企業(yè)級(jí)工程大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)研究與應(yīng)用

張林 陳濱津 蔣綺琛 何平

（中國(guó)建筑第八工程局有限公司，上海 200122）

引言

隨著數(shù)字化變革的不斷發(fā)展，各行各業(yè)都加大數(shù)據(jù)資源整合和信息共享推動(dòng)力度，數(shù)字資產(chǎn)越來(lái)越成為企業(yè)的核心資產(chǎn)，加快推進(jìn)數(shù)字資源建設(shè)，充分挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)發(fā)展成為社會(huì)的普遍共識(shí)。

大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用不斷為建筑行業(yè)數(shù)字建造賦能，提高全行業(yè)的資源整合與配置能力，大大提升建造各階段的管理能力和整體工作效率，能夠更好的發(fā)揮企業(yè)的規(guī)模優(yōu)勢(shì)[1]。

在工程建設(shè)過(guò)程中，中建八局累計(jì)了大量經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)、成本、工期、質(zhì)量安全及綠色施工等數(shù)據(jù)資源，隨著工程規(guī)模數(shù)量不斷加大，企業(yè)數(shù)據(jù)量也飛速增長(zhǎng)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，一個(gè)普通單體建筑所產(chǎn)生的文檔數(shù)量就達(dá)到了104 數(shù)量級(jí)，這些數(shù)據(jù)不僅涉及施工生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，還包含在企業(yè)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中管理數(shù)據(jù)，然而，在工程建設(shè)過(guò)程中，如此體量的數(shù)據(jù)要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成是艱難的[2]，比如項(xiàng)目層級(jí)或者企業(yè)層級(jí)各部門之間數(shù)據(jù)集成共享往往存在管理權(quán)限的問(wèn)題，數(shù)據(jù)之間的結(jié)構(gòu)邏輯關(guān)系比較復(fù)雜，因此，需要通過(guò)系統(tǒng)性戰(zhàn)略規(guī)劃，高效的數(shù)據(jù)處理，分析數(shù)據(jù)的特征、類型以及之間的邏輯關(guān)系，將數(shù)據(jù)應(yīng)用到業(yè)務(wù)流程和決策過(guò)程中，將低價(jià)值的數(shù)據(jù)通過(guò)整合匯總形成高價(jià)值的企業(yè)信息資產(chǎn)[3]。

1 企業(yè)級(jí)工程大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)研究

1.1 總體架構(gòu)

工程大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)總體架構(gòu)分為數(shù)據(jù)源層、數(shù)據(jù)治理存儲(chǔ)層、應(yīng)用服務(wù)層，數(shù)據(jù)源層級(jí)主要是數(shù)據(jù)集成獲取，通過(guò)工程現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流入，形成中建八局自有的數(shù)據(jù)源；同時(shí)按照數(shù)據(jù)之間邏輯關(guān)系，關(guān)鍵字段梳理[4]，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)字段的標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的標(biāo)準(zhǔn)化；通過(guò)處理后的數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)特性儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，根據(jù)不同工程業(yè)態(tài)不同業(yè)務(wù)類型歸類，形成數(shù)據(jù)儲(chǔ)存層；工程大數(shù)據(jù)平臺(tái)通過(guò)批量輸出、數(shù)據(jù)歸口針對(duì)性共享等方式為需求目標(biāo)提供數(shù)據(jù)服務(wù)[5]，通過(guò)整合治理后的數(shù)據(jù)在滿足共享需求的同時(shí)亦可實(shí)現(xiàn)信息的多終端展示，例如軟件移動(dòng)端、WEB 端、PC 端以及大屏展示等，針對(duì)不同的工程不同的業(yè)務(wù)需求，可實(shí)現(xiàn)平臺(tái)駕駛艙、指標(biāo)分析界面以及目標(biāo)分析界面的展示需求，最后，實(shí)現(xiàn)中建八局工程大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)資源管理，如圖1 所示。

