分享自2021中國國際智能建筑展主題論壇演講

演講嘉賓：馬智亮

 - 博士、教授、博士生導(dǎo)師

 - 清華大學(xué)土木工程系

 

<以下內(nèi)容根據(jù)馬老師演講整理而成>

 

各位領(lǐng)導(dǎo)、各位同行：

大家下午好。非常高興有機會與大家做分享。我分享的題目是《智慧工地技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢》。我將圍繞以下四點進行交流：

 

一、什么是智慧工地

從字面上看，智慧是一種高級的綜合能力，包括感知、知識、記憶、理解、推理、情感等一系列高級的能力。人類是有智慧的，而工地通過人類擁有智慧。智慧工地是一種擬人化的說法，它是指在工地中應(yīng)用信息技術(shù)，使得工地減少對人的依賴。

 

智慧工地需要新興信息技術(shù)的支撐，這些技術(shù)包括感知、傳輸、計算、記憶、分析幾大類。我們熟悉的大數(shù)據(jù)、云計算、BIM、GIS等，都是智慧工地關(guān)鍵的支撐技術(shù)。

 

那么智慧工地的外在表現(xiàn)是什么呢？就是信息系統(tǒng)。在這里我要強調(diào)一下，智慧工地相關(guān)的信息系統(tǒng)是指工地項目部管理人員使用的系統(tǒng)，項目部之外的系統(tǒng)不包含在內(nèi)。這個系統(tǒng)既包含軟件也包含硬件。通過傳感器進行現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測、距離監(jiān)測、傾角監(jiān)測，通過現(xiàn)場觸摸屏操控信息系統(tǒng)，這些都是智慧工地的外在表現(xiàn)。

 

大力推進智慧工地，其意義在于以下幾點：

提高項目管理人員的工作效率

突破信息化管理中大批量數(shù)據(jù)難以處理的瓶頸，解決企業(yè)信息化管理最后一公里問題。

降低管理成本，提高管理水平

 

二、智慧工地技術(shù)現(xiàn)狀

目前已經(jīng)出現(xiàn)了眾多的智慧工地相關(guān)的信息系統(tǒng)，基本覆蓋了工地的主要管理對象：人、機、料、法、環(huán)，和主要管理方面：策劃、進度、成本、質(zhì)量，并已在實際過程中得到應(yīng)用。以單項應(yīng)用系統(tǒng)為主，開始出現(xiàn)一些集成化應(yīng)用系統(tǒng)。

 

（一）管理方面（對象）：施工策劃（法）

針對管理對象進行管理的信息系統(tǒng)類型主要有以下幾種：

1、基于BIM的場地布置

2、基于BIM的進度計劃編制與模擬

3、基于BIM的資源計劃

4、基于BIM的施工方案及工藝模擬

 

每一類信息系統(tǒng)下面都有具體的信息系統(tǒng)，在這里就不一一列舉了，我們就拿“基于BIM的場地布置”這個典型的信息系統(tǒng)作為例子講解一下。

 

基于BIM的場地布置效果圖

摘自《行業(yè)發(fā)展報告：智慧工地應(yīng)用與發(fā)展》

 

這樣一個系統(tǒng)是怎樣進行場地布置的呢？首先導(dǎo)入BIM模型，在系統(tǒng)中顯示出來，接著在BIM模型中的場地，以所見即所得的方式進行施工必要的設(shè)施的布置，包括各種臨時設(shè)施、相關(guān)的場地布置等。

 

施工現(xiàn)場各類臨時設(shè)施用量計算

摘自《行業(yè)發(fā)展報告：智慧工地應(yīng)用與發(fā)展》

 

這樣布置的好處，首先是交互式的所見即所得，其次，在布置的過程中，這些設(shè)施的數(shù)據(jù)就進入了數(shù)據(jù)庫，利用系統(tǒng)，一個命令就可以把這些設(shè)施的相關(guān)的數(shù)字都統(tǒng)計出來。這些數(shù)字對于項目部的管理人員來說是非常重要的，而這個系統(tǒng)能自動的進行統(tǒng)計，提高工作的效率的同時，也便于管理人員考慮多方因素，征求多方面意見，選取最優(yōu)方案。

 

 

（二）管理對象：人員（人）

針對智慧工地上人員的管理，也有多種類型的信息系統(tǒng)：

1、基于互聯(lián)網(wǎng)的施工人員培訓(xùn)

2、基于物聯(lián)網(wǎng)的施工人員實名制管理

3、信息化門禁管理

4、農(nóng)民工電子支付

 

在這里也給大家舉一個例子：信息化門禁管理

 

