自动化技术在施工企业安全与质量管理中的应用

张 敏

上海建工二建集团有限公司 上海 200080

随着近年来施工行业的快速发展，新时期下的建筑企业已经进入深化改革、转型升级的重要时期[1]。在此背景下，推动智能化和自动化技术在施工企业项目管理中的创新发展，将有助于企业整体施工质量、施工效率和安全管理能力的提升，从而进一步提升建筑企业施工水平，促进建筑企业转型升级。在未来，智能化和自动化技术的创新应用将有望成为建筑施工企业发展的重要领域之一。

1 项目管理的现状和困境

工程项目存在着施工周期较长、涉及材料种类和数量多、施工人员工种多、人员流动性强[2]、设备专业性强等特点，造成项目管理内容繁多复杂。

传统的施工数据收集往往以人工收集为主，现场监控人员需要消耗大量的人力、财力、时间等来进行信息收集和数据处理，且人工数据收集对工作人员有一定的经验要求。然而复杂烦琐的人工数据收集不能实现自动采集，往往导致信息不及时或者数据误差较大等，造成决策失误、效率低下等问题，最终直接影响到了企业工程安全与质量的管控效率。传统项目管理方式已难以适应日益精细化的质量安全管理要求，而智能化和自动化技术的应用将有效缓解施工单位的管理困境。

2 现场自动化设备的研究与应用

先进的自动化技术和信息技术可促使施工现场高效管理的实现。借助数据自动化采集技术来跟踪定位项目对象，并及时传输和处理数据信息，进而向现场监控人员传递施工现场的具体情况，有助于施工现场安全与质量的有效监控和管理，提升现场施工效率。

2.1 智能化现场质量管理

每一个建筑工程项目都会对施工项目的材料、人员、设备、工序等提出质量要求。通过自动化设备，可对人工难以监测和记录的大量现场数据进行自动采集分析，寻找质量问题所在，从而提升质量管理水平。

自动化监测设备可加强施工全过程的质量控制水平，节约人力、物力。例如，智能大体积混凝土测温系统（图1）可起到智能化温度监测与数据分析的作用。该系统由测温计、发射器、路由器等部件组成。发射器可自动实时收集由埋置于混凝土内测温计测得的温度，并通过路由器上传至云端。管理人员可通过相应软件实现混凝土温度信息的采集与存储、显示与预警。只需简单操作便可实现大体积混凝土温度的实时监控，节省了专业人员在项目部定点监控所需的大量人力、物力，且可避免人工采集过程中的差错，有效提升了大体积混凝土温控的信息化水平。

图1 智能大体积混凝土测温系统

通过自动化设备的应用，同样可降低施工作业难度，发现传统手段难以判断的质量问题。例如，通过智能化灌浆设备，可对预制装配式灌浆套筒的灌浆全过程进行监控和数据记录，解决灌浆套筒的质量监测难题。智能化灌浆设备可实时监测灌浆过程中的灌浆流速、流量、灌浆压力，并实现对于过程数据的保存和记录。在完成灌浆作业后，管理人员可以随时调取过程数据信息，通过简单的判断就可以了解灌浆作业能否满足工艺要求。与此同时，工人可以对智能灌浆机进行“一键式”操作，设备将通过监测获得的参数，对灌浆过程进行全自动调节，降低了工人的操作难度，进一步提升了质量管理的可靠性。

2.2 智能化现场安全管理

在施工现场使用自动化系统，有利于实现施工现场各类安全问题的可视化，有利于施工现场高效率的信息沟通和传递，也有利于标准化安全实施的监督和管理。

工地安全管理目前主要是通过巡检方式，对可能带来风险的违章行为进行监督和制止。通过智能化安全巡检设备的开发（图2），可有效提升安全检查效率。安全巡检设备分别为现场单兵终端和指挥中心指挥终端。系统通过移动式摄像头采集现场视频信号，并远程传输至通信指挥系统。在需要对重大危险作业进行监测或发生险情时，将单兵终端置于现场，便可通过天线将摄像机画面实时传输至指挥中心，便于实时指挥。在日常巡检和危险作业环节或进行施工时，也可将设备布置于现场，全方位地对现场进行安全监控，提高项目现场管理水平。

