建筑工程建設(shè)智慧化管理探索與思考*

楊曉毅，賽 菡

(中國建筑一局(集團(tuán))有限公司，北京 100161)

0 引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，企業(yè)規(guī)?？焖僭鲩L，產(chǎn)業(yè)化程度越來越高，技術(shù)越來越復(fù)雜，社會分工越來越細(xì)，企業(yè)間要想實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，須通過使用更先進(jìn)的管理方法和工具來保證不同區(qū)域、不同類型項(xiàng)目及部門的生產(chǎn)經(jīng)營活動保持統(tǒng)一和協(xié)調(diào)。BIM技術(shù)作為建筑數(shù)字化的基礎(chǔ)技術(shù)，承載了過多人們對建筑信息化轉(zhuǎn)型的期待。隨著工程技術(shù)實(shí)踐，需更多數(shù)字化技術(shù)的加入才能逐步實(shí)現(xiàn)建筑工程的轉(zhuǎn)型升級。2020年度住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合多部門，密集發(fā)布《關(guān)于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》《加快新型建筑工業(yè)化發(fā)展的若干意見》《關(guān)于加快推進(jìn)新型城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》等一系列文件，引導(dǎo)工程建筑行業(yè)融合新技術(shù)不斷向智能化管理轉(zhuǎn)型升級，實(shí)現(xiàn)從“以產(chǎn)品為中心”向“以服務(wù)為中心”的價值轉(zhuǎn)變。

1 建筑工程智慧化管理現(xiàn)狀

建筑工程行業(yè)的整體發(fā)展是數(shù)字化、智能化、智慧化的逐步發(fā)展，也是3種發(fā)展形態(tài)相互組合、促進(jìn)的發(fā)展過程，如圖1所示。數(shù)字化是3種發(fā)展形態(tài)的基礎(chǔ)，BIM技術(shù)為施工項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)數(shù)字化提供有效的工具和載體；智能化是行業(yè)“十四五”的發(fā)展重點(diǎn)，涉及管理流程升級融合；智慧化是行業(yè)發(fā)展的未來方向，涉及技術(shù)工具、建造方法、管理體制、數(shù)據(jù)治理的變革。但近年來，建筑工程行業(yè)建造規(guī)模的快速增長、市場的低價競爭、重點(diǎn)研發(fā)由高校和科研院所主導(dǎo)等原因，導(dǎo)致企業(yè)科技投入嚴(yán)重不足。相對于加工制造行業(yè)來說，建筑工程行業(yè)目前仍是經(jīng)驗(yàn)積累型行業(yè)，整個行業(yè)數(shù)字化底層基礎(chǔ)差、變革性創(chuàng)新少，新技術(shù)融合發(fā)展相對緩慢。雖然“數(shù)字化、智能化、智慧化”等概念在積極推進(jìn)，但在實(shí)際執(zhí)行過程中還有一系列問題尚未解決。

圖1 3種發(fā)展形態(tài)的關(guān)系

1.1 兩級數(shù)字化體系建設(shè)尚需完善

當(dāng)前階段屬于智慧化管理的起步階段，除培育基于項(xiàng)目特需的、自發(fā)的應(yīng)用，更迫切的是向制造業(yè)學(xué)習(xí)，建立企業(yè)內(nèi)部兩級數(shù)字化體系，為重構(gòu)智能建造體系夯實(shí)基礎(chǔ)。數(shù)字化建設(shè)不應(yīng)為企業(yè)建立孤立的功能模塊，而應(yīng)打造一個實(shí)時、動態(tài)、開放的整套生態(tài)鏈，最終形成縱向互通，打破組織邊界，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目、公司、集團(tuán)數(shù)據(jù)一體化。橫向互融，各業(yè)務(wù)線數(shù)據(jù)技術(shù)、商務(wù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)互融，不斷優(yōu)化企業(yè)自身運(yùn)營，對內(nèi)賦能業(yè)務(wù)、員工，對外服務(wù)客戶、市場。強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)、統(tǒng)籌推進(jìn)及支撐保障，建立健全智慧化管理組織體系是建筑工程智慧化管理的必要手段。

