基于AI的工程質(zhì)量監(jiān)理輔助系統(tǒng)研究

王婷杰，鐘海榮，王 博（上海建科工程咨詢有限公司， 上海 200032）

0 引 言

“十四五”規(guī)劃中明確提出要推動高質(zhì)量發(fā)展，建筑業(yè)作為國民經(jīng)濟的重要物質(zhì)生產(chǎn)行業(yè)，逐步與人工智能（Artificial Intelligence，AI）等技術相結(jié)合，不斷朝著智能化方向發(fā)展。監(jiān)理管理是工程建造中必不可少的一環(huán)，其現(xiàn)場管理方式的數(shù)字化革新具有重要的意義。實際工程中，監(jiān)理管理的工作量往往較大，不可控因素也很多，監(jiān)理人員素質(zhì)良莠不齊，建筑質(zhì)量往往難以全面把控。當前AI及5G技術的興起，為監(jiān)理行業(yè)的信息化管理提供了新的思路，AI技術的應用已成為智能建筑的重要發(fā)展趨勢[1]。

近年來，基于AI技術的智慧工地管理系統(tǒng)的研究和實踐不斷增多，AI技術中的人臉識別、圖像識別等功能的優(yōu)勢日益凸顯[2]。智慧工地平臺大多是基于科學信息共享、智能優(yōu)化決策以及現(xiàn)場安全監(jiān)測方面的研究，面向的目標群體一般為業(yè)主、施工單位、監(jiān)理單位、設計單位等工程建設的多方主體，對現(xiàn)場監(jiān)理質(zhì)量管理輔助的針對性相對不強。提高監(jiān)理技術服務智能化水平，需要結(jié)合不同監(jiān)理項目的具體特點，開發(fā)符合現(xiàn)場質(zhì)量管理需求的信息化軟件系統(tǒng)[3]。針對監(jiān)理施工管理的流程和特點，研發(fā)基于AI技術的監(jiān)理輔助App，可以更好地促進監(jiān)理工作的數(shù)字化、可視化和精細化。

1 AI技術及手機App監(jiān)理輔助系統(tǒng)概述

1.1 AI技術概述

AI是研究開發(fā)模擬、延伸和擴展人的智能的一門新技術科學。AI技術包含圖像識別、語言識別、自然語言處理、專家系統(tǒng)、機器人等功能，可以通過智能化設備來模擬人類思考；同時具有自我學習能力，可以在學習過程中不斷適應、改變和完善。與智能化高、功能強大、自適應性強的AI技術相結(jié)合，是建筑行業(yè)監(jiān)管領域的重要發(fā)展趨勢。

1.2 手機App監(jiān)理輔助系統(tǒng)概述

人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)倉庫等移動互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，為監(jiān)理信息化管理工具的開發(fā)和應用提供了技術保障。手機App具有管理系統(tǒng)先進、數(shù)據(jù)來源廣泛、內(nèi)容豐富多樣、信息發(fā)布速度快、使用方便等優(yōu)勢。手機App與監(jiān)理管理工作的結(jié)合，可以更好地滿足現(xiàn)場管理需求，通過應用程序內(nèi)功能模塊的設置，大大提高監(jiān)理質(zhì)量管理的效率：App將實現(xiàn)定點定項的規(guī)范、圖紙及技術指導文件查閱、基于圖像識別的材料驗收、工程質(zhì)量檢測輔助，工程質(zhì)量問題實時信息錄入、問題原因及解決方案參考提示、問題閉環(huán)消息提醒、管理過程信息微信分享、在線交流、打卡考勤、數(shù)據(jù)輸出、每日學習推薦等功能，從而加快問題的閉環(huán)處理，提高監(jiān)理質(zhì)量管理工作的及時性、完整性和準確性。

