盾構(gòu)工程領(lǐng)域的數(shù)據(jù)中臺(tái)建設(shè)研究

文｜陳可 劉綏美 楊夢(mèng)柳 譚遠(yuǎn)良 劉祥

一、引言

新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在迅猛發(fā)展，全球經(jīng)濟(jì)正處在一個(gè)前所未有的變軌期。其中，數(shù)字經(jīng)濟(jì)代表了未來經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方向，已成為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的核心要素和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵領(lǐng)域。數(shù)據(jù)價(jià)值的日益彰顯，使得數(shù)據(jù)成為助力經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段的重要內(nèi)容。

數(shù)字化成為中央企業(yè)提升核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。阿里巴巴最初提出數(shù)據(jù)中臺(tái)概念,更多企業(yè)聚焦數(shù)據(jù)資產(chǎn)匯集、數(shù)據(jù)開發(fā)建模、數(shù)據(jù)服務(wù)。數(shù)字化轉(zhuǎn)型是一個(gè)通過不斷的“數(shù)字變革循環(huán)”向更高層次演進(jìn)的過程。在此大背景下，近年來中國(guó)中鐵積極推進(jìn)“數(shù)字中鐵”和“智慧中鐵”建設(shè)，力求在實(shí)踐探索中推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型向縱深發(fā)展。2020年8月，國(guó)資委印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)國(guó)有企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作的通知》，正式定調(diào)數(shù)字化轉(zhuǎn)型為中央企業(yè)下一步的工作重點(diǎn)。在宏觀政策背景下，中國(guó)中鐵體系下的盾構(gòu)施工企業(yè)也進(jìn)行了數(shù)據(jù)中臺(tái)的研究。以中臺(tái)建設(shè)快速匹配企業(yè)所需能力的資源，為高頻多變業(yè)務(wù)需求進(jìn)行快速響應(yīng)。中臺(tái)的核心是“共享”和“復(fù)用”,基于數(shù)據(jù)中臺(tái)收集盾構(gòu)工程所涉及的不同系統(tǒng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行清洗、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)，并提供數(shù)據(jù)服務(wù)，打破數(shù)據(jù)壁壘，提升數(shù)據(jù)價(jià)值，是企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型尋求高質(zhì)量發(fā)展的核心路徑。

二、盾構(gòu)施工企業(yè)常見的數(shù)據(jù)問題

企業(yè)在發(fā)展過程中，會(huì)引入各種信息化系統(tǒng)。由于缺少頂層規(guī)劃，會(huì)出現(xiàn)以下問題：

（一）數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)于各業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，形成數(shù)據(jù)孤島

設(shè)備管理系統(tǒng)、物資管理、知識(shí)共享系統(tǒng)、財(cái)務(wù)等眾多信息化系統(tǒng)，相互獨(dú)立，彼此缺乏聯(lián)系，存在數(shù)據(jù)煙囪。

（二）指標(biāo)統(tǒng)計(jì)口徑混亂

由于各部門所關(guān)注的指標(biāo)視角不同，同一個(gè)指標(biāo)名稱在不同部門可能有不同口徑，且由于缺少統(tǒng)一管理規(guī)范和技術(shù)規(guī)范，造成數(shù)據(jù)沖突,發(fā)生歧義等問題。

（三）KPI上報(bào)效率不高，管理者無法便捷直觀地獲取業(yè)績(jī)指標(biāo)

通過手工或者半手工方式提供KPI報(bào)表，管理層、決策層很難及時(shí)獲取所需要的數(shù)據(jù)指標(biāo)，而且多個(gè)報(bào)表未整合一起，數(shù)據(jù)表達(dá)不直觀，問題暴露不明顯。

三、盾構(gòu)施工企業(yè)數(shù)據(jù)中臺(tái)建設(shè)方案

盾構(gòu)施工企業(yè)數(shù)據(jù)中臺(tái)建設(shè)以“需求驅(qū)動(dòng)、急用先行”分步推進(jìn)，同時(shí)以四層結(jié)構(gòu)為實(shí)施方式開展，戰(zhàn)略層次如圖1所示。

圖1 盾構(gòu)施工企業(yè)構(gòu)建數(shù)據(jù)中臺(tái)的戰(zhàn)略層次

第一層為數(shù)據(jù)治理與數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)建設(shè)，通過數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量檢測(cè)、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等技術(shù)手段形成統(tǒng)一的匯聚到數(shù)據(jù)中心的標(biāo)準(zhǔn)化、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)資產(chǎn)庫(kù)。

