普兰机场数字化施工管理探究

蔡添

西部机场集团西藏阿里普兰机场建设指挥部 陕西 710048

摘要：本文立足于普兰机场数字化施工管理背景，探究如何将数字化施工管理融合传统工程管理进而逐步实现由数字化引领现代于机场工程建设的有效路径，形成了一套数据驱动的矩阵式管理模式，通过普兰机场数字化施工管控的实践检验，对比传统观测数据，全面提升工程建设管理水平、确保工程施工质量具有非常重要的意义。

关键词：民航工程；数字化施工；矩阵式管理

引言

以人为本，智慧赋能。作为民航“十四五”时期发展主线，智慧民航建设是民航业把握未来先机、赢得发展优势的关键一招。从世界发展态势看，世界正在经历新一轮科技革命和产业变革，以新一代信息技术融合应用为主要特征的智慧民航建设正全方位重塑民航业的形态、模式和格局，必将引领民航业的未来发展方向。从行业发展阶段看，我国民航正进入“发展阶段转换期、发展质量提升期、发展格局拓展期”三期叠加新阶段，过去以单纯增加传统要素投入的方式已难以适应新形势下的发展要求，运输规模持续增长与资源保障能力不足的矛盾仍将是行业面临的主要发展矛盾，尤其是在未来2030年碳达峰和2060年碳中和的目标要求下，要想发展好，必须通过智慧民航建设，破解行业发展难题，拓展绿色发展上线，提升行业发展空间，构筑行业发展竞争新优势。

加快智慧机场建设必须要更加注重创新，强化创新在智慧机场建设中的核心地位，通过理念创新、机制创新、流程创新和技术创新，催生以集约共享为核心的发展模式，提高机场建设的全要素生产率，也是普兰机场工程的建设目标。普兰机场通过应用数字化施工平台，采用信息化手段对机械进行管理，能够记录判别施工过程及质量、辅助人工进行决策。本文旨在将数字信息技术与现代管理思想融合，探讨并实践机场场道工程建设数据驱动的精益管理模式，以提升工程建设管理水平、提高工程施工质量，促进智慧机场建设加快发展。

1数字化施工管理平台概述

数字化施工监控平台能有效监控整个施工过程，及时跟踪施工质量，准备把握现场施工情况，有利于施工单位、监理单位和业主方等单位及时发现问题，避免施工中出现大面积问题，将损失减少至最低。

数字化施工管控平台通过“云大物移智+BIM”等先进技术和综合应用，将施工过程中涉及到的人、机、料、法、环等要素进行实时、动态采集，有效支持现场作业人员、项目管理者提高施工质量、成本和进度水平，保证工程项目成功，形成一个以进度为主线，以成本为核心的智能化施工流水作业线。目标是更准确及时的数据采集、更智能的数据挖掘和分析及更智慧的综合预测。为民航机场施工管理提供终端应用工具，替代传统，提升工作效率，实现多项目目标执行与风险监控。

2平台管理体系

平台运用信息化技术手段，使用动态监管办法，通过事前试验确定标准；事中监督生产、施工过程；事后大数据统计分析、评定考核；从根本上改变了原来工程管理的信息获取、传输及信息处理的方式，实现由事后管控向全过程监管转变，颠覆了传统施工质量管理模式，真正实现工程施工标准化、管理手段信息化、日常管理精细化、项目管理专业化。

结合施工质量管理体系与要求，平台构建了P（质量保障计划制度）-D（执行）-C（质量检查控制）-A（问题处置）循环对施工过程进行质量管控：

(1)根据现场施工质量管理要求建立质量规范与标准；

(2)采集过程中各项规范标准数据，关键参数不达标实时发布报警信息；

(3)分析数据，形成质量控制参考报表，供管理人员进行质量控制；

(4)对质量问题进行处置，对未能达到作业标准的采取补救措施；

(5)继续下一循环，本次循环结果可在趋势图中与以前的进行对比，明确改进效果。

3数字化施工管理与传统施工管理对比

普兰机场数字化施工管理的目标是以相对较小的资源投入获得尽可能多的价值，其不同于传统的施工管理，其管理方法灵活，实行分权制，预防为主，动态控制，拉动施工生产，杜绝浪费、创造价值，实现全面质量管理。而传统施工管理方式僵硬，实行集权制，事后控制，被动处理，整个施工过程缺乏工种间的优化与协调，缺乏应对突发事件的能力。对比分析如表3.1 所示。

