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摘要：桥梁的建设进度一直备受政府机构、工程建筑行业和民众的关注。以往研究表明，为提高桥梁建造工作效率有必要开发革新性技术，从而加强桥梁建设者之间的沟通与协作，并为项目经理和工程师们提供劳动工作状态信息，确保他们在项目现场能快速识别劳动效率问题。为实现这一目标，关于劳动工作状态监测模式（the Labor Working Status Monitoring Model）的研究项目正在进行，即采用无线实时监测系统和标准化的行业工作数据来实施。
关键词：桥梁，标准，建设，效率，劳动，监测，无线
1概述
自“911”恐怖袭击事件以来，卡特里娜飓风导致了明尼苏达州I-35W大桥坍塌，而且海地、智利和日本地震导致公路桥梁设施的严重损坏，这些事件引起了政府机构、工程建设行业和民众的高度关注。根据以往研究成果，有必要开发革新性技术，从而提高桥梁建设者之间的沟通和协作，并为项目经理和工程师们提供劳动工作状态信息，使他们能够快速识别劳动效率问题，并采取有效措施来解决这些现场问题[1]。研究者们开发了劳动工作状态监测模式（LWSM模式），即采用无线实时监测系统（WRITE）和标准化的行业工作数据来实现这一目标。本文介绍了LWSM模式的开发过程及其在公路桥梁建设项目的实施情况。
2研究目的和方法
研究主要目的是通过WRITE系统采集现场数据，和收集专家们建议的标准化工作状态数据来开发LWSM模式，用于监测桥梁施工现场的劳动工作状态。通过LWSM模式在桥梁建设项目的具体实施，显示项目经理和工程师们如何采用LWSM模式来确定现场劳动效率情况，并快速采取措施来解决这些问题。在建筑行业，劳动的工作状态通常分为有效工作状态、辅助工作状态和无效工作状态的三种类型[2]。在建造过程中，完成一个阶段性任务的施工行为工作定义为有效工作状态；反之，进行了施工行为但未完成阶段性施工任务定义为无效工作状态。辅助工作状态是指未直接完成阶段性任务，但对工程进展具有促进作用的施工行为。业内专家指出确定施工现场辅助工作状态的标准十分困难，因此研究者们未将辅助工作状态纳入LWSM模式，并表示将在以后工作中进行相关的研究。具体研究工作通过以下步骤：第一步是收集相关文献；第二步开发WRITE系统，其中，确定了WRITE系统所必要的硬件和软件和展示了主要硬件组件连接的原理图；第三步通过比较WRITE系统现场监测数据和行业标准数据来开发LWSM模式，从而达到监测现场劳动工作状态的目的，其中通过对桥梁专家的调查来获取行业标准数据；第四步通过桥梁施工项目验证LWSM模式的可行性。在这个过程中，采用WRITE系统收集的劳动工作状态数据与行业标准数据相比较，为项目经理和工程师们的制定决策提供了依据。最后，总结研究结果。
3研究现状
多年来，研究者们开展了施工现场劳动工作状态评价的研究工作，这是关于如何确定有效工作状态、辅助工作状态和无效工作状态的施工生产力研究方向的一个分支。近年来，随着计时码表、成像技术和延时控制技术的发展，监测劳动工作状态的技术得到了发展。一些研究人员利用视频技术自动跟踪现场施工过程和资源利用率情况，并采用计算方法从而确定现场施工效率或生产力。
所有测试方法均有两个局限性。首先，现有方法未能提供一个供业主、工程师、承包商和材料供应商之间共享数据的平台。因此，项目参与者各方之间缺乏沟通和协作并导致不能有效地解决现场施工劳动效率问题。第二，未能建立较为全面的处理模式。该模式可用于处理收集的数据，并比较分析现场收集数据与行业标准数据，最终判断现场劳动状况是否需要改进。为了克服这些不足之处，有必要开发新的技术来监控现场施工劳动状况。
4 WRITE系统开发
WRITE系统可以通过无线网络提供图形数据，因此在现场办公室或家庭办公室，任何人都可以监控施工进度并分析劳动工作状态。它是由四个主要部分组成，WRITE系统示意图如图1所示。除了这些主要部件之外，WRITE系统的运作也需要额外的部件。这些额外部件包括无线调制解调器、发电机和连接各组件的线路。通过视频拍摄施工现场情况后，数据处理器立即将图形数据保存至文件。然后，这些文件通过无线调制解调器实现无线实时传送。工程师和项目经理通过VM视频软件进行数据分析，分析结果和现场图片可以放在网站上，以便参建各方共享。
