基于綠色施工智能信息平臺的建筑施工企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型實踐

羅慶志，余杰，龐道濟，史靈玉

（重慶建工住宅建設(shè)有限公司，重慶 400015）

0 引言

經(jīng)過十幾年的努力，我國建筑企業(yè)信息化得到了較大的發(fā)展。而“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)信息時代的到來，對建筑企業(yè)大數(shù)據(jù)信息技術(shù)提出了全新的挑戰(zhàn)。在此背景下，習(xí)近平總書記為企業(yè)發(fā)展提出了明確的指引：“要發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟，加快推動數(shù)字產(chǎn)業(yè)化，依靠信息技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動，不斷催生新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)新模式，用新動能推動新發(fā)展。要推動產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，利用互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)新應(yīng)用對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行全方位、全角度、全鏈條的改造，提高全要素生產(chǎn)率，釋放數(shù)字對經(jīng)濟發(fā)展的放大、疊加、倍增作用?！盵1]

一方面，面對經(jīng)濟格局的重塑、資源成本的上升、環(huán)境的束縛，建筑企業(yè)傳統(tǒng)的粗放式經(jīng)營已難以為繼；另一方面，“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)信息時代的到來，為建筑企業(yè)帶來了創(chuàng)新驅(qū)動和新的發(fā)展契機。建筑企業(yè)將邁入數(shù)字化轉(zhuǎn)型和賦能的必經(jīng)之路。

1 綠色施工背景下建筑企業(yè)數(shù)字經(jīng)濟新發(fā)展面臨的困難

綠色施工是建筑企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，是以資源的高效利用為核心，以環(huán)保優(yōu)先為原則，追求高效、低耗、環(huán)保，統(tǒng)籌兼顧，實現(xiàn)經(jīng)濟、社會、環(huán)保（生態(tài)）綜合效益最大化的施工模式。隨著建筑行業(yè)信息化程度的不斷加深，企業(yè)的信息化建設(shè)越來越趨向具體工程項目的落地應(yīng)用。利用信息技術(shù)、基于綠色施工的智慧化施工管理模式，使得企業(yè)對建設(shè)項目的管理更加深入且高效，直接從項目上挖掘數(shù)字經(jīng)濟效益的潛力成為了可能。但在實際實施過程中，建筑施工企業(yè)仍面臨以下難題。

1.1 項目層面的綠色施工信息孤立分散，綜合管控難

隨著技術(shù)的發(fā)展和項目管理水平的提高，越來越多的軟件系統(tǒng)和智能設(shè)備已被廣泛應(yīng)用于綠色施工的現(xiàn)場管理[2]。對應(yīng)于綠色施工的標準，每個應(yīng)用通常只解決一個點的業(yè)務(wù)需求，項目管理者面對各個分散的應(yīng)用和孤立的數(shù)據(jù)，難以實現(xiàn)對項目的綜合管理和目標監(jiān)控，現(xiàn)場人、機、料等管理效率仍然較低，綠色施工的建設(shè)難以達到預(yù)期的效果。

1.2 企業(yè)集團層面的項目信息集成及管理難度大

隨著業(yè)務(wù)量的增加、企業(yè)規(guī)模的擴大，建筑企業(yè)內(nèi)部專業(yè)發(fā)展和生產(chǎn)經(jīng)營管理工作日漸復(fù)雜龐大，企業(yè)業(yè)務(wù)信息化發(fā)展在一定程度上解決了內(nèi)部管理的難題[3]。但是，目前建筑企業(yè)的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)以經(jīng)營性業(yè)務(wù)協(xié)同管理模式和機制為主，從而導(dǎo)致了面向工程項目的業(yè)務(wù)需求開口少，針對項目專業(yè)化管理模塊少，造成在企業(yè)集團層面對承接的眾多工程項目管理的信息化水平低。