摘自《行業(yè)發(fā)展報告：智慧工地應(yīng)用與發(fā)展》

 

上圖是某個信息化門禁管理系統(tǒng)：智能安全帽系統(tǒng)，它的運行機制是在關(guān)鍵進出通道口設(shè)置工地寶，感應(yīng)安全帽芯片信號，這樣就可以了解到工人的行動軌跡，同時，工人每天進出工地的信息也記錄在系統(tǒng)中，利用系統(tǒng)，就能對各類數(shù)據(jù)進行高效系統(tǒng)的統(tǒng)計，比如統(tǒng)計一個班組的出勤情況、統(tǒng)計某一個人的出勤情況，生成考勤表等，作為各類工作的依據(jù)。

 

（三）管理對象：物料（料）

關(guān)于智慧工地物料管理，對應(yīng)的信息系統(tǒng)類型有：

1、互聯(lián)網(wǎng)采購管理

2、基于BIM的物料管理

3、基于物聯(lián)網(wǎng)的物料現(xiàn)場驗收管理

4、現(xiàn)場鋼筋精細化管理

5、基于二維碼的物料跟蹤管理

 

下面我們以“基于物聯(lián)網(wǎng)的物料現(xiàn)場驗收管理”為例來看一下系統(tǒng)是如何工作的。

驗收管理系統(tǒng)既包含硬件也包含軟件，通過這個系統(tǒng)，可以自動進行物料驗收數(shù)據(jù)的上傳，借助互聯(lián)網(wǎng)手段，通過軟硬件結(jié)合，實現(xiàn)物料現(xiàn)場驗收環(huán)節(jié)全方位管控，堵塞驗收管理漏洞，監(jiān)察供應(yīng)商供貨偏差情況，提升業(yè)務(wù)效率，最終達到提升企業(yè)及項目部經(jīng)濟效益的目的。

 

安裝紅外對射裝置，防止不規(guī)范上磅

摘自《行業(yè)發(fā)展報告：智慧工地應(yīng)用與發(fā)展》

 

如上圖，針對需要過磅的物資，通過地磅、地磅工作室、地磅四周的紅外對射裝置，確保車輛正確上磅，上磅后，車輛的重量會自動進入系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)不可人為修改，杜絕了人工誤操作、作弊等情況的發(fā)生。在這個過程中，通過高清攝像頭，車輛車牌、駕駛艙、車斗、磅房的情況都能夠得到清晰的展示。此外，在稱重時，將運單放在即時拍下，系統(tǒng)能夠自動抓拍并以附件形式上傳。

 

可見，系統(tǒng)應(yīng)用起來后，能夠保存關(guān)于物料驗收的各式各樣的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的作用體現(xiàn)在：

1、為事后查證提供憑據(jù)

2、多維度分析廠家供貨信譽，利用大數(shù)據(jù)選擇更可靠的供貨商。

 

（四）管理方面：質(zhì)量安全管理

質(zhì)量安全方面的信息系統(tǒng)可以說是最多的，在這里列出8類：

1、基于BIM的施工質(zhì)量管理

2、工程材料質(zhì)量管理

3、工程實測實量管理

4、基于BIM的施工可視化安全管理

5、機械設(shè)備的安全管理

6、深基坑工程的安全管理

7、高支模工程的安全管理

8、專項安全方案的編制及優(yōu)化

 

（五）管理方面：集成管理

智慧工地集成管理

 

前面提到的系統(tǒng)都比較獨立和零碎，我們當然希望能在一個系統(tǒng)里面，對眾多的系統(tǒng)功能進行管理，這方面的工作有些公司也已經(jīng)做了。我們舉個例子：

智慧工地平臺管理駕駛艙

 

某公司的智慧工地項目管理平臺，類似一個門戶網(wǎng)站，把本公司的應(yīng)用程序集成起來，還可以把其他公司的應(yīng)用程序集成起來。一個公司不可能把所有的應(yīng)用程序都做好，有一些別人做好的好的系統(tǒng)，如果能和本公司的系統(tǒng)集成起來，這是最理想的。

 

三、智慧工地技術(shù)發(fā)展趨勢

（一）發(fā)展的目標

解決新問題，滿足新需求，提高企業(yè)競爭力

 

（二）5大發(fā)展趨勢

1、應(yīng)用功能將得到拓展和集成

2、將向基于數(shù)據(jù)的系統(tǒng)集成發(fā)展

3、將實現(xiàn)與企業(yè)管理信息系統(tǒng)（ERP）的有機集成

4、新興信息技術(shù)將實現(xiàn)集成應(yīng)用

5、大數(shù)據(jù)應(yīng)用水平進一步提高

 

