2024一建管理教材第10章

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2024一建管理教材

• 第10章建设工程项目管理智能化
  • 当前技术条件下，建筑信息模型 (BIM) 、 智能建造及智慧工地是实现 建设工程项目管理数智化的重要手段。BIM侧重于“建筑模型”、智能建造 侧重于“建造过程和方式”、智慧工地则侧重于“建造条件和场景”。基于 这些技术，有利于打通原有管理模式下的数据孤岛，实现建设工程全要素数 据的全面集成，进而推动建设工程项目管理智能化。
  • 10.1 建筑信息模型(BIM) 及其在工程项目管理中的应用
    • 建筑信息模型 (BIM,Building Information Modeling或 Building Information Model) 是指在建设工程全寿命期内，对其物理和功能特性进行数字化表达，并依此进行设计、 施工、运营的过程和结果的总称。BIM技术的广泛应用，给工程建设和管理带来深刻变 革，大大推动了建筑业数字化发展。
    • 10.1.1 BIM 技术的基本特征
      • 建筑信息模型是以工程项目各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的 建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，包括三维几何形状信息，如建 筑构件的材料、性能、价格、重量、位置、进度等，使工程建设整个进程中显著提高效 率、大量减少风险，以支持建设工程全生命周期管理。
      • 建筑信息模型实质上是一个数据库，该数据库以产品模型为主，是一个工程项目 物理和功能特征的数字化表达。建筑信息模型的基本特征如下。
      • 1.模型操作的可视化
        • BIM提供全面的建筑表达和真实数字模型，可提高沟通效率，降低成本并提高工 程质量。同时，模型的可视化操作和三维表达的形式可以展示工程建设过程及各种互动 关系。
      • 2.模型信息的完备性
        • 除对工程对象进行3D几何信息和拓扑关系的描述外，还包括完整的工程信息描述， 如对象名称、结构类型、建筑材料等设计信息；施工工序、进度、成本、质量以及人、 机、材资源等施工信息；工程安全性能、材料耐久性能等维护信息；对象之间的工程逻 辑关系等。
      • 3.模型信息的关联性
        • 信息模型中的对象是可识别且相互关联的，系统能够对模型的信息进行统计和分 析，并生成相应的图形和文档。如果模型中的某个对象发生变化，与之关联的所有对象 都会随之更新，以保持模型的完整性。
      • 4.模型信息的一致性
        • 在建筑寿命期不同阶段模型信息是一致的，同一信息无须重复输入，而且信息模 型能自动演化，模型对象在不同阶段可以简单地进行修改和扩展，而无须重新创建。
      • 5.模型信息的动态性
        • 建筑信息模型中的信息可以随着工程建设不同阶段和变化而更新和调整。它强调 了建筑信息模型作为一个动态的数据存储和管理工具的特性。
      • 6.模型信息的可拓展性
        • 建筑信息模型需要在不同阶段具有一定深度并具有可扩展和调整的能力。通常把 不同阶段的模型和信息的深度称为“模型深度等级”(Level of Development,LOD),通 常用100～500代表不同阶段的深度要求，并可在工程进展过程中不断细化加深。
    • 10.1.2 BIM 技术在工程项目管理中的应用
      • 1.BIM 技术应用实施模式及职责
        • 1)实施模式
          • (1)建设单位主导的实施模式。由建设单位主导，确定 BIM 应用策略和总协调方， 选择适当的 BIM技术应用模式，各参与方协同采用BIM技术，完成BIM技术应用。典 型建设单位(业主)BIM实施模式的组织架构如图10.1-1所示。
          • (2)承包商主导的实施模式。由工程项目各相关方自行或委托第三方机构应用 BIM 技术，完成自身承担的工程建设内容。典型承包商BIM实施模式的组织架构如图10.1-2 所示。
        • 2)相关方职责
          • (1)建设单位职责
            • ① 组织策划项目BIM实施策略，确定项目的 BIM应用目标、应用要求，并落实相关费用。
            • ② 委托工程项目BIM 总协调方。BIM 总协调方可以为满足要求的建设单位相关部 门、设计单位、施工单位或第三方咨询机构。
            • ③ 与各参与方签订合同。
            • ④ 接收通过审查的 BIM 交付模型和成果档案。
          • (2)BIM 总协调方职责
            • ①制定项目 BIM 应用方案，并组织管理和贯彻实施。
            • ② BIM 成果的收集、整合与发布，并对项目各参与方提供BIM 技术支持；审 查各阶段项目参与方提交的BIM 成果并提出审查意见，协助建设单位进行BIM 成果 归档。
