數(shù)字化施工與管理的展望

1、數(shù)字化施工與管理的展望 一、概述 什么是數(shù)字化施工？就是將施工過程數(shù)字化， 它包括工程全 部施工資料的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化的過程。其核心 思想是用數(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)字化施工就是在整個(gè)施工過程中充分信息化， 并讓其貫穿 整個(gè)施工過程。既通過空間數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的3D數(shù)字化 轉(zhuǎn)換、數(shù)字化機(jī)械施工、數(shù)字化工程進(jìn)度管理、數(shù)字化檢查（監(jiān) 理）和工程后期應(yīng)用。 二、現(xiàn)行數(shù)字化施工中應(yīng)用的軟件和硬件條件 目前，國際上 3S 技術(shù)（ Remote Sensing 、Geographical Information System 和 Global P

2、osition System ，既 RS、GIS 和GPS已經(jīng)發(fā)展的相當(dāng)成熟，并且在世界各地也建立了本地的 地理信息系統(tǒng)， 我國還積極正在建設(shè)智能化城市， 這些都為數(shù)字 化施工提供了強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)平臺。 在建設(shè)工程項(xiàng)目中為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化施工所需的軟件、 硬件條件 也已經(jīng)具備。在數(shù)字化施工所需的軟件、硬件制造商中：美國天 寶導(dǎo)航XX公司（簡稱天寶公司）是目前國際上數(shù)字化施工產(chǎn)品 的領(lǐng)頭羊，技術(shù)能力涉及全面，處于領(lǐng)先地位。北京麥格天寶科 技發(fā)展集團(tuán)XX公司（簡稱麥格集團(tuán)）是中國最大的、擁有世界 上最先進(jìn)位置信息技術(shù)的集團(tuán)公司?？ㄌ乇死帐墙ㄖこ虣C(jī)械、 采礦設(shè)備、 柴油和天然氣發(fā)動機(jī)、 工業(yè)用燃?xì)廨啓C(jī)以

3、及柴電混合 動力機(jī)組領(lǐng)域的全球領(lǐng)先企業(yè)。 軟件產(chǎn)品主要有： 工程數(shù)據(jù)軟件產(chǎn)品（TBC-HCE :可以把傳統(tǒng)的施工圖紙變 成三維設(shè)計(jì)模型， 直接與機(jī)械控制產(chǎn)品聯(lián)合作業(yè)， 貫穿工程設(shè)計(jì)、 施工、監(jiān)理、驗(yàn)收整個(gè)過程。如 SCS700 Site Controller 適合 于貫穿整個(gè)施工過程的工地測量任務(wù)； SCS900Site Controller 是為大型道路、土石方施工的承包商研發(fā)的用來控制GPS和全站 儀等測量傳感器的軟件， 通過他用戶能夠進(jìn)行工地控制、 工地測 量、坡度檢查以及放樣工作； SCS Data Manager 是為工地定位 系統(tǒng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一個(gè)簡單的數(shù)據(jù)管理器。 為與第三方軟件結(jié)

4、合 使用而設(shè)計(jì)的能夠同時(shí)組織、管理以及跟蹤一個(gè)項(xiàng)目里多個(gè)工 地、多個(gè)測量隊(duì)的軟件； Trimble Business Center 用于隨時(shí)高 效地管理在同一個(gè)工地施工的不同施工隊(duì)的數(shù)據(jù)。 借助它，承包 商可以導(dǎo)入、 復(fù)查和分析圖形化的設(shè)計(jì)信息， 并在整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行 期間，都能輕松地分配、管理以及跟蹤施工信息； Terramodel 是一款成熟的三維設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理軟件；HY DROpr是一款專為 數(shù)據(jù)存儲和轉(zhuǎn)換所開發(fā)的軟件。 土方機(jī)械控制產(chǎn)品（GC$和路面機(jī)械控制產(chǎn)品（PCS+GQS: 基于機(jī)械控制技術(shù)， 該技術(shù)集合了激光、 聲納、角度傳感器、 GNSS、 全站儀等測控技術(shù)，與工程機(jī)械完美結(jié)合，

5、實(shí)現(xiàn)數(shù)字化施工。如 Site Vision Office 是機(jī)械控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理工具軟件。這 款軟件是專門為工地?cái)?shù)據(jù)管理員設(shè)計(jì)的， 管理員用軟件將拿到的 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分成小部分， 存儲到不同的數(shù)據(jù)卡里并分派給各個(gè)施工 隊(duì)，施工人員將數(shù)據(jù)卡放入機(jī)械駕駛室里的控制箱， 并實(shí)時(shí)根據(jù) 控制箱屏幕上顯示的數(shù)據(jù)施工。 硬件產(chǎn)品主要有： 工地定位產(chǎn)品：該產(chǎn)品是GPS或全站儀定位傳感器硬件， 結(jié) 合專門為數(shù)字化施工應(yīng)用開發(fā)的 Trimble SCS900 工地管理員軟 件。從而不需要測量員， 便能使施工單位靈活地完成任何任務(wù)并 通過快速解決現(xiàn)場問題來減少停工時(shí)間。如SPS系列接收機(jī)是全 面支持 GPS、GLON

