區(qū)塊鏈技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域中的應(yīng)用研究

徐華磊

（安徽省交通航務(wù)工程有限公司，安徽 合肥 230011)

區(qū)塊鏈概念最早出現(xiàn)于2008年，最初形態(tài)是作為比特幣的核心支撐技術(shù)被推廣使用。區(qū)塊鏈技術(shù)本質(zhì)和應(yīng)用模式都是為了契合比特幣交易需求而設(shè)定的。區(qū)塊鏈技術(shù)憑借其高效和穩(wěn)定的運(yùn)行模式最先向金融領(lǐng)域滲透和擴(kuò)散。國(guó)家和政府層面高度關(guān)注區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，并將其作為相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)更新和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要支持。另外，國(guó)務(wù)院、工業(yè)和信息化部等部委都曾出臺(tái)相關(guān)的支持區(qū)塊鏈技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的政策條例以及規(guī)范該技術(shù)應(yīng)用形式和覆蓋行業(yè)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。在促進(jìn)區(qū)塊鏈技術(shù)普及應(yīng)用，快速發(fā)展的同時(shí)，宏觀調(diào)控行業(yè)應(yīng)用的規(guī)范性和流程化。區(qū)塊鏈技術(shù)也逐漸在建筑行業(yè)得以推廣應(yīng)用。

1.區(qū)塊鏈技術(shù)的本質(zhì)及應(yīng)用特征

1.1 區(qū)塊鏈技術(shù)的運(yùn)行機(jī)制

區(qū)塊鏈技術(shù)是由多方共同參與和維護(hù)的，應(yīng)用密碼學(xué)和數(shù)據(jù)庫(kù)原理組合而成的一種分布式數(shù)據(jù)庫(kù)。區(qū)塊鏈技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用可以理解為是一種專用的可信任機(jī)器系統(tǒng)。從狹義角度來(lái)看，區(qū)塊鏈的構(gòu)建基于時(shí)間邏輯，并可通過(guò)寫(xiě)入數(shù)據(jù)的區(qū)塊先后依次連接而組成系統(tǒng)化的鏈條式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。區(qū)塊鏈的產(chǎn)生和發(fā)展都需要以時(shí)間順序?yàn)橐罁?jù)。所有經(jīng)過(guò)驗(yàn)證確認(rèn)的信息都將被分類存儲(chǔ)在特定的區(qū)域當(dāng)中，再以明確的時(shí)間間隔作為分區(qū)節(jié)點(diǎn)依次加入并關(guān)聯(lián)，以此構(gòu)建鏈狀相連的區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)體系。

1.2 區(qū)塊鏈技術(shù)的核心特點(diǎn)

區(qū)塊鏈技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與落地應(yīng)用需要依賴多種現(xiàn)有技術(shù)，例如5G通信、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等高端前沿技術(shù)。在此基礎(chǔ)上結(jié)合特定方向的應(yīng)用需求整合相關(guān)技術(shù)資源，形成具有創(chuàng)新性的集成應(yīng)用技術(shù)。而在這樣的區(qū)塊鏈技術(shù)創(chuàng)新路徑中，起到支撐作用的三種核心機(jī)制為密碼學(xué)原理、共識(shí)機(jī)制和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)。當(dāng)匹配到不同的應(yīng)用場(chǎng)景時(shí)，區(qū)塊鏈技術(shù)還會(huì)展現(xiàn)出分布式和固定式等數(shù)據(jù)特征。

2.建筑工程領(lǐng)域存在的主要問(wèn)題

下面將結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)的作用形式，從目前建筑工程領(lǐng)域存在區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用需求的階段入手，分析其中涉及到的黑箱流程等不合理操作行為或模式。