1.3 項目與企業(yè)間的工程信息數(shù)據(jù)共享難、應(yīng)用率低

建筑行業(yè)中信息技術(shù)的應(yīng)用已有一定的發(fā)展，特別是建筑信息模型技術(shù)的優(yōu)勢已得到行業(yè)廣泛認可，對單個工程項目的建設(shè)管理發(fā)揮了較大的作用。然而，由于項目與企業(yè)間的信息資源共享和業(yè)務(wù)協(xié)同能力不足，對于已積累的大量項目數(shù)據(jù)與模型缺乏有效利用。例如，工程項目上綠色施工現(xiàn)場針對節(jié)能、節(jié)材、節(jié)水、節(jié)地和環(huán)境保護要求而采集到核心元素信息，如相關(guān)質(zhì)量元素、材料使用元素、安全元素、農(nóng)民工工資元素等數(shù)據(jù)，集團公司卻未進行數(shù)據(jù)集成，數(shù)據(jù)價值難以發(fā)揮。

2 基于綠色施工智能信息數(shù)據(jù)的建筑施工企業(yè)經(jīng)營管控平臺

解決上述問題的途徑是提供一種基于數(shù)據(jù)和模型共享的管控平臺，數(shù)據(jù)和模型共享基礎(chǔ)的建設(shè)和完善，能為建設(shè)其他智能決策支持系統(tǒng)提供條件，在滿足智能決策支持系統(tǒng)功能目標的同時，又能進一步帶動數(shù)據(jù)和模型共享平臺的建設(shè)和完善，從而在這一構(gòu)建模式下實現(xiàn)數(shù)據(jù)和模型共享基礎(chǔ)建設(shè)同決策支持系統(tǒng)建設(shè)相互促進的良性循環(huán)[4]。

結(jié)合多年豐富的專業(yè)技術(shù)管理經(jīng)驗、企業(yè)信息技術(shù)發(fā)展新需求，開發(fā)了基于綠色施工智能信息的建筑施工企業(yè)經(jīng)營管控平臺。

2.1 綠色施工關(guān)鍵元素智能建造數(shù)據(jù)云平臺規(guī)劃與構(gòu)建

綠色施工關(guān)鍵元素智能數(shù)據(jù)云平臺（以下簡稱“云平臺”）是依托物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)建立的大數(shù)據(jù)管理平臺，是一種全新的建造管理模式。

該平臺規(guī)劃時，進行頂層設(shè)計，梳理企業(yè)信息化現(xiàn)狀與數(shù)字化轉(zhuǎn)型要求的差異，分析建筑行業(yè)的智能技術(shù)需求及發(fā)展，以滿足建造業(yè)務(wù)作業(yè)層工作為基礎(chǔ)，同時從滿足監(jiān)管需要出發(fā)，以建筑施工企業(yè)為主體，總體規(guī)劃，結(jié)合行業(yè)特色，重點建設(shè)技術(shù)支撐和硬件支撐（圖1）。作業(yè)層的需求按項目的實施階段進行模塊設(shè)置，包括設(shè)計階段、生產(chǎn)階段、運維階段三大模塊，詳細梳理各階段的管控要點，對應(yīng)提出智能應(yīng)用要素。技術(shù)支撐層融合行業(yè)特色的BIM 技術(shù)（內(nèi)部）和新一代信息技術(shù)（外部），結(jié)合常規(guī)建模平臺與輕量化平臺，在BIM 圖形引擎支持下實現(xiàn)BIM 模型在PC 端和移動端靈活使用；引入新一代信息技術(shù)，如云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等，為綠色施工建造提供更多的外部智能技術(shù)支持。對于硬件支撐層面，從應(yīng)用深度、智能信息發(fā)展趨勢上為工程數(shù)據(jù)共享及挖掘進行先期規(guī)劃。

圖1 綠色施工關(guān)鍵元素智能管控平臺的規(guī)劃

在云平臺架構(gòu)時，作為一個重要的集成管理系統(tǒng)，根據(jù)規(guī)劃要求重點解決上述難題。在項目應(yīng)用層，主要由物聯(lián)網(wǎng)采集層收集綠色施工關(guān)鍵元素基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在智慧工地子系統(tǒng)中實現(xiàn)協(xié)同管理；在企業(yè)集團層，利用云平臺的中臺服務(wù)完成多個項目的集成監(jiān)管、智能決策；依托數(shù)據(jù)中心、專業(yè)技術(shù)支撐兩個核心，在項目現(xiàn)場管理子系統(tǒng)與企業(yè)信息化系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)聯(lián)通與驅(qū)動，實現(xiàn)企業(yè)業(yè)務(wù)中進行數(shù)據(jù)挖掘及運用，發(fā)掘數(shù)據(jù)信息的經(jīng)濟價值（圖2）。