圖1 工程大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)總體架構(gòu)圖

1.2 數(shù)據(jù)源構(gòu)建

根據(jù)各個(gè)數(shù)據(jù)源系統(tǒng)的特點(diǎn)，以現(xiàn)有中建八局業(yè)務(wù)體統(tǒng)管理數(shù)據(jù)、工程項(xiàng)目管理文檔數(shù)據(jù)以及人工處理數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，針對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式，進(jìn)行數(shù)據(jù)源構(gòu)建和兼容。

文檔數(shù)據(jù)的構(gòu)建，通過(guò)導(dǎo)入固定樣式Excel 表格，自動(dòng)識(shí)別表格內(nèi)容，將數(shù)據(jù)修改后的相同格式表格作為數(shù)據(jù)源再次上傳即可完成更新，如圖2 所示，不需要手動(dòng)更改；多系統(tǒng)數(shù)據(jù)的提取[6]，針對(duì)SQLServer、MySQL 等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)以及NoSQL 非關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)特點(diǎn)，工程大數(shù)據(jù)平臺(tái)連接各業(yè)務(wù)源系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)主動(dòng)抽取數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)寫(xiě)入接口表，兩方系統(tǒng)約定接口規(guī)范，在不影響源系統(tǒng)正常業(yè)務(wù)使用的情況下，做到大批量數(shù)據(jù)獲??；同時(shí)，針對(duì)工程復(fù)雜程度以及特殊性，為保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性，亦可通過(guò)語(yǔ)音處理等方式獲取人工處理數(shù)據(jù)，如圖3 所示，以及為獲取企業(yè)外網(wǎng)絡(luò)有效數(shù)據(jù)，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)的形式，獲取針對(duì)性網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)。

圖2 工程大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)源創(chuàng)建界面

圖3 語(yǔ)音自動(dòng)識(shí)別處理

1.3 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化存儲(chǔ)

根據(jù)前面需求分析，針對(duì)中建八局的工程大數(shù)據(jù)平臺(tái)，將要處理百億、千億級(jí)的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行治理；將所有工程按照體育場(chǎng)館、機(jī)場(chǎng)航站樓、基礎(chǔ)設(shè)施、超高層以及醫(yī)療等項(xiàng)目業(yè)態(tài)進(jìn)行分類，針對(duì)設(shè)計(jì)、科研、技術(shù)、質(zhì)量和生產(chǎn)工期等進(jìn)行關(guān)鍵字段細(xì)化，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)合并、刪除和增補(bǔ)；以“業(yè)主類、咨詢類 、設(shè)計(jì)類、采購(gòu)類、施工類、運(yùn)維類”為數(shù)據(jù)類型，面向“總部領(lǐng)導(dǎo)、子企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)、項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)”等不同層級(jí)的使用者，完成數(shù)據(jù)“關(guān)鍵字段”細(xì)化，并形成6 大域、18 子項(xiàng)的數(shù)據(jù)源格式文件。