1.2 底層數(shù)據(jù)薄弱，管理產(chǎn)出價值計(jì)算難

建筑工程的底層數(shù)據(jù)來自各項(xiàng)目，但由于頂層設(shè)計(jì)不足、實(shí)施路徑不清，大多數(shù)項(xiàng)目僅注重軟硬件的點(diǎn)式投入，關(guān)注采購功能各異的“智慧工地”平臺，但不重視平臺數(shù)據(jù)的持續(xù)有效運(yùn)營。此時的數(shù)字化建設(shè)更像一個對外展示的形象工程，忽視了對項(xiàng)目生產(chǎn)全生命周期過程中數(shù)據(jù)的采集、清洗、集成、分析、挖掘和應(yīng)用?？沼谢凇爸腔酃さ亍逼脚_的數(shù)字化外殼，缺少基于數(shù)據(jù)運(yùn)營的智慧大腦。這種重面子輕里子、重展示輕運(yùn)營、重平臺輕數(shù)據(jù)的思維怪圈，導(dǎo)致來自項(xiàng)目一線的數(shù)據(jù)往往不準(zhǔn)確、不及時、不一致、不完整、不規(guī)范、不唯一，從而無法沉淀為知識能力，也無法轉(zhuǎn)化為企業(yè)的生產(chǎn)力和競爭力。項(xiàng)目數(shù)字化投入易計(jì)算，但產(chǎn)出為綜合產(chǎn)出，如管理流程信息化、數(shù)據(jù)服務(wù)化、溝通效率提升、社會價值展現(xiàn)、企業(yè)品牌影響力等管理成果往往難以單獨(dú)量化其價值，這也給數(shù)字化建設(shè)帶來難度。

1.3 數(shù)據(jù)安全

近年來，隨著大數(shù)據(jù)的發(fā)展，諸如此類的數(shù)據(jù)安全事件數(shù)不勝數(shù)。在數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理上，正在由傳統(tǒng)分散式的人工管理向計(jì)算機(jī)集中化管理方向發(fā)展，數(shù)據(jù)安全問題受到越來越多的關(guān)注。國內(nèi)常用以ABC為主的國外建模軟件，其他管理類軟件和平臺極少，且相對不成熟。自主知識產(chǎn)權(quán)的三維圖形平臺和數(shù)據(jù)、軟件標(biāo)準(zhǔn)缺失，使國內(nèi)工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)存在安全隱患。

2 建筑工程智慧化管理思路

工程生產(chǎn)經(jīng)營信息的不確定性，會增加企業(yè)成本；若能控制這些不確定性因素，則能成為企業(yè)的潛在利潤。從信息化視角看，施工企業(yè)競爭的本質(zhì)是在不確定市場環(huán)境下企業(yè)資源配置效率的競爭，所以企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、服務(wù)所需核心數(shù)據(jù)的利用效率成為企業(yè)提升管理能力的利器。在數(shù)字技術(shù)的驅(qū)動下，將來智慧化管理企業(yè)不僅僅只是一個工程建造供應(yīng)商，還為客戶、合作伙伴、政府部門、業(yè)主搭建一個開放的建筑生態(tài)系統(tǒng)，用數(shù)字驅(qū)動建筑產(chǎn)業(yè)的新活力，催生基于信息化數(shù)字平臺的建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、招采、管理、運(yùn)營等新業(yè)態(tài)。從傳統(tǒng)工地升級為智能工地需要企業(yè)和項(xiàng)目做什么，怎么做，是我們當(dāng)前需要思考的問題。

2.1 做好企業(yè)的頂層設(shè)計(jì)

建筑項(xiàng)目各區(qū)域生產(chǎn)資源、氣候環(huán)境各有特點(diǎn)，甲方需求不盡相同，可以說施工項(xiàng)目屬于個性化定制生產(chǎn)，臨時整合的團(tuán)隊(duì)與各種生產(chǎn)要素都需磨合，導(dǎo)致各項(xiàng)目特點(diǎn)、難點(diǎn)不同。企業(yè)部門內(nèi)部、企業(yè)與項(xiàng)目間如何部署才能實(shí)現(xiàn)企業(yè)業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)互通，提高企業(yè)管理層對項(xiàng)目的管控能力；各部門如何建設(shè)業(yè)務(wù)中臺、數(shù)據(jù)中臺，逐步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動；如何布局基于數(shù)字技術(shù)的規(guī)?；科凡考纳a(chǎn)，結(jié)合工廠及現(xiàn)場的智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)規(guī)?；⒀b配精準(zhǔn)化；如何打破與各類供應(yīng)商簡單的采買關(guān)系，布局生產(chǎn)服務(wù)性生態(tài)鏈，都需企業(yè)進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)。