圖2 綠色施工關(guān)鍵元素智能建造數(shù)據(jù)云平臺的架構(gòu)

2.2 數(shù)據(jù)共享解決項目層面綠色施工綜合管控的難題

云平臺的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及信息來源于項目，平臺的應(yīng)用與智慧工地同根同源，即運用綠色施工的理念和技術(shù)構(gòu)建智慧工地，通過科學(xué)管理和技術(shù)進步，實現(xiàn)工地數(shù)字化、智慧化，實現(xiàn)節(jié)能、節(jié)材、節(jié)水、節(jié)地和環(huán)境保護（“四節(jié)一環(huán)?！保ｍ椖繉用娴木G色施工關(guān)鍵元素智能管控子系統(tǒng)，將施工現(xiàn)場的應(yīng)用和硬件設(shè)備集成到一個統(tǒng)一的平臺，并將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)匯集形成數(shù)據(jù)中心，能夠?qū)崿F(xiàn)勞務(wù)管理、安全施工、綠色施工的智能化和互聯(lián)網(wǎng)化（圖2）。實施時，采用自下而上的方式，緊緊圍繞現(xiàn)場核心業(yè)務(wù)，通過碎片化的眾多子系統(tǒng)，滿足一線管理崗位對現(xiàn)場作業(yè)過程的管理需求，有針對性地降低工作量，提高工作效率，減少管理漏洞。

2.3 中臺服務(wù)解決企業(yè)集團層面項目協(xié)同監(jiān)管的難題

主要面向工程項目的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，由項目的數(shù)據(jù)、企業(yè)中涉及項目的相關(guān)業(yè)務(wù)共同構(gòu)成管理平臺的服務(wù)中臺。通過數(shù)據(jù)標準和接口的規(guī)范，打通數(shù)據(jù)孤島，將現(xiàn)場應(yīng)用的子系統(tǒng)集成到服務(wù)中臺，創(chuàng)建協(xié)同工作環(huán)境，搭建立體式管控體系，提高監(jiān)管效率。服務(wù)中臺與各項目業(yè)務(wù)子系統(tǒng)、企業(yè)的業(yè)務(wù)子模塊進行數(shù)據(jù)對接，具備對各項目現(xiàn)場綠色施工關(guān)鍵元素要素進行遠程監(jiān)測、管理、統(tǒng)計等功能。服務(wù)中臺將項目管控中通用的業(yè)務(wù)應(yīng)用與數(shù)據(jù)分析等功能，如涉及成本、質(zhì)量、進度、安全、綠色施工元素等管控的專業(yè)軟件容器，嵌固在系統(tǒng)中，實現(xiàn)工程數(shù)據(jù)知識與業(yè)務(wù)的沉淀和推廣應(yīng)用，構(gòu)建起共享服務(wù)能力。

2.4 數(shù)字化、智能化一體支撐挖掘工程數(shù)據(jù)潛在價值

在平臺的技術(shù)架構(gòu)下，發(fā)揮服務(wù)中臺的靈活調(diào)配或個性化應(yīng)用開發(fā)的特性，業(yè)務(wù)應(yīng)用的擴展將采用“積木式”開發(fā)方式，敏捷地響應(yīng)業(yè)務(wù)需求，可形成適應(yīng)各種場景和形態(tài)的業(yè)務(wù)應(yīng)用[5]。工程數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理和成果推送實現(xiàn)移動化保證了數(shù)據(jù)的時效性，促進了決策的及時性。即將建設(shè)的領(lǐng)導(dǎo)決策分析子系統(tǒng)，是實時采集并集成的一線生產(chǎn)數(shù)據(jù)決策分析系統(tǒng)，通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對監(jiān)管數(shù)據(jù)進行科學(xué)分析、決策和預(yù)測，實現(xiàn)智慧型的輔助決策功能，提升企業(yè)和項目的科學(xué)決策與分析能力。隨著數(shù)字化技術(shù)演進和自主可控能力的提升，平臺的數(shù)據(jù)分析由簡單計算向人工智能延伸，將支持智能決策和數(shù)字經(jīng)濟價值的實現(xiàn)。