            • ③ 根据建设单位 BIM 应用的实际情况，可协助其开通和辅助管理维护 BIM 项目协 同平台。
            • ④组织开展对各参与方的 BIM 工作流程的培训。
            • ⑤ 监督、协调及管理各分包单位的 BIM实施质量及进度，并对项目范围内最终的 BIM成果负责。
          • (3)施工总承包单位职责
            • ① 配置BIM 团队，并根据项目BIM 应用方案的要求提供BIM 成果，利用BIM 技 术进行节点组织控制管理，提高项目施工质量和效率。
            • ② 接收设计BIM 模型，并基于该模型，完善施工BIM 模型，且在施工过程中及时 更新，保持适用性。
            • ③根据项目BIM 应用方案编写项目施工BIM 实施方案，并完成项目施工BIM 实施 方案制定的各应用点。
            • ④ 施工单位项目BIM 负责人负责内外部的总体沟通与协调，组织施工BIM 的实施 工作，根据合同要求提交BIM工作成果，并保证其正确性和完整性。
            • ⑤ 接受BIM 总协调方的监督，对总协调方提出的交付成果审查意见及时整改 落实。
            • ⑥ 根据合同确定的工作内容，统筹协调各分包单位施工BIM 模型，将各分包单位 的交付模型整合到施工总承包的施工 BIM交付模型中。
            • ⑦ 利用 BIM技术辅助现场管理施工，安排施工顺序节点，保障施工流水合理，按 进度计划完成各项工程目标。
          • (4)专业分包单位职责
            • ① 配置BIM团队，并根据项目BIM应用方案和项目施工BIM实施方案的要求，提 供 BIM 成果，并保证其正确性和完整性。
            • ② 接收施工总承包的施工BIM 模型，并基于该模型，完善分包施工BIM 模型，且 在施工过程中及时更新，保持适用性。
            • ③ 根据项目BIM 应用方案和项目施工 BIM实施方案编写分包项目施工 BIM 实施方 案，并完成分包项目施工 BIM 实施方案制定的各应用点。
            • ④ 分包单位项目 BIM 负责人负责内外部的总体沟通与协调，组织分包施工 BIM 的 实施工作。
            • ⑤ 接受BIM 总协调方和施工总承包方的监督，并对其提出的审查意见及时整改 落实。
            • ⑥ 利用 BIM 技术辅助现场管理施工，安排施工顺序节点，保障施工流水合理，按 进度计划完成各项工程目标。
      • 2.BIM 技术在工程项目进度管理中的应用
        • BIM 技术在工程项目进度管理中的应用主要在施工进度模拟、资金和资源动态分 析、实施进度跟踪监控、进度分析和优化等方面。
        • (1)施工进度模拟。通过将BIM与施工进度计划相链接，将空间信息与时间信息 整合在一个可视的4D 模型中(即3D+ 时间维度),可以直观、精确地反映整个工程施 工过程。同时，还能实时追踪当前的进度状态，分析影响进度的因素，协调各专业制定 应对措施，从而缩短工期、降低成本和提高质量。
        • (2)资金和资源动态分析。BIM 技术能够动态模拟进度计划与实际进度的差异，展 示资金和资源的分布曲线和变化趋势。通过分析计划与实际的消耗情况，可以调整施工 时间和资源投入，达到最优的成本控制效果，方便资金资源的安排和调配。
        • (3)实时进度跟踪监控。基于BIM可以进行实时的进度跟踪监控，包括管理目标 计划、创建跟踪视图、更新工程进度等。
        • ① 管理目标计划：基于BIM的目标计划中，每个施工过程都定义了计划开始时间、 计划完成时间、实际开始时间、实际完成时间，以及完成该工作的工程量、资源量等信 息。随着计划时间和完成时间的变化， BIM 技术可以自动调整和计算，修正目标计划并 更新相应的资源数据。
        • ② 创建跟踪视图：基于BIM 的进度模型可以实时跟踪项目每一流水施工作业的进 程，包括计划总览、工作分派、提醒、施工日报、工作面交接和实体工作库等内容。通 过表格、甘特图、网络图、4D/5D 模型、资源曲线和直方图等多种形式的跟踪视图， 可以从不同角度进行进度分析和控制。
        • ③ 更新工程进度：在施工实施过程中，需要根据实际情况及时输入每个施工过程 的实际开始时间和实际完成时间，并与目标计划进行比较分析。通过分析施工工作是提 前还是滞后，进而进行后续计划的变更调整，以确保进度计划的可控性。
        • ( 4 ) 进 度 分 析 和 优 化 。 基 于 B I M 的 进 度 管 理 体 系 可 以 进 行 网 络 结 构 优 化 、 进 度 可 视化模拟、计划与实际进度对比等，从不同角度指导项目进度的控制目标。
          • 根 据BIM 进度跟踪结果，进行计划进度和实际进度的偏差分析，并提供多种可视 化、形象化的模拟分析。全面分析进度偏差量，进行持续改进。根据偏差情况采取针对 性的纠偏措施，如压缩关键线路工作时间、追赶进度、优化工期等。通过资源均衡、组 织搭接作业或平行作业等方法，在固定工期下实现进度优化。
