特大枢纽型机场的混凝土物料信息化管理_李鑫生.pdf

20231Building Construction226特大枢纽型机场的混凝土物料信息化管理李鑫生 胡弘毅 孙智浩上海建工集团股份有限公司 上海 200080摘要：在对现有混凝土物料管理模式研究的基础上，基于数字化技术、BIM技术等提出混凝土物料信息化管理手段，并形成一站式的混凝土下料、发料、签收、统计管理平台，实现了基于施工总包方的混凝土物料全过程数字化管理。通过在上海浦东国际机场南区地下交通枢纽及配套工程项目中实践应用，探索混凝土物料信息化管理对提升特大枢纽型项目的现场物料管理生产效率、管理效率及决策能力的价值。关键词：混凝土物料管理；施工总承包；信息化；BIM中图分类号：TU71 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)01-0226-03 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.01.057Informatization Management of Concrete Materials for Huge Hub AirportLI Xinsheng HU Hongyi SUN ZhihaoShanghai Construction Group Co.,Ltd.,Shanghai 200080,ChinaAbstract:On the basis of the research on the existing concrete material management mode,the concrete material information management method is proposed based on digital technology,BIM technology,etc.,and an integrated concrete cutting,issuing,signing,and statistical management platform is formed,realizing the digital management of the whole process of concrete materials based on the general contractor.Through the practice and application in the underground transportation hub and supporting projects in the south area of Shanghai Pudong International Airport,this paper explores the value of concrete material information management in improving the production efficiency,management efficiency and decision-making ability of on-site material management in mega hub projects.Keywords:concrete material management;general construction contracting;informatization;BIM程中的集成应用，以提升建筑工业化、信息化程度。2020年住建部、发改委、科技部等13部委联合印发关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见，提出应以企业资源计划平台为基础，进一步推动向生产管理子系统的延伸，实现生产的信息化管理。基于此，本文以提高施工现场混凝土物料管理的精细化程度为出发点，通过对现有混凝土管理流程的弊端进行分析，提出一套以BIM模型为数据支撑、以数字化技术为手段、以现场管理为驱动的一站式混凝土物料信息化管理解决方案，打通施工总包方与材料供应方间的数据壁垒，来优化现场物料管理的全流程。同时，通过在上海浦东国际机场南区地下交通枢纽及配套工程项目的桩基工程中实践应用，探索其对于特大枢纽型项目在质量、进度、材料等各维度的价值体现。1 混凝土物料管理现状在工程建设中，物料费用一般占工程造价的66%左右，混凝土的物料费用更是占到整个造价的12%左右3。然而，现阶段工程对混凝土物料的管理依旧沿用传统、粗放的模式，弊端诸多。混凝土物料管理的流程一般如图1所示：由项目材料建筑业是国民经济的支柱产业，自2012年以来，建筑业GDP一直占国内生产总值的6.9%左右，仅次于工业、农业、商业之后占据第四位1。然而，随着劳动力成本的不断飙升和利润率的持续下降，建筑业高速发展的现状与相对落后管理之间的矛盾日益突出。据相关统计数据，截至2021年12月底，我国按建筑业总产值计算的劳动生产率为473 196元/人，同比增长11.89%，但这一数字仍远远低于发达国家水平。