工程管理数字化关键技术研究进展

工程管理数字化关键技术研究进展

郭蒙蒙

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摘要：伴随着信息技术的飞速发展，我国已经进入了“互联网+”时代，对于建筑行业来说，运用信息技术来进行建筑工程管理意义重大。目前，我国建筑行业中工程管理效率低下、管理模式陈旧等问题比较明显，已经不能满足新时代的建设需求，导致工程的质量、成本等方面具有不稳定、不确定的情况。随着科技的发展，新技术、新材料、新工艺不断地涌入社会生活，工程项目规模越来越大，形式越来越复杂，涉及主体也日益多元化，这就使得工程项目的时效性、统筹性、协调性等问题越来越突出。本文基于数字化背景，探讨工程项目管理效能的重要性与相应对策，希望能为有关部门的决策和建筑行业的发展提供参考依据。

关键词：工程管理；数字化；技术

引言

智能工程项目管理是现代信息技术结合的产物，主要利用计算机网络技术的智能化完成庞大的工作量，可以获取、传递、处理、再生和利用信息。这种管理方法能够缩短工期，减少人力物力的消耗，提高生产效率，降低生产成本，精确传达信息。采用信息化管理的科学模式是时代发展的要求，也是社会进步的表现。因此，有必要逐步建设健全的智能工程管理技术体系，将工程项目与智能技术相结合，发挥信息技术的辅助作用，以建设更便捷、更环保的工程项目为目标。工程项目的智能化管理具有多重积极意义，它不仅可以提高工程项目的日常维护水平，还可以不断简化项目管理步骤，提高工程项目的安全系数，从而促进工程行业发展。本文围绕工程管理内涵与数字化技术相结合进行阐述，并对代表性数字化关键技术及其应用进行了归纳与总结，最后对工程管理技术发展趋势进行了展望。

1建筑工程管理的重要意义

在建筑工程建设中，管理方法是否得当，直接影响着建设单位的管理水平和建设质量。建筑工程属于一次性的项目，一旦完工，就无法拆除和改建，而且建筑工程的建设时间很长，工作量大，所有的工作程序都是密不可分的，任何一个环节出现安全问题或是质量问题，都很难被及时发现，而这些安全隐患很可能会进一步引发安全事故。只有运用科学的管理方法，才能从源头上确保工程质量，提高建设单位的经济效益，才能在激烈的市场竞争中占有一席之地。

2数字化建设

由于传统的工程建设存在很多缺点，如建设技术单一、人工操作效率低等，在建设过程中，由于使用不当或不规范，导致工程建设中出现了一些隐患，达不到有关标准的要求，易导致安全事故的发生。为了有效地控制各类工程事故的发生，必须严格地控制建设质量，而在这种情况下，数字化技术已经开始在工程建设中应用。通过合理地利用数字化技术，可以建立一个虚拟建筑模型，分析项目的可行性和建设方案中的问题，并将相应的技术软件运用到整个项目中，最终得出相应的建设参数和最优建设方案。通过对工程项目的动态仿真，可以有效地改善工程的建设效率和质量，从而达到对工程造价和安全的有效控制。

3工程管理数字化关键技术

3.1BIM+GIS在工程管理中的应用

BIM和GIS在施工管理中的集成是从研究到工程实践的一个新趋势。BIM在整个建筑生命周期中具有丰富的几何和语义信息，且已经成为我国建筑工程行业的强制技术标准；GIS则涵盖了基于地理信息可视化的决策和地理空间建模。目前对BIM+GIS的研究大多集中在集成技术上。本章首先回顾了BIM+GIS在建筑工程施工（AEC）行业中的演进历程，然后归纳和分析了BIM+GIS集成在建筑、基建和市区综合中的典型应用。