第二層為指標(biāo)體系、可視化、數(shù)據(jù)共享等基礎(chǔ)應(yīng)用建設(shè)，通過領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙、經(jīng)營(yíng)管理報(bào)表、盾構(gòu)項(xiàng)目全景監(jiān)控、數(shù)據(jù)服務(wù)等數(shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的初步使用。

第三層為數(shù)據(jù)挖掘、面向業(yè)務(wù)場(chǎng)景的數(shù)據(jù)高級(jí)應(yīng)用，通過深入數(shù)據(jù)挖掘、人工智能等技術(shù)，深入挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)深度應(yīng)用，例如盾構(gòu)機(jī)的預(yù)測(cè)性維護(hù)與維修、物資供應(yīng)商的評(píng)級(jí)與主動(dòng)推薦等應(yīng)用場(chǎng)景。

第四層是全面企業(yè)運(yùn)營(yíng)的數(shù)字化支撐建設(shè)，使數(shù)據(jù)中臺(tái)完全成為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)平臺(tái)，如企業(yè)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)的精細(xì)化、人員考核績(jī)效的可量化和精細(xì)化等。在實(shí)施數(shù)據(jù)治理和數(shù)倉(cāng)建設(shè)打好數(shù)據(jù)“地基”的同時(shí)，需要從業(yè)務(wù)需求和應(yīng)用場(chǎng)景的角度，落實(shí)需求驅(qū)動(dòng)，每一階段既有“地基建設(shè)”，也有面向業(yè)務(wù)部門的應(yīng)用場(chǎng)景，確保每一階段產(chǎn)生實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

四、盾構(gòu)施工企業(yè)中臺(tái)的實(shí)施路線

以“理、規(guī)、治、用”原則開展中臺(tái)建設(shè)，分別為數(shù)據(jù)梳理、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、平臺(tái)落地、數(shù)據(jù)服務(wù)和數(shù)據(jù)應(yīng)用。

（一）數(shù)據(jù)梳理

通過業(yè)務(wù)調(diào)研和技術(shù)調(diào)研，結(jié)合元數(shù)據(jù)采集，對(duì)盾構(gòu)施工企業(yè)的核心系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)流向等進(jìn)行梳理，形成數(shù)據(jù)資產(chǎn)清單、數(shù)據(jù)流向、血緣分析等初步成果。數(shù)據(jù)梳理涉及盾構(gòu)機(jī)、工地管理類、企業(yè)ERP、商業(yè)服務(wù)類網(wǎng)站四大類。

（二）標(biāo)準(zhǔn)制定

盾構(gòu)施工企業(yè)相關(guān)的主要數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，包括盾構(gòu)機(jī)、組織機(jī)構(gòu)、人員、會(huì)計(jì)科目、合同、項(xiàng)目、客戶、供應(yīng)商、物資等。以業(yè)務(wù)部門為主體，信息部門參與，結(jié)合行業(yè)、上級(jí)公司和企業(yè)自身發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，形成盾構(gòu)施工企業(yè)特有的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，并采用意見收集、集中辦公等方式細(xì)化和明確，通過迭代優(yōu)化進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的完善與確認(rèn)。

盾構(gòu)施工企業(yè)資質(zhì)等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)代碼編碼規(guī)則可界定為：總承包、專業(yè)承包、勞務(wù)分包、無，分別用01、02、03、04表示；具體的工程分類使用順序碼，用2位數(shù)字代碼；總承包和專業(yè)承包級(jí)別中的特級(jí)、一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)分別用00、01、02、03表示；勞務(wù)分中的不分等級(jí)、一級(jí)、二級(jí)分別用00、01、02表示。