2 基于AI技術的監(jiān)理輔助系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

整體而言，當前建筑行業(yè)中，先進的信息化技術相對缺乏[4]。很多建筑工程供地面積大、設備分散、作業(yè)流程瑣碎、人員混雜，現(xiàn)場往往存在秩序混亂、管理困難等痛點。提高工地管理效率、保證施工質(zhì)量、建設“智慧工地”成為當前建筑業(yè)的迫切需求[5]。“智慧工地”致力于結(jié)合AI技術，解決當前工程現(xiàn)場管理困難的問題，如依靠人臉識別技術加強人員管控、利用圖像識別技術輔助質(zhì)量驗收、借助后臺大數(shù)據(jù)分析代替手工記錄等[2]。圍繞現(xiàn)場人員、機械、材料等資源的管理[6]，將互聯(lián)網(wǎng)技術、深度學習模型等與工程實際相結(jié)合，同時通過環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、勞務實名制系統(tǒng)、隱患智能預警系統(tǒng)等模塊，實現(xiàn)人員、設備、物資的調(diào)度和項目進度、質(zhì)量、安全等的全方位監(jiān)管，從而有效提升工程的信息化管理水平。

目前，監(jiān)理行業(yè)對信息管理系統(tǒng)的應用相對較少，AI技術與監(jiān)理智能化管理的結(jié)合也不夠充分。監(jiān)理模式仍主要停留在傳統(tǒng)人工巡視、旁站、質(zhì)量驗收以及手工記錄的層面上。由于缺少智能化的輔助設備，現(xiàn)場監(jiān)理往往存在工作量大、工作效率偏低、隨機性強、對監(jiān)理人員素質(zhì)依賴度較高等問題。

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術和移動通信技術的發(fā)展，工程現(xiàn)場質(zhì)量管理App的研發(fā)應用取得了顯著突破。很多工程企業(yè)結(jié)合自身管理需求，開發(fā)出了具有行業(yè)特色的手機App，并已取得一定的應用成效。浙江城建集團[7]開發(fā)的“掌上工程”管理系統(tǒng)，運用了互聯(lián)網(wǎng)思維，與已有OA辦公系統(tǒng)無縫連接，實現(xiàn)了整改通知及時發(fā)送、規(guī)范圖紙隨時查詢、過程圖片影像記錄、關鍵數(shù)據(jù)采集分析、整改情況動態(tài)管理等功能，高效完成了施工管理PDCA循環(huán)，目前已成功應用于昆山九方城市花園等項目；金茂集團[8]推出的“金茂質(zhì)檢”App，通過PC端以及后臺的搭建，實現(xiàn)了七大模塊、圖紙定位、照片涂鴉、檢查分類四大功能，有效地應用于實際項目并提高了質(zhì)量管理的科學性；長江工程監(jiān)理咨詢有限公司[9]開發(fā)了基于Android系統(tǒng)的地下水監(jiān)測工程輔助App，通過人員權(quán)限開放、監(jiān)測點查詢、信息上傳與審批、綜合查詢等功能設置，實現(xiàn)了施工過程有關信息快速、準確地記錄和傳輸，從而及時掌握材料及構(gòu)件是否符合、人員是否認真履職、質(zhì)量是否把控嚴格等情況信息，有效提升了項目管理的標準化和信息化程度；湖北某水庫管理局[10]應用的日常巡檢移動App，實現(xiàn)了日常巡檢、險情上報、水政巡查等功能的信息化管理，有效提高了水利工程巡檢業(yè)務執(zhí)行力，呼應了該單位電子留痕的管理理念；中鐵十六局集團[11]也將手機App與施工管理結(jié)合，實現(xiàn)了項目信息管理、用戶管理、項目管理文件查閱等功能，在浙江甬臺溫高速公路項目中有效輔助完成了隱患管理、日常管理等工作；基于阿里巴巴集團[12]研發(fā)的釘釘App，通過設置辦公管理、現(xiàn)場監(jiān)理工作、知識管理、信息交流四個模塊，提升了監(jiān)理管理的信息化管理水平，并致力于未來分層次、分階段地賦能監(jiān)理服務。綜合已有研究，現(xiàn)場質(zhì)量管理App中AI技術的融入深度相對不足，且大多集中在用戶管理模塊中的人臉識別功能以及現(xiàn)場問題錄入的語音輸入功能等方面。