尽管WRITE系统使用的视频摄像机类似于传统的时间推移的摄像机，但是WRITE系统是一个更先进的系统：第一，WRITE系统通过无线网络将数据即时传送至网站，传送过程不会发生时间延迟现象从而确保数据分析工作顺利开展，因而可及时采取措施解决现场作业劳动效率问题。第二，网站上的数据分析结果和现场图片可以提供给项目参与者。因此，项目参与者之间的交流与合作将得到改善。即使分布在不同的地方，项目参与者均可在电脑屏幕上看到同样的图像信息和数据分析的结果，并讨论解决问题的方案。
图2 LWSM模式流程图
5 LWSM模式开发
监测现场劳动工作状态的LWSM模式流程图如图2所示。在该模式中，首要任务是通过WRITE系统收集现场图像数据；其次是确定现场劳动工作状态，通常采用有效工作时间占总时间的比率（有效工作率）或无效工作时间占总时间的比率（无效工作率）来描述劳动工作状态，有效工作率与无效工作率之和应为1；最后是进行现场有效工作率与同行业的标准化数据的比较。在行业专业人士的帮助下，作者们将标准化数据分为两类：可接受的有效工作率和需立即采取措施改善的工作率。业内专业人士指出，由于现实施工作业的复杂性必须在LWSM模式中采用多阶段决策方式，即在各施工阶段中应以不同方式解决问题。
在比较过程中，项目经理或工程师们制订决策之前必须回答两个问题：第一，如何确定现场有效工作率是否高于标准的有效工作率。如果低于标准有效工作率，管理者们必须及时采取措施提高现场施工运作。如果现场有效工作率高于可接受的工作率，则无需任何操作。否则，管理层需要在后期施工阶段中改善施工作业行为，并密切关注施工现场的监测数据。LWSM模式适用于整个项目施工阶段或某施工阶段。LWSM模式独特之处在于：将现场工作状态数据与行业标准数据进行比较，比较结果可作为项目经理或工程师们制定改善现场劳动效率方案的依据。
6 LWSM模式工程应用
通过在堪萨斯州70号州际公路（I-70）的钢箱梁桥重建工程项目的具体实施来验证LWSM模式能否有效监测现场劳动的工作状态。I-70线路交通繁忙，重建项目时间紧凑且要求提前完工。
在项目实施之前，作者们查询了项目施工计划、规格、成本、进度和其他相关文件，以了解项目的特殊性、人员规模和以往日劳动工作效率等信息。此外，还参观了工作现场且收集了地理信息，以便制定实施计划。本节将详细阐述桥梁工作层次结构、行业标准数据的获取及实施的结果。
6.1工作层次结构
工作层次结构（WBS）已广泛应用于建设项目管理。WBS定义为“以获取成果为导向的项目施工组织”，其组织确定了整个项目的层次关系[7]。它通常用于复杂的建设项目，确定项目信息和提高关键工序的工作效率。WBS显示了在不同层次上的所有项目组成的关系，使它们更易于管理和监督。其级别取决于项目的大小和复杂性。依托的桥重建项目被细分为四个级别，其中包括1级（总体项目）、2级（工作区域）、3级（施工内容）、4级（具体操作）。WBS可以系统地衡量现场操作层面上的劳动工作状态，重建项目的钢梁桥WBS的实施标准见表1所示。
此外，有效工作框架取值为1，无效工作框架取值为零。在全桥每个施工环节的5分钟片段中，表5列出了从调查得到的基准数据平均值和由WRITE系统决定的有效劳动时间比例的比较结果。在主梁安装完成阶段，两者的非工作时间的比例均为24％；在其它项目，由WRITE系统决定的有效工作时间比超过了所需的最少工作时间比。通过与基准数据的比较，现场项目经理和工程师可以迅速采取行动来改善现场施工作业。实施结果表明，利用WRITE系统和基准数据的LWSM模型是一种先进的技术，可以提高承包商在桥梁建设项目中的管理能力。
7 结论
开发了由WRITE系统和行业标准化数据构建的LWSM模式的新技术，用于加强桥梁施工作业效率。通过对桥梁施工项目5部分劳动工作状态监测的结果表明，LWSM模式能成功应用在桥梁现场施工。该研究项目成果对建筑行业的进步做出了一些贡献。首先，在桥梁施工中采用了无线实时监测技术。随着无线传输技术，由WRITE系统采集的现场施工图像可以让处于远程位置的项目经理和工程师们随时调用。因此，可及时进行数据分析工作。其次，劳动工作状态数据与行业标准化数据的比较，使得项目经理和工程师能不断监视现场劳动效率；如出现问题，可及时采取必要的措施来解决相关问题。最后，现场图像和比较结果在网站上显示，让业主、工程师、承包商和材料供应商能够通过互联网共享现场数据。因此，改善了各参建单位的沟通与协调关系，加强了承包商的桥梁建设项目管理能力。
论文作者:彭琳琳
论文发表刊物:《基层建设》2016年10期
论文发表时间:2016/8/2
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