基于數(shù)據(jù)的系統(tǒng)集成概念圖

 

如上圖，智慧工地上有BIM模型、應(yīng)用數(shù)據(jù)庫，所有子系統(tǒng)都成為大的系統(tǒng)的一個模塊，這些模塊基于數(shù)據(jù)模型實現(xiàn)集成，也就是說，這些數(shù)據(jù)我們不需要重復(fù)錄入，只需錄入一次，其他模塊就可以一起使用，保證了數(shù)據(jù)的一致性，也減少了重復(fù)性勞動。

 

這樣的一個系統(tǒng)，它和企業(yè)的ERP系統(tǒng)要實現(xiàn)集成，另外還要有大數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)，把累積起來的智慧工地系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)放進去進行分析。

 

基于BIM的建筑工程施工質(zhì)量管理

 

 

傳統(tǒng)的施工質(zhì)量管理方法依據(jù)標準和規(guī)范，相關(guān)方對主要工序逐個驗收，手工填寫紙介質(zhì)表格，匯總、轉(zhuǎn)錄到計算機中輸出，相關(guān)各方在表格中簽認，檢查條目繁多，管理人員專業(yè)水準參差不齊，易引起驗收工作遺漏和疏忽，由此導(dǎo)致的弄虛作假時有發(fā)生，易造成施工質(zhì)量失控

 

智慧工地管理系統(tǒng)如圖所示，將新興的信息技術(shù)進行集成，基于BIM，依據(jù)標準和規(guī)范，結(jié)合移動終端、室內(nèi)定位等技術(shù)，支持提前在計算機上生成計劃，現(xiàn)場用移動終端查看檢查點，錄入檢查數(shù)據(jù)，自動生成檢查資料，系統(tǒng)覆蓋施工質(zhì)量驗收計劃、施工質(zhì)量驗收過程、施工質(zhì)量結(jié)果管理等環(huán)節(jié)，應(yīng)用之后能夠提高項目管理的工作效率，規(guī)范管理流程，堵住管理漏洞。

 

總的來說，智慧工地雖然已經(jīng)取得了一定的發(fā)展，但它的發(fā)展還是方興未艾，其中大有作為。

 

分享自2021中國國際智能建筑展主題論壇演講

演講嘉賓：馬智亮

 - 博士、教授、博士生導(dǎo)師

 - 清華大學(xué)土木工程系

 

<以下內(nèi)容根據(jù)馬老師演講整理而成>

 

各位領(lǐng)導(dǎo)、各位同行：

大家下午好。非常高興有機會與大家做分享。我分享的題目是《智慧工地技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢》。我將圍繞以下四點進行交流：

 

一、什么是智慧工地

從字面上看，智慧是一種高級的綜合能力，包括感知、知識、記憶、理解、推理、情感等一系列高級的能力。人類是有智慧的，而工地通過人類擁有智慧。智慧工地是一種擬人化的說法，它是指在工地中應(yīng)用信息技術(shù)，使得工地減少對人的依賴。

 

智慧工地需要新興信息技術(shù)的支撐，這些技術(shù)包括感知、傳輸、計算、記憶、分析幾大類。我們熟悉的大數(shù)據(jù)、云計算、BIM、GIS等，都是智慧工地關(guān)鍵的支撐技術(shù)。

 

那么智慧工地的外在表現(xiàn)是什么呢？就是信息系統(tǒng)。在這里我要強調(diào)一下，智慧工地相關(guān)的信息系統(tǒng)是指工地項目部管理人員使用的系統(tǒng)，項目部之外的系統(tǒng)不包含在內(nèi)。這個系統(tǒng)既包含軟件也包含硬件。通過傳感器進行現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測、距離監(jiān)測、傾角監(jiān)測，通過現(xiàn)場觸摸屏操控信息系統(tǒng)，這些都是智慧工地的外在表現(xiàn)。

 

大力推進智慧工地，其意義在于以下幾點：

提高項目管理人員的工作效率

突破信息化管理中大批量數(shù)據(jù)難以處理的瓶頸，解決企業(yè)信息化管理最后一公里問題。

降低管理成本，提高管理水平

 

二、智慧工地技術(shù)現(xiàn)狀

目前已經(jīng)出現(xiàn)了眾多的智慧工地相關(guān)的信息系統(tǒng)，基本覆蓋了工地的主要管理對象：人、機、料、法、環(huán)，和主要管理方面：策劃、進度、成本、質(zhì)量，并已在實際過程中得到應(yīng)用。以單項應(yīng)用系統(tǒng)為主，開始出現(xiàn)一些集成化應(yīng)用系統(tǒng)。