六大基礎(chǔ)域分為業(yè)主域、咨詢域、設(shè)計(jì)域、采購(gòu)域、施工域、運(yùn)維域，并針對(duì)各大域二級(jí)字段劃分，形成18 子項(xiàng)，舉例體育場(chǎng)館類施工域，將體育場(chǎng)館類工程施工技術(shù)按照分部分項(xiàng)工程進(jìn)行匯總分析，如罩棚工程的環(huán)向索整體提升施工技術(shù)、累積滑移施工技術(shù)、液壓同步整體提升施工等；體育工藝的訓(xùn)練場(chǎng)、主場(chǎng)田徑場(chǎng)跑道及輔助區(qū)，室外運(yùn)動(dòng)場(chǎng)面層、圍網(wǎng)安裝、體育場(chǎng)訓(xùn)練場(chǎng)田徑場(chǎng)及室外運(yùn)動(dòng)場(chǎng)基層等工藝，形成施工域施工技術(shù)選型子項(xiàng)，通過(guò)分析該子項(xiàng)施工技術(shù)的適用條件、快速建造優(yōu)缺點(diǎn)、工期、成本等信息，為工程目標(biāo)人員在相對(duì)應(yīng)的分部分項(xiàng)階段提供有效的經(jīng)驗(yàn)參考以及施工技術(shù)選型數(shù)據(jù)支撐；針對(duì)設(shè)計(jì)技術(shù)選型，將建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電以及基坑工程等設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)歸為項(xiàng)目設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)子項(xiàng)，對(duì)該業(yè)態(tài)各環(huán)節(jié)材料技術(shù)進(jìn)行分析篩選，如金屬屋面體系全干式施工，是體育場(chǎng)館快速建造優(yōu)先采用的屋面體系，金屬屋面設(shè)計(jì)按以下歸類篩選，順應(yīng)結(jié)構(gòu)選型進(jìn)行屋面材料的選型、順應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂驐l件進(jìn)行屋面材料的選型、根據(jù)排水設(shè)計(jì)的特點(diǎn)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)等。

經(jīng)過(guò)對(duì)基礎(chǔ)域數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)重組、數(shù)據(jù)挖掘等治理方式，可構(gòu)建各數(shù)據(jù)域的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)指標(biāo)，形成局部業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)指標(biāo)，可按照地域、所屬機(jī)構(gòu)以及時(shí)間線進(jìn)行局部指標(biāo)分析，如對(duì)某省級(jí)地域內(nèi)某分公司工程施工方案優(yōu)化指標(biāo)、單位體量勘察費(fèi)用、單位體量能耗指標(biāo)分析等，通過(guò)對(duì)已有工程數(shù)據(jù)指標(biāo)分析，新開(kāi)項(xiàng)目在同類型同篩選條件下，可形成有指導(dǎo)意義的整體數(shù)據(jù)指標(biāo)，如建造成本、工期指標(biāo)等，如圖4 所示。

圖4 工程大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)治理層級(jí)圖

根據(jù)目標(biāo)維度統(tǒng)計(jì)匯總數(shù)據(jù)，通過(guò)業(yè)態(tài)、日期、分部分項(xiàng)等維度對(duì)總體業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算后存儲(chǔ)。

1.4 數(shù)據(jù)展示

以數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化儲(chǔ)存層為基礎(chǔ)，綜合信息展示模塊可支持背景和展示內(nèi)容自定義，展示企業(yè)不同層級(jí)的統(tǒng)計(jì)信息，對(duì)企業(yè)下全部項(xiàng)目信息進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)和展示，支持自定義展示內(nèi)容，可對(duì)項(xiàng)目不同方面數(shù)據(jù)分析對(duì)比和展示；同時(shí)將企業(yè)與項(xiàng)目各層級(jí)數(shù)據(jù)貫穿打通，支持圖表數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)、數(shù)據(jù)下鉆、數(shù)據(jù)跳轉(zhuǎn)；對(duì)選中控件內(nèi)容按條件進(jìn)行鉆取，展示該內(nèi)容不同維度下的詳細(xì)信息，對(duì)儀表板中某一控件進(jìn)行鉆取時(shí)，該儀表板中數(shù)據(jù)來(lái)源相同的其他控件可自動(dòng)進(jìn)行鉆取操作。根據(jù)數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，展示數(shù)據(jù)集中的相關(guān)數(shù)據(jù)，自定義各類可視化組件，同時(shí)根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，于地圖中形成項(xiàng)目空間信息，并鏈接所屬項(xiàng)目全部數(shù)據(jù)，如圖5 所示。