同时，2021年建筑业产值利润率为2.92%，较上年降低了0.28%，连续五年呈下降趋势2。自2015年以来，国家各部委陆续出台了一系列政策推进建筑业向信息化、数字化、智能化升级转型，推动工程建设的高质量发展。2016年住建部印发20162020年建筑业信息化发展纲要，指出工程总承包类企业应优化项目信息化管理，提升集成应用水平；2019年住建部在关于完善质量保障体系提升建筑工程品质的指导意见中提到各企业要推进BIM、物联网、人工智能等技术在施工过作者简介：李鑫生（1996），男，硕士，助理工程师。通信地址：上海市虹口区东大名路666号（200080）。电子邮箱：收稿日期：2022-11-14建 筑 经 济 与 管 理BUILDING ECONOMY&MANAGEMENT建筑施工第45卷第1期227员通过微信报下日计划给搅拌站，搅拌站在其平台下料后待次日现场施工员电话通知发料，泵车经生产、运输、进场后由现场施工员签收纸质小票并完成混凝土浇筑。材料员报料数据记录：经办人：微信材料员A搅拌站平台计划科员B电话施工员C搅拌站平台司机D地磅平台司机D纸质小票施工员E搅拌站下料现场发料生产/运输进场小票签收图1 现混凝土管理流程此种混凝土物料管理模式存在很多缺陷，如：1）在报料及下料时，各方均存在混凝土品种、数量等信息填错的隐患。同时，当需使用混凝土的部位较多时，易出现漏报或重复报的现象。2）从通知发料到泵车进场阶段，电话发料的方式易沟通不清，可能会引起调度纠纷。同时，现有的管理模式造成现场施工员无法实时知晓混凝土的生产状态、运输状态、泵车的车牌及司机信息等，形成信息孤岛4。3）在小票签收阶段，纸质小票经常发生丢失的情况，且后续各方以各自手中的纸质小票作为结算依据，相对独立。4）对于施工总包单位，传统的混凝土物料管理流程，各阶段各方数据存于各处，难以汇总整理，造成对混凝土的浇筑不能形成质量管理的闭环、对结构施工质量不能形成快速追溯，同时管理成本巨大5。2 混凝土物料信息化管理实施需求分析2.1 面向施工方的物料过程管理需求分析施工方，尤其是材料员，是施工现场混凝土物料管理的主要实施者，承担着现场报计划、要料、浇筑、签收等各项主要工作6。综合考虑现场材料员的专业程度、年龄，以及对新技术的接纳程度等因素，本文认为对于此类参与方，应用信息化技术进行混凝土物料管理的核心需求是在最大限度满足操作便捷的基础上，达到混凝土不浇错、易与司机沟通、小票数据永久留存的目的即可。2.2 面向总包方的物料全局管理需求分析总承包单位是项目管理的核心角色，基于总承包的项目管理，其本质是信息汇集和发布的过程，各个环节产生的分散信息，通过整合并相互控制，再发布至生产中辅助施工，以达到控制的目的7。针对传统物料管控中总包单位无法全盘掌握物料信息的现状，本文认为，应用信息化技术进行混凝土物料管理的核心需求是形成对混凝土施工进度的实时精细化把控，以及形成从下料、发料到签收的混凝土材料全过程信息留档追溯。2.3 面向多方的数据协同互通需求分析混凝土管理全生命周期中的多方单位包括施工单位、材料公司、搅拌站计划科、搅拌站生产科、司机、物料称重方等，数据均是点对点地传递，即每两方形成一个信息孤岛，无法形成集成的数据协同模式8。本文认为针对此种困境，应用信息化技术进行混凝土物料管理的核心需求是建立以施工总包单位为核心的数据中心，物料数据的发起、各方数据的反馈均以此中心为站点，形成一站式的混凝土管理集成系统，同时通过集成各方不同输入方式的同维度数据进行汇总分析，对物料管理中各项指标进行深度评价。3 混凝土物料信息化管理系统的实现针对上述混凝土物料管理中的痛点以及各方管理需求，本研究基于上海建工信息化管理平台，开发一套适用于桩基工程阶段的混凝土全过程信息化管理系统，包括基于BIM模型自动创建桩基台账、线上下料发料、扫码签收/转料/退车混凝土、后台数据多维度统计等，如图2所示。下料单创建桩基台账创建发料现场签收/转料/退车补料单创建过程数据查看图2 混凝土物料信息化管理流程3.1 BIM模型自动创建桩基台账基于桩基BIM模型，实现在系统中批量创建混凝土构件清单。系统自动读取BIM模型中相应的生产信息字段并生成清单信息，例如桩编号、混凝土品种、桩径、桩类规格、桩长、模型计算量、区域等，为自动化的智能下料提供数据基础。3.2 线上一键下料、一键发料在桩基台账的基础上，实现基于信息化平台App一键下料、一键发料，所有信息自动传输至材料公司管理系统，订单审核完成后以及发料后自动反馈至本App。项目管理人员可随时随地进行下料单的创建，下料单中信息全部自动继承桩基台账，施工人员仅需填写计划混凝土浇筑量、计划时间即可完成一键下料。待材料公司确认后，可在施工当天进行一键发料操作。3.3 App扫码签收、转料、退车混凝土实现基于总包信息化平台对于材料公司小票二维码的读取操作功能。混凝土运输车辆进场后，现场施工员扫描随车司机小票的二维码进行签收。