浅谈土木工程的信息化

-1-浅谈土木工程的信息化建设随着经济持续稳步增长，我国城市化建设进程加快，尤其是我国加入WTO后，进入宽领域、多层次、全方位对外开放的新格局，实施迎接经济全球化挑战的大战略，土木工程作为国民经济的支柱产业之一，在这重要的发展机遇中肩负重任，必须把握发展机遇，加快土木工程的信息化建设，以实现更高层次的技术创新和素质提升。在信息时代的今天，信息技术为人类搭建了一个和现实世界相对应的虚拟网络信息世界，其最大特点在于以互联网为最主要的生产工具，知识和信息是生产力要素中的重要组成部分。土木工程的信息技术发展实质上是信息技术作用于土木工程的一个过程。当前，国际与国内均未形成一个完整的信息体系，仅仅停留在开发应用土木信息技术的层面上，仍未形成良好的规模效应。特别是我国，整体上土木工程业的发展水平较低，仍沿用传统的粗放型工作模式。因此，对土木工程信息化建设的深入研究具有重要的意义。一、信息化概念与信息化建设信息化的概念起源于60年代的日本，是由一位日本学者首先提出来的。中国学者赵萍等给信息化所下的定义是：“信息化是指人们对现代信息技术的应用达到较高程度，在全社会范围内实现信息资源的高度共享，推动人的智能潜力和社会物质资源潜力充分发挥，是社会经济向高效、优质方向发展的历史进程。”信息化在信息管理学中下的定义为：“在现代信息技术广泛普及的基础上，社会和经济的各个方面发生深刻变革，通过提高信息资源的管理和应用水平，在各种-2-社会活动的功能和效率上的大幅度提高，从而达到人类社会的新的物质和精神文明水平的过程。”1997年召开的首届全国信息化工作会议，对信息化定义为：“信息化是指培育、发展以智能化工具为代表的新的生产力并使之造福于社会的历史过程。”此外，信息化建设是指品牌利用现代信息技术来支撑品牌管理的手段和过程。信息化建设包括了企业规模，企业在电话通讯、网站、电子商务方面的投入情况，在客户资源管理、质量管理体系方面的建设成就等。信息化建设是品牌生产、销售、服务各环节的核心支撑平台，并随着信息技术在企业中的应用的不断深入显得越来越重要，未来甚至许多企业就是只依靠信息化建设而生存。二、土木工程信息化的内涵“土木工程信息化”简单的说就是充分利用计算机和网络技术，在虚拟空间中实现对土木工程建设全过程的管理、监控和实施。在这个涉及领域众多、架构极为庞大的虚拟管理系统中，利用高速发展的网络技术，在全国各行业、各部门内实现工程建设管理与技术信息的交互共享，土木工程的建设、管理、设计、施工、监理、质量监督等部门、企业可在网络上实现招投标、工程管理、设计施工、监理审图、质量监督等工作；工程从业人员个人则可以以在线查询、在线交流等形式随时随地互动能动的通过网络获取数据信息、技术支持和完整的问题解决方案，使他们能够向专家一样得心应手的解决工程问题。土木工程的信息化建设有效地将参建的各部门、建设管理人员以及技术人员有效的结合起来，形成强有力的工作合力，最大程度的提升信息-3-管理的科学性、时效性以及透明度，快速提高工程建设的工作效率和工作水平。可以说，“土木工程信息化系统”既是一个建设管理系统，又是一个“专家系统”。从技术形式看，土木工程信息化是指在全国乃至全球范围内以土木工程信息技术资源的开发利用为核心，以网络技术、通信技术等高科技手段为依托的一种新技术扩散的过程，通过实现土木信息的在线与共享，以随时、随地、互动的方式提供土木信息支持和完整的问题解决方案。从行业影响看，土木工程信息化是一个利用信息技术对土木工程建设与管理水平整体提升的过程，它涵盖了政府监管、企业管理、教育培训、勘测、设计、施工、监理、质量监督等诸多领域，尤其针对我国实际，土木信息化有效地解决了工程建设量大面广与信息知识资源分布严重不均的矛盾，促使了整体的技术进步。