（三）平臺(tái)落地

以基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)結(jié)合關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行搭建，開展核心數(shù)據(jù)的抽取和匯聚，盾構(gòu)機(jī)、電瓶車等設(shè)備數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心，業(yè)務(wù)系統(tǒng)（如人力、財(cái)務(wù)、物資、租賃等）通過ETL工具抽取到數(shù)據(jù)中心，并按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、轉(zhuǎn)換和融合，形成統(tǒng)一的、分主題數(shù)據(jù)資產(chǎn)。經(jīng)過與企業(yè)實(shí)際運(yùn)行情況結(jié)合與對(duì)比，最終采用分層操作性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（ODS），綜合數(shù)據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)（DW）、數(shù)據(jù)挖掘（DM）技術(shù)架構(gòu)體系來實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)資產(chǎn)框架包括：盾構(gòu)機(jī)、工地、物資、配件、工程師、租賃、合同、項(xiàng)目、訂單、科研等主體，基于上述主題來分類組織數(shù)據(jù)，以便高效、整潔、快速利用數(shù)據(jù)資產(chǎn)。充分使用大數(shù)據(jù)平臺(tái)的先進(jìn)產(chǎn)品和組件服務(wù)，為前端領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙、智慧工地、項(xiàng)目360全景監(jiān)控、盾構(gòu)機(jī)監(jiān)控與維修、盾構(gòu)機(jī)租賃、倉(cāng)儲(chǔ)及配件管理等應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。

（四）數(shù)據(jù)應(yīng)用與數(shù)據(jù)服務(wù)

在數(shù)據(jù)融合的基礎(chǔ)上，通過盤點(diǎn)梳理和標(biāo)準(zhǔn)約束實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資產(chǎn)化，再對(duì)高質(zhì)量資產(chǎn)化數(shù)據(jù)進(jìn)行二次加工形成主題模型（如項(xiàng)目、合同、工地、人財(cái)物等），提供對(duì)內(nèi)、對(duì)外的數(shù)據(jù)服務(wù)，最終達(dá)到數(shù)據(jù)服務(wù)化的目標(biāo)。數(shù)據(jù)中臺(tái)對(duì)業(yè)務(wù)端的支持可以分四條工作主線：

1.

調(diào)研梳理各個(gè)業(yè)務(wù)部門和公司管理層關(guān)注的指標(biāo)體系、重點(diǎn)工作指標(biāo)體系，形成領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙，匯總財(cái)務(wù)、人力、營(yíng)銷、生產(chǎn)等信息，推進(jìn)經(jīng)營(yíng)管理層及時(shí)掌握企業(yè)經(jīng)營(yíng)情況和重點(diǎn)工作推進(jìn)進(jìn)度。建立“用數(shù)據(jù)說話”的工作環(huán)境。

2.

數(shù)據(jù)中臺(tái)的數(shù)據(jù)可與業(yè)務(wù)系統(tǒng)相結(jié)合，從而提升業(yè)務(wù)系統(tǒng)的能力，更好幫助到一線員工或生產(chǎn)單位。

（1）強(qiáng)化盾構(gòu)機(jī)的主動(dòng)維修與服務(wù)

如圖2所示，在打通監(jiān)管平臺(tái)、調(diào)度平臺(tái)、技術(shù)支持平臺(tái)等多個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合智能維修系統(tǒng)，以“提升用戶滿意度，變被動(dòng)服務(wù)為主動(dòng)服務(wù)”的原則，通過服務(wù)發(fā)現(xiàn)、服務(wù)策劃、服務(wù)過程、服務(wù)管理的流程，全面提升主動(dòng)維修與服務(wù)能力，提升客戶滿意度，從而提升企業(yè)效益。在將來允許數(shù)據(jù)接入的基礎(chǔ)上，還可以打通制造廠商與盾構(gòu)施工企業(yè)的數(shù)據(jù)，以便獲得生產(chǎn)廠商更好的數(shù)據(jù)支持。

圖2 數(shù)據(jù)中臺(tái)數(shù)據(jù)應(yīng)用與服務(wù)流程圖

（2）工程全景分析與安全管理

通過整合智慧工地的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括：進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、安全管理、物資管理、人員管理等信息，在數(shù)據(jù)整合的基礎(chǔ)上進(jìn)行工程項(xiàng)目的360度全景分析，幫助領(lǐng)導(dǎo)層、管理人員、工程人員實(shí)時(shí)了解全國(guó)各地項(xiàng)目的進(jìn)度、質(zhì)量、安全、物資、人員、成本等情況。

3.