图2 智能化安全巡检设备

另外，应用自动化设备，同样可大幅提高安全交底、安全警示的效率，提升施工人员危险作业意识。例如，智能感应语音提示系统可安装于塔吊区域、材料吊装区域、禁火区域等需要提醒施工人员注意的安全防范区域。系统内置超声波探测装置，当有人员在设备附近进行活动时，可自动感应并播放预先录制的提示语音，从而对靠近人员进行安全提示，做好安全交底、安全预防和防范工作。

2.3 智能化现场人员管理

建筑施工需要投入大量的人力，施工现场人员往往多且复杂，传统的现场人员管理方式实施难度较大。自动化设备的应用，可使人员管理难度大大降低。

通过自动化设备，可实现施工现场的智能化考勤管理和记录，对施工项目的人员安全进行把控和监督。例如，事先将员工图像和身份信息采集入数据库，通过人脸识别等手段对信息进行配对，便可更准确地实现项目人员的身份核实。同时通过系统，可记录每位人员的考勤信息，实现进出场记录、会议出席情况的自动获取和储存，为现场安全管理和后期人工结算提供依据。

3 施工数据云平台的管理和应用

目前各行各业的管理决策正在从“业务驱动”转变为“数据驱动”[3]。云平台、大数据管理可为施工企业在企业和项目层面提供重要数据收集和应用服务，从而使企业管理工作规范化和细致化，有利于提高项目运行效率和整个企业对下属项目的掌控能力。

将现场各类自动化设备加装数据收集模块，便可搜集整理施工现场的各类信息，自动形成图片、影像资料，并保存到企业数据库中。通过云平台，企业各条线便可实现施工现场的跨时间、跨空间管理，使工程信息在建筑全生命周期内做到数字化传递。在智能化的管理环境下，可以对重要信息和施工方法进行分享，提供解决方案，并对相关人员及时预警提示。这对提高工程安全与质量管理的效率、提升工程社会效益和经济效益有着积极意义。

同时，通过对企业下属各项目所得数据的匹配、整合和综合分析，有利于施工企业寻找管理中的通病问题，从而对症下药。有利于企业对项目的人力、物力、财力进行统一配备、周转和管理，从而在企业层面提高成本、质量、安全等整体管理水平。

通过各类数据的积累，有助于企业形成更多符合自身特点的各类施工场景的数据模型和控制模型，以此更好地提升施工现场作业的规范化水平。

4 自动化设备的应用前景

自动化设备的不断发展和合理利用，将使建筑施工企业的生产和管理向更集约、更高效的方向迈进。

4.1 提高施工效率

通过自动化和智能化设备的进一步普及，将有效提高施工机械化的程度，降低人工成本，提高生产效率，加速建筑施工企业生产方式的转变。

4.2 绿色制造

在发展施工自动化的同时可将绿色制造理念融入其中，使材料的利用率在自动化技术的协助下达到最高，并最大限度地减少施工对环境的负面影响，促进企业可持续发展。

4.3 智能化

未来施工自动化设备可结合人工智能等技术，让系统模拟人类的生产思维及推理判断，使施工设备更智能化、人性化地服务于施工生产，从而协助施工人员进行决策，降低施工人员的劳动难度。

4.4 区块链技术的应用

区块链技术可为施工企业提供溯源性追索，实现建筑材料供应链、工程设备租赁、工程各类参与者、工程造价数据的可溯源性管理，并将建筑施工过程中的所有信息整合在一个平台之下，从而有利于工程的实时监督和事后追责，最终将促进施工质量整体提高。

4.5 人员精细化管理

通过智慧施工技术，一方面，有望进一步对现场施工人员的作业方式、作业时间、作业内容等进行更精细化的记录和管理。另一方面，施工企业可进一步建设掌握自动化和智能技术的管理人员团队，保障新技术在工程项目中的合理应用。

5 结语

在新时代背景下的建筑企业正面临着发展转型的难得机遇。建筑自动化技术在施工企业中的开发和应用，有助于提升施工的效率和质量，有助于施工现场的高效管理，有助于施工人员和各类成本的降低。在将来，建筑自动化技术的应用将进一步促进建筑企业的发展，从而为我国的建筑事业做出更大的贡献。