引言
智慧，能夠決定和改變一座城市的品質(zhì);智慧城市則決定與提升著未來(lái)的城市地位與發(fā)展水平。作為城市化的高級(jí)階段，智慧城市是以大系統(tǒng)整合、物理空間和網(wǎng)絡(luò)空間交互、公眾多方參與和互動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)城市創(chuàng)新為特征，進(jìn)而使城市管理更加精細(xì)、城市環(huán)境更加和諧、城市經(jīng)濟(jì)更加高端、城市生活更加宜居。
建筑行業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要物質(zhì)生產(chǎn)部門(mén)和支柱產(chǎn)業(yè)之一,同時(shí)，建筑業(yè)也是一個(gè)安全事故多發(fā)的高危行業(yè)。如何加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理、降低事故發(fā)生頻率、杜絕各種違規(guī)操作和不文明施工、提高建筑工程質(zhì)量，是擺在各級(jí)政府部門(mén)、業(yè)界人士和廣大學(xué)者面前的一項(xiàng)重要研究課題。
在此背景下，伴隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，信息化手段、移動(dòng)技術(shù)、智能穿戴及工具在工程施工階段的應(yīng)用不斷提升，智慧工地建設(shè)應(yīng)運(yùn)而生。建設(shè)智慧工地在實(shí)現(xiàn)綠色建造、引領(lǐng)信息技術(shù)應(yīng)用、提升社會(huì)綜合競(jìng)爭(zhēng)力等方面具有重要意義。
BIM是一個(gè)由二維模型到三維模型的轉(zhuǎn)變過(guò)程，也是從傳統(tǒng)施工中被動(dòng)“遇到問(wèn)題，解決問(wèn)題”到主動(dòng)“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題”的一個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程。所以，BIM的應(yīng)用對(duì)“智慧工地”建設(shè)顯得尤為重要。
眾所周知，傳統(tǒng)建筑行業(yè)屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，粗放式的管理使工地的勞動(dòng)力、材料、機(jī)械設(shè)備的利用都存在著嚴(yán)重的浪費(fèi)。美國(guó)行業(yè)研究院的研究報(bào)告中顯示，工程建設(shè)行業(yè)的非增值工作(即無(wú)效工作和浪費(fèi))高達(dá)57%，制造業(yè)這一數(shù)字僅為26%。從國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)及目前國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)的發(fā)展情況來(lái)看，開(kāi)展“智慧工地”建設(shè)是實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理的最佳手段，也就是說(shuō)“智慧工地”建設(shè)是手段，實(shí)現(xiàn)工地精細(xì)化管理是目標(biāo)，最終達(dá)到在減少施工成本、保護(hù)環(huán)境的情況下，按時(shí)保質(zhì)保量完成工程的目的。
“智慧工地”—施工場(chǎng)地布置篇
“智慧工地”建設(shè)從前期施工場(chǎng)地布置開(kāi)始就通過(guò)BIM建模手段，對(duì)施工場(chǎng)地內(nèi)各功能區(qū)的劃分，塔吊的定位、場(chǎng)區(qū)道路的布置進(jìn)行建模，通過(guò)模型對(duì)塔吊的工作范圍、吊重、塔吊的利用率，工作人員和車(chē)輛的入場(chǎng)、出場(chǎng)路線進(jìn)行模擬，實(shí)現(xiàn)三區(qū)分離、人車(chē)分流，塔吊能滿足施工的需求，在用人高峰期及車(chē)輛進(jìn)出場(chǎng)高峰期施工場(chǎng)地能井然有序的運(yùn)行。
施工場(chǎng)地布置階段，配合采用相應(yīng)的技術(shù)措施，以確保施工的安全，如在塔吊布置時(shí)，在塔吊上安裝塔吊防碰撞系統(tǒng)，通過(guò)塔吊防碰撞系統(tǒng)，對(duì)塔吊的吊重和防碰撞距離進(jìn)行預(yù)警值設(shè)置，可以有效的防止塔吊超重和碰撞情況的發(fā)生，以確保施工安全。同時(shí)在施工現(xiàn)場(chǎng)布置蓄水水池，收集現(xiàn)場(chǎng)的雨水及施工降水。現(xiàn)場(chǎng)雨水通過(guò)雨水井過(guò)濾后，經(jīng)雨水管道流入沉淀池，經(jīng)過(guò)沉降、過(guò)濾后流入消防水池被再次利用，為現(xiàn)場(chǎng)消防、噴淋、綠化灌溉及施工生產(chǎn)用水提供水源。在節(jié)約用水的同時(shí)，還能通過(guò)對(duì)雨水的利用，減少施工場(chǎng)地的粉塵。
