摘 要

在装配式建筑行业快速发展，预制构件生产逐渐走向智能化的今天，为了体现装配式建筑车间现场安全管理智能化的需求和适用性，进一步展望未来装配式建筑车间现场安全智能管理的发展方向和潜力，本文根据工程管理和人机工程学的相关知识，通过文献研究法、案例研究法、理论研究法、定性研究法、跨学科研究法和功能分析法六种方法进行了理论研究。

本文以固定模台式和流水线式两种典型的装配式建筑车间现场生产组织方式为基础，归纳总结了安全管理过程中的各类危险源及其潜在风险，分析了各类以保障人员安全为主的智能化需求，并结合BIM、RFID、ToF和机器健康监测技术在信息获取和分析方面的应用现状，分析了装配式建筑车间现场安全管理的相关智能组件的应用，在此基础上考虑到信息的集成和共享，完成了一套Access环境下的信息系统设计方案。

关键词：装配式建筑；安全管理；智能管理 ；BIM ；信息系统

Abstract

As the industry of the prefabricated construction develops, the production of prefabricated components is gradually becoming intelligent. In order to reflect the needs and applicability of the intelligent on-site safety management in the prefabricated construction workshop, this article will further look into the future development and intelligent development of it. Based on the relevant knowledge of engineering management and ergonomics, this paper conducted theoretical research through six methods: literature research method, case research method, theoretical research method, qualitative research method, interdisciplinary research method and functional analysis method.

This article is based on two typical assembly-site production organization methods， consisting of the fixed-mold desktop and the assembly line. It summarizes the various hazard sources and potential risks in the safety management process and analyzes the various factors to ensure the safety of personnel. The applications of related intelligent components for on-site safety management of assembled building workshops are taken into account, combined with the application status of BIM, RFID, ToF and machine health monitoring technology in information acquisition and analysis. Also, on the basis of integration and sharing, a set of information system design scheme under the Access environment has been provided.

Key Words：Prefabricated Component；Workshop Safety Management；Intelligent Management；BIM； Information System