若混凝土品种不对应、运输时长过长、坍落度不匹配、桩号不相同等，即自动拒绝签收；若签收成功，可根据浇筑需求，选择整车浇筑、转浇、退车，完成现场要料流程的闭环。3.4 地磅系统接入，多方数据对比实现在本混凝土管理系统中接入现场地磅采集数据，进行多方数据对比。通过电子下料单中下料量、实际扫码小票签收量、泵车过磅量差、BIM模型计算量等，进行多方数据验证，控制泵车过磅量差与实际扫码小票签收量和下料量相等，同时根据实际扫码小票签收量/BIM模型计算量自动计李鑫生、胡弘毅、孙智浩:特大枢纽型机场的混凝土物料信息化管理20231Building Construction228算充盈系数等，以此通过数字化的方式来控制施工质量。3.5 大型机械设备数据接入，形成“一部位一机械”实现在施工过程中，通过在App桩基台账扫描对应的桩架机械二维码，将桩架的设备编号、施工类型、出厂信息等数据自动录入桩基清单内，完成设备数据与质量数据的打通，形成“一部位一机械”的绑定，便于后期施工质量可直接追溯到桩架型号及操作人员。4 工程案例4.1 工程概况上海浦东国际机场南区地下交通枢纽及配套工程项目，位于上海浦东国际机场航站区的南区建设用地范围内，总用地面积约为150 hm2，总建筑面积639 572 m2。其中在桩基工程中，桩基数量约为19 271根，如图3所示，浇筑部位繁多、场地面积大且复杂，对施工总包单位的混凝土物料管理、现场泵车调度管理等是一巨大挑战。图3 项目桩基模型4.2 混凝土物料信息化管理实施情况4.2.1 前期准备工作1）桩基模型数据准备。在19 271根桩基BIM模型的基础上，通过Dynamo开发数模分离插件一次性录入桩基所有生产信息的数据，实现桩基的混凝土信息如混凝土品种、桩径、桩类规格、桩长、模型计算量、区域等自动录入至模型中。2）桩基基础数据准备。为实现桩基下料单中自动获取工程分包信息、合约信息、搅拌站信息以及自动转换级配、容重等数据，本项目对现场区域、搅拌站、退车原因、合约、容重配比等进行数据绑定，以减少现场浇筑过程及后续管理中的重复流程问题。3）培训工作准备。项目对现场全部材料员、施工员、质量员等进行培训，确保混凝土物料信息化管理工作的实施。同时通过出台混凝土信息化管理实施方案，规范现场物料管理的各项动作。4.2.2 实施过程自混凝土物料信息化管理功能投入使用以来，现场全部钻孔灌注桩的混凝土物料均通过线上进行下料、发料、签收。所有混凝土的物料信息均实时在平台以订单式的形式进行管理，形成外卖式下单、精准式送达、数字化结算，同时每根桩基的物料都做到了流程及责任人可追溯。4.2.3 实施效益分析通过在浦东机场南区地下交通枢纽及配套工程项目中应用混凝土物料信息化管理功能，达成了以下几点效益：1）简化了现场材料管理人员的下料流程，提高了下料数据的精确度，从而从根源上确保了现场桩基混凝土正确浇筑，确保了桩基施工的质量。2）实现了总承包方基于信息化手段对现场全部桩基施工进度的实时精细化把控，从而更好地进行调度管理，辅助现场工程管理。3）形成了桩基从下料、发料到签收的混凝土材料全过程信息留档追溯，形成“一桩一流程”的结构化模式。4）打通了施工总包单位与材料供应单位全过程数字化的混凝土供应流程，延伸了总承包单位的施工管理半径。5 结语本文基于数字化技术、BIM技术等开发了一站式的混凝土下料、发料、签收、统计管理平台，首次实现了基于施工总包方的混凝土物料全过程数字化管理，为企业数据化转型升级发展提供了动力，提升了企业在工程现场的数字化管理能力和效率，并提高了企业的形象及市场竞争力。同时，通过在浦东机场南区地下交通枢纽及配套工程项目实践应用，实现了超大项目物料全过程数字化管理、建设数据赋能工程实施的目标，为超大规模机场数字建设提供示范性应用，为树立中国智慧机场建设品牌提供了支持。后续工作将在本研究的基础上，探索特大枢纽型项目围护结构、地下建筑结构等工程的混凝土物料信息化实现方式。1 刘占省,孙佳佳,杜修力,等.智慧建造内涵与发展趋势及关键应用 研究J.施工技术,2019,48(24):1-7.2 赵峰,王要武,金玲等.2021年我国建筑业发展统计分析J.建筑,2022(7):18-22.3 伍小平,李鑫奎.基于BIM的混凝土施工全流程智慧管控系统研究 与应用J.建筑施工,2018,40(12):2048-2050.4 李奉儒.商品混凝土管理系统的设计与实现D.沈阳:东北大学,2015.5 杨彦霄,杨伟乐,布晓进,等.高速公路项目混凝土管理模式对成本 控制的影响研究J.住宅与房地产,2018(34):123.6 孙浩,王留强,宋永涛.建筑施工材料的优化管理J.铁路技术创新,2020(6):151-153.7 崔满.西湖大学项目智慧工地信息化探索和实践J.建筑施工,2020,42(9):1814-1816.8 李鑫,申继军,申明远.混凝土工厂智能化物料管理和监测技术J.建设机械技术与管理,2021,34(4):120-122.李鑫生、胡弘毅、孙智浩:特大枢纽型机场的混凝土物料信息化管理