大數據下的建筑施工現場智慧管理途徑

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摘要:對傳統建筑施工現場管理理論及管理現狀進行了分析，指出在施工現場管理中應用大數據技術的可行性和必要性，并以施工現場管理理論為指導，研究利用大數據在建筑工程施工現場實現智慧化管理的路徑，以改善管理現狀，保證建筑工程質量。

關鍵詞:大數據技術；施工現場；智慧化；管理

1大數據概念

“大數據”指的是一個數據集合，該集合無法利用常規的軟件進行捕捉、處理和管理，必須采用新的管理模式，才能激發其更強的決策力、優化流程的能力和洞察發現力，它可以稱為是一種多樣化、高增長率的海量信息資產［1］。數據搜集問題隨著大數據時代的來臨迎刃而解。現代企業如何根據自身發展需求在海量數據中找到所需信息成了亟待解決的問題。現代企業要基于大數據信息量大、種類復雜、高實效性等特點，改變傳統管理理念和手段，沖破傳統管理模式的束縛，不斷探索新的管理模式，力爭在現代企業管理過程中發揮大數據的作用，全面提升企業管理水平。

2建筑施工現場管理現狀分析

建筑工程行業作為傳統行業中項目規模較大、過程數據量巨多的行業，具有工程項目信息管理多樣性的特點，這也是由建筑行業的工程項目信息管理參與者多、項目地域覆蓋廣、耗時長、影響因素多等原因決定的。在施工過程中施工現場管理人員需要花費大量的時間來記錄和分析工作的進度，可能會花30%～50%的工作時間來收集和分析施工數據［2］。目前我國建筑施工現場數據采集工作主要由人工完成，費時費力，且需要從業人員有一定的工作經驗。由于缺乏實時信息互動與反饋，常常造成施工現場材料浪費、項目窩工、生產效率降低等，嚴重影響了工程項目實現質量、進度、成本和安全等建設目標。此外，由于人工的主觀性，收集和測量的數據更容易產生誤差，從而會導致施工決策失誤，造成施工損失。中國城鎮化建設腳步的加快，使得工程項目建設規模越來越大，施工現場的監理難度也越來越大，導致監理力量明顯不足。而主要以人工進行現場檢查的傳統監督管理模式使得監督工作更加被動。監理工作往往轉化為質量安全事故的處理，監理效率低下。

3大數據在施工現場管理中應用的必要性

隨著信息技術的發展，大數據、云計算、物聯網在各行各業廣泛應用。基于大數據與物聯網技術對建筑施工現場進行智慧化監管也成為了可能。這也將建設工程行業監管模式，逐漸從人工巡查方式轉變為以信息化技術為支撐的精細化、差異化的智慧管理方式。這種轉變有效地解決了目前施工現場監管工作量大、監管范圍廣、勞動力需求多等問題。基于大數據技術對施工現場智慧化監管，將優化工程管理模式、提高現場監管效率，有利于實現工程建設項目監管趨于數字化、科學化和規范化，實現數據成庫、監管成網、管理成線的信息化監管目標［3］。所以想要提高建筑施工現場質量管理效率和工程產品質量，在施工現場管理中應用大數據技術進行智慧化管理是十分必要的。

4大數據背景下建筑施工現場智慧化管理途徑研究

受到經濟快速變化的影響，項目施工現場管理具有許多不確定性，也時刻面臨各種風險，給實現工程項目成本、質量、進度和安全目標均帶來了巨大的挑戰。我們可以從4M1E(人(Man)、材料(Material)、機械(Machine)、方法(Method)和環境(Environment))管理理論入手［4］，分別研究大數據在施工現場智慧化管理中的應用途徑，以提高施工現場管理效率、生產效率和決策能力，使施工現場管理實現能感知、能決策、能預測的智慧化、精細化、生態化的管理和生產。

4．1對施工現場人員進行智慧化管理

在施工人員安全管理中應用大數據技術，可以從源頭上對施工安全問題進行監督，減小施工事故的發生概率。利用信息技術通過對所有建筑施工企業人員進行有效的登記，并將這些登記信息在電腦中進行分類、整理、存檔。這樣管理者可以隨時調用查詢信息，了解工人的工作狀態。然后利用開發和運行、處理大規模數據的Hadoop平臺等，階段性地對統計數據進行分析，得出在項目各階段所發生的倒班工種、工作日及持續工作時間，幫助項目相關負責人了解施工隊伍的費率和人員調配。同時通過數據分析，查詢到加班和危險作業等緊急情況下的數據，并將查詢結果自動傳輸到終端，自動報警進行警示，并聯動其他通知方式，避免工人疲勞工作造成安全事故，提高和保證了工人人身安全，完成項目安全施工目標。

