建設(shè)工程項(xiàng)目數(shù)字化施工管理3

1、建設(shè)工程項(xiàng)目數(shù)字化施工管理、前言施工管管理過程程其實(shí)就就是信息息流動的的過程，通通過信息息從上層層到下層層或從下下層到上上層的縱縱向流動動，以及及在同一一層次間間的橫向向流動，達(dá)達(dá)到管理理和控制制的目的的。但目目前我國國的建設(shè)設(shè)工程管管理過程程中，信信息的流流動主要要采用手手工統(tǒng)計計數(shù)據(jù)、編編制報表表的方式式（一些些企業(yè)即即使采用用了計算算機(jī)，也也主要用用于將手手寫的報報表編織織成打印印的報表表），這這種方式式工作量量大、效效率低，難難以保證證信息的的及時性性和有效效性。隨著“數(shù)字化化地球”概念的的提出，“數(shù)字化”時代已經(jīng)到來，相對其他行業(yè)和領(lǐng)域來說，建設(shè)工程領(lǐng)域的數(shù)字化概念還很模糊，數(shù)字化的

2、施工管理方法研究也很少見。為此，本文從“數(shù)字化施工管理”概念出發(fā)，重點(diǎn)分析了數(shù)字化施工管理的內(nèi)涵及可能實(shí)現(xiàn)的手段。數(shù)字化施工管理是工程管理領(lǐng)域的必然趨勢，本文拋磚引玉，以期引來同仁的積極探討并帶來數(shù)字化施工管理的繁榮。2、數(shù)數(shù)字化施施工管理理的內(nèi)涵涵與“數(shù)數(shù)字地球球”的概念念相似，“數(shù)字化施工”就是將施工過程數(shù)字化，它包括工程全部施工過程信息的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化?！皵?shù)字化施工管理”即在數(shù)字化施工的基礎(chǔ)上，用數(shù)字化手段整體性地解決工程施工問題并最大限度地利用信息資源。數(shù)字化化施工管管理是以以知識為為基礎(chǔ)，運(yùn)運(yùn)用空間間的概念念整合信信息及資資料庫的的體系，是是一種強(qiáng)強(qiáng)調(diào)知識識共享與與更

3、新的的機(jī)制及及過程，注注重將原原始資料料經(jīng)過整整理、統(tǒng)統(tǒng)計與分分析后變變成信息息，而信信息經(jīng)過過充分運(yùn)運(yùn)用及共共享，則則可轉(zhuǎn)化化為有用用的知識識。因此此，本文文認(rèn)為數(shù)數(shù)字化施施工管理理的內(nèi)涵涵應(yīng)包括括以下幾幾個部分分：空間信信息技術(shù)術(shù)；系統(tǒng)仿仿真計算算；可視化化與虛擬擬現(xiàn)實(shí)；多智能能體施工工。數(shù)字字化施工工管理的的興起將將為建設(shè)設(shè)行業(yè)加加快工程程進(jìn)度、節(jié)節(jié)約工程程造價、保保證工程程質(zhì)量等等起到巨巨大作用用。2.11空間信信息技術(shù)術(shù)空間信信息是數(shù)數(shù)字化施施工管理理的首要要前提，它它包括施施工場地地的地形形、地貌貌、建筑筑物、施施工項(xiàng)目目等一切切空間的的信息?？湛臻g信息息技術(shù)是是處理空空間信息息最

4、為有有力的工工具，它它主要包包括遙感感技術(shù)（）、地地理信息息系統(tǒng)（）和和全球定定位系統(tǒng)統(tǒng)（），即即3。其其中，地地理信息息系統(tǒng)在在建設(shè)工工程管理理中發(fā)揮揮了越來來越重要要的作用用。地理信信息系統(tǒng)統(tǒng)（， ）是近近年來迅迅速發(fā)展展起來的的、一門門介于地地球科學(xué)學(xué)與信息息科學(xué)之之間的交交叉學(xué)科科，亦是是地學(xué)空空間數(shù)據(jù)據(jù)與計算算機(jī)技術(shù)術(shù)相結(jié)合合的新型型空間信信息技術(shù)術(shù)。它是是在計算算機(jī)硬件件和軟件件支持下下，運(yùn)用用系統(tǒng)工工程和信信息科學(xué)學(xué)的理論論，科學(xué)學(xué)管理和和綜合分分析具有有空間內(nèi)內(nèi)涵的地地理數(shù)據(jù)據(jù)，以提提供對規(guī)規(guī)劃、管管理、決決策和研研究所需需信息的的空間信信息系統(tǒng)統(tǒng)。具有存存儲、處處理、傳傳輸和