3 監(jiān)理輔助系統(tǒng)未來發(fā)展方向

扎根工地現(xiàn)場，結(jié)合質(zhì)量管理實際工作的需求，是未來監(jiān)理質(zhì)量輔助系統(tǒng)研發(fā)的關鍵。未來監(jiān)理輔助系統(tǒng)將朝著規(guī)范化、精細化和智能化的方向發(fā)展，具體包括以下幾個方面。

（1）完善管理系統(tǒng)，加強項目信息管理和用戶管理。支持按照實際工程項目添加項目信息和監(jiān)理管理人員。依據(jù)項目實際情況，添加鋼筋工程、模板工程、混凝土工程等具體施工內(nèi)容模塊，同時通過項目監(jiān)理人員的注冊、身份認證和添加特權(quán)等功能，對用戶進行兼容性的“定向開放”，實現(xiàn)日常管理的分級審批、管理嚴格、責任明確，從而保證系統(tǒng)的安全和高效。

（2）設計特色模塊，針對性輔助現(xiàn)場監(jiān)理質(zhì)量管理?；贏I圖像識別、語音識別等技術，通過知識管理、日常巡視、材料管理、質(zhì)量驗收、旁站管理、信息管理等模塊的構(gòu)建，實現(xiàn)質(zhì)量管理過程中的規(guī)范圖紙以及方案細則的隨時查詢、驗收要點及注意事項提示、移動終端圖像識別輔助掃描驗收、成果識別、質(zhì)量問題預警提示、質(zhì)量問題語音輸入、水印相機拍照上傳、離線數(shù)據(jù)保存、問題上傳及閉環(huán)提醒、過程管理信息微信分享、文檔資料輸出存檔及打印等功能，保證監(jiān)理質(zhì)量管理的精細化和科學性，最大程度地減少因監(jiān)理人員自身專業(yè)水平較低、復雜環(huán)境下操作不便而造成的工程質(zhì)量問題，同時大幅提高現(xiàn)場管控的效率。

（3）采用先進主流開發(fā)技術，研發(fā)統(tǒng)一、開放、可拓展的質(zhì)量管理輔助系統(tǒng)。深度融合互聯(lián)網(wǎng)思維與監(jiān)理領域管理，結(jié)合AI技術的優(yōu)勢，建立簡捷、直觀、可操作性強的手機應用軟件系統(tǒng)。保證良好的開放性，提供App應用系統(tǒng)與其他外圍系統(tǒng)的接口標準和方案，預留多系統(tǒng)接口，系統(tǒng)逐步升級，實現(xiàn)多子系統(tǒng)全面集成，同時也要確保目前市場各主流品牌機型的安裝、穩(wěn)定運行以及后續(xù)的擴容和更新。注重對App知識內(nèi)容的不斷優(yōu)化，結(jié)合大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈技術，不斷拓寬和完善知識信息的采集渠道，通過后臺錄入、自動采集、在線交換等多種方式，保證App內(nèi)知識庫的不斷更新和補充。建立完善的技術保障體系，使系統(tǒng)穩(wěn)定運行，同時具有較強的容錯能力、個性化定制能力和后續(xù)開發(fā)能力。

4 結(jié) 語

綜合已有研究成果，大多質(zhì)量管理輔助App在現(xiàn)場管理方面效果良好，尤其通過問題上傳、跟蹤整改等功能，在一定程度上起到了輔助作用。未來，如何充分結(jié)合AI技術優(yōu)勢，將App的功能設計與監(jiān)理的實際工作任務緊密貼合，指導專業(yè)素質(zhì)參差不齊的監(jiān)理人員進行專業(yè)、及時的質(zhì)量管理，是監(jiān)理管理輔助App功能設計的重要方向。從這個角度而言，圖紙規(guī)范、方案細則等的導出只是基本功能。更重要的是，App要依靠強大的AI技術、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)等技術，通過語音識別、圖像識別、自我深化學習等功能，不斷提供實操性的監(jiān)理工作方法，對工程現(xiàn)場實際管理流程進行技術指導，從而促進監(jiān)理企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，提升內(nèi)部信息化管理水平。