3.2数字孪生数字映射

数字孪生实现交互服务的基础是孪生数据的链接交互。在数字孪生映射过程中，对孪生数据质量要求必然要实现准确性、真实性、完整性、全面性、及时性、即时性、精确性和关联性。综合数字孪生内涵，物理空间与孪生空间映射特征需要满足：映射的准确性、映射的完整性、映射的实时性、映射的双向性。（1）映射准确性。孪生空间真实反映物理空间状态是数字孪生的基础。映射的准确性是数字孪生实现仿真、预测、决策的首要条件。对于不同的数字孪生需求，需要保证映射链接的准确性以及空间元素表征的准确性，实现映射的一致性可靠性。（2）映射完整性。孪生空间对物理空间实现预测仿真需要建立在合理的孪生模型之上，并依托于准确的孪生数据。孪生映射需要实现数据映射的完整性，以及实现物理模型的高保真性。朱合华院士提出数字孪生需要“形神兼备”，避免数字孪生模型空具其表。由于功能服务不同，孪生映射需要具有完备性的孪生映射集合。不同的应用需求需要不同的数据映射。例如施工阶段管理需要进行安全控制，进而需要结构仿真映射，施工流程数据映射；在运营管理阶段，需要人员数据映射及结构耐久性模型映射。数字孪生的全生命周期性要求孪生映射应具备完备的孪生映射能力。（3）映射实时性。在不同的场景需求中，对孪生模型具有实时感知、预测及决策的功能需求，因而对物理空间与孪生空间的映射提出苛刻要求。孪生空间映射时间周期在不同应用场景中具有不同需求，如：在施工进度控制方面，服务于一线管理人员则需要以天或小时为时间尺度，孪生映射实时性则需要凸显；在整体项目的完成进度方面，则以月为尺度即可。（4）映射双向性。数字孪生内涵中最为重要组成部分为孪生空间与物理空间的交互行为，即孪生空间对物理空间的控制与决策作用，这是实现功能需求的重要前提。因此，物理空间与孪生空间的映射行为应该具备双向性，即从孪生空间到物理空间的映射行为。孪生映射是指每个物理空间都能找到其对应的孪生，同样，每个孪生都能找到对应的物理空间。

3.3人工智能在工程管理中的应用

在“工业4.0”快速发展的背景下，工程管理不断向数字化、智能化方向创新，以实现自动化及生产率和可靠性的大幅提升。为了在工程管理中启动真正的数字化战略，人工智能扮演着改变建筑工程项目执行方式的重要力量。尽管在建筑项目中，大量的工程数据以前所未有的速度增长，但人工智能技术的采用仍然落后于其他行业的应用过程。因此，在工程管理领域应实施各种人工智能方法，以抓住数字化发展的宝贵机会，获得更好的性能和盈利能力。现有的研究与实践已经表明，人工智能在预测、优化和决策方面具有强大的优势，能帮助传统建筑行业赶上自动化和数字化快速发展的步伐。其优势可以大致分为4个方面：（1）自动化。人工智能工程管理过程在技术上更加自动化和客观。实践证明，基于AI的解决方案克服了传统施工管理依赖人工观察和操作而容易产生偏差和混淆的明显缺点。（2）风险预测。人工智能可以在高不确定性的情况下监控、识别、评估施工的安全、质量、效率和成本方面的潜在风险，主要用于风险识别、评估。（3）数字化。BIM在建筑行业的数字化中起到了主导作用。对于BIM，它提供了一个实时共享、交换、分析数据的平台，实现了各参与方的实时沟通与协作。人工智能技术可深度挖掘来自BIM的大量数据，以自动化和改善施工过程。（4）计算机视觉。自动化、鲁棒性强的计算机视觉技术逐渐取代了民用基础设施状况评估中繁琐、不可靠的视觉检测。计算机视觉的应用主要有检查和监测两大目的，它可能会促进全面、快速、可靠地了解复杂的建设任务或结构条件。

结束语

工程数字化、网络化和智能化是当前工程管理的趋势。本文围绕工程管理数字化关键技术及其应用展开研究。首先阐述了工程管理的内涵，并从工程管理全生命周期的角度对它进行了分析。然后，针对传统工程管理的不足，引出数字化工程管理的现实意义，并重点围绕BIM+GIS、人工智能等关键数字技术领域，深度分析和归纳了其在工程管理中的实际应用。

参考文献

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