表 3-1 数字化施工管理与传统施工管理对比表

特点	数字化管理	传统管理
管理方法	灵活，分权制	粗放，集权制
生产方式	拉动	推动
控制方式	预防为主，动态控制	事后控制，静态处理
执行情况	杜绝浪费，创造价值	按需施工
工作态度	主动	被动
信息化水平	信息透明，高度共享	静态信息，延时丢失

由表可知，数字化施工管理在施工管理中具有明显优势。

4数字化施工管理在普兰机场的应用

4.1振/冲碾压模块

 压路机压实质量监控模块是通过在压路机上安装机载智能车载平板，利用北斗导航（同时兼容GPS、GLONASS）、振动传感器、数据处理及传输模块等实时采集压路机的三维坐标、碾压速度、振动情况等。采集的数据通过无线实时上传至数据中心，数据中心对每台压路机的数据解析、运算、存储，精确的生成碾压轨迹、碾压速度、碾压遍数、碾压振动等一系列数值和图表，相关数值实时传送到机载一体机、手机、计算机及监控中心。为保证数据的正常传输，保证数据的完整性和连续性，避免数据丢失，数据采集终端、基准站、机载显示终端的通讯各自独立，相互之间的数据通信链路是经由数据中心中转的网络传输，而不是采用设备间的直接传输模式。各采集设备先将数据通过通信网络传送至数据中心统一保存，同时在通信信号不佳或中断时进行数据缓存和断点续传。实现对碾压机械进行作业实时监控，对设备的基本信息、压实遍数、机械速度、轨迹等信息进行实时查看，及历史作业信息进行回放功能，具体如下：

●对各标段进行图形化显示，进而实现分区管理；

●碾压厚度：可显示碾压区域的松铺厚度，并对松铺厚度与碾压设备不匹配的区域进行报警；

●碾压设备信息：可显示碾压设备的型号、碾压速度、振动频率或振幅，可根据需要进行位置选择并提供相应的坐标信息，并在碾压设备信息不符合要求时进行报警；

●压实度：绘制其按颜色进行区分的预测压实度分布图，给出该区域碾压层压实度相对不足的位置(薄弱点)，同时可根据需要进行位置选择并提供相应的坐标信息表；

●碾压回放功能：对指定碾压层的指定区域，可对碾压过程进行回放；

●压路机/冲击碾在作业面上全程压实运行的遍数；

●压路机/冲击碾在作业面上全程压实运行的轨迹；

●压路机/冲击碾在作业面上全程压实运行的速度；

●压路机作业时，振动开启状态；                              

●同一作业面多台压路机的协同工作；

●压实情况准实时图形显示和报告；

●系统具有各工艺主要参数标准设置功能，可根据施工现场具体情况进行设置，作为质量控制条件之一。

图2-7 施工过程报表

4.2强夯模块

强夯机夯实质量监控模块采用高精度传感器实时采集夯实施工过程中的夯点位置、夯锤提升高度、夯沉量、夯击次数等工况信息，能够确定机械的转向和位置信息；采集的数据通过物联网上传至云服务器，服务器实时计算当前工作面的夯实状态；强夯机手、质量监管人员可随时通过监控终端实时查看当前的夯机状态，可在作业结束后查看夯实结果。实现实时查看夯机位置、夯位分布、夯沉量、夯击记录信息的查看，比对施工标准进行报警提示，自动识别作业类型，检验施工是否合格，实现远程管控。包括：

对各标段进行图形化显示，进而实现分区管理。

对各标段的施工机械的位置与状态进行管理，实现施工机械监控信息查询和过程回放。

图形报告中需包含指定区域满夯覆盖率与点夯次数图形报告。

系统需有各工艺主要参数标准设置功能，可根据施工现场具体情况进行设置，作为质量控制条件之一。

图4-1实时监控界面

4.3智慧拌和站监控模块

采用智慧拌和站管理系统系统，并结合围绕系统制定的“过程管理制度”，就可以精确控制料仓各挡料的用量以及拌合时间和混合料出料温度等，并及时进行合成级配核对，使拌和站的生产按设计的施工配合比和预设的控制目标保持均衡、稳定的受控状态，从而最大限度地控制混合料的粗料离析、细料离析和温度离析等。系统解决了以下问题：

1、实现拌合站系统的统一平台、数据共享，支持手机APP端。

2、实现拌合站工控系统配合比监控，杜绝拌合站随意修改配合比，确保质量合格，确保每盘料的方量合格。

3、实现实际消耗量与理论消耗量的数据比对，实际用量与施工配合比计算量之间的数据比对。

4、提高生产效率，加强信息化管理手段，提高经济效益。

材料用量分析

4.4水稳拌和站监控系统

对水稳层施工来说，最大的病害就是不规则裂缝并反射到沥青层，造成沥青道面的早期破坏。除却现场工艺控制以外，混合料的质量是病害根源。最大限度控制混合料的粗料和细料离析，主要控制水泥和石粉的用量，并及时进行合成级配核对，是控制混合料质量的抓手。怎样实现有效控制？采用施工数控信息化系统，并结合围绕信息化平台制定的“过程管理制度”，就可以排除一切人为因素和机械设备控制计量精度的影响，使水稳料的生产按设计的施工配合比和预设的控制目标保持均衡、稳定的受控状态。