通過數(shù)據(jù)中臺(tái)的數(shù)據(jù)服務(wù)層，對(duì)接盾構(gòu)施工企業(yè)的內(nèi)外系統(tǒng)，包括打通內(nèi)部數(shù)據(jù)孤島，縱向?qū)由霞?jí)公司數(shù)據(jù)，橫向?qū)佣軜?gòu)機(jī)制造企業(yè)、合作伙伴、供應(yīng)商、政府監(jiān)管部門數(shù)據(jù)。在確保安全的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的橫縱層面的雙向流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈、生態(tài)鏈的整合。內(nèi)部整合裝備制造企業(yè)的生產(chǎn)、維修、零備件等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)維修服務(wù)全鏈條的支持；或整合業(yè)主單位系統(tǒng)數(shù)據(jù)，更好與業(yè)主、其他供應(yīng)商的形成供應(yīng)鏈互動(dòng)與合作等，如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)中臺(tái)數(shù)據(jù)信息貫通示意圖

4.

作為前三種方式的補(bǔ)充，使用即席查詢功能來快速響應(yīng)業(yè)務(wù)部門需求，幫助業(yè)務(wù)部門“用數(shù)據(jù)說話”，解決業(yè)務(wù)部門需要用數(shù)據(jù)但找不到數(shù)據(jù)的困境。即席查詢是BI中的核心功能，它能讓用戶根據(jù)需要從數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中獲取所關(guān)心的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析和處理。

五、盾構(gòu)施工企業(yè)數(shù)據(jù)中臺(tái)資產(chǎn)挖掘應(yīng)用

在盾構(gòu)施工企業(yè)中臺(tái)形成的數(shù)據(jù)資產(chǎn)和數(shù)據(jù)服務(wù)的基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)的資產(chǎn)化和價(jià)值最大化，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)工程建設(shè)大范圍、全方位、實(shí)時(shí)準(zhǔn)確高效的運(yùn)行控制與管理：為設(shè)計(jì)研發(fā)提供基于大數(shù)據(jù)的反向優(yōu)化設(shè)計(jì)；為施工單位提供數(shù)字化隧道建設(shè)工地管理服務(wù)和智能化設(shè)備的銷售或租賃；提供高效設(shè)備預(yù)防性維保服務(wù)，盤活隧道施工設(shè)備零配件供應(yīng)商的資源；構(gòu)建企業(yè)知識(shí)圖譜，形成知識(shí)沉淀，大幅度提升盾構(gòu)產(chǎn)業(yè)智能化服務(wù)能力。

六、結(jié)論

數(shù)據(jù)中臺(tái)的建設(shè)是長(zhǎng)期性的，收益同樣是長(zhǎng)期持續(xù)的。首先,針對(duì)頂層管理引領(lǐng)不完善問題，開展組織架構(gòu)建設(shè)，構(gòu)建跨部門、跨業(yè)務(wù)的數(shù)字化建設(shè)小組，提升全企業(yè)的數(shù)據(jù)質(zhì)量意識(shí)，培養(yǎng)大數(shù)據(jù)方面的專業(yè)人員，為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型作鋪墊；其次，針對(duì)目前業(yè)務(wù)部門工作過程中的數(shù)據(jù)孤島、數(shù)據(jù)不一致，數(shù)據(jù)多頭錄入，工作效率低等問題，通過數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)和數(shù)據(jù)貫通，可以有效解決上述痛點(diǎn)，促進(jìn)各業(yè)務(wù)部門工作效率的提升；再次,為解決數(shù)據(jù)資產(chǎn)分散、統(tǒng)一監(jiān)管難、數(shù)據(jù)服務(wù)難應(yīng)用等問題，通過對(duì)數(shù)據(jù)盤點(diǎn)梳理、采集匯聚到數(shù)據(jù)中臺(tái)形成數(shù)據(jù)資產(chǎn)，依托數(shù)據(jù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)服務(wù)，有效幫助業(yè)務(wù)部門，提升工作效率和管理水平；最后，針對(duì)各老舊系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)資料不完善、數(shù)據(jù)流向混亂等問題，與各廠商加強(qiáng)溝通，從現(xiàn)有資料出發(fā)，形成盾構(gòu)施工企業(yè)的數(shù)據(jù)資產(chǎn)清單，依托數(shù)據(jù)中臺(tái)、數(shù)據(jù)服務(wù)等平臺(tái)資源，優(yōu)化升級(jí)，建立多維度、多領(lǐng)域數(shù)據(jù)分析挖掘機(jī)制，持續(xù)產(chǎn)出數(shù)據(jù)價(jià)值。