5、顯顯示海量量地理信信息或空空間數(shù)據(jù)據(jù)的功能能，因而而適合用用于管理理規(guī)模越越來越龐龐大的工工程建設(shè)設(shè)系統(tǒng)的的信息。目目前有學(xué)學(xué)者研制制開發(fā)了了以和數(shù)數(shù)字媒體體技術(shù)為為基礎(chǔ)的的三峽工工程決策策支持系系統(tǒng)集成成指揮中中心，在在可視化化的環(huán)境境下以多多種媒體體形式為為決策用用戶提供供各種施施工動態(tài)態(tài)、靜態(tài)態(tài)信息，為為提高決決策效率率提供有有效的工工具33.可可以對信信息進(jìn)行行空間分分析和可可視化表表達(dá)，這這些功能能適用于于工程地地質(zhì)勘探探、工程程項(xiàng)目選選址分析析、工程程項(xiàng)目風(fēng)風(fēng)險評價價、施工工平面規(guī)規(guī)劃等工工程建設(shè)設(shè)領(lǐng)域。豐豐富的查查詢功能能也是的的一大顯顯著特點(diǎn)點(diǎn)，提供供圖形查查詢、文文字查詢詢、

6、事件件查詢和和過程查查詢，利利用這些些功能不不但能獲獲得與空空間坐標(biāo)標(biāo)有關(guān)的的各項(xiàng)實(shí)實(shí)體的信信息（如如設(shè)計參參數(shù)、圖圖紙等），還還可以獲獲得動態(tài)態(tài)的過程程信息，如如施工過過程信息息等。文文獻(xiàn)44將用用于公路路建設(shè)管管理中，利利用動態(tài)態(tài)反映路路基、結(jié)結(jié)構(gòu)物的的施工進(jìn)進(jìn)展情況況，隨時時反映出出工程的的變更情情況，實(shí)實(shí)現(xiàn)各構(gòu)構(gòu)造物的的施工進(jìn)進(jìn)展形象象圖及各各種信息息的統(tǒng)計計與分析析。近年年來，隨隨三維、四四維的數(shù)數(shù)據(jù)模型型日趨成成熟，三三維、四四維的也也逐漸得得到研究究和應(yīng)用用。天津津大學(xué)的的鐘登華華等將技技術(shù)與系系統(tǒng)仿真真技術(shù)相相結(jié)合，并并廣泛應(yīng)應(yīng)用于水水利水電電工程的的施工領(lǐng)領(lǐng)域中，如如壩區(qū)地地

7、質(zhì)三維維可視化化、地下下洞室和和大壩施施工過程程三維動動態(tài)演示示、施工工導(dǎo)截流流施工管管理、施施工場地地總布置置等，在在行業(yè)內(nèi)內(nèi)取得不不小的反反響55-7.如圖圖1為應(yīng)應(yīng)用技術(shù)術(shù)生成的的某水電電工程施施工場地地總布置置圖。另另外，與與人工智智能、面面向?qū)ο笙?、萬維維網(wǎng)、虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)等技術(shù)術(shù)的結(jié)合合的新型型地理信信息系統(tǒng)統(tǒng)不斷的的出現(xiàn)，這這與施工工管理數(shù)數(shù)字化的的趨勢相相符合，因因此也必必將在工工程建設(shè)設(shè)領(lǐng)域得得到更加加深入和和廣泛的的應(yīng)用。2.22系統(tǒng)仿仿真計算算系統(tǒng)仿仿真技術(shù)術(shù)是200世紀(jì)440年代代末以來來隨著計計算機(jī)技技術(shù)的發(fā)發(fā)展逐步步形成的的一門新新興學(xué)科科，它以以相似性性原理、系系統(tǒng)