首先，在建筑工程的招投標(biāo)階段，在受到市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境影響的不穩(wěn)定形勢(shì)下，極易產(chǎn)生腐敗違規(guī)操作。這就給本應(yīng)規(guī)范有序的招投標(biāo)環(huán)節(jié)增加了諸多負(fù)面影響因素。招投標(biāo)信息因?yàn)榍涝O(shè)置的原因，存在來(lái)源途徑不夠順暢，交易的過(guò)程不夠清晰透明，只追求成本控制，而忽視了技術(shù)水平，對(duì)招投標(biāo)程序人為干預(yù)，影響其公平性等問(wèn)題。這些不合規(guī)定現(xiàn)象都會(huì)助長(zhǎng)建筑工程領(lǐng)域招投標(biāo)過(guò)程的亂象，并且會(huì)給相關(guān)企業(yè)和人員的資質(zhì)審核增加更復(fù)雜的流程和環(huán)節(jié)，降低項(xiàng)目招投標(biāo)整體操作的效率。

其次，進(jìn)入建筑工程的方案規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段后，設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)單位通常會(huì)根據(jù)建筑的功能用途和建造基本要求對(duì)其結(jié)構(gòu)、功能、外觀等制定詳細(xì)的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案。這其中就存在著一定的不確定性，關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)施、施工建造等方面的方案規(guī)劃都需要從項(xiàng)目全局考慮，并經(jīng)過(guò)各部分內(nèi)容對(duì)應(yīng)的專業(yè)團(tuán)隊(duì)協(xié)同合作才能得以確定。而在實(shí)際設(shè)計(jì)階段，各團(tuán)隊(duì)小組間的溝通效率普遍較低，在信息的共享和工作協(xié)調(diào)方面經(jīng)常匹配不到位。造成臨時(shí)返工和修改方案的情況頻繁出現(xiàn)。這不僅增加了額外的人力物力成本，也會(huì)致使建筑原材料出現(xiàn)嚴(yán)重的浪費(fèi)。

再次，施工開(kāi)始后，對(duì)于總工程量的分配和施工安排將直接決定施工環(huán)節(jié)的效率和秩序。由于各施工團(tuán)隊(duì)、分包單位之間的溝通交流不充分，或出現(xiàn)問(wèn)題后的反饋不及時(shí)，都會(huì)延緩施工程序的推進(jìn)。各部門(mén)之間的協(xié)調(diào)配合、溝通不暢也將影響進(jìn)入工程施工階段后的項(xiàng)目整體管理效率，讓管理人員無(wú)法了解施工現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)客觀情況，無(wú)形中為施工安全管控增加了難度；同時(shí)，在建筑材料的現(xiàn)場(chǎng)管理方面，不得不逐一現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行物料的查驗(yàn)與核對(duì)。這種方式不僅不利于施工效率的保障，還會(huì)消耗大量不必要的人力資源。最后，建筑工程的運(yùn)營(yíng)管理也面臨著諸多復(fù)雜問(wèn)題。比如，當(dāng)前參與建筑項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)的人員大多數(shù)都不具備專業(yè)的運(yùn)營(yíng)學(xué)習(xí)、培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)，在管理制度的規(guī)范化應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行方面能力不均衡；同時(shí)，對(duì)于建筑設(shè)備、機(jī)械裝置的性能，綜合工況及運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)管也缺乏系統(tǒng)化的管理邏輯，很容易因維護(hù)不到位或?qū)?yīng)管理舉措的缺失，而造成建筑設(shè)備的使用壽命縮減，進(jìn)而為建筑企業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

3.區(qū)塊鏈技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用途徑

3.1 招投標(biāo)活動(dòng)