      • 3.BIM 技术在工程项目成本管理中的应用
        • 通 过BIM 技术将项目成本管理与3D 和 4D 模型集成，形成5D 模型。成本维度将 建筑元素和工程活动与成本数据进行关联，实现对项目成本的估算、控制和优化。BIM 技术在工程项目成本管理中的应用主要体现在工程算量、成本控制等方面。
        • ( 1 ) 工 程 算 量 。BIM 建模不仅包含二维图纸的位置和长度等信息，还包含材料等 详细信息，计算机可以识别模型中的不同构件及其几何物理信息(时间维度、空间维度 等),自动统计各种构件的数量。这一过程简化了算量工作，减少了人为错误，并节约 了人力和时间。
          • 另 外 ，BIM 技术可以生成模型所需材料的名称、数量和尺寸等信息，保持与设计的 一 致性。在设计变更时，BIM 模型能够自动更新，实现动态查询和统计预算工程量和成 本信息。同时， BIM 模型能够对比中标工程量、施工预算量、实际使用量，进行各专业 的盈亏平衡分析，以控制各层级和各专业的用量。
          • BIM 算量能够关联施工内容，包括施工范围、合同、清单、工程量等信息，实现自 动汇总报量和结算，减少了相关人员的劳动，同时提高了准确率。通过自动核算预算成 本，并与实际成本进行对比分析，能够实时统计各项成本状态，所形成的数据可作为项 目决策的参考依据。
        • (2)成本控制。BIM 技术可以通过模型自动提取工程量，并与企业定额库进行关 联，快速生成定额清单，从而提高编制效率和准确性。根据模型模拟的工程进度，对 物料消耗进行统计和计算，建立实际成本数据库，实现成本与进度的动态管理。通过 模型反馈现场的实际消耗情况，并与预测消耗进行对比，能够及时发现偏差并采取 措施。
          • 此外，通过在模型中导入费用轴，根据工程的分阶段要求，可以自动计算工程量 和详尽的费用，更好地掌控项目资金的支付和使用。通过模型和现场数据，实时统计项 目的实际成本，包括人工、材料、设备、分包等各个要素。
      • 4.BIM 技术在工程项目质量管理中的应用
        • BIM 技术在工程项目质量管理中的应用主要包括碰撞检测和质量问题管理。
        • (1)碰撞检测。利用BIM 技术建立三维模型，可以对建筑结构、设备、管线等进 行空间上的对比和分析，以发现潜在的碰撞问题。通过软件平台的碰撞检测功能，可 以检查各专业之间是否存在实体相交(硬碰撞)或间距不足(软碰撞)的问题。这 有助于避免设计变更、返工、工期延误等风险。当发现碰撞问题时，BIM 技术能够根据避让原则生成碰撞报告和标识，并提供修改优化模型的指导，方便各方及时解决 问题。
        • (2)质量问题管理。BIM技术可以通过利用移动设备、云平台、二维码等技术，对 施工现场的质量问题进行快速定位、记录、上传、分配和跟踪。当在施工过程中进行质 量检查时，可以利用手机对问题进行拍照、录音和文字记录，并与三维模型进行关联。 这些记录可以上传到云端，实现电脑和手机数据的同步，并在模型中以文档图钉的形式 展示。这样可以协助生产人员对质量问题进行管理和跟踪。将质量问题与模型进行关 联，实现质量信息的可视化和实时更新，并对问题进行分类、分级和统计，有助于加强 质量管理和提升施工质量。
      • 5.BIM 技术在工程施工安全管理中的应用
        • BIM 技术在工程施工安全管理中的应用主要有以下几方面。
        • (1)施工安全教育
          • ① 利用BIM 技术的可视化、模拟性的优势特点，将特殊施工工艺和专项施工方案 做成视频动画，对技术人员及工人进行交底，普及施工过程中的安全注意事项。
          • ② 结合BIM 和虚拟现实(VR) 技术，施工作业人员通过佩戴 VR 眼镜可以零距离 地真实体验安全情境模拟，可有效提高施工作业人员的安全意识，降低事故发生率，提 升安全教育效果。
        • (2)施工现场的安全措施布置。施工现场的安全措施通常是临时的，并且随着施 工阶段的进展会被安装和拆除。仅靠施工现场巡查进行安全措施布置，可能会导致安全 措施滞后甚至遗漏等问题。因此，应用BIM的建模和4D模拟技术，确定建筑各部位、 各施工阶段的安全隐患，布置相应的安全措施，如在临边洞口处应设置防护栏杆。施工 单位可以根据模拟的结果进行安全设施备料，按照进度计划安装洞口防护栏、设备围栏 等安全措施。
        • (3)施工安全模拟。针对工程项目中复杂、危险性大的施工工序，应用BIM 技术 对其施工过程进行预演，在模拟环境中更加直观地查找危险源，明确出现的原因、位 置、时间，对原有施工方案中潜藏的安全问题实施优化处理，确保施工过程中的安全。 如应用BIM对深基坑施工、高大模板施工等安全隐患较大的施工过程进行模拟，及时 发现问题并采取措施加以应对。
      • 6.BIM 技术在工程合同管理中的应用
        • BIM 技术在工程合同管理中的应用主要有以下两方面。