4．2對施工現場機械進行智慧化管理

對施工機械進行智慧化管理，可以在施工機械的關鍵位置安裝智能控制裝置，例如重量傳感器、高度傳感器、角度傳感器等等，這樣就可以對機械設備的運行進行全過程的動態監控，收集機械設備運行中關鍵零件的信息。利用BIM技術對施工現場中機械設備建立三維模型，并以不同的顏色區分機械設備的不同使用狀態。如果機械零部件存在保養不及時、損壞、過載使用等隱患，智能控制系統可以進行預警，防止機械設備在使用時突然損壞失靈。同時也可以設置處理異常信息的微端，根據反饋可以自動對關鍵部位的運行信息進行分析辨識，如果屬于異常信息，除可以及時報警之外，還可以根據機械設備的運行情況，利用物聯網技術自動消除隱患，例如及時制動等。建立智能控制設備信息的遠程傳輸系統，并通過無線信息傳輸技術將監控信息上傳到云端，這樣可以形成連續的監控報告。

4．3對施工現場材料進行智慧化管理

利用大數據技術的優勢，構建材料采購與倉儲管理系統平臺，對施工材料進行智慧化管理。依托BIM技術，結合ISGP算法分析施工現場及建筑物內外空閑空間，提供建筑材料臨時存儲最佳方案，并在合理利用施工現場空間的基礎上，詳細記錄材料出入庫信息，合理預測材料采購情況。材料管理人員登錄系統隨時抽查，定期清點庫存材料，確保材料庫數據真實可靠。同時，施工企業采購部門應隨時關注常用施工材料的市場價格及其變動信息，并進行系統更新，以便施工部門提出購入材料申請時，材料管理系統能夠及時進行價格比較和采購，從而減少了人工審核的工作量。

4．4對施工現場施工方法進行智慧化管理

利用大數據技術可以建立全國智慧工地數據云服務平臺，打破施工企業間信息孤島。在這個統一的數據分享平臺上，政府以及其他監管單位與施工企業間的管理數據可以實現對接，對數據資源進行整合。采用Apriori算法對多種工序施工工藝進行關聯分析，并對發現的關聯規則進行挖掘，為后期監測施工過程提供參考。在數據平臺上設置相關的質量控制點，系統可以自動獲取施工過程中的技術指標數據，并隨時監督指標變化。例如，在某個施工難度大、技術要求高的施工工序設置技術和監理的重點，重點控制施工人員、施工工藝、設備、材料等［5］。可以針對性的制定有效的措施，重點控制容易產生不合格產品或存在質量通病的施工工序。通過數據分析了解新材料、新技術、新工藝是否符合施工要求，這樣通過對施工技術指標數據的挖掘、分析，實現對施工方法的信息化監督與優化。

4．5對施工現場環境進行智慧化管理

互聯網+、大數據智能技術在環境治理方面卓有成效，大大提高了治理能力，同樣在建筑環境監測過程中也發揮了重要的作用。利用傳感器、數據挖掘、數據統計分析、云計算等先進技術可以對建筑粉塵和噪聲進行風險預警和綜合評估。對檢測到的噪聲的分貝值和粉塵的濃度根據相關標準自動計算［6］，并進行數據分析。同時利用大數據可視化技術例如Echarts技術、Tableau軟件或Qlikview軟件等快速從混亂、隨機、模糊的大量數據中發現隱含的信息，以圖形進行展示，凸顯出信息的重要特征，讓管理人員可以通過實時有效地監測施工過程中的各種環境指標，可以對風險進行預警，大大提高預防和治理建筑施工過程中環境污染的管理水平。在建筑施工階段，無論利用大數據技術對4M1E中哪個施工要素進行智慧化管理，前提都是數據的搜集。首先要注重與物聯網技術結合進行數據管理。借助物聯網傳感器技術實現自動采集、積累實時數據。其次，應注重采集數據的多樣性。除了采集常規結構化數據和非結構化數據之外，也應注重采集生產過程中人的行為數據、生產環節流程數據，例如語音、視頻等流媒體。最后還應對數據進行規范化、標準化管理，確保數據的安全性和有效性。

5結語

基于大數據技術對建筑施工現場進行智慧化管理，將施工現場管理經驗教訓固化，為施工現場管理工作的各階段各環節的決策提供數據支撐，有利于減少企業在施工過程中資源浪費，有效降低企業施工成本，也有利于降低施工環節中的安全事故發生率。所以，基于大數據挖掘技術，將具有自動識別、精確定位、實時傳輸功能的自動化技術引入施工現場管理必將具有十分廣闊的應用前景。

參考文獻:

［1］毛志兵．運用大數據推動建筑業轉型升級［J］．建筑，2018(14):18-19．

［2］陸媛，石玉環，林雪．建筑施工現場安全管理的現狀與對策分析［J］．中華民居(下旬刊)，2014(6):398．

［3］王旭陽．大數據技術及其在土木工程中的應用研究［J］．造紙裝備及材料，2020，49(4):126-127．

［4］虞玉東．建筑施工現場管理主要理論及方法探討思路構架實踐［J］．門窗，2019(5):141-142．

［5］趙興剛．大數據時代下如何加強建筑工程項目的精細化管理［J］．綠色環保建材，2019(7):219，221．

［6］王超，陳勵寧，王忠杰，等．智慧工地在項目建設安全生產管理中的應用與探索［A］．中冶建筑研究總院有限公司．2020年工業建筑學術交流會論文集(中冊)［C］．2020:6．

作者：穆蒙蒙 單位：天津渤海職業技術學院