圖5 工程大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)展示界面

2 企業(yè)級(jí)工程大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)應(yīng)用

目前工程大數(shù)據(jù)平臺(tái)已面向全局18 個(gè)分公司，涵蓋體育場(chǎng)館、機(jī)場(chǎng)航站、會(huì)議會(huì)展類項(xiàng)目，以全局竣工項(xiàng)目為載體，完成工程大數(shù)據(jù)(業(yè)主類數(shù)據(jù)、咨詢類數(shù)據(jù)、采購(gòu)類數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)類數(shù)據(jù)、施工類數(shù)據(jù)、運(yùn)維類數(shù)據(jù))的搜集和海量存儲(chǔ)。為竣工項(xiàng)目所積累的管理經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)成果被移植和借鑒到新建項(xiàng)目夯實(shí)基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，將工程項(xiàng)目拓寬至所有在建項(xiàng)目，擴(kuò)大工程大數(shù)據(jù)的收集和存儲(chǔ)。

在數(shù)據(jù)源構(gòu)建方面，將全局所有工程按照業(yè)態(tài)進(jìn)行歸類分析，以體育場(chǎng)館業(yè)態(tài)成都鳳凰山體育公園項(xiàng)目為例，首先對(duì)體育場(chǎng)館按照規(guī)模、賽事等級(jí)、罩棚、看臺(tái)結(jié)構(gòu)形式及連接關(guān)系等進(jìn)行分類，如剛性結(jié)構(gòu)罩棚的空間桁架結(jié)構(gòu)、空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、拱式結(jié)構(gòu)以及柔性結(jié)構(gòu)罩棚的弦支穹頂結(jié)構(gòu)、索膜結(jié)構(gòu)，該工程規(guī)模為特大型（60 000 座），罩棚形式為索穹頂結(jié)構(gòu)+現(xiàn)澆看臺(tái)，根據(jù)工程特點(diǎn)分析其結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)缺點(diǎn)；在采購(gòu)域數(shù)據(jù)源構(gòu)建時(shí)，將采購(gòu)物資、設(shè)備分A、B、C 類，A 類是加工周期較長(zhǎng)（生產(chǎn)周期30 天以上體育場(chǎng)常用特有材料），對(duì)工期影像較大，B 類為采購(gòu)選擇面少，C 類為常規(guī)材料、設(shè)備，同時(shí)針對(duì)各類物資設(shè)備按其加工周期、品牌廠家、單價(jià)等進(jìn)行數(shù)據(jù)源構(gòu)建；設(shè)計(jì)域數(shù)據(jù)源構(gòu)建，以建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、裝飾設(shè)計(jì)參數(shù)以及做法進(jìn)行分類，如鳳凰山項(xiàng)目，對(duì)其金屬屋面體系、罩棚、基礎(chǔ)、外保溫、看臺(tái)等設(shè)計(jì)做法進(jìn)行數(shù)據(jù)源搭建，共形成53 項(xiàng)關(guān)鍵設(shè)計(jì)做法，同時(shí)按按方案設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)以及設(shè)計(jì)管理進(jìn)行分類，對(duì)設(shè)計(jì)單位的資質(zhì)、設(shè)計(jì)人員信息以及該工程設(shè)計(jì)體量、設(shè)計(jì)周期、設(shè)計(jì)費(fèi)用信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并根據(jù)其現(xiàn)場(chǎng)圖紙問(wèn)題配合、設(shè)計(jì)交底、設(shè)計(jì)變更等情況進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。

在施工域數(shù)據(jù)源構(gòu)建時(shí)，主要考慮其項(xiàng)目基本信息，如地域、承包模式、合同計(jì)價(jià)方式、管理目標(biāo)、項(xiàng)目人員等基本信息，工程施工組織信息、科技研發(fā)信息、施工技術(shù)選項(xiàng)信息以及指標(biāo)控制信息等等，如施工技術(shù)選項(xiàng)，根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)施工不同階段，對(duì)項(xiàng)目關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，鳳凰山項(xiàng)目共形成關(guān)鍵施工技術(shù)67 項(xiàng)，為后期體育場(chǎng)館類項(xiàng)目施工提供了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)參考；在咨詢域數(shù)據(jù)源構(gòu)建時(shí)，將監(jiān)理、勘察、審計(jì)、造價(jià)咨詢、全工程咨詢、設(shè)計(jì)、招標(biāo)代理等單位名稱、資質(zhì)以及人員信息進(jìn)行采集，同時(shí)對(duì)其在施工過(guò)程中的配合程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，為后期相同單位進(jìn)場(chǎng)時(shí)，新開(kāi)工程可以根據(jù)其以往施工過(guò)程管理水平進(jìn)行針對(duì)性的選取。