        • (1)依据合同中的BIM要求进行BIM管理。通过梳理工程项目合同中的BIM要求， 可以明确项目中使用BIM的目标和范围，确保所有参与方都清楚地了解 BIM的应用方 式和要求，从而更好地协同工作，便于工程项目顺利进行。业主在工程项目合同中设置 的BIM要求应主要包括以下几点：
          • ① BIM 实施计划。BIM 实施计划应包括： A.BIM 项目应用的宗旨和目标； B.BIM 应用的建设阶段及参与方； C.BIM 应用清单； D.BIM 应用组织体系；E.建模软件、文 件存档格式和版本。
          • ② 项目各阶段模型提交要求。包括： A.设计、施工、竣工、验收和运营管理等 阶段模型提交的广度和深度标准； B.各建设阶段BIM模型授权使用的范围、对象和权限。
          • ③ 合同双方的责任和义务。主要是指与 BIM 活动相关的、合同签订双方的责任和 义务。不同的工程合同类别有不同的权责。
          • ④信息管理。信息管理是基于BIM 的工程管理的关键。面向BIM模型的项目信息包括各单体项目、各专业、各阶段的关键指标信息，将这些信息按一定的结构进行融 合，形成工程项目各参与方、各阶段的信息流网络。BIM项目要求在每个建设阶段均 需有专人负责信息管理工作，并将其作为一个BIM角色成员。 一般由建设方安排人员 担任 BIM信息管理员，主要负责账户维护、数据备份及模型数据变更记录等日常工作， 以保证数据安全、准确。
          • ⑤ 风险管理。包括： A.BIM 应用中产生的额外风险必须由所有参与方公平地共同 分摊； B.各参与方应为自己在模型中提交的成果负责； C.所有参与方都要进行 BIM 事 项保险。
          • ⑥ 知识产权和保密。不同于2D 施工图纸， BIM 模型包含大量的数字化信息，更加 容易提取出全部或者局部模型，因此更应重视知识产权保护和保密工作。BIM合同条款 中应包括：A.所有参与方均是BIM成果的版权所有者； B. 所有参与方在某个阶段都应 有一个与职责和义务相匹配的授权，可在项目中对成果进行复制、传播和应用； C. 所 有参与方要想将 BIM成果应用于其他项目上，均需得到建设方的同意，且对由此产生 的风险负责； D.在本项目BIM成果基础上开发的新成果，归开发者所有； E.所有参与 方均应对约定的事项履行保密义务； F.建设方可以在合同中规定模型的所有权、转让 权和使用权。
        • (2)合同执行和界面管理。由于工程项目涉及的任务和工作量通常较大，涉及多 个不同的专业领域，如结构专业、机电专业、装修专业等。 一个完整的工程项目通常 涉及多个专业的分包，因此具有多级合同体系。各专业分包单位应用BIM技术建立 各专业模型，导入BIM协同平台，在相应部位施工前，根据施工进度及时更新和集 成 BIM 模型，便于各专业协同施工，辅助各分包合同顺利执行。并且根据平台中各分 包专业的 BIM模型，可以确定工作界面的配合时间、技术、范围及参与责任方，能避 免因缺陷或遗漏引起的设计变更、附加工程增加、现场窝工等，便于施工现场的界面 管理。
      • 7.BIM 技术在工程项目信息管理中的应用
        • BIM 在工程项目信息管理中的应用主要有以下两方面。
        • (1)BIM 内置信息分类编码、工程量清单或定额。应用 BIM 技术能够集成与工程 项目相关的各类信息，并且在BIM 中可以内置项目信息的分类和编码，保证每一项信 息匹配唯一且固定的编码。BIM中信息分类和编码的确定，使工程信息具有层次性和唯 一性，可大幅提高信息的检索和提取的效率，并且通过统一的信息分类编码，各参与方 可以在项目中使用相同的术语和标准，避免因术语不一致而导致的沟通障碍，促进项目 各参与方的信息传递工作。
          • 同时，在BIM中也可以内置工程量清单或者定额，在 BIM 信息分类和编码的基础 上，可实现一键生成工程量清单。传统的算量流程是设计院先完成施工图纸，咨询公司 在施工图纸基础上进行描图或者二次建模，在导入算量软件中，通过套定额等方式经过计算生成工程量清单。而BIM 算量的方式以三维正向设计为开端，自动提取模型数据 并计算直接生成工程量清单。因此，借助BIM 可以在正式出图前控制设计限额，降低 建造成本。
        • (2)工程项目信息集成管理
          • ① BIM 模型可以整合项目各类的工程信息，不同于传统 CAD 软件，建筑对象的名 称、位置、材料、供应商等信息都作为对象的属性信息储存在BIM 模型中，极大地方 便了信息提取，也可根据项目需求自定义建筑对象的属性信息。
          • ② 在 BIM 模型中可以链接进度计划、成本计划、劳动力使用计划、资金使用计划 等各项计划，有助于项目参与者更好地了解项目进展、资源分配、劳动力需求和资金使 用情况，从而提高项目管理效率。并且通过链接不同计划，实现对各项计划的综合分 析，更好地实现项目计划的集成和信息共享。
          • ③ 应 用BIM 技术还可以链接设计说明、施工方案、技术规范等文档信息、传感器 信息、气象数据信息等，实现更全面、准确和智能的信息集成，提供更多的决策支持和 项目管理功能。
