智慧工地現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)研究

(重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院 重慶 400074)

一、引言

(一)安全事故形勢(shì)嚴(yán)峻。根據(jù)中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在2012-2017年間，全國(guó)房屋市政工程安全事故發(fā)生次數(shù)和死亡人數(shù)一直維持在較高的水平，并且總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。雖然近些年我國(guó)的科技水平與經(jīng)濟(jì)水平都發(fā)生了翻天覆地的變化，但是建筑工程質(zhì)量管理的發(fā)展速度并未與技術(shù)，經(jīng)濟(jì)同步。

圖1 2012-2017年全國(guó)房屋市政工程安全事故發(fā)生次數(shù)和死亡人數(shù)

(二)物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展。圖2顯示，中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)整體規(guī)模上升趨勢(shì)明顯，隨著物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，技術(shù)的不斷更新和政府政策的不斷支持，中國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)正展現(xiàn)出前所未有的活力。從2012-2017這六年時(shí)間里，中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)整體規(guī)模由最初的3650萬(wàn)億元增長(zhǎng)到了11500萬(wàn)億元。

圖2 中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)整體規(guī)模(億元)

(三)政策驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。2017年5月4日，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)關(guān)于建筑業(yè)十三五規(guī)劃的通知[3]，在通知中明確指出推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，加快推進(jìn)建筑信息模型(BIM)技術(shù)在規(guī)劃，工程勘察設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)全過程的集成應(yīng)用。

二、國(guó)外智慧工地研究概述

美國(guó)：1975年，Chunk Eastman教授提出了BIM理念。在其研究的課題“Building Description System”中提出“a computer-based description of a building”，以便于實(shí)現(xiàn)建筑工程的可視化和量化分析，提高工程建設(shè)效率。雖然此概念的提出有助于工地的智慧化管理和建設(shè)，但是此技術(shù)嚴(yán)重依托于計(jì)算機(jī)的發(fā)展，因此在21世紀(jì)前，該技術(shù)一直停留于理論層面。

進(jìn)入21世紀(jì)后，計(jì)算機(jī)發(fā)展加快，應(yīng)用軟件的開發(fā)和建筑企業(yè)的支持使得BIM技術(shù)開始被人們接受，隨后一些相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和制度開始出臺(tái)。2002年Autodesk公司提出了建筑信息模型的有關(guān)概念，并逐漸得到世界建筑行業(yè)的普遍接受和認(rèn)同，BIM技術(shù)在2002年被引入到工程建設(shè)行業(yè)。2003年，美國(guó)總務(wù)署出臺(tái)國(guó)家3D-4D-BIM計(jì)劃，對(duì)于利用BIM技術(shù)進(jìn)行信息交換的要求和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了說(shuō)明；2007年，美國(guó)又頒布了BIM標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)BIM技術(shù)的使用進(jìn)行了正式的闡述；2008年，BIM提出者查克·伊斯曼教授又主編了《BIM Handbook》向讀者詳細(xì)的介紹了BIM的相關(guān)理論和使用說(shuō)明；2011年，《BIM Handbook》第二版出版，第二版主要對(duì)IPD(Integrated Project Delivery)模式下的精細(xì)化施工，可持續(xù)建筑的發(fā)展以及互操作性構(gòu)架等最新研究進(jìn)行了有關(guān)的的補(bǔ)充。

英國(guó)：自2009年起，英國(guó)建筑業(yè)BIM標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)發(fā)布了一系列BIM標(biāo)準(zhǔn)；2011年5月，英國(guó)政府內(nèi)閣辦公室稱，他們與業(yè)界各專業(yè)團(tuán)體聯(lián)合，對(duì)BIM的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了制定，從而保證整個(gè)建筑施工行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的協(xié)作。

其余國(guó)家：除美國(guó)和英國(guó)外，新加坡和韓國(guó)也積極推動(dòng)BIM在施工領(lǐng)域的應(yīng)用，但其技術(shù)的發(fā)展都是由政府進(jìn)行主導(dǎo)，通過政府出臺(tái)一系列的政策，來(lái)保證相關(guān)技術(shù)的實(shí)施，這也使得一些高質(zhì)量的項(xiàng)目建設(shè)工作能夠得以進(jìn)行。