云平臺在工程項目生產(chǎn)管理、企業(yè)運營中，將形成生產(chǎn)經(jīng)營一體化、業(yè)務(wù)辦公一體化、資源一體化的美好前景。

3 綠色施工關(guān)鍵元素智能建造數(shù)據(jù)云平臺的實踐與成效

綠色施工關(guān)鍵元素智能建造數(shù)據(jù)云平臺支持了智慧工地和數(shù)字企業(yè)等智能化應(yīng)用建設(shè)，主要針對以下4 個方面進行工程應(yīng)用研究并取得了顯著的成效：

（1）通過科技與管理進步的方法，利用BIM 技術(shù)，對設(shè)計產(chǎn)品（施工圖紙）、現(xiàn)場施工建造提出優(yōu)化和完善的建議意見，保證施工過程安全文明、質(zhì)優(yōu)、綠色；

（2）結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使用綠色建材和設(shè)備，利用智能物料管理，進行智能管理，實現(xiàn)節(jié)約資源、降低消耗的目標；

（3）利用智能監(jiān)測系統(tǒng)，控制環(huán)境污染，在施工過程中實現(xiàn)綠色施工環(huán)境智能管理；

（4）基于移動互聯(lián)網(wǎng)，打通了公司與項目數(shù)據(jù)信息的壁壘，提升了公司對各工程項目信息的獲取可靠性、分析瞬時性、反饋智能及時性，有力保障了對項目綠色施工關(guān)鍵元素的智能管理效果，在項目、公司層面實現(xiàn)了工程大數(shù)據(jù)的有效積累，初步嘗試了大數(shù)據(jù)的挖掘與運用，實現(xiàn)了數(shù)字企業(yè)建設(shè)的初期目標。

3.1 基于BIM 的綠色施工智能現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息管理

貫徹綠色施工理念，利用BIM 技術(shù)，基于輕量化、BIM 的云管理平臺，借助移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)施工現(xiàn)場可視化、虛擬化的協(xié)同管理。在施工階段結(jié)合施工工藝及現(xiàn)場管理需求對設(shè)計階段施工圖模型進行信息添加、更新和完善，以得到滿足施工需求的施工模型。依托標準化項目管理流程，通過基于施工模型的深化設(shè)計以及場布、施組、進度、材料、設(shè)備、質(zhì)量、安全、竣工驗收等管理應(yīng)用，做到質(zhì)量、安全、進度、協(xié)同的信息統(tǒng)一及可追溯化，突出了BIM 技術(shù)綠色施工關(guān)鍵元素智能管控在工程實際應(yīng)用中的可行、可靠及高效（圖3）。

圖3 智慧工地建造管控頁面

3.2 基于大數(shù)據(jù)項目成本分析與控制的信息管理

從綠色施工現(xiàn)場入手，以公司-項目兩個不同層面管理要求為目標，從識別、采集、分析、決策、調(diào)整、實施全過程環(huán)節(jié)實現(xiàn)項目大數(shù)據(jù)智能運用，深入挖掘工程數(shù)據(jù)的價值，通過綠色施工節(jié)材節(jié)能要素智能管控，真正實現(xiàn)節(jié)能增效。

應(yīng)用“智慧工地建造管控-智能物料驗收管理”模塊，借助數(shù)據(jù)分析平臺端和手機APP 查看項目物料管理情況，項目材料實際到貨情況一目了然。加強了項目驗收過程規(guī)范化管理，規(guī)范了項目物料驗收現(xiàn)場管理，可防止材料進場損失；有助于了解現(xiàn)場材料偏差情況，出現(xiàn)問題及時預(yù)警，及時處理。實現(xiàn)了數(shù)據(jù)驅(qū)動管理，現(xiàn)場材料驗收精細化管理；有效堵塞了管理漏洞，節(jié)約材料成本，提升項目利潤。

集成多項目、多維度數(shù)據(jù)，直觀查看，并對核心數(shù)據(jù)分析，使集約化管理有抓手。智能物料驗收系統(tǒng)與公司項目管理系統(tǒng)集成，數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。利用數(shù)據(jù)分析平臺，對進出場物料統(tǒng)計分析。收發(fā)料匯總分析，即時動態(tài)更新，真實準確反映收發(fā)料情況，支持實際采購、實際到貨、實際發(fā)料分析，確保工程采購計劃、用料安排，保障工程進度與交付。驗收數(shù)據(jù)推送至項目系統(tǒng)，生成入庫單用于結(jié)算，既避免數(shù)據(jù)重復(fù)錄入，又確保結(jié)算數(shù)據(jù)真實可靠。對項目物料大數(shù)據(jù)進行項目成本分析與控制，發(fā)掘了數(shù)據(jù)智能功能，為企業(yè)智能決策提供了有利支撐。