  • 10.2 智能建造与智慧工地
    • 10.2.1 智能建造
      • 2020年7月，《住房和城乡建设部等部门关于推动智能建造与建筑工业化协同发展 的指导意见》(建市〔2020〕60号，以下简称《指导意见》)提出，要以大力发展建筑 工业化为载体，以数字化、智能化升级为动力，创新突破相关核心技术，加大智能建造 在工程建设各环节应用，形成涵盖科研、设计、生产加工、施工装配、运营等全产业链 融合一体的智能建造产业体系。
      • 1.智能建造的基本特征
        • 智能建造是一个内涵丰富、综合性强的复杂概念，绝非用一两句话可以表达清楚。 目前，国内外尚未形成相对统一的定义。部分专家学者分别从不同角度试图对智能建造 给予解释。但概括起来，智能建造应具有以下基本特征：
        • (1)智能建造应以新一代信息技术融合应用为基础。智能建造绝非是在工程建造过 程中单一应用人工智能技术，而应是建筑信息模型 (BIM) 、 互联网、物联网、大数据、 云计算、移动通信、人工智能、区块链等新技术的集成与创新应用。
        • (2)智能建造应以实现数字化集成设计、精益化生产施工、工业化组织管理为核 心。智能建造不是只为融合应用新一代信息技术，其根本是要通过新技术应用，实现数 字化集成设计、精益化生产施工、工业化组织管理，全面提升工程建造水平。
        • (3)智能建造应以数智化管控平台和建筑机器人开发应用为着力点。数智化管控 平台和建筑机器人是智能建造的重要支撑和核心内容。没有数智化管控平台和建筑机器 人，发展智能建造将会成为一句空话。为此，《指导意见》要求，要“加快构建数字设 计基础平台和集成系统”“鼓励企业建立工程总承包项目多方协同智能建造工作平台”, 要推广应用“建筑机器人”,实现少人甚至无人工厂。要“以钢筋制作安装、模具安拆、 混凝土浇筑、钢构件下料焊接、隔墙板和集成厨卫加工等工厂生产关键工艺环节为重点，推进工艺流程数字化和建筑机器人应用。”要“推动在材料配送、钢筋加工、喷涂、 铺贴地砖、安装隔墙板、高空焊接等现场施工环节，加强建筑机器人和智能控制造楼机 等一体化施工设备的应用。”
        • ( 4 ) 智 能 建 造 应 以减少对人的依赖，实现安全建造，提高品质、效率和效益，助 力数字交付为目标，这是发展智能建造的最终目标。
      • 2.智能建造相关重点任务
        • 《指导意见》明确了推动智能建造的相关重点任务。
        • (1)加快推动新一代信息技术与建筑工业化技术协同发展，在建造全过程加大建 筑信息模型 (BIM) 、 互联网、物联网、大数据、云计算、移动通信、人工智能、区块 链等新技术的集成与创新应用。大力推进先进制造设备、智能设备及智慧工地相关装备 的研发、制造和推广应用，提升各类施工机具的性能和效率，提高机械化施工程度。加 快传感器、高速移动通信、无线射频、近场通信及二维码识别等建筑物联网技术应用， 提升数据资源利用水平和信息服务能力。加快打造建筑产业互联网平台，推广应用钢结 构构件智能制造生产线和预制混凝土构件智能生产线。
        • (2)加强技术攻关，推动智能建造和建筑工业化基础共性技术和关键核心技术研 发、转移扩散和商业化应用，加快突破部品部件现代工艺制造、智能控制和优化、新型 传感感知、工程质量检测监测、数据采集与分析、故障诊断与维护、专用软件等一批核 心技术。探索具备人机协调、自然交互、自主学习功能的建筑机器人批量应用。研发自 主知识产权的系统性软件与数据平台、集成建造平台。推进工业互联网平台在建筑领域 的融合应用，建设建筑产业互联网平台，开发面向建筑领域的应用程序。加快智能建造 科技成果转化应用，培育一批技术创新中心、重点试验室等科技创新基地。围绕数字设 计、智能生产、智能施工，构建先进适用的智能建造及建筑工业化标准体系，开展基础 共性标准、关键技术标准、行业应用标准研究。
        • (3)推进数字化设计体系建设，统筹建筑结构、机电设备、部品部件、装配施工、 装饰装修，推行一体化集成设计。积极应用自主可控的 BIM 技术，加快构建数字设计 基础平台和集成系统，实现设计、工艺、制造协同。加快部品部件生产数字化、智能化 升级，推广应用数字化技术、系统集成技术、智能化装备和建筑机器人，实现少人甚至 无人工厂。加快人机智能交互、智能物流管理、增材制造等技术和智能装备的应用。以 钢筋制作安装、模具安拆、混凝土浇筑、钢构件下料焊接、隔墙板和集成厨卫加工等工 厂生产关键工艺环节为重点，推进工艺流程数字化和建筑机器人应用。以企业资源计划 (ERP) 平台为基础，进一步推动向生产管理子系统的延伸，实现工厂生产的信息化管 理。推动在材料配送、钢筋加工、喷涂、铺贴地砖、安装隔墙板、高空焊接等现场施工 环节，加强建筑机器人和智能控制造楼机等一体化施工设备的应用。
        • (4)探索适用于智能建造与建筑工业化协同发展的新型组织方式、流程和管理模 式。加快培育具有智能建造系统解决方案能力的工程总承包企业，统筹建造活动全产业 链，推动企业以多种形式紧密合作、协同创新，逐步形成以工程总承包企业为核心、相 关领先企业深度参与的开放型产业体系。鼓励企业建立工程总承包项目多方协同智能建 造工作平台，强化智能建造上下游协同工作，形成涵盖设计、生产、施工、技术服务的 产业链。