 

（一）管理方面（對象）：施工策劃（法）

針對管理對象進行管理的信息系統(tǒng)類型主要有以下幾種：

1、基于BIM的場地布置

2、基于BIM的進度計劃編制與模擬

3、基于BIM的資源計劃

4、基于BIM的施工方案及工藝模擬

 

每一類信息系統(tǒng)下面都有具體的信息系統(tǒng)，在這里就不一一列舉了，我們就拿“基于BIM的場地布置”這個典型的信息系統(tǒng)作為例子講解一下。

 

基于BIM的場地布置效果圖

摘自《行業(yè)發(fā)展報告：智慧工地應(yīng)用與發(fā)展》

 

這樣一個系統(tǒng)是怎樣進行場地布置的呢？首先導(dǎo)入BIM模型，在系統(tǒng)中顯示出來，接著在BIM模型中的場地，以所見即所得的方式進行施工必要的設(shè)施的布置，包括各種臨時設(shè)施、相關(guān)的場地布置等。

 

施工現(xiàn)場各類臨時設(shè)施用量計算

摘自《行業(yè)發(fā)展報告：智慧工地應(yīng)用與發(fā)展》

 

這樣布置的好處，首先是交互式的所見即所得，其次，在布置的過程中，這些設(shè)施的數(shù)據(jù)就進入了數(shù)據(jù)庫，利用系統(tǒng)，一個命令就可以把這些設(shè)施的相關(guān)的數(shù)字都統(tǒng)計出來。這些數(shù)字對于項目部的管理人員來說是非常重要的，而這個系統(tǒng)能自動的進行統(tǒng)計，提高工作的效率的同時，也便于管理人員考慮多方因素，征求多方面意見，選取最優(yōu)方案。

 

 

（二）管理對象：人員（人）

針對智慧工地上人員的管理，也有多種類型的信息系統(tǒng)：

1、基于互聯(lián)網(wǎng)的施工人員培訓(xùn)

2、基于物聯(lián)網(wǎng)的施工人員實名制管理

3、信息化門禁管理

4、農(nóng)民工電子支付

 

在這里也給大家舉一個例子：信息化門禁管理

 

摘自《行業(yè)發(fā)展報告：智慧工地應(yīng)用與發(fā)展》

 

上圖是某個信息化門禁管理系統(tǒng)：智能安全帽系統(tǒng)，它的運行機制是在關(guān)鍵進出通道口設(shè)置工地寶，感應(yīng)安全帽芯片信號，這樣就可以了解到工人的行動軌跡，同時，工人每天進出工地的信息也記錄在系統(tǒng)中，利用系統(tǒng)，就能對各類數(shù)據(jù)進行高效系統(tǒng)的統(tǒng)計，比如統(tǒng)計一個班組的出勤情況、統(tǒng)計某一個人的出勤情況，生成考勤表等，作為各類工作的依據(jù)。

 

（三）管理對象：物料（料）

關(guān)于智慧工地物料管理，對應(yīng)的信息系統(tǒng)類型有：

1、互聯(lián)網(wǎng)采購管理

2、基于BIM的物料管理

3、基于物聯(lián)網(wǎng)的物料現(xiàn)場驗收管理

4、現(xiàn)場鋼筋精細化管理

5、基于二維碼的物料跟蹤管理

 

下面我們以“基于物聯(lián)網(wǎng)的物料現(xiàn)場驗收管理”為例來看一下系統(tǒng)是如何工作的。

驗收管理系統(tǒng)既包含硬件也包含軟件，通過這個系統(tǒng)，可以自動進行物料驗收數(shù)據(jù)的上傳，借助互聯(lián)網(wǎng)手段，通過軟硬件結(jié)合，實現(xiàn)物料現(xiàn)場驗收環(huán)節(jié)全方位管控，堵塞驗收管理漏洞，監(jiān)察供應(yīng)商供貨偏差情況，提升業(yè)務(wù)效率，最終達到提升企業(yè)及項目部經(jīng)濟效益的目的。

 

安裝紅外對射裝置，防止不規(guī)范上磅

摘自《行業(yè)發(fā)展報告：智慧工地應(yīng)用與發(fā)展》

 