从实现过程来看，与其他行业的信息化一样，土木信息化也是一个包含3个层面、6大要素的动态过程，所谓3个层面，一是土木信息技术的开发和应用过程，主要指在互联网等信息技术的基础上，制定土木工程信息在软件、硬件方面的网络传输标准，同时大力开发研制土木工程信息的传输终端，这是信息化建设的基础；二是土木信息资源的开发和利用过程，主要指作为土木信息的提供者，完成国家土木工程信息公众网和企业局域网的建设，这是信息化建设的核心与关键；三是土木信息产品制造业不断发展的过程，主要指应发展一批土木工程信息技术开发制造的科研机构和企业，这是信息化建设的重-4-要支撑所谓6大要素即指信息网络、信息资源、信息技术、信息产业、信息法规环境与信息人才。三、土木工程中主要信息系统建设土木工程的信息化是用计算机、通信、自动控制等信息汇集处理高新技术对传统土木工程技术手段及施工方式进行改造与提升，促进土木工程技术及施工手段不断完善，使其更加科学、合理，有效地提高效率，降低成本；实现土木工程的信息化将引起土木工程企业管理方式的深刻革命，必然推动企业团队的重组及施工流程的优化，促使企业管理理念和手段的革新；土木工程的信息化是土木工程市场发展的高级阶段，必定融入现代物流业、电子商务业和信息产业，从而实现土木工程的高效益、高效率。土木工程的信息化建设须致力建设三大系统：1建立土木工程设计、施工的技术和控制信息系统信息技术是计算机、通信、控制及信息处理等技术的集成。应用信息技术系统及设备，现代建筑师可以充分直观地展示新时代的设计理念和建筑美学，可以尽情地表达大胆的创意和神奇的构思，超越时间和空间，塑造并优化创作成果，使其创作成果达到传统创作方式无法比拟的新境界。例如以模型为对象的三维协同设计模型，采用了模块化的模型设计技术，使得设计方法从平面设计走向模型设计，由于模型设计采用数据库技术和网络技术，从而实现了共享的集成化工作模式，设计人员（多专业）在同一个模型上工作，减少了不必要的条件传递和确认，信息资源得到了充分共享。-5-这些信息资源将贯穿于工程项目管理的全过程（设计、采购和施工），图形由计算机系统自动产生，使得设计人员可以将主要精力投入到优化设计方案上，设计过程更为直观形象。而以可视化技术为基础的智能化设计环境，在三维模型设计技术的基础上，充分利用可视化技术以及面向对象的软件开发技术，以专家库、知识库为支撑，研究新的设计管理和设计模式，构造一个更易于操作、具备智能化的设计环境。在施工中推广应用自动化控制技术，可有效地完成用传统控制方式难以实现的高难度施工项目。例如高层建筑的垂直度的控制；大体积混凝土的施工质量控制；预拌混凝土的上料自动控制；采用同步提升技术进行大型构件和设备的整体吊装和安装控制、整体模具的爬升和大型脚手架的提升控制；大型桥梁悬索受力的控制；幕墙的生产和加工控制；高温高压的焊接质量控制；建筑物的爆破、整体搬迁、以及沉降观测和数据采集，大型工业设施的三维空间管线布局的计算机模拟等等。信息化技术将全面革新设计技术和施工技术，其应用领域将越来越广，应用程度将越来越深，建筑工业化水平将越来越高。2建立土木工程标准、行业管理、工程管理、企业管理信息系统信息技术是一项各行业普遍适用的高新技术，必须与行业技术有机结合方能发挥作用。为使信息技术在土木工程施工中规范、有序、健康、高效地向前推进，须准确高效地制定土木工程技术应用标准和标准化管理信息系统，及时修编标准，便于检索查询和管理有关标准，随时随地选用标准和对标准的执行进行检查验收，从而有效地推进标-6-准化管理。信息技术给实体的数字化、时间的缩短、空间的缩小，对实体本质的把握更为科学，工程项目的单件性、时代性、环境性、多要素性决定了项目信息的大规模性、变动性、多门类性，信息技术使工程成为数字工程。而数字工程的建立，使工程管理进入新阶段，包括项目融资拓宽渠道、项目策划优选优化、项目设计电脑化，项目施工管理中运筹学在工期控制上的应用，多因素分析在质量控制上的应用，动态进行投资分析等。