傳統(tǒng)建筑工程的籌備規(guī)劃階段必然會(huì)經(jīng)歷招投標(biāo)環(huán)節(jié)。常規(guī)流程是由投標(biāo)人按照項(xiàng)目方施工要求和各類條件，編制資格審查文件并準(zhǔn)備相關(guān)材料，而招標(biāo)人則負(fù)責(zé)對(duì)投標(biāo)方的資質(zhì)進(jìn)行審核與對(duì)比。而得益于區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)于數(shù)據(jù)的高效整合能力，安全的數(shù)據(jù)信任機(jī)制以及數(shù)據(jù)不可人為篡改等更符合項(xiàng)目招投標(biāo)環(huán)節(jié)實(shí)際需求的特點(diǎn)，區(qū)塊鏈充分契合了招投標(biāo)中資格預(yù)審等環(huán)節(jié)的迫切需求。不管是從參與招投標(biāo)的負(fù)責(zé)人、從業(yè)者還是企業(yè)的角度來(lái)看，建筑項(xiàng)目招投標(biāo)資信審核都需要以時(shí)間順序?yàn)橹饕壿?，將資信材料逐一在區(qū)塊鏈平臺(tái)加載存儲(chǔ)。當(dāng)招投標(biāo)的程序啟動(dòng)后，在區(qū)塊鏈技術(shù)支持下的數(shù)據(jù)平臺(tái)能夠?qū)@些資質(zhì)的審核結(jié)果提供具有較高可靠性的支持依據(jù)，同時(shí)大幅度地減少招投標(biāo)環(huán)節(jié)的人力、物力和財(cái)力消耗，保證所有操作流程的精簡(jiǎn)和規(guī)范。另外，針對(duì)目前的招投標(biāo)征信查詢系統(tǒng)存在的信息相對(duì)封閉的問(wèn)題，可在原有征信數(shù)據(jù)利用模式的基礎(chǔ)上引入基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)融合技術(shù)，改善以往僅依靠人力、社保部門(mén)的單一征信數(shù)據(jù)評(píng)估企業(yè)資質(zhì)的方式。通過(guò)更多的數(shù)據(jù)維度和更豐富的數(shù)據(jù)類型，充分降低由征信模式所帶來(lái)的決策風(fēng)險(xiǎn)，以區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建多節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)同步共享網(wǎng)絡(luò)，從而為建筑工程招投標(biāo)帶來(lái)更安全、更穩(wěn)定的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。

3.2 工程承包管理

工程總承包模式是現(xiàn)階段建筑工程領(lǐng)域主流的施工管理模式，在得到國(guó)家、政府及相關(guān)管理部門(mén)支持的背景下，施工中職責(zé)與任務(wù)的劃分變得更加清晰明確。建設(shè)單位在與業(yè)主達(dá)成合作后，將承擔(dān)起工程項(xiàng)目中的主要管理運(yùn)作責(zé)任，主動(dòng)參與到建筑工程項(xiàng)目的決策、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中，同時(shí)充分發(fā)揮自身的項(xiàng)目管控能力，對(duì)施工周期、進(jìn)度安排、建設(shè)質(zhì)量、安全管理和造價(jià)控制實(shí)施全方位覆蓋的監(jiān)管。但受到工程總承包模式中管理內(nèi)容復(fù)雜、業(yè)務(wù)量龐大、關(guān)聯(lián)部門(mén)眾多等因素的限制，往往在實(shí)施過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)管理效率偏低，工期延后等情況。針對(duì)這些問(wèn)題，利用區(qū)塊鏈資金、資源管理平臺(tái)能夠?qū)?xiàng)目的全過(guò)程進(jìn)行覆蓋。區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用期間，會(huì)按照特定的時(shí)間周期進(jìn)行新區(qū)塊的鏈接和信息收集。這也有助于在建筑項(xiàng)目的總承包環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化的數(shù)據(jù)共享，并保證合約的長(zhǎng)久有效性。