合成级配监控

系统录入筛分数据结果，自动关联生产数据，并计算合成级配误差曲线图。

表4.1 数字化子系统相关数据统计

由表可知，在地基处理工程施工中绝大部分不达标的情况被及时发现且即刻实施整改。将质量隐患控制在工程供料源头，提高了整体质量的同时避免了浪费，直接加快了进度，更好的促进了成本的节约。初步核算节约总成本约3.6%。

4.5基于BIM的虚拟施工管理

BIM的载体是模型，核心是信息，其本质就是面向全过程的信息整合平台。虚拟施工是通过仿真技术虚拟现实。随着BIM的不断成熟，普兰机场也将BIM技术与虚拟施工技术相结合，利用BIM技术，在虚拟环境中建模、模拟、分析设计与施工过程的数字化、可视化技术。通过虚拟施工，优化了项目设计、施工过程控制和管理，提前发现设计和施工的问题，通过模拟找到解决方法，进而确定最佳设计和施工方案，用于指导真实的施工，最终大大降低返工成本和管理成本。

图4-3：模型创建

4.6数字化施工设备投入

目前整个普兰项目夯机数字化设备安装68套，压路机压实设备安装46套，视频监控摄像头8个。

数字化设备安装使用明细如下：

序号	设备名称	设备型号	安装数量（套）		合计
			1标	2标
1	RTK基站	RTK-100	2	2	4
2	视频监控中心平台及组件	/	1*8		1
3	强夯机监控设备	CATM-HJ-100-G	36	19	45
4	压路机监控设备	CATM-ZJ-100-G	32	27	57

4.7对比传统工艺数据

为了验证数字化施工监控是否准确、有效，监控的数据与现场施工人员记录的数据差异水平，现场数字化施工运营工程师在系统平台中抽取了施工监控的数据，并与监理（施工单位）对应的现场施工记录数据，进行了对比分析。从数据分析看，比传统的更高效，更准确，能很好地配合现场施工监控的要求。

4.8数据监测统计与报警

从普兰机场数字化施工设备上线运行开始，数字化数据监测情况如下：

数字化施工监控报验：强夯机报验层次215次。

数字化施工监控报验：压路机报验层次312次。

其中数字化施工过程中报警情况如下：

一级报警：135次。

二级报警：2次。

三级报警：0次。

结束语

通过探究表明，随着科技的发展，数字化施工技术在普兰机场醒目的应用成效很好，在施工模拟与环境模拟当中，虚拟施工(VirtualConstruction，简称VC)，实现了实际施工过程在计算机上的虚拟实现。它采用虚拟现实和结构仿真等技术，在高性能计算机等设备的支持下群组协同工作。通过数字化施工技术建立建筑物的几何模型和施工过程模型，可以实现对施工方案进行实时、交互和逼真的模拟，进而对已有的施工方案进行验证、优化和完善，逐步替代传统的施工方案编制方式和方案操作流程。

普兰机场建设项目将持续通过先进的数字化施工管控平台，利用监控大屏、手机端APP、电脑客户端、平板软件、驾驶室操作屏等多种载体，为各参建单位提供实时监管施工全过程，全面保障本工程的安全、文明、质量、进度的同时，大力促进施工作业的规范程度以及传统管理手段的智能化、智慧化转型，为进一步推进数字化施工管理在高高原机场建设工程中的应用，并为后期机场建设提供宝贵经验。在对施工过程进行三维模拟操作中，能预知在实际施工过程中可能碰到的问题，提前避免和减少返工以及资源浪费的现象，优化施工方案，合理配置施工资源，节省施工成本，加快施工进度，控制施工质量，达到提高建筑施工效率的目的，获得巨大的经济效益与社会效益。

参考文献：

[1]高志斌.北京新机场飞行区工程数字化施工和质量监控技术研究[J].民航学报，2020(2):12-16，29.

作者简介：蔡添，出生日期：1989.08.08，男，汉族。籍贯：陕西省西安市，现任西部机场集团西藏阿里普兰机场建设指挥部，指挥长助理、航管工程部负责人。学历：大学本科。职称：自动化工程师。