2.2 健全智慧建造標(biāo)準(zhǔn)化體系

標(biāo)準(zhǔn)化作為基礎(chǔ)能提供各項(xiàng)管控基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。為提升企業(yè)管理水平，傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化大多為集中大量經(jīng)驗(yàn)豐富的管理人員共同編制各項(xiàng)管理手冊，形成一系列標(biāo)準(zhǔn)化工作，同時根據(jù)不同項(xiàng)目特點(diǎn)劃分不同管理等級，項(xiàng)目根據(jù)需求選擇管理標(biāo)準(zhǔn)。智慧建造階段，首先應(yīng)建立健全數(shù)字建造標(biāo)準(zhǔn)化管理體系，制定智慧化管理規(guī)劃，搭建智慧化管理制度，健全智慧化管理體系，對智慧化管理進(jìn)行考核。利用好數(shù)據(jù)化手段，將各項(xiàng)管控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分類、組合、分析和傳輸，提供給項(xiàng)目各方。依據(jù)各項(xiàng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)任務(wù)有章可循、有據(jù)可依、有人管理和有人檢查的精細(xì)化管理，最終保證管理過程可控，實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)?？紤]適用性，保證不同區(qū)域的管理人員均能據(jù)此開展管理工作，形成自下而上智慧建造的通用性能力。

2.3 分層級開展人才培養(yǎng)和使用

企業(yè)數(shù)字化建設(shè)離不開IT人員，但不能僅是IT人員，需各業(yè)務(wù)部門人員的深度參與，催生一批利用數(shù)字工具、方法進(jìn)行工程建設(shè)的工程師，即數(shù)字工匠。所以培養(yǎng)企業(yè)業(yè)務(wù)部門的數(shù)字化管理思維，打造項(xiàng)目的“數(shù)字工匠”是必要工作。組織規(guī)劃各領(lǐng)域、各梯隊(duì)的數(shù)字化人才素質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，開展企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層、項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)班子層等，分層級、分批次、分專業(yè)進(jìn)行建筑工程數(shù)字化管理培訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)高層能懂、中層能用、基層能做的全層級實(shí)施建筑工程數(shù)字化管理模式。為夯實(shí)數(shù)字化建設(shè)基礎(chǔ)，中國建筑一局(集團(tuán))有限公司對BIM技術(shù)技能人員培訓(xùn)和考評體系進(jìn)行研究，總結(jié)多年來人才培養(yǎng)體系、考核評價、激勵機(jī)制等多方面的管理經(jīng)驗(yàn)，打造“325”體系，即專業(yè)層、崗位層、企業(yè)層3個層級，培訓(xùn)體系、考評體系2套體系，培訓(xùn)、評價、使用、待遇、職業(yè)發(fā)展五位一體化聯(lián)動激勵機(jī)制，激發(fā)員工對BIM技術(shù)應(yīng)用的熱情，為實(shí)現(xiàn)建筑施工企業(yè)BIM技術(shù)的落地應(yīng)用提供復(fù)合型人才支撐。

2.4 推進(jìn)項(xiàng)目智慧化管理與應(yīng)用水平

1)基于BIM技術(shù)的傳統(tǒng)項(xiàng)目數(shù)字化生產(chǎn)

全面、及時、準(zhǔn)確地獲取、分享與利用項(xiàng)目信息是智慧建造的前提，對傳統(tǒng)的建筑實(shí)體、生產(chǎn)要素、管理過程進(jìn)行數(shù)字化改造，如圖2所示。首先，依托BIM技術(shù)進(jìn)行建筑實(shí)體數(shù)字化，重點(diǎn)提升BIM建模能力、BIM模型施工深化能力、BIM模型專業(yè)間協(xié)同能力、BIM模型上下游傳遞能力等；其次，依托智慧工地進(jìn)行生產(chǎn)要素?cái)?shù)字化，分別利用軟件、硬件及LOT，5G等技術(shù)對工程范圍內(nèi)的“人、機(jī)、料、法、環(huán)、品”等方面進(jìn)行數(shù)字化驅(qū)動；最后，依托BIM+智慧工地+信息化進(jìn)行作業(yè)過程管理決策數(shù)字化。

圖2 項(xiàng)目生產(chǎn)對象數(shù)字化改造框架

2)搭建智慧工地平臺，打破數(shù)據(jù)邊界，重塑項(xiàng)目管理流程

如何利用工程物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合“人、機(jī)、料、法、環(huán)、品”等工程要素，打破數(shù)據(jù)邊界，重塑管理流程，提高資源利用效率，形成高質(zhì)量建筑產(chǎn)品。搭建項(xiàng)目層級智慧化管理應(yīng)用平臺是解決該問題的趨勢。以解決項(xiàng)目問題為導(dǎo)向，將BIM、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動關(guān)聯(lián)網(wǎng)、GIS、大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用融合至傳統(tǒng)業(yè)務(wù)管理，集成各專業(yè)模塊，使各專業(yè)、各部門實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生、數(shù)據(jù)使用、業(yè)務(wù)流程在線、數(shù)據(jù)共享、決策分析等創(chuàng)新應(yīng)用，促使業(yè)務(wù)流程再造，繼而聯(lián)合相關(guān)業(yè)務(wù)體系進(jìn)行過程管理約束，從而提升項(xiàng)目綜合管理能力和管理效率，達(dá)到精益管理、智慧決策的目的。