“智慧工地”—BIM模型應(yīng)用篇智慧工地”的建設(shè)，依托于施工現(xiàn)場(chǎng)管理平臺(tái)。而平臺(tái)中信息的來(lái)源，主要是來(lái)自于工程BIM模型。大部分情況下，BIM模型的精確度決定了“智慧工地”的開(kāi)展程度。BIM是一個(gè)由二維模型到三維模型的一個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程，也是從傳統(tǒng)施工中被動(dòng)“遇到問(wèn)題，解決問(wèn)題”到主動(dòng)“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題”的一個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程。
所以，BIM模型的應(yīng)用對(duì)于“智慧工地”建設(shè)顯得尤為重要。“智慧工地”建設(shè)中，BIM模型的應(yīng)用主要集中在以下幾個(gè)方面：
工程量的統(tǒng)計(jì)：在BIM模型創(chuàng)建完成后，通過(guò)對(duì)模型的解讀，能夠分析出各施工流水段各材料的工程量，如混凝土的工程量。從北京行政副中心B4項(xiàng)目實(shí)施情況來(lái)看，通過(guò)模型直接提取混凝土工程量與實(shí)際工程量之差可以控制在1%以?xún)?nèi)。在鋼結(jié)構(gòu)中，通過(guò)對(duì)模型的分解，直接根據(jù)模型對(duì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加工。
施工模擬：在制定完成施工進(jìn)度計(jì)劃后，通過(guò)軟件把施工進(jìn)度計(jì)劃與BIM模型相關(guān)聯(lián)，對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行模擬。將實(shí)際工程進(jìn)度與模擬進(jìn)度進(jìn)行對(duì)比，可以直觀的看出工程是否滯后，分析滯后的原因，以確保工程按計(jì)劃完工。
可視化交底：通過(guò)BIM的可視化特點(diǎn)，對(duì)施工方案進(jìn)行模擬，對(duì)施工人員進(jìn)行3D動(dòng)畫(huà)交底，提高了交底的可行性。
節(jié)點(diǎn)分析：?通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙的解讀?，對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行BIM建模，通過(guò)模型對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析。比如復(fù)雜的鋼筋節(jié)點(diǎn)，在模型建立后，對(duì)模型進(jìn)行觀察，找到鋼筋的碰撞點(diǎn)，對(duì)鋼筋的布置進(jìn)行優(yōu)化;也可以模擬模板支撐體系的受力狀況，以確保模板支撐體系的施工安全。
綜合管線碰撞檢測(cè)：在施工過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)預(yù)留孔洞未預(yù)留、機(jī)電、設(shè)備管線安裝時(shí)發(fā)生碰撞。面對(duì)這些情況，在傳統(tǒng)的施工過(guò)程中所采取的措施就是在墻體、樓板上再次開(kāi)鑿，安裝管線時(shí)相互交叉而減少樓層實(shí)際使用空間。而“智慧工地”建設(shè)中，在設(shè)計(jì)圖紙下發(fā)后，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)建筑物進(jìn)行綜合建模，把預(yù)留孔洞在三維模型中顯示，直觀的顯示出各個(gè)位置的預(yù)留孔洞，防止遺忘。在結(jié)構(gòu)、建筑、機(jī)電、設(shè)備模型都創(chuàng)建完成后進(jìn)行合模，分析出各碰撞點(diǎn)，與設(shè)計(jì)進(jìn)行溝通，對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行修改。在工程前期解決了管線打架問(wèn)題，節(jié)約了工期，確保施工的順利進(jìn)行。
“智慧工地”—?jiǎng)趧?wù)管理篇
“智慧工地”建設(shè)在勞動(dòng)力管理方面，首先對(duì)施工場(chǎng)地實(shí)現(xiàn)封閉式管理，通過(guò)閘機(jī)等設(shè)備，能夠有效的管控施工人員的進(jìn)出場(chǎng)，杜絕了外來(lái)陌生人員進(jìn)入工地，使得工地更為安全。通過(guò)勞務(wù)管理系統(tǒng)，實(shí)施實(shí)名制管理，能夠根據(jù)施工人員的身份信息，對(duì)勞務(wù)人員結(jié)構(gòu)組成、年齡組成、性別比例等信息進(jìn)行分析，合理優(yōu)化勞務(wù)隊(duì)的素質(zhì)，并且能夠?qū)崟r(shí)了解在場(chǎng)總?cè)藬?shù)以及各分包隊(duì)伍、各個(gè)班組、各工種分布情況。通過(guò)一段時(shí)間的數(shù)據(jù)采集，勞務(wù)管理系統(tǒng)可以準(zhǔn)確提供該時(shí)間段內(nèi)的勞動(dòng)力曲線，管理人員可以根據(jù)勞動(dòng)力曲線對(duì)勞動(dòng)力的使用進(jìn)行分析，對(duì)用工高峰期與低谷期進(jìn)行對(duì)比，優(yōu)化勞務(wù)人員的使用情況，在確保正常施工的情況下?tīng)?zhēng)取使勞動(dòng)力曲線更加平滑，從而避免階段性的窩工，節(jié)約勞動(dòng)力使用成本。由于采用實(shí)名制管理，勞務(wù)人員通過(guò)刷卡進(jìn)、出施工場(chǎng)地，由勞務(wù)管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄，使得施工總承包單位能夠與勞務(wù)單位之間進(jìn)行勞務(wù)人員的考勤進(jìn)行核實(shí)，為勞務(wù)人員工資結(jié)算提供真實(shí)的考勤依據(jù)，避免勞務(wù)糾紛。