        • (5)加强智能建造及建筑工业化应用场景建设，推动科技成果转化、重大产品集 成创新和示范应用。发挥重点项目以及大型项目示范引领作用，加大应用推广力度，拓 宽各类技术的应用范围，初步形成集研发设计、数据训练、中试应用、科技金融于一体 的综合应用模式。发挥龙头企业示范引领作用，在装配式建筑工厂打造“机器代人”应 用场景，推动建立智能建造基地。
    • 10.2.2 智 慧 工 地
      • 智慧工地是以物联网、大数据、云计算、人工智能等信息技术为驱动的新型施工 管理模式。它对工地上的人、机、料、法、环等生产要素进行全面感知和数据收集，通 过深度处理和分析这些信息和数据，促进项目施工管理的信息共享和协作，以实现工地 现场管理的数字化、网络化和智能化。
      • 1.智慧工地基本特点和总体架构
        • 1)智慧工地基本特点
          • (1)技术驱动：智慧工地依赖于物联网、云计算、人工智能、大数据、移动互联网等先进的信息技术。
          • (2)全面感知与数据收集：智慧工地对工地上的人、机、料、法、环等生产要素 进行全面的感知和数据收集，这些数据是智慧工地运行和决策的基础。
          • (3)信息的共享和协作：智慧工地通过系统间的信息共享和协作，实现更高效的 资源利用和更科学的决策制定。
          • 智慧工地的意义在于通过全面感知和数据收集工地要素，加强安全管理、改善施 工环境、优化资源配置并提升施工效率，推动工程管理方式向着数字化、网络化和智能 化转型与升级。
        • 2)智慧工地总体架构
          • 智慧工地总体架构如图10.2- 1所示，主要可分为三个层次，每一层都有其特定的 功能和责任，共同构成了一个高效、智能的工地管理系统。
          • (1)感知层：这一层是智慧工地的基础，主要包括各种传感器、监控设备、无人机 等终端设备。这些设备负责实时感知和收集工地上的各种数据，包括人员、机械设备、 物资、环境等各个方面的信息。这些数据是智慧工地运行和决策的基础。
          • (2)网络层：这一层是智慧工地的数据通道和处理中枢，它起到桥梁和枢纽的作 用，连接感知层和应用层，保证数据的高效流动和准确处理。包括4G 网络、5G 网络、 光纤通信、卫星通信和物联网管理中心等网络设备和技术，它们保证了数据的高速、稳 定的传输，使得数据能够实时、准确地传送到需要的地方。此外，这一层还包括云计 算、大数据等技术，它们负责对收集到的大量数据进行存储、处理和分析，为上层应用 提供支持。
          • (3)应用层：这一层是智慧工地的核心，主要包括各种基于数据的智能应用。这 些应用利用网络层处理和分析的数据，提供各种智能化的管理和服务，包括人员管理、 机械设备管理、物资管理、环境与能耗管理、视频监控管理、施工过程检测与监测管理 等。这些应用不仅提高了工地的效率和安全性，也为管理者提供了全面、准确的工地状 态信息，帮助他们做出科学的决策。
      • 2. 智慧工地建设
        • 1)智慧工地建设目标
          • (1)增强安全：通过实时监控和预警系统，减少工地事故，提升工地的整体安 全性。
          • (2)提升效率：通过实时数据分析和预测，优化资源配置，提高工作效率，实现 项目精细化管理，降本增效。
          • (3)降低成本：通过精确的项目管理和优化的资源利用，降低项目的总体成本。
          • (4)保护环境：采用环保的建设和运营方式，减少对环境的影响。
          • (5)提升质量：通过精确的数据分析和优化的工作流程，提升项目的整体质量。
          • (6)协同工作和信息共享：智慧工地建设和应用应能实现建设工程各相关方的协 同工作和信息共享。
          • (7)满足施工单位管理诉求：智慧工地建设应充分考虑施工单位的管理使用诉求， 实现成本控制、质量控制、安全控制和进度控制。
          • (8)实现全方位监测：智慧工地建设应覆盖工地现场的各个关键环节，包括绿色 施工、安全质量、物料管理等，实现对各类数据的实时监测和分析。
        • 2)智慧工地建设原则
          • (1)满足社会监管需求：智慧工地建设应积极响应政府监管部门在建设管理、安 全监管、社会治安、生态环境等方面的动态监管要求，为监管部门提供事前预警预控、 事中指挥控制、事后科学分析的强有力支持。
          • (2)优化管理效率：智慧工地建设应满足工程建设相关单位和项目管理者的需求， 通过理清现场脉络、提高管理效率、降低管理成本等方式，实现高效管理。
          • (3)资源整合与节约：智慧工地建设应坚持整合资源、厉行节约，整合工地现有 各类资源，实现设备终端、信息系统的共建共享共用，避免不必要的资源浪费。