三、國(guó)內(nèi)智慧工地研究概述

李霞等辨析了智慧工地的概念，進(jìn)行了“物聯(lián)網(wǎng)+”下的智慧工地項(xiàng)目設(shè)計(jì)，提出了合理有序地推進(jìn)“智慧工地”項(xiàng)目的對(duì)策建議。王曉波描述了電網(wǎng)工程智慧工地的建設(shè)目標(biāo)，設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電網(wǎng)工程智慧工地建設(shè)的總體架構(gòu)。曾凝霜等通過對(duì)智慧建設(shè)理念下的BIM運(yùn)用模式分析，提出了基于BIM的智慧工地管理體系框架。林瑩等結(jié)合聯(lián)想武漢研發(fā)基地的項(xiàng)目實(shí)踐，探索了BIM+互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工程中的應(yīng)用。朱賀等將本企業(yè)應(yīng)用的智慧工地項(xiàng)目進(jìn)行了梳理和歸類，系統(tǒng)闡述了智慧工地在本企業(yè)的典型應(yīng)用和創(chuàng)新性實(shí)踐。薛延峰針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用環(huán)境下如何構(gòu)建智慧工地進(jìn)行了探討。宋濤結(jié)合北京住總集團(tuán)智慧工地建設(shè)的實(shí)踐，提出了智慧工地建設(shè)的指導(dǎo)思想、實(shí)施途徑和主要內(nèi)容。陸一昕以自主化三代核電CAP1400示范工程為對(duì)象，闡述了實(shí)現(xiàn)大型工程項(xiàng)目智慧施工管理基本過程。王景結(jié)合中建三局一公司智慧工地建設(shè)的實(shí)踐，論述了實(shí)現(xiàn)智慧工地的關(guān)鍵、做法和體會(huì)。張劉峰提出智慧工地管理系統(tǒng)是建立在高度信息化基礎(chǔ)上的一種支持對(duì)人和物全面感知、施工技術(shù)全面智能、工作互通互聯(lián)、信息協(xié)同共享、決策科學(xué)分析、風(fēng)險(xiǎn)智慧預(yù)控的新型信息化手段，具體滿足利用人臉識(shí)別技術(shù)進(jìn)行人員管理和區(qū)域管控；利用圖像識(shí)別技術(shù)輔助施工安全管理一如安全帽佩戴、腳手架變形等；利用后臺(tái)大數(shù)據(jù)智能分析代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工記錄報(bào)表；利用系統(tǒng)智能輔助實(shí)時(shí)監(jiān)管施工現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)情況等方面的需求。

四、結(jié)論

隨著建筑施工行業(yè)信息化程度的不斷加深，信息化建設(shè)越來(lái)越趨向具體工程項(xiàng)目的落地應(yīng)用，即通過信息技術(shù)的集成應(yīng)用改變傳統(tǒng)管理方式，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)施工模式的變革，使施工現(xiàn)場(chǎng)更智慧化。當(dāng)然，建筑施工行業(yè)的智慧工地應(yīng)用還在探索和嘗試階段，從國(guó)內(nèi)外研究來(lái)看，目前還存在以下問題：

1.政策標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)外的政策標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)較為完善，但是國(guó)內(nèi)的建筑施工行業(yè)的智慧工地應(yīng)用缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，法律責(zé)任界限不明確，雖然現(xiàn)目前已有文件將智慧工地提上日程，但是對(duì)于智慧工地建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)還未進(jìn)行規(guī)定。

2.技術(shù)問題，配套軟硬件不夠成熟，難以支撐智慧工地和其他多種專業(yè)軟件的集成應(yīng)用，同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的參差不齊也成為智慧工地應(yīng)用的瓶頸，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境差、無(wú)法保證使用效果是智慧工地應(yīng)用的技術(shù)難點(diǎn)。因此，改進(jìn)軟件功能，完善配套設(shè)施，進(jìn)一步加大智慧工地的推廣宣傳，也是智慧工地應(yīng)用需要解決的相關(guān)問題。

隨著施工行業(yè)的發(fā)展，政策的制定必不可少，需要對(duì)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行一定的規(guī)范。未來(lái)，智慧工地會(huì)借助更多的技術(shù)來(lái)解決施工現(xiàn)場(chǎng)的管理問題，同時(shí)將通過各種先進(jìn)技術(shù)手段進(jìn)一步與項(xiàng)目管理進(jìn)行融合和交互，將獲得的各類信息與現(xiàn)場(chǎng)管理進(jìn)行集成，以大數(shù)據(jù)的充分挖掘和共享為基礎(chǔ)，提高企業(yè)的科學(xué)分析和決策能力。同時(shí)，相關(guān)的硬件配套設(shè)施也應(yīng)規(guī)范化，專業(yè)化，以便更好地進(jìn)行集成。