目录

第1章.绪论 8

1.1研究背景 8

1.2研究意义 8

1.2.1理论意义 8

1.2.2现实意义 8

1.3研究现状 9

1.3.1国内研究现状 9

1.3.2国外研究现状 9

1.4.研究内容、方法及技术路线 10

1.4.1研究内容 10

1.4.2研究方法 10

1.4.3技术路线 11

第2章.相关理论与技术基础 13

2.1装配式建筑 13

2.1.1装配式建筑 13

2.1.2预制构件 13

2.1.3装配式建筑车间 13

2.2人机工程学 13

2.2.1安全人机工程学 13

2.2.2事故致因理论 14

2.3智能技术 14

2.3.1BIM技术 14

2.3.2RFID技术 14

2.3.3ToF技术 15

2.3.4机器健康监测 15

第3章.装配式建筑车间现场安全现状分析 16

3.1装配式建筑车间的典型生产组织形式 16

3.1.1传统的固定模台式 16

3.1.2发展中的流水线式 19

3.2现场危险源及潜在风险分析 19

3.2.1“人”相关危险源及其潜在风险分析 19

3.2.2“机”相关危险源及其潜在风险分析 20

3.2.3“环境”相关危险源及其潜在风险分析 20

3.2.4“人—机”相关危险源及其潜在风险分析 20

3.2.5“人—环境”相关危险源及其潜在风险分析 20

3.2.6“机—环境”相关危险源及其潜在风险分析 20

3.2.7“人—机—环境”相关危险源及其潜在风险分析 21

第4章.装配式建筑车间现场安全智能管理功能设计 22

4.1功能设计 23

4.1.1深化设计 23

4.1.2现场规划 23

4.1.3运行控制 23

4.1.4行为监控 24

4.1.5劳动保护 24

4.1.6设备管理 24

4.1.7信息管理 24

4.1.8安全教育 25

4.2智能技术与组件 25

4.2.1BIM技术 25

4.2.2RFID技术 28

4.2.3ToF技术 29

4.2.4机器健康监测技术 29

第5章. 装配式建筑车间现场安全智能管理系统构建 31

5.1用户登录及主程序界面 33

5.1.1用户登录界面 33

5.1.2系统主界面 33

5.2系统数据菜单 33

5.2.1用户权限管理 33

5.2.2功能模块及参数设置 34

5.2.3数据库设置 34

5.2.4关于系统 34

5.3现场安全信息管理 34

5.3.1基本信息管理 34

5.3.2设备及器材安全管理 35

5.3.3劳动保护管理 36

5.3.4堆放区安全管理 36

5.3.5安全生产规范管理 36

5.4安全生产日志管理 36

5.4.1安全工作日志 37

5.4.2安全检查与纠正 37

5.4.3安全事故处理 38

5.4.4危险源管理 38

5.5安全教育与培训 38

5.5.1安全知识学习 38

5.5.2安全交流与宣传 38

5.5.3典型事故案例 39

5.5.4防灾救灾应急预案 39

5.6安全统计与分析 39

第6章.总结与展望 42

6.1总结 42

6.2展望 42

参考文献 44

致谢 46

第1章.绪论

1.1研究背景

根据我国住房和城乡建设部统计，2010－2017年我国共发生安全生产事故4521起，死亡总人数5552人，建筑业安全生产形势严峻^[1]。因此，一个建筑项目的安全生产管理便显得极其重要。近年来，随着我国住宅产业化和工业化的发展需求增长，装配式建筑在国家政策的指导下快速发展。作为一种新型建造方法的产物，装配式建筑把原先普遍应用于行业中的施工方式，尤其是各类建筑工地的现场施工，移交到了预制构件生产车间进行，在车间现场制造构件再运输到现场安装。在这个过程中，一些危险源，例如化学药剂、压力器械、操作人员的不安全行为、料机和工艺的不安全状态等，从建筑工地转移到了车间现场。由此，在进行对于装配式建筑的安全管理时，对于构件生产车间现场的安全管理成为了一个重点。而在装配式建筑车间现场，往往布置的是标准化、工业化的流水生产线，厂房内设置有大量的机械加工设备和调运设备，环境复杂，施工紧凑，很多数据又需要人工监测，由此大大增加了进行安全管理的难度。为了降低上述情况下安全管理的难度，考虑采用智能化工具和技术，例如BIM技术，RFID技术,ToF技术,机器健康监测技术等，提高装配式建筑车间现场在信息集成、分析和反馈上的准确性和及时性，以规范生产流程，减少不确定性和危险作业。

1.2研究意义

1.2.1理论意义

通过对装配式建筑车间现场安全智能管理的研究，本文将应用跨学科的研究方法，除了依靠建筑行业内预制构件施工的相关专业知识以外，还进一步结合人机工程学的相关知识，明确了目前装配式建筑行业内车间现场各危险源及其潜在风险的类别，完成了装配式建筑车间现场安全管理智能化的理论分析，包括需求分析和适用性分析，并进一步展望了未来装配式建筑车间现场安全智能管理的发展方向和潜力。

1.2.2现实意义

通过对装配式建筑车间现场安全智能管理的研究，本文将在归纳总结出装配式建筑车间现场危险源及其潜在风险类别的基础上，应用本科阶段相应知识完成一套Access环境下的信息系统设计方案。该信息系统方案将具备被进一步开发和应用的潜力。除此之外，本文将能够为部分较落后的预制构件生产线提供有关装配式建筑车间现场安全智能管理的行业先进技术信息，对于促进装配式建筑车间现场安全管理的智能化，提高装配式建筑车间现场在信息集成、分析和反馈上的准确性和及时性，规范生产流程，减少不确定性和危险作业等具有积极影响。

1.3研究现状

1.3.1国内研究现状

目前国内对于装配式建筑车间现场安全智能管理的整体性研究还较少，还没有形成完整而独立的研究体系。从装配式建筑预制车间的安全管理来看，研究的重点分散在安全研究、安全风险分析和安全评价体系构建等方面。李月霞等学者对于装配式建筑车间现场的安全隐患进行了识别和分析；刘巽全等学者分析了装配式建筑预制车间的安全保障体系和现场管理问题；吕国良等学者提出了装配式建筑车间现场的安全风险的控制原则；罗杰等学者论述了装配式建筑预制车间的安全管理的要点^[2]。从装配式建筑领域安全管理的智能化来看，研究的重点分布在BIM技术、RFID技术、管理信息系统等方面，其中对于BIM技术的研究尤其完备。从文献统计分析来看，国内的研究主要是将BIM技术集中应用于设计方面，而将RFID技术和管理信息系统进行结合分析^[3]。

1.3.2国外研究现状

很多发达国家对于装配式建筑、构件车间的安全管理以及智能技术的应用等方面的研究都较国内更早，因此其目前的理论体系和实际应用也都更加充实。在理论研究方面，Fard M M , Terouhid S A , Kibert C J 等学者综合性地讨论了在装配式建筑领域的危险源和潜在风险；McGraw Hill Construction 着重论述了在构件车间进行安全管理的重要性^[4]；Wei Zhou，Jennifer Whyte，Rafael Sacks等学者总结了数据库、GIS、VR、4D CAD、BIM、RFID等一系列的技术，以应用于建筑施工领域的安全管理^[5]。在实际应用方面，以德国的艾巴维生产线为例，其设备优良，故障率低，自动化程度高，能够实现全自动的装模操作、焊网操作、置筋操作、布料操作和拆模操作，产能高而所需工人数较国内平均水平少，仅八人每班，制造的双皮墙和叠合板等预制构件自重轻，易于搬运和吊动，装配效率高，连接节点可靠，质量更可控，因此明显减少了车间现场的安全隐患，更好地控制了危险源，降低了潜在风险。

1.4.研究内容、方法及技术路线

1.4.1研究内容

通过对装配式建筑车间现场安全的智能管理进行研究，本文将分析部品生产阶段各类典型的流水线及其布置形式，然后结合案例学习法和文献阅读法总结归纳出各项危险源及潜在风险。在此基础上，本文将以保障装配式建筑车间现场的人员安全为主要需求，讨论应用BIM，RFID，ToF，机器健康监测等技术的优越性，寻找出能够管理上述危险源，有效降低潜在风险的组件和应用，分析并评价其适用性。

具体来说，在BIM技术的应用方面，本文将讨论该技术作为一项基于智能模型的知识应用，如何通过辅助专业人员模拟构件的设计、生产等环节来管理部分上述总结归纳出的危险源，降低潜在风险。同时本文将针对上述智能管理的要求，选择一些典型应用，例如“Tekla Structures”软件、“Pathfinder”软件和“ebos”系统平台等，进行功能和适用性的分析，评价其在对应项目上的安全智能管理表现。在RFID技术、ToF技术和机器健康监测技术的应用方面，本文将介绍上述技术是如何进行捕捉、识别、挖掘和规划，同时提高信息集成、分析和反馈上的准确性和及时性，来管理另一部分上述总结归纳出的危险源，降低潜在风险。