實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)還需做以下幾項(xiàng)工作：①智慧工地管理部門應(yīng)聯(lián)合項(xiàng)目管理等業(yè)務(wù)部門逐一明確項(xiàng)目數(shù)據(jù)應(yīng)用場景并固化，繼而形成標(biāo)準(zhǔn)化管理執(zhí)行工作；②聯(lián)合信息部及相關(guān)部門完成對智慧工地的數(shù)字化建設(shè)，并有效推廣；③不斷積累可挖掘項(xiàng)目數(shù)據(jù)，持續(xù)進(jìn)行項(xiàng)目數(shù)據(jù)的治理工作，同步進(jìn)行相應(yīng)效益總結(jié)分析，利用AI技術(shù)修正數(shù)字化與管理的融合深度和廣度；④以提升效率、降低成本為目標(biāo)，有意識構(gòu)建智慧工地相關(guān)軟硬件供應(yīng)商庫；⑤建構(gòu)多方參與環(huán)境，包括業(yè)主、設(shè)計(jì)、甲指分包、自有分包、監(jiān)理等，讓項(xiàng)目的數(shù)據(jù)來自真實(shí)的使用方，更加貼近項(xiàng)目管理需要。

2.5 利用BIM技術(shù)優(yōu)勢向設(shè)計(jì)、運(yùn)維方向擴(kuò)展服務(wù)能力

在項(xiàng)目施工階段，BIM技術(shù)應(yīng)用效能已獲得一定的行業(yè)共識，充分挖掘數(shù)據(jù)資源變?yōu)椤爸R服務(wù)經(jīng)濟(jì)”，需要行業(yè)持續(xù)探索，圍繞工程的新業(yè)態(tài)、新模式，加快推進(jìn)向設(shè)計(jì)、運(yùn)維等方向的“前展后延”。

隨著EPC新業(yè)務(wù)模式的蓬勃發(fā)展，工程在設(shè)計(jì)施工階段存在大量交叉和并行。在方案策劃階段，項(xiàng)目應(yīng)著重策劃EPC模式下BIM模型傳遞方案。首先，依據(jù)總進(jìn)度計(jì)劃、里程碑節(jié)點(diǎn)要求編制設(shè)計(jì)線、招采線、施工線的模塊管控節(jié)點(diǎn)；其次，在設(shè)計(jì)院建模之初，明確建模標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)模型的有效性，在施工階段，進(jìn)行圖模一致性檢查和模型正確性檢查；在正確模型上進(jìn)行施工階段的圖紙會審、深化設(shè)計(jì)、工程交底等管理工作，利用平臺實(shí)現(xiàn)模型的輕量化處理，并生成二維碼；根據(jù)不同使用場景集成設(shè)計(jì)說明、施工做法、材料做法等要素，實(shí)現(xiàn)二三維集成、人圖交互，輕松將數(shù)據(jù)帶到施工現(xiàn)場；通過現(xiàn)場管理將存在的偏差反饋給項(xiàng)目的BIM工作室，修正模型，形成一個工作循環(huán)。

3 結(jié)語

企業(yè)應(yīng)積極主動布局智慧建造，用智慧建造技術(shù)提升項(xiàng)目管理、提高生產(chǎn)效率，推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。首先，加快智慧化管理標(biāo)準(zhǔn)化體系的建設(shè),研究制定智慧化管理互聯(lián)互通的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及路線圖；其次，在傳統(tǒng)的工作管理方式上進(jìn)行數(shù)字化改革，實(shí)現(xiàn)智慧化管理；再次，智慧化管理除需一個綜合管理平臺外，還需很多智能化裝備替代目前的一些高危作業(yè)工種和體力工作，但在目前的建筑行業(yè)，還有待進(jìn)一步研發(fā)；最后，大數(shù)據(jù)時代需借助數(shù)據(jù)進(jìn)行分析決策，但對于建筑行業(yè)，尤其是施工行業(yè)，大數(shù)據(jù)積累很少，所以需加大示范項(xiàng)目的應(yīng)用，為行業(yè)儲備大數(shù)據(jù)。管理促進(jìn)、業(yè)務(wù)融合、技術(shù)發(fā)展、人才培育是推進(jìn)智慧化的四大法寶，圍繞項(xiàng)目建設(shè)周期打造數(shù)字化生態(tài)圈，持續(xù)加入新技術(shù)、新人才，才能慢慢實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)智慧化升級。