“智慧工地”—材料和機(jī)械設(shè)備管理篇
“智慧工地”建設(shè)在材料、機(jī)械設(shè)備管理方面，能夠做到實(shí)時(shí)管控。傳統(tǒng)的工地管理模式中，對(duì)材料和機(jī)械設(shè)備的管理可控制性不強(qiáng)。比如傳統(tǒng)的材料管理：由技術(shù)部門(mén)提出材料計(jì)劃后，由物資部門(mén)進(jìn)行采購(gòu)，然后由物資部門(mén)反饋材料到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)間，材料到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后由物資部門(mén)進(jìn)行簽收。那么在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，往往會(huì)出現(xiàn)物資不能按時(shí)到場(chǎng)，到場(chǎng)材料不足或不合格的情況。而“智慧工地”則根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和BIM技術(shù)，對(duì)進(jìn)場(chǎng)物料跟蹤管理。也就是結(jié)合電子標(biāo)簽(如RFID、二維碼等)，對(duì)進(jìn)場(chǎng)大宗物資、機(jī)電設(shè)備、鋼結(jié)構(gòu)、PC構(gòu)件、取樣試件等進(jìn)行物料進(jìn)度跟蹤管理。對(duì)材料的進(jìn)場(chǎng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，管理人員能隨時(shí)了解主要材料的進(jìn)場(chǎng)情況。如材料目前位于哪里、廠家備貨是否充足、構(gòu)件的加工情況、材料進(jìn)場(chǎng)需要的運(yùn)輸時(shí)間。在了解這些信息后，管理人員能夠根據(jù)工程的實(shí)際進(jìn)展情況，對(duì)材料的進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行有效的管控。在機(jī)械、設(shè)備管理方面，可以根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃模擬，合理安排機(jī)械、設(shè)備的進(jìn)、出場(chǎng)時(shí)間。在機(jī)械設(shè)備進(jìn)場(chǎng)時(shí)，管理人員可以通過(guò)二維碼附加的信息了解進(jìn)場(chǎng)機(jī)械、設(shè)備在建筑物中的位置和使用情況。在機(jī)械設(shè)備退場(chǎng)時(shí)，管理人員通過(guò)二維碼附加的信息及時(shí)找到機(jī)械設(shè)備，以防丟失和損壞。?
“智慧工地”—遠(yuǎn)程監(jiān)控篇
近年來(lái)，各地省市管理單位，正在逐步將視頻監(jiān)控納入到工地施工建設(shè)要求之中。而事實(shí)上，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控早已成為工地施工的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)之一。“智慧工地”中的遠(yuǎn)程監(jiān)控，不僅僅是對(duì)施工場(chǎng)地及周?chē)b幾個(gè)攝像頭、然后在項(xiàng)目部成立一個(gè)監(jiān)控室，對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行監(jiān)控。而是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，使建設(shè)單位、施工單位、監(jiān)理單位、建設(shè)主管部門(mén)通過(guò)手機(jī)APP和PC端，實(shí)時(shí)的了解施工現(xiàn)場(chǎng)的進(jìn)展情況，做到透明施工。通過(guò)以BIM、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、智能設(shè)備、大數(shù)據(jù)等為代表的當(dāng)代先進(jìn)技術(shù)的綜合應(yīng)用，建筑施工行業(yè)正行駛在“智慧工地“的快車(chē)道上，傳統(tǒng)的印跡將徹底成為歷史，實(shí)現(xiàn)“綠色、智能、精益和集約”的精細(xì)化管理，實(shí)現(xiàn)綠色、智能和宜居的智慧建筑必將成為建筑行業(yè)發(fā)展的方向。
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