3.3 基于智能監(jiān)測的綠色施工環(huán)境管理

運用綠色施工在線監(jiān)測及量化評價技術(shù)，根據(jù)綠色施工評價標準，以數(shù)字化的方式對施工現(xiàn)場能耗、水耗、施工噪聲、施工揚塵、大型施工設(shè)備安全運行狀況等各項綠色施工指標數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測、記錄、統(tǒng)計、分析、評價和預(yù)警的監(jiān)測和評價（圖4）。

圖4 綠色施工在線監(jiān)測管控頁面

3.4 基于互聯(lián)網(wǎng)的動態(tài)信息管理

綜合運用移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、全球衛(wèi)星定位技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對項目施工現(xiàn)場的設(shè)備調(diào)度、計劃管理、安全質(zhì)量監(jiān)控等環(huán)節(jié)進行信息即時采集、記錄和共享，以及數(shù)據(jù)的整合分析，實現(xiàn)在公司端對企業(yè)項目進行安全、高效的統(tǒng)一調(diào)配和管理。在平臺上全國的項目地圖中，可直接管理與監(jiān)督項目數(shù)量、建設(shè)狀態(tài)、項目現(xiàn)場視頻、現(xiàn)場總?cè)藬?shù)及狀態(tài)、設(shè)備總數(shù)量及狀態(tài)、設(shè)備告警等（圖5）。

圖5 云平臺——項目信息動態(tài)管理

與綠色施工智能建造數(shù)據(jù)云平臺相互依托、融合的企業(yè)信息化建設(shè)平臺獲得極大的發(fā)展，企業(yè)陸續(xù)上線行政事務(wù)、人力資源、法律事務(wù)、市場營銷、工程項目、智慧工地等管理板塊后，近年處理業(yè)務(wù)量達十幾萬筆，信息化已逐漸融入企業(yè)管理方方面面（圖6）。各模塊的上線運行，目前已涵蓋公司收發(fā)文管理、通知公告管理、綜合報表上報、新聞發(fā)布、工作聯(lián)系單等業(yè)務(wù)，實現(xiàn)了對員工信息管理、勞動合同管理、員工異動管理、證書管理、培訓(xùn)管理、薪酬管理等業(yè)務(wù)的全面信息化管理。對于公司的工程項目，以綠色施工關(guān)鍵元素為基礎(chǔ)的項目管理模塊，涵蓋標前標后管理、項目合同管理、安全文明施工管理、質(zhì)量技術(shù)管理、生產(chǎn)管理、現(xiàn)場管理、分包管理、項目材設(shè)管理、合同過程結(jié)算、項目借貸資金收支、發(fā)票管理、支票管理、項目團隊誠信評價、法律事務(wù)管理等全要素業(yè)務(wù)模塊，實現(xiàn)全方位管理及服務(wù)。

圖6 企業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)增長趨勢圖

綠色施工智能建造數(shù)據(jù)云平臺與企業(yè)信息化平臺的融合，使業(yè)務(wù)處理效率大大提高，在項目用款計劃審批、采購合同審批等重點環(huán)節(jié)中大大提高了項目、企業(yè)的經(jīng)濟管理效益。通過項目大數(shù)據(jù)的共享與分析，實現(xiàn)了實時預(yù)警，提高了管控效率，提升了公司智能決策的水平。

4 結(jié)語

以工程數(shù)據(jù)和BIM 模型為共享核心，綠色施工關(guān)鍵元素智能建造數(shù)據(jù)云平臺的建設(shè)和使用，可以解決綠色施工信息孤立分散、共享性差的難題，以及工程數(shù)據(jù)信息與企業(yè)信息對接與聯(lián)動的難題，有助于提升項目現(xiàn)場的綠色施工建造管理效率，提高建筑施工企業(yè)對工程項目的管理及監(jiān)督業(yè)務(wù)的信息化水平，通過挖掘工程數(shù)據(jù)的價值，推動建筑施工企業(yè)在建筑產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)字化經(jīng)濟背景下實現(xiàn)轉(zhuǎn)型。