8、工程程方法、信信息技術(shù)術(shù)以及應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域域相關(guān)專專業(yè)技術(shù)術(shù)為基礎(chǔ)礎(chǔ)，以計計算機(jī)等等設(shè)備為為工具，利利用系統(tǒng)統(tǒng)模型對對真實(shí)的的或設(shè)想想的系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)行動動態(tài)研究究的一門門多學(xué)科科的綜合合技術(shù)8.仿真就就是通過過建立系系統(tǒng)模型型對實(shí)際際系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)研究的的過程。隨隨著仿真真技術(shù)的的發(fā)展，現(xiàn)現(xiàn)代仿真真技術(shù)已已經(jīng)成為為任何復(fù)復(fù)雜系統(tǒng)統(tǒng)不可缺缺少的分分析、研研究、設(shè)設(shè)計、評評價、決決策和訓(xùn)訓(xùn)練的重重要手段段。國外從從70年年代開始始將仿真真技術(shù)應(yīng)應(yīng)用到工工程施工工過程仿仿真，以以循環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)仿真真軟件為為代表的的一系列列軟件已已廣泛的的應(yīng)用在在隧洞施施工、土土石方開開挖、橋橋梁施工工、管道道施工等等工程施施

9、工領(lǐng)域域，如用用于工程程施工過過程仿真真的；用用于費(fèi)用用預(yù)測的的隧道施施工仿真真軟件；用用于土方方工程施施工仿真真的；用于于代替的的循環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)仿真真系統(tǒng)；基于知知識的施施工計劃劃仿真系系統(tǒng)；用于于施工過過程動態(tài)態(tài)交互仿仿真的等等等。隨著人人們對建建模方法法學(xué)研究究的不斷斷深入及及計算機(jī)機(jī)技術(shù)的的飛速發(fā)發(fā)展，對對系統(tǒng)仿仿真技術(shù)術(shù)提出了了更高的的要求。220世紀(jì)紀(jì)90年年代以來來，系統(tǒng)統(tǒng)仿真的的研究主主要集中中在：分分布式交交互仿真真（）、面面向?qū)ο笙蠓抡妫?）、智智能仿真真（ ）、可可視化仿仿真（）、多多媒體仿仿真（）等等等110.圖2為為可視化化與仿真真相結(jié)合合而生成成的可視視化施工工管理過過

10、程。在國內(nèi)內(nèi)，天津津大學(xué)的的孫錫衡衡133等于于80年年代初首首先把仿仿真技術(shù)術(shù)引入水水電工程程施工領(lǐng)領(lǐng)域，隨隨后，鐘鐘登華等等人對大大型地下下洞室群群、混凝凝土壩的的施工過過程進(jìn)行行仿真研研究，尤尤其是近近期提出出基于的的可視化化仿真等等理論和和方法在在眾多大大型實(shí)際際工程中中得到了了成功的的應(yīng)用14-20.其他他的一些些研究單單位和學(xué)學(xué)者也在在施工過過程仿真真領(lǐng)域作作了一定定的工作作。其中中，同濟(jì)濟(jì)大學(xué)21根據(jù)已已有的盾盾構(gòu)法隧隧道施工工引起地地層移動動理論，采采用了基基于數(shù)據(jù)據(jù)體視化化算法的的計算機(jī)機(jī)仿真技技術(shù)，研研制了盾盾構(gòu)法隧隧道施工工實(shí)時預(yù)預(yù)測與控控制仿真真軟件；武漢水水利電力力大

11、學(xué)和和大連理理工均在在混凝土土壩澆筑筑仿真方方面進(jìn)行行了研究究222-244；四四川大學(xué)學(xué)主要研研究了地地下洞室室群施工工過程的的仿真計計算225，等等等。沙沙梅226用用離散系系統(tǒng)仿真真對集裝裝箱碼頭頭的工藝藝系統(tǒng)設(shè)設(shè)計進(jìn)行行模擬，為為集裝箱箱港口工工程項(xiàng)目目設(shè)計提提供決策策支持。曾曾賽星27引入了了可用于于離散事事件和連連續(xù)事件件的仿真系系統(tǒng)，針針對一個個多服務(wù)務(wù)臺的土土方運(yùn)輸輸系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行了傳傳真試驗(yàn)驗(yàn)。2.33可視化化與虛擬擬現(xiàn)實(shí)可可視化即即科學(xué)計計算可視化（，）28，是指指運(yùn)用計計算機(jī)圖圖形學(xué)和和圖像處處理技術(shù)術(shù)，將科科學(xué)計算算過程中中產(chǎn)生的的數(shù)據(jù)及及計算結(jié)結(jié)果轉(zhuǎn)換換為圖形形或圖像像在