6、AS、SGalileo 、Compass、QZSS， 5 種衛(wèi)星信號 的GNSS系統(tǒng)，支持OmniSTAR SBAS的一體化接收機(jī)，可以作為 高度靈活的基站或流動站，用于施工工地測量；SPS930全站儀 是一臺儀器實(shí)現(xiàn)伺服、自動鎖定、機(jī)器人、無反射器和ATS坡度 控制五種操作模式，能夠在作業(yè)現(xiàn)場輕松應(yīng)對任何監(jiān)視、測量、 無反射 器測量或坡度控制任務(wù)的五為一體全能設(shè)備，能夠滿足 現(xiàn)場定位、坡度控制等所有需求。 施工機(jī)械設(shè)備：各種工程機(jī)械通過機(jī)械控制技術(shù)，既激光、 聲納、角度傳感器、GNSS全站儀等測控技術(shù)和Trimble SCS900 工地管理員軟件。只要將 3D數(shù)字模型直接安裝在施工機(jī)械上而

7、無需操作人員的干預(yù)， 就可以對各種工程機(jī)械進(jìn)行精確定位和實(shí) 現(xiàn)各種作業(yè)功能，使其具有智能化施工的能力。 其中土方機(jī)械控制產(chǎn)品功能包括： 挖掘機(jī)挖掘作業(yè)中的邊坡 修整、溝渠開挖、復(fù)雜造型，推土機(jī)土地平整中的層厚控制、高 程控制、坡度控制，壓路機(jī)壓實(shí)控制中的遍數(shù)監(jiān)測、層厚監(jiān)壓實(shí) 質(zhì)量檢測， 平地機(jī)精細(xì)平整中的層厚控制、 高程控制、坡度控制。 路面機(jī)械控制產(chǎn)品的功能包括：攤鋪機(jī)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)中的層厚控制、 坡度控制，銑刨機(jī)銑刨作業(yè)中的層厚控制、坡度控制，壓路機(jī)壓 實(shí)控制中的遍數(shù)監(jiān)測、料溫監(jiān)測、壓實(shí)質(zhì)量監(jiān)測。 三、數(shù)字化施工的特點(diǎn) 1. 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)3D化：可將2D設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為3D模型，并把 3D數(shù)字模型直接

8、安裝在施工機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)了無紙化、無樁化施 工。 2. 施工過程可視化： 可以通過信息采集設(shè)備實(shí)時(shí)的知道壓縮 層到底是誰做的， 情況怎樣， 還可以顯示施工報(bào)告實(shí)時(shí)掌控施工 的過程， 把數(shù)字化模型放到機(jī)械控制中， 可以確保在第一次施工 中就可達(dá)到要求，進(jìn)而掌控整個(gè)施工過程的施工質(zhì)量。 3. 施工機(jī)械設(shè)備智能化：工程機(jī)械通過數(shù)字化施工的技術(shù)， 能夠讀懂圖紙， 圖紙直接告訴工程機(jī)械怎么操作， 操作手只是在 旁邊起一個(gè)輔助的作用，以減少人的控制和誤差。4. 施 工進(jìn)度控制可調(diào)： 建立動態(tài)的工程進(jìn)度數(shù)字化模型， 為施工進(jìn)度 提供數(shù)字化依據(jù)，遇設(shè)計(jì)變更、自然災(zāi)害時(shí)可隨時(shí)更改，使工作 人員很直觀地了解工程進(jìn)度

9、。 5. 施工檢查（監(jiān)理）全盤化：通過工地管理軟件了解實(shí)時(shí)的 工程進(jìn)度、 對工地進(jìn)行實(shí)時(shí)的質(zhì)量控制、 合理調(diào)配現(xiàn)場人員和設(shè) 備。并能建立和檢查工程測量控制點(diǎn)， 以及工地坐標(biāo)系統(tǒng)的校準(zhǔn)； 工程最初的測量，檢查原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，提供更精確的工程預(yù)算； 土方施工，基礎(chǔ)建設(shè)，道路施工等等工程的放樣打樁工作；填挖 方的施工決策；產(chǎn)生每天、每周、每月的工地土方量報(bào)告，方便 進(jìn)行工程進(jìn)度管理；原材料的采購存貯參考和挖掘量計(jì)算。 6. 工程后期監(jiān)測連續(xù)化： 全部施工數(shù)據(jù)的電子文檔保存， 便 于今后調(diào)用和維護(hù)使用。通過建立GPS基站網(wǎng)絡(luò)，在一些具有特 殊意義的構(gòu)（建）物上架設(shè) GPS接收機(jī)進(jìn)行變形、沉降觀測；局 部