          • (4)实现全方位覆盖：智慧工地建设应覆盖工地现场的人、机、料、法、环五个 方面，利用5G 、AI 、XR、BIM、边缘计算等先进技术，实现集感知、分析、服务、应 急、监管“五位一体”的工地管理智能化，探索新型的工地运行态势呈现、智能分析决 策、应急联动指挥的管理模式。
          • (5)全过程覆盖：智慧工地建设应贯穿工程项目实施全过程，直至竣工验收，以 确保项目的顺利进行。
          • (6)人文关怀：智慧工地建设应充分体现人文关怀，提供安全健康的生产生活环 境和完备健全的生产生活服务，保障现场工作人员和建设者的积极工作生活需要。
        • 3)智慧工地基础设施
          • 智慧工地基础设施作为智慧工地管理系统的核心组成部分，主要包括硬件设施和 软件技术平台两大部分。这些设施和平台负责收集、传输、处理和显示工地的各类信 息，对于实现智慧工地的高效运营至关重要。
          • (1)硬件设施。硬件设施是智慧工地的物理基础，包括但不限于传感器、自动识 别装置、网关、路由器、服务器和显示屏等设备。这些设备负责收集、传输和处理工地 的各类信息，为智慧工地的决策提供数据支持。主要包括：
            • ① 传感器。包括温度、湿度、噪声、振动、空气质量、人员定位等各种传感器， 用于监测工地环境和工作状态。
            • ② 自动识别装置。如二维码扫描器、RFID 标签读取器等，用于物资管理和人员 定位。
            • ③ 网关和路由器。负责将传感器和自动识别装置收集到的信息，通过有线或无线 网络发送到数据中心。
            • ④ 服务器。接收、存储和处理收集到的大量数据，为决策提供数据支持。
            • ⑤ 显示屏。用于实时显示工地状态、警报信息、工作进度等信息，帮助管理人员 进行决策。
          • (2)软件设施。软件设施是智慧工地的技术支撑，主要有数据处理软件、数据分 析软件和数据显示软件，包括但不限于工程管理、设计协作、任务分配、安全检查、资 源优化等方面的应用程序和系统。这些软件负责处理、分析和显示收集到的数据，为智 慧工地的管理提供技术支持。主要包括：
            • ① 数据处理软件。负责对收集到的大量数据进行清洗、整合、存储和检索，使其 成为有用的信息。
            • ② 数据分析软件。通过统计学、机器学习等方法，从数据中提取有价值的信息， 生成报告和预警，帮助管理人员做出决策。
            • ③ 数据显示软件。将处理和分析后的数据，以图表、地图等形式可视化，使管理 人员能够直观了解工地状态。
      • 3.智慧工地运行
        • 智慧工地运行应以施工场景为核心，充分利用从现场实时获取到的“人、机、料、 法、环”等数据，主要包含人员管理、机械设备管理、物资管理、环境与能耗管理、视频监控管理、施工过程检测与监测管理等模块的运在
        • 1)人员管理模块的运行
          • (1)该模块可使用以下智能化手段来采集人员数据：身份证识别、虹膜识别、掌 指静脉识别、脸部识别、指纹识别、射频识别SIM卡 (RF-SIM) 、 射频识别 (RFID)、 智能安全帽、反光衣等穿戴设备等。
          • (2)该模块应采集以下人员数据：基础信息数据、考勤记录信息数据、工资记录 信息数据、合同信息数据、资格证书信息数据、评价记录信息数据、教育培训记录信息 数据、人员定位信息数据等。
          • (3)人员管理模块的数据采集、上传及存储应满足以下要求：人员管理数据信息 宜保存至工程竣工，可采用本地或云存储方式，采用本地存储需在项目部放置服务器， 对人员信息进行存储备份，云存储则需要在本地形成有线/无线的网络环境，确保信息 可以同步云端。
          • (4)人员管理模块应包含以下功能：实名制管理、考勤管理、薪资管理、诚信或 不良行为记录等评价管理、教育培训管理、人员定位管理等。
        • 2)机械设备管理模块的运行
          • 施工现场的机械设备种类很多，为了提高施工的智能化水平，对机械设备的智能 应用一般有两种模式： 一是对传统机械设备的智能化，比如在挖掘机、塔式起重机上加 装传感器、监控系统等智能硬件；二是直接使用智能化的机械设备，比如使用砌筑机器 人等施工机器人。然而，在施工过程中，传统机械设备仍占有很高的使用频率，而施工 机器人的使用还相对有限。同时考虑到传统的垂直运输机械在施工过程中的使用周期较 长、安全隐患较大，而最常用的垂直运输机械是塔式起重机和施工升降机，这两种机械 的智能化程度相对较高、应用较为广泛。因此，在智慧工地的机械设备管理模块的运行 中，主要考虑对塔式起重机和施工升降机的运行进行智能监控。
          • (1)该模块可使用以下智能化手段来采集机械设备数据：可以在塔式起重机上加 装传感器、摄像头等智能硬件，采集吊钩的位置数据、识别群塔的碰撞隐患等；在施工 升降机上加装摄像头等，采集升降机的运行状态数据等。还应在起重机或升降机上加 装身份识别装置(包括但不限于人脸识别、指纹识别、IC 卡识别),采集特种作业人员 信息。