12、屏幕幕上顯示示出來，并并進(jìn)行交交互處理理的理論論、方法法和技術(shù)術(shù)。而虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)（ ，簡簡稱）是采采用以計計算機(jī)技技術(shù)為核核心的現(xiàn)現(xiàn)代高新新科技生生成逼真真的集視視覺、聽聽覺、觸觸覺與嗅嗅覺為一一體的特特定范圍圍的模擬擬環(huán)境，通通過多種種傳感設(shè)設(shè)備（如如頭盔顯顯示器、立立體眼鏡鏡、數(shù)據(jù)據(jù)手套、數(shù)數(shù)據(jù)衣等等）使用用戶以自自然的方方式與模模擬環(huán)境境中的物物體進(jìn)行行交互，從從而產(chǎn)生生身臨其其境的感感受和體體驗(yàn)。與可視視化相比比，在系統(tǒng)統(tǒng)中用戶戶與計算算機(jī)的交交互方式式就像現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中人人與自然然的交互互一樣，即即具有沉沉浸性（）；在系統(tǒng)中中用戶不不再是被被動地接接受計算算機(jī)所給給予的信信息或者者是旁觀觀

13、者，而而是能夠夠使用交交互輸入入設(shè)備來來操縱虛虛擬物體體，以改改變虛擬擬世界的的，即具具有良好好的交互互性（）；用戶利利用系統(tǒng)可可以從定定性和定定量綜合合集成的的環(huán)境中中獲得感感性和理理性的認(rèn)認(rèn)識，從從而深化化概念和和萌發(fā)新新意，即即具有想想象性（ ）。由由于上述述特點(diǎn)，虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)在建設(shè)設(shè)工程領(lǐng)領(lǐng)域的應(yīng)應(yīng)用成為為了新的的熱點(diǎn)。利用的可可視化特特性，對對整個施施工現(xiàn)場場場景和和施工過過程進(jìn)行行三維展展現(xiàn)，可可以充分分挖掘人人類視覺覺獲取信信息的潛潛能，使使工程技技術(shù)人員員和決策策人員可可以最大大限度地地獲得施施工過程程的信息息，有效效地檢驗(yàn)驗(yàn)施工組組織設(shè)計計方案的的可行性性；用戶戶也可以以進(jìn)入

14、數(shù)數(shù)據(jù)本身身所在的的環(huán)境，通通過實(shí)時時交互修修改參數(shù)數(shù)來對不不同施工工方案進(jìn)進(jìn)行比較較。的的交互性性是學(xué)校校教學(xué)或或培訓(xùn)員員工的有有效工具具。建筑筑工程施施工和管管理是實(shí)實(shí)踐性較較強(qiáng)的課課程，而而現(xiàn)實(shí)條條件又不不可能提提供所有有的實(shí)踐踐環(huán)節(jié)，采采用構(gòu)建一一個虛擬擬的工程程建設(shè)環(huán)環(huán)境，使使學(xué)生“參與”其中，將將會提高高學(xué)生的的“實(shí)踐經(jīng)經(jīng)驗(yàn)”。采用用技技術(shù)虛擬擬施工過過程，也也有助于于操作人人員全面面了解操操作流程程，優(yōu)質(zhì)質(zhì)安全地地完成施施工任務(wù)務(wù)，尤其其對一些些特殊的的或危險險的操作作進(jìn)行全全面培訓(xùn)訓(xùn)，可以以大大提提高培訓(xùn)訓(xùn)的安全全性，并并降低培培訓(xùn)的費(fèi)費(fèi)用。2.44多智能能體施工工智能體體（）

15、是指指為了實(shí)實(shí)現(xiàn)自己己的設(shè)計計目標(biāo)或或任務(wù)而而獨(dú)立自自主的運(yùn)運(yùn)行，能能適應(yīng)自自身所處處的環(huán)境境，并能能不斷地地從環(huán)境境中獲取取知識以以提高自自身能力力，具有有學(xué)習(xí)和和推理功功能的智智能實(shí)體體。多智智能體系系統(tǒng)334是是由多個個可計算算的智能能體組成成的集合合，其中中每個智智能體是是一個物物理的或或抽象的的實(shí)體，能能作用于于自身和和環(huán)境，并并與其他他智能體體通訊。其其目標(biāo)是是特大的的復(fù)雜系系統(tǒng)（軟軟硬件系系統(tǒng)）建建造成小小的、彼彼此相互互通訊及及協(xié)調(diào)的的、易于于管理的的系統(tǒng)。多多智能體體技術(shù)是是人工智智能技術(shù)術(shù)的一次次質(zhì)的飛飛躍。多多智能體體技術(shù)具具有自主主性、分分布性、協(xié)協(xié)調(diào)性，并并具有自自組

