语音、视频等流媒体。最后还应对数据进行规范化、标准化管理,确保数据的安全性和有效性。

5结语

基于大数据技术对建筑施工现场进行智慧化管理,将施工现场管理经验教训固化,为施工现场管理工作的各阶段各环节的决策提供数据支撑,有利于减少企业在施工过程中资源浪费,有效降低企业施工成本,也有利于降低施工环节中的安全事故发生率。所以,基于大数据挖掘技术,将具有自动识别、精确定位、实时传输功能的自动化技术引入施工现场管理必将具有十分广阔的应用前景。

参考文献:

[1]毛志兵.运用大数据推动建筑业转型升级[J].建筑,2018(14):18-19.

[2]陆媛,石玉环,林雪.建筑施工现场安全管理的现状与对策分析[J].中华民居(下旬刊),2014(6):398.

[3]王旭阳.大数据技术及其在土木工程中的应用研究[J].造纸装备及材料,2020,49(4):126-127.

[4]虞玉东.建筑施工现场管理主要理论及方法探讨思路构架实践[J].门窗,2019(5):141-142.

[5]赵兴刚.大数据时代下如何加强建筑工程项目的精细化管理[J].绿色环保建材,2019(7):219,221.

[6]王超,陈励宁,王忠杰,等.智慧工地在项目建设安全生产管理中的应用与探索[A].中冶建筑研究总院有限公司.2020年工业建筑学术交流会论文集(中册)[C].2020:6.

作者:穆蒙蒙 单位:天津渤海职业技术学院

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