3.3 智慧建造

區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用形式以構(gòu)件作為其最小的結(jié)構(gòu)單元，因此能夠完整地記錄各建造環(huán)節(jié)的透明數(shù)據(jù)。并且以裝配式的區(qū)塊疊加連接方式構(gòu)建起了建筑工程全生命周期的模塊化數(shù)字管理體系。在此基礎(chǔ)上，借助區(qū)塊鏈所提供的構(gòu)建信息追溯功能，還可將建筑工程的指標(biāo)數(shù)據(jù)與BIM系統(tǒng)融合，形成信息化的建筑工程管理系統(tǒng)。BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠促進(jìn)施工管理、協(xié)同設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)備使用等形成高效的數(shù)字化管理系統(tǒng)。以區(qū)塊鏈中的單個(gè)構(gòu)件作為結(jié)構(gòu)的核心元素，配合BIM建立結(jié)構(gòu)化的編碼分類體系，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)規(guī)模龐大的建筑工程項(xiàng)目的信息化、精細(xì)化管理。利用區(qū)塊鏈技術(shù)，可以為所有建筑構(gòu)件建立唯一的識(shí)別編碼，在信息化管理系統(tǒng)的支持下，可對(duì)建筑工程項(xiàng)目的全生命周期實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度管理。從各類構(gòu)件的使用需求、生產(chǎn)和采購(gòu)流程角度，利用數(shù)字化的管理思想將BIM系統(tǒng)中的模型信息進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為可以被工廠中的智能化生產(chǎn)設(shè)備識(shí)別的信息，打破建筑項(xiàng)目施工建造階段各參與方的信息壁壘，減少流程、環(huán)節(jié)和過(guò)程中的信息流量和傳輸誤差，以RFID、二維碼等高效途徑實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑構(gòu)件的全程追蹤和可視化管理。

3.4 建筑運(yùn)營(yíng)管理

完整的建筑工程項(xiàng)目將經(jīng)歷規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)四個(gè)階段，而其中運(yùn)營(yíng)階段的持續(xù)周期時(shí)間最長(zhǎng)。具體的管理運(yùn)營(yíng)內(nèi)容包含了工程項(xiàng)目通過(guò)驗(yàn)收后的設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)、檢修等事項(xiàng)。這些過(guò)程都是保證建筑項(xiàng)目正常運(yùn)行服務(wù)的必須步驟，能夠顯著延長(zhǎng)建筑的使用壽命，帶給業(yè)主更好的居住使用體驗(yàn)。在當(dāng)前的建筑運(yùn)營(yíng)管理模式正逐步與數(shù)字化手段融會(huì)貫通的同時(shí)，利用區(qū)塊鏈技術(shù)中心相對(duì)成熟的密碼學(xué)加密算法，可以讓建筑運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的能耗數(shù)據(jù)分析、監(jiān)控和管理在數(shù)字化平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。以分區(qū)、分項(xiàng)的可選擇方式，將區(qū)域耗電量、用水用氣量以更直觀的方式呈現(xiàn)給用戶、業(yè)主或?qū)?yīng)管理運(yùn)營(yíng)人員。同時(shí)，還可以充分發(fā)揮區(qū)塊鏈技術(shù)支持下數(shù)據(jù)不可篡改，絕對(duì)真實(shí)的優(yōu)勢(shì)，利用這些數(shù)據(jù)的內(nèi)在價(jià)值和規(guī)律提出更具可行性的節(jié)能運(yùn)營(yíng)管理方案，幫助運(yùn)營(yíng)企業(yè)更好地控制管理成本。對(duì)于建筑設(shè)備的管理和維護(hù)，同樣可以借助區(qū)塊鏈的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控功能，更有針對(duì)性地制定維護(hù)保養(yǎng)方案，同時(shí)預(yù)防故障的發(fā)生。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)階段將區(qū)塊鏈技術(shù)與傳統(tǒng)的建筑工程管理融合，能夠助推后者實(shí)現(xiàn)信息化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型。建筑工程與社會(huì)發(fā)展，人民生活都密切相關(guān)，而為了針對(duì)體量龐大，涉及事項(xiàng)繁雜的建筑工程項(xiàng)目采取更高效和精準(zhǔn)的管理模式，可以在區(qū)塊鏈技術(shù)的支撐下規(guī)避以往的管理流程中出現(xiàn)的黑箱操作，從管理成本、資源利用、調(diào)度效率等方面進(jìn)一步提升，并充分發(fā)揮數(shù)字化管理中數(shù)據(jù)信息的透明、不可篡改等優(yōu)勢(shì)特征。