如上圖，針對需要過磅的物資，通過地磅、地磅工作室、地磅四周的紅外對射裝置，確保車輛正確上磅，上磅后，車輛的重量會自動進入系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)不可人為修改，杜絕了人工誤操作、作弊等情況的發(fā)生。在這個過程中，通過高清攝像頭，車輛車牌、駕駛艙、車斗、磅房的情況都能夠得到清晰的展示。此外，在稱重時，將運單放在即時拍下，系統(tǒng)能夠自動抓拍并以附件形式上傳。

 

可見，系統(tǒng)應(yīng)用起來后，能夠保存關(guān)于物料驗收的各式各樣的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的作用體現(xiàn)在：

1、為事后查證提供憑據(jù)

2、多維度分析廠家供貨信譽，利用大數(shù)據(jù)選擇更可靠的供貨商。

 

（四）管理方面：質(zhì)量安全管理

質(zhì)量安全方面的信息系統(tǒng)可以說是最多的，在這里列出8類：

1、基于BIM的施工質(zhì)量管理

2、工程材料質(zhì)量管理

3、工程實測實量管理

4、基于BIM的施工可視化安全管理

5、機械設(shè)備的安全管理

6、深基坑工程的安全管理

7、高支模工程的安全管理

8、專項安全方案的編制及優(yōu)化

 

（五）管理方面：集成管理

智慧工地集成管理

 

前面提到的系統(tǒng)都比較獨立和零碎，我們當然希望能在一個系統(tǒng)里面，對眾多的系統(tǒng)功能進行管理，這方面的工作有些公司也已經(jīng)做了。我們舉個例子：

智慧工地平臺管理駕駛艙

 

某公司的智慧工地項目管理平臺，類似一個門戶網(wǎng)站，把本公司的應(yīng)用程序集成起來，還可以把其他公司的應(yīng)用程序集成起來。一個公司不可能把所有的應(yīng)用程序都做好，有一些別人做好的好的系統(tǒng)，如果能和本公司的系統(tǒng)集成起來，這是最理想的。

 

三、智慧工地技術(shù)發(fā)展趨勢

（一）發(fā)展的目標

解決新問題，滿足新需求，提高企業(yè)競爭力

 

（二）5大發(fā)展趨勢

1、應(yīng)用功能將得到拓展和集成

2、將向基于數(shù)據(jù)的系統(tǒng)集成發(fā)展

3、將實現(xiàn)與企業(yè)管理信息系統(tǒng)（ERP）的有機集成

4、新興信息技術(shù)將實現(xiàn)集成應(yīng)用

5、大數(shù)據(jù)應(yīng)用水平進一步提高

 

基于數(shù)據(jù)的系統(tǒng)集成概念圖

 

如上圖，智慧工地上有BIM模型、應(yīng)用數(shù)據(jù)庫，所有子系統(tǒng)都成為大的系統(tǒng)的一個模塊，這些模塊基于數(shù)據(jù)模型實現(xiàn)集成，也就是說，這些數(shù)據(jù)我們不需要重復(fù)錄入，只需錄入一次，其他模塊就可以一起使用，保證了數(shù)據(jù)的一致性，也減少了重復(fù)性勞動。

 

這樣的一個系統(tǒng)，它和企業(yè)的ERP系統(tǒng)要實現(xiàn)集成，另外還要有大數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)，把累積起來的智慧工地系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)放進去進行分析。

 

基于BIM的建筑工程施工質(zhì)量管理

 

 

傳統(tǒng)的施工質(zhì)量管理方法依據(jù)標準和規(guī)范，相關(guān)方對主要工序逐個驗收，手工填寫紙介質(zhì)表格，匯總、轉(zhuǎn)錄到計算機中輸出，相關(guān)各方在表格中簽認，檢查條目繁多，管理人員專業(yè)水準參差不齊，易引起驗收工作遺漏和疏忽，由此導(dǎo)致的弄虛作假時有發(fā)生，易造成施工質(zhì)量失控

 

智慧工地管理系統(tǒng)如圖所示，將新興的信息技術(shù)進行集成，基于BIM，依據(jù)標準和規(guī)范，結(jié)合移動終端、室內(nèi)定位等技術(shù)，支持提前在計算機上生成計劃，現(xiàn)場用移動終端查看檢查點，錄入檢查數(shù)據(jù)，自動生成檢查資料，系統(tǒng)覆蓋施工質(zhì)量驗收計劃、施工質(zhì)量驗收過程、施工質(zhì)量結(jié)果管理等環(huán)節(jié)，應(yīng)用之后能夠提高項目管理的工作效率，規(guī)范管理流程，堵住管理漏洞。

 

總的來說，智慧工地雖然已經(jīng)取得了一定的發(fā)展，但它的發(fā)展還是方興未艾，其中大有作為。