16、織能能力、學(xué)學(xué)習(xí)能力力和推理理能力。采采用多智智能體系系統(tǒng)解決決實(shí)際應(yīng)應(yīng)用問題題，具有有很強(qiáng)的的魯棒性性和可靠靠性，并并具有較較高的問問題求解解效率。由由于多智智能體技技術(shù)的這這些特點(diǎn)點(diǎn)，它在在解決復(fù)復(fù)雜大系系統(tǒng)的問問題是具具有明顯顯的優(yōu)勢勢。隨著國國民經(jīng)濟(jì)濟(jì)的發(fā)展展和新技技術(shù)、新新材料、新新工藝的的不斷出出現(xiàn)，工工程項(xiàng)目目規(guī)模不不斷擴(kuò)大大、形式式日益復(fù)復(fù)雜，工工程建設(shè)設(shè)過程涉涉及的單單位和個個人也越越來越多多，因而而對建設(shè)設(shè)工程管管理的統(tǒng)統(tǒng)籌性、協(xié)協(xié)調(diào)性、時時效性提提出的要要求就越越來越高高。對于于這樣一一個復(fù)雜雜的系統(tǒng)統(tǒng)，應(yīng)用用多智能能體技術(shù)術(shù)來保證證工程建建設(shè)任務(wù)務(wù)的順利利進(jìn)行時時非常合

17、合適的。目前，已已有學(xué)者者研究基基于的工程程建設(shè)協(xié)協(xié)同工作作方法，為為工程建建設(shè)項(xiàng)目目進(jìn)行高高效管理理、協(xié)作作設(shè)計的的提供重重要的工工具335.曾明36以蘇州州河綜合合整治工工程的計計劃管理理為背景景，提出出一種用用于多部部門計劃劃協(xié)調(diào)支支持系統(tǒng)統(tǒng)的協(xié)同工工作組織織結(jié)構(gòu)。由由于在招招投標(biāo)時時，需要要大量的的工程量量數(shù)據(jù)計計算工程程造價，重重慶大學(xué)學(xué)的任玉玉瓏等提提出了構(gòu)構(gòu)建適用用于投標(biāo)標(biāo)計價和和做招標(biāo)標(biāo)的標(biāo)底底的招投投標(biāo)計價價多協(xié)同工工作系統(tǒng)統(tǒng)的思想想，該多多 協(xié)同工工作系統(tǒng)統(tǒng)包含工工程量計計算和造價價計算337.西北工工業(yè)大學(xué)學(xué)的儲備備等從設(shè)設(shè)計資源源的角度度深入研研究了通通過以招投投標(biāo)模型

18、型實(shí)現(xiàn)產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計計任務(wù)的的合理配配置從而而達(dá)到設(shè)設(shè)計資源源的合理理分布與與合理流流轉(zhuǎn)338.大型水水利工程程的物資資供應(yīng)系系統(tǒng)是一一個復(fù)雜雜系統(tǒng)，為為此，劉劉三伢等等399將供供應(yīng)鏈管管理理論論和技術(shù)引引入大型型工程物物資供應(yīng)應(yīng)系統(tǒng)的的研究中中?？偟膩韥碚f，多多智能體體技術(shù)在在建設(shè)工工程領(lǐng)域域的研究究和應(yīng)用用還很有有限，有有待進(jìn)一一步拓展展其應(yīng)用用的深度度和廣度度。3、數(shù)數(shù)字化施施工管理理的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)如同數(shù)數(shù)字地球球一樣，數(shù)數(shù)字化施施工的實(shí)實(shí)現(xiàn)是一一個長期期復(fù)雜的的工程，它它需要各各種相關(guān)關(guān)知識、技技術(shù)等的的共同提提高與發(fā)發(fā)展，軟軟環(huán)境與與硬（件件）環(huán)境境同時不不可或缺缺。在硬硬件方面面，要在在工程施施工區(qū)內(nèi)內(nèi)布置高高速寬帶帶互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)，大量量的現(xiàn)場場跟蹤攝攝像設(shè)備備，可隨隨時接入入、具具備無線線上網(wǎng)功功能的電電子計算算機(jī)，數(shù)數(shù)碼設(shè)備備等，每每個現(xiàn)場場施工人人員需配配備先進(jìn)進(jìn)的數(shù)字字設(shè)備。同同時現(xiàn)場場配備多多臺跟蹤蹤攝像與與監(jiān)測設(shè)設(shè)備，在在施工中中結(jié)合系系統(tǒng)仿真真