          • (2)该模块应采集以下机械设备数据：基础信息数据、作业人员信息数据、定位 信息数据、运行状态信息数据、预报警记录数据、维修保养信息数据等。不同机械设备 需采集的运行状态信息数据不同：①塔式起重机运行状态数据应包括小车幅度、吊钩 高度、回转角度、吊物重量、力矩百分比、风速等；②施工升降机运行状态数据应包 括荷载、高度、运行速度等。
          • (3)机械设备管理模块的数据采集、上传及存储应满足相关标准要求。
          • (4)机械设备管理模块应包含以下功能：①对塔式起重机的智能监控应包括小车 幅度超限报警、吊钩高度超限报警、回转角度超限报警、超载超力矩报警、风速超限报警、群塔碰撞报警、塔式起重机吊臂或吊物进入禁行区域报警、制动控制、作业数据分 析、报警数据分析、非法人员操作报警等；②对施工升降机的智能监控应包括超载报 警、高度超限报警、运行速度超限报警、吊笼内人数超限报警、前后门开启报警、非法 人员操作报警等。
        • 3)物资管理模块的运行
          • (1)该模块可使用以下智能化手段来采集施工物资数据：RFID 芯片、二维码、AI 智能识别技术等。
          • (2)该模块应采集以下施工物资数据：基础信息数据、物资进场验收数据、入库信 息数据、出库信息数据、物资调拨信息数据、物资跟踪信息数据、物资退场信息数据、 物资台账信息等。
          • (3)物资管理模块的数据采集、上传及存储方面应满足以下要求：①物资管理数 据信息宜保存至工程竣工，可采用本地或云存储方式。
          • (4)物资管理模块应包含以下功能：供应商信息录入和变更管理、物资采购计划 管理、进场验收管理、物资称重和点数计量管理、票据信息管理、物资库存管理及库存 量不足报警等。
        • 4)环境与能耗管理模块的运行
          • (1)该模块可使用以下智能化手段来采集环境与能耗数据：扬尘检测仪、噪声检 测仪、气象检测仪、智能水表、智能电表、有毒有害气体监测设备、智能烟感等，还可 采用智能地磅对固体废弃物自动称量，且环境信息数据采集设备功能要求应符合相关标 准规定。
          • (2)该模块应采集以下环境与能耗数据：扬尘浓度、噪声值、温度、湿度、风速、 风向、用水量、用电量、固体废弃物的产生量、回收量和排放量、污水pH 和悬浮物数 据、现场有毒有害气体浓度数据、工地消防安全监测数据等。
          • (3)环境与能耗管理模块的数据采集、上传及存储应满足相关标准要求。
          • (4)环境与能耗管理模块应包含以下功能：扬尘监测数据超标报警及喷淋设备自 动和远程开关，噪声值超标报警，温度湿度风速超过规定值报警，固体废弃物排放量超 标报警，根据环境监测数据自动推送科学施工类施工提醒，水电超用滥用自动控制，有 毒有害气体超标报警，火灾的自动识别、预警和联动处置等。
        • 5)视频监控管理模块的运行
          • (1)该模块可使用以下智能化手段来采集视频监控数据：全景摄像头、无人机、 AI技术等。
          • (2)该模块应采集以下施工现场视频监控数据：人员外部特征、人员行为、人员 位置变化、材料位置变化、机械设备运行状态、车辆进出信息、车辆位置变化、重点区 域、制高点、施工进度、场容场貌等。
          • (3)视频监控管理模块的数据采集、上传及存储应满足相关标准要求。
          • (4)视频监控管理模块应包含以下功能：施工区、办公区、生活区实时监控，人 员未佩戴安全帽或未穿防护服报警，人员进入危险区域报警，人员抽烟报警，车辆清洗 情况监控，吊钩可视化，现场明火报警等。
        • 6)施工过程检测与监测管理模块的运行
          • (1)该模块可使用以下智能化手段来采集施工过程检测与监测数据：三维激光扫描仪、智能靠尺、智能测距仪、智能卷尺、智能阴阳角尺等智能实测实量设备，试验室试块养护监测设备，混凝土温度监测设备，基坑施工监测设备，模板脚手架监测设备等。
          • (2)该模块应采集以下检测与监测数据：构件/结构的实测实量数据(平整度、垂 直度、角度、距离、楼板厚度、钢筋间距等)、标养室温湿度、混凝土温度、基坑安全 监测数据、模板支撑体系监测数据等。
          • (3)施工过程检测与监测管理模块的数据采集、上传及存储方面应满足以下要求： ① 数据采集设备应支持互联网通信，并具备离线存储、离线数据自动上传功能；②实 测实量数据、混凝土强度、检验批数据等，存储时间不得低于项目的保修期。
          • (4)施工过程检测与监测管理模块应包含以下功能：构件/结构质量检测和验收， 标养室恒温恒湿自动报警和控制，混凝土温度超标报警，基坑锚索应力监测和预警，基 坑基础墙结构倾斜变形预警，基坑周边沉降和水平位移预警，基坑周边建筑物变形预 警，基坑周边水位自动监测和预警，模板沉降、立杆轴力、杆件倾角、支架整体水平位 移监测和预警，脚手架水平位移和倾斜监测和预警等。