10、氣象預(yù)報(bào)；管網(wǎng)數(shù)據(jù)管理 -GIS 應(yīng)用；車輛調(diào)度等。 7. 全球性和全天候：使用 GPS定位技術(shù)，通過美國的 GPS 俄羅斯的GLONASS洲的Galileo和中國的北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)， 在全球進(jìn)行 24 小時(shí)定位施工，不受天氣、地形等因素的影響， 無累積誤差，測站間無須通視，從而提高整體精度、可靠性和作 業(yè)效率。 8. 施工費(fèi)用低：由于無須打樁放樣，無須進(jìn)行人工測量，可 以大大的減少工程等待的時(shí)間， 提高機(jī)械使用的效率， 減少重復(fù) 推平，降低油耗，節(jié)約物料等。 9. 施工效率高：可以一次施工合格，避免返工，從而縮短工 期，并且可以實(shí)現(xiàn) 24 小時(shí)不間斷的施工。 10. 施工過程安全：因?yàn)榭梢詫?shí)

11、時(shí)的監(jiān)控施工的現(xiàn)場，知道 人員、設(shè)備、機(jī)器的位置，可以實(shí)現(xiàn)施工的安全。同時(shí)因?yàn)闇p少 了人機(jī)混合作業(yè)的時(shí)間，避免了事故的發(fā)生。 四、數(shù)字化施工的未來展望 早在1998年，美國天寶導(dǎo)航XX公司在中國正式成立辦事處。 2002年 11 月，天寶在中國上海成立了其獨(dú)資子公司 特林波 系統(tǒng)集成技術(shù)（上海）XX公司。2005年在上海設(shè)立了亞太區(qū)的 培訓(xùn)支持服務(wù)中心，并且在上海、長春建立了工廠。 2011 年天 寶在西安設(shè)立研發(fā)中心，以加快在中國的本地化進(jìn)程。 天寶公司與全球最大工程機(jī)械生產(chǎn)廠商卡特彼勒的合作共 同研發(fā)了數(shù)字化施工， 也希望與中國工程機(jī)械制造企業(yè)生產(chǎn)的設(shè) 備配合在一起。天寶公司與卡特彼勒已經(jīng)

12、成立了兩家合資公司， 通過合資公司整合兩家公司在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)方面的專業(yè) 知識與經(jīng)驗(yàn)，推動數(shù)字化施工相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。 以往傳統(tǒng)的工程施工方式是操作人員看圖紙根據(jù)自己的操 作水平去使用工程機(jī)械來達(dá)到工程的效果， 而未來可以轉(zhuǎn)換成工 程機(jī)械能夠讀得懂的數(shù)據(jù)， 數(shù)據(jù)會控制機(jī)械操作， 減少人的控制 和誤差。 隨著數(shù)字化產(chǎn)品的本地化生產(chǎn)， 加速了數(shù)字化施工發(fā)展的進(jìn) 程。目前我國也有許多大型建設(shè)施工企業(yè)在一些建設(shè)項(xiàng)目上應(yīng)用 數(shù)字化施工和管理， 不但加快了工程進(jìn)度、 提高了工程質(zhì)量和降 低了建設(shè)成本，并且積累了許多寶貴經(jīng)驗(yàn)。例如 2004年至 2007 年天寶公司參與杭州灣跨海大橋的建設(shè)， 建筑施工單位在建設(shè)過 程中運(yùn)用了天寶公司的施工測繪系統(tǒng)，大幅度的提高了工作效 率，進(jìn)一步的優(yōu)化了工作流程和降低成本。 2009 年至 2014 年蘭 新鐵路在數(shù)字化施工方面運(yùn)用了天寶公司的智能壓實(shí)技術(shù)， 以及 最大限度地運(yùn)用各種最先進(jìn)地工具進(jìn)行一體化測量、數(shù)據(jù)管理、 工程機(jī)械施工和資產(chǎn)管理。 通過這些前瞻性的技術(shù)和先進(jìn)的解決 方案使工作流程和整個(gè)工程建設(shè)周期得到完整的數(shù)字化體現(xiàn)， 效 率和安全性也隨之大大提高。 鳥巢、 中央電視臺大樓和上海世博 會中國場館都運(yùn)用了數(shù)字化施工來進(jìn)行技術(shù)信息的分析； 這使工 程施工全面掌控自己的施工作業(yè)現(xiàn)場， 從而有效的提高了工作效 率與安全性。 數(shù)字化施工在