數字技術論文：施工項目中數字化的運用優勢探究

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本文作者：葉菱 單位：太原市電子研究設計院

從大體上來看，現代建筑施工具有以下幾方面的特點:

1)受環境影響大。與其他工程項目不同，建筑施工通常直接暴露在外部環境之下，雨、雪、風等自然氣候變化都會對施工造成明顯影響，尤其是橋梁、道路、水利等建筑施工項目，其大部分分布在存在較大高低落差的水域和山地，遠離人口聚集區，因而施工條件極不穩定，地質、水文、氣象等各種外部環境因素都會對施工造成明顯影響，這使得建筑施工的管理工作必須全面而細致，且對外部環境變化的監測和預估能力要強于其他項目。

2)投資額高，施工周期較長。現代建筑施工項目一般屬于建設施工群，在我國城市化加速推進的背景下，建筑施工項目的投資額都往往較大，同時對專業技術要求很高，施工周期也較長，這一特點使得建筑工程項目投資的資金控制不確定性因素大大上升，材料、人工、物流等環節的變化都會對項目的資金流造成明顯影響。同時許多路橋、建筑施工項目多分布在偏遠山區，交通運輸不便，材料采購和設備進出場的費用更遠高于普通市場價，這些都對建設工程項目管理的成本控制環節提出了很高要求。

3)施工班組多，技術工種多。現代建筑施工是一個多工種協作的系統性工程，土建、鋼筋、高空作業、爆破、防水、水下作業等技術工作和特殊工作很多，施工班組交叉復雜［1］，現場若管理不善，極易陷入管理和施工的混亂，工序錯誤，班組施工沖突等變化接連出現，進而對施工的質量與進度產生負面影響。針對這一情況，建筑施工管理必須有序且有效的梳理班組關系，合理安排各個工作的施工順序和工作面安排，這也是建筑施工項目管理的一個特點。

4)危險因素多，安全管理任務艱巨。建筑施工是我國三大高危行業之一，一方面施工中的爆破、隧道開挖、吊裝、水下作業、高空作業等本就是危險系數極高的作業工種，管理和監督上的微小疏漏極易釀成安全事故。與此同時，建筑施工項目現場醫療衛生條件有限，許多項目交通還十分不便，一旦發生安全事故，人員救治也較為困難，“因而安全管理是建筑施工項目管理中十分突出且受到國家相關部門高度重視的一個環節”［2］。

5)施工作業面廣，相關資料龐雜。在現代施工中，通常根據進度計劃安排分作業面同步或者依次推進，這使得施工管理中的作業面較多，現場監管難度較大，尤其是住宅、酒店和山地建筑等，房間多、功能分區多，或者施工作業面較廣，施工管理人員奔走于各個作業面之間，不僅十分疲憊，同時也極易疏漏，效率不高，另一方面，隨著我國對建筑施工領域規范化要求的不斷提升，建筑施工無論是業主、監理，還是施工單位、審計單位，都會形成大量的相關資料，這些資料的整理與歸檔，是一項十分復雜且細致的工作，傳統的手工作業在這一方面已經明顯難以適應。

針對現代建筑施工的特點和傳統管理模式表現出來的不足，我國在20世紀80年代開始逐步在建設施工項目管理中出現計算機數字化技術。多年來，數字化管理模式在包括建筑施工的建設項目管理中得到了大面積的推廣，并且呈現出良好的發展勢頭，與傳統管理模式相比，數字化技術在施工項目中的管理有以下幾方面優勢:

1)準確性與豐富性。借助于數字化的采集和施工管理設備，數字化管理可以對建筑施工過程中大量的資料和施工、質量、進度、安全、成本等方面的信息進行準確的記錄，利用文檔管理模塊可以對進度、經濟和質量相關資料進行有序的歸檔與整理。除此之外，對施工管理中的巡檢、自檢、互檢以及關鍵部位的施工，隱蔽工程的隱蔽等形成文字、圖像、視頻資料，比傳統管理中單純的施工日志和旁站記錄等更加詳實與直觀，在建筑施工項目的后期驗收以及結算辦理中，可以帶來極大的便利。

2)廣域性與快速性。與傳統的純人力監督式管理不同，數字化管理技術可以實現對施工作業面全范圍和全時段的監控，這大大提升了施工管理的時空范圍，有助于對施工作業面進行有效的監控與記錄，而對于施工管理的相關信息，利用數字化技術可以快速查詢與篩選，同時對于施工管理相關資料，可以在施工方、業主、監理和班組之間實現高效流動，大大提高了管理的效率。

3)整合性與易管理性。在數字化管理模式中，所有的管理資料都可以以數字文檔形式體現，從資料員到項目經理，都可以十分清晰且有序地實現管理資料的整理和歸類，與此同時，對于建筑施工項目管理過程中形成的管理資料，利用數字技術可以將其整合，構建起企業和行業自身的數據庫，為后續的建筑施工管理提供大量的經驗和數據支持，而企業也可以根據施工管理的數字資料進行多次分析評估，從中得出各類相關指標與數據，這些對于傳統管理模式而言，都是難以實現的。

結合前文的分析可以看出，數字技術在現代施工管理中確實表現出巨大的優勢和便利性，數字技術在現代施工管理中的運用可以嘗試從以下幾個方面入手:

1)GPS數字技術的深入推進。GPS是工程建設領域數字技術的重大突破性發展技術，在測量、繪制、監測、施工定位、打靶位等施工流程中具有十分強大的功能，在施工質量管理方面有突出意義。首先，在施工前期的測量和坐標定位階段，傳統的作業模式無法對采集和定位數據進行即時判斷刪選，需要在后續的計算和檢驗中才能發現部分偏差較大的錯誤和異常數據，這對于施工管理和施工后續工作的快速推進而言，將大大降低管理效率，而坐標定位若出現偏差，將對施工建設項目的質量造成極其嚴重的影響。GPS系統則可以較好地處理這一問題，通過衛星對坐標信息的捕捉，流動站可以獲取各項相關數據，通過無線網絡傳送回基站，經過計算機快速進行數據檢測和處理，即時剔除異常點和錯誤點，完成對坐標點的捕捉和定位，這是GPS技術在施工前期管理中十分重要的一個運用，其流程如圖1所示。在坐標原點的定點上，傳統的作業模式雖然也可以滿足國家規范內的精度，但是在大壩、跨海橋梁和地標性建筑等大型施工項目中，其精度則遠低于數字化技術。若采用GPS技術進行測繪，則可以直接將形成的數字化文件交予施工方，通過與前期GPS測繪數據進行比對，可以快速定點，這將大大提升施工管理的效率和精度。也特別適合EPC總承包管理模式在我國的推廣。

2)建立高效的監控管理體系。正如前文所言，建筑施工項目在施工和管理過程中來自內外部的影響因子和危險因素較多，同時施工技術復雜，對監管和過程控制要求較高，因而在管理過程中需要構建廣域且有效的監管。在這方面，數字化技術有助于建立高效的監督管理體系，利用遠程監控和多媒體傳輸系統，可以實現對各個作業面的有效監控，對施工作業面的進度和安全狀況進行實時監控，一旦發現異常情況，可以快速與現場管理人員溝通，即刻奔赴現場處理，大大提升管理的效率，也避免了建筑施工項目現場施工面過大和分散帶來的管理混亂和管理效率的低下。在安全管理方面，數字技術的作用更加突出，監控系統可以通過鏡頭推進、攝像、拍照等多種形式對違反安全條例的作業人員進行取證，同時安全管理人員馬上奔赴現場，從而保證了安全管理的嚴肅性與權威性，大大提升施工現場的安全意識與安全管理效果，而對于監控中發現的危險因子，則“可以立刻調度相關人員到現場處理，將大部分安全事故消滅在萌芽狀態”［3］。

3)提升施工作業的進度與質量。如何保障建筑施工項目的進度與質量，這是施工管理中極其重要的環節，而進度與質量又通常是一對矛盾體，因而這一方面的管理在建筑施工項目中通常十分困難。利用數字化技術，則可以大大提升管理效率。例如，對于工程建設前期的測繪和施工中的地貌抄測，可以利用現代化的數字GPS全站儀，利用這一技術，可以直接與CAD、天正等軟件無縫整合，同時消除了地形、天氣等不利因素對管理工作的影響，做到一體式、一站式出結果，包括坐標和高程等數據可以即時讀取并快速形成三維模型，這樣，施工管理人員可以時刻把握施工現場的坐標與高程數據，而這對于建筑施工的質量控制意義重大。與此同時，管理人員可以將每日現場視察結果形成形象進度，利用PROJECT等專業軟件，與原定施工計劃進行比對，可以快速發現各施工作業面的進度偏差，并進一步利用AHP等分析模型找出當中的關鍵影響因子，對其采取相應的補救和趕工措施，從而對施工工期進行有效的監控。不僅如此，許多工程項目中采用的混凝土和防水材料均屬特種材料，驗收要求高，對過程監督管理的要求也很高，而利用GPS監控儀器，可以24h對施工作業面定點監控，可以捕捉到1%mm的微型形變，并形成數據反饋，管理人員可以通過對數據的觀察發現異常數據，進而對造成形變的原因進行分析，使質量問題在萌芽或者發展初期即得到處理，這對于建筑施工項目的整體結構穩定性有很大輔助作用。

4)對班組和人員形成有效管理。在建筑施工管理中，包含了大量技術工種和施工班組，同時，導流、圍堰等輔助性措施項目眾多，各種工序和工種相互穿插，對這些班組和施工人員的協調與合理安排是施工管理的重要內容，而不同的班組需要不同的管理模式，傳統的管理方法容易出現混亂。利用數字化技術，可以將直線式管理、矩陣式管理有機整合起來，對核心班組和技術工種采用矩陣式管理，而對渠道開挖、管道安裝等班組則可以采用靈活的直線式管理模式，這樣既可以保證管理的有效性，又可以提升管理的靈活性。例如，可以根據每日管理信息整理成動態的管理文件，數字化的文件與紙質文檔相結合，不僅可以加強管理文件的歸類與整理，同時也便于項目部和公司之間，項目部和甲方、監理制之間，以及項目管理團隊和班組之間的交流與傳遞。同時也可以根據管理信息制作成PDCA動態管理圖表，根據實際施工情況不斷調整在成本、進度和質量等方面的指標和預定值，同時對各個指標的整改情況進行檢查和整理。

數字化技術憑借其高效精準的管理效果，在現代建筑施工管理中的作用與優勢越發明顯，我國的工程項目建設目前正處于穩步發展的階段，將施工管理與數字化技術進行有效的整合可以有效地提升管理效率，對于提升我國工程建設的軟實力具有重要的推動作用。只要我們在施工管理中積極借鑒與探索，利用數字化管理的思維來引導施工管理，一定可以推動我國建筑施工項目管理水平邁上更高的發展平臺。