信息化使工程管理档案化、数字化、动态化，为工程的策划和融资、设计、施工、运行和维修等全过程的管理提供便利的条件、全新方法和手段。信息技术实现更宽范围的人力资源管理，更准确的会计管理、成本管理、融资管理、投资管理，更优化的决策管理、计划管理，更高效的项目施工管理。信息技术也使建筑师、结构工程师、监理工程师以及项目经理的信息更为丰富，为新产生的团队合作关系甚至跨国的伙伴关系提供了前提。高技术的办公环境，促进新技术的采用和人力管理理念的创新，对更有效地提高生产率提供了可能，也促进了企业文化的升级。工程项目的管理必须依靠整套先进的管理理念，这种管理在国外的工程项目管理软件中体现得淋漓尽致。这些软件的基本功能主要有：2.1项目计划的编制在工程项目的招投标阶段以及中标授标之后的合同条件都要求承包商编制切实可行的“细化的施工进度计划”，对工程进行详细的剖析。软件对一个工程项目的所有任务做出精确的时间安排，同时还-7-对完成任务所需要的原材料、劳动力、设计和投资进行分析和比较，在千头万绪的任务中找出关键要紧的任务（关键线路）以及对任务做出合理的工期、人力与物力、机具等资源的安排。2.2项目跟踪过程软件对于工程进度能够进行动态管理和控制，它要求项目各级管理人员根据所制定的计划和目标，要在项目实施的过程中对影响项目进展的内外部因素随时在施工过程中进行及时、连续、系统的纪录和报告并输入计算机，也就是真实、实时地反映工程进度，分析工程进度数据，及时反映工程项目的变化。2.3项目的分析、控制与优化由于管理软件实现了广义的网络技术，项目管理者根据跟踪提供的信息，对比原计划（或既定目标），找出偏差，分析原因，研究纠偏对策，实施纠偏措施。软件不但考虑时间问题还根据资源和费用进行分析求得一个时间短、资源耗费少、费用低的计划方案，并通过软件进行网络计划的优化，也就是利用时差不断改善网络计划的最初方案使之获得最佳工期、最低费用和对资源的最有效利用。3建立土木工程基于互联网的方案优选、施工招投标、材料设备采购、人才招聘的企业商务贸易信息系统互联网正在逐步深入土木工程，既在提供信息服务方面发挥越来越大、越来越广泛的作用，同时又为设计方案、施工组织方案、技术措施方案、种种合作方案有效进行比较，高效进行优化，将大大提高企业的决策能力和水平。通过电子邮件、互联网传递，使建筑项目和-8-承建商、材料供应商的信息沟通有效克服招投标过程中的信息不对称状态，同时增强透明度，推进公开化，网上招投标相当规模业务的开展将会更加规范市场行为，提高工作效率，降低工作成本，使招投标的竞争在更广范围更高的层次上进行。电子商务对建筑材料、机械设备、机具的采购显得更为宽范围、广领域，甚至会进入货物及其流通的细微部分，使需求方对货物的质量、价格、生产方式、供货方式、市场信誉有更深入的了解和透彻的把握。网上交易为提高效率、降低交易成果、监督交易全过程提供了可能，同时还为买卖双方的合作经营伙伴关系起主导作用。对不正当竞争行为、诚信失缺行为进行有力遏制，促进市场健康发展。四、发展前景在土木工程领域，计算机的应用已不仅仅局限于CAD，而是发展到工程项目全生命周期的每一个方面和每一个环节。土木工程CAD已经向着土木工程CAE的方向发展，即在工程项目全生命周期的每一个方面和每一个环节中应用科学计算可视化计算虚拟现实技术无线AE测试系统3S(GS、GPS、RS)等计算机新技术。参考文献：[1]徐正华.土木工程信息化建设研究[J].沿海企业与科技.2007[2]彭建国.土木工程的信息化建设[J].黑龙江科技信息.2009[3]杨敏.土木工程的信息化战略及其实施构架[J].同济大学学报（自然科学版）.2004[4]陈思远.论当代土木工程的信息化[J].2011[5]叶之皓.浅谈土木工程信息化[J].2012