在運(yùn)維域數(shù)據(jù)源構(gòu)建時(shí)，對(duì)設(shè)備設(shè)施運(yùn)行、能耗管理、租賃管理等情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；在業(yè)主域數(shù)據(jù)源構(gòu)建時(shí)，根據(jù)業(yè)主單位信息、是否為二次客戶、是否為戰(zhàn)略客戶、招投標(biāo)情況、付款情況等進(jìn)行數(shù)據(jù)源搭建。工程大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)源構(gòu)建如圖6 所示。

圖6 工程大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)源界面

在數(shù)據(jù)儲(chǔ)存展示方面，以體育場(chǎng)館類設(shè)計(jì)域?yàn)槔?，?duì)數(shù)據(jù)源進(jìn)行分析形成各項(xiàng)數(shù)據(jù)集，可按照項(xiàng)目規(guī)模、業(yè)態(tài)、地域、等級(jí)進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存展示，如圖7 所示。

圖7 工程大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)篩選

按照體育場(chǎng)館類項(xiàng)目篩選后，可對(duì)全局體育場(chǎng)館類項(xiàng)目設(shè)計(jì)域的設(shè)計(jì)優(yōu)化率、設(shè)計(jì)承包模式等情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，通過(guò)設(shè)計(jì)不同可視化組件，可直觀展示設(shè)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)，不僅可在整體界面展示的總量數(shù)據(jù)趨勢(shì)，也可對(duì)選中的模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)鉆取，獲取不同模塊的細(xì)部信息，如圖8 所示。

圖8 工程大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)展示

結(jié)合地圖坐標(biāo)信息，如施工域內(nèi)可展示體育場(chǎng)館類項(xiàng)目總數(shù)量、合同總額、項(xiàng)目總體體量規(guī)模以及整體指標(biāo)完成情況等等，同時(shí)按照不同層級(jí)人員，可根據(jù)所關(guān)注的目標(biāo)點(diǎn)差異化展示數(shù)據(jù)內(nèi)容，如項(xiàng)目管理人員更關(guān)注施工具體信息，包括同類項(xiàng)目施工技術(shù)的選型情況，施工組織情況以及施工方案的內(nèi)容等，而公司領(lǐng)導(dǎo)層級(jí)更關(guān)注各類項(xiàng)目履約和指標(biāo)完成情況等，故針對(duì)不同層級(jí)人員，在界面展示方面采用了模塊組件自定義篩選，同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)不斷鉆取，可進(jìn)入單個(gè)項(xiàng)目展示界面，與整體展示界面不同的是，單項(xiàng)目數(shù)據(jù)展示，更聚焦項(xiàng)目過(guò)程數(shù)據(jù)集成，匯總展示了項(xiàng)目工期、設(shè)計(jì)、施工、采購(gòu)以及業(yè)主咨詢單位的信息，項(xiàng)目人員能夠從分部、分項(xiàng)工程的各個(gè)維度，對(duì)新建項(xiàng)目“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”的配置情況進(jìn)行快速定性與定量尋優(yōu)配置。

全面拓展全局在智慧建造、快速建造中的覆蓋領(lǐng)域和應(yīng)用深度。通過(guò)“計(jì)算機(jī)輔助分析和決策”的方式，為全局“智慧建造、快速建造”效益的最大化提供堅(jiān)實(shí)的人才儲(chǔ)備和技術(shù)支撐。

3 結(jié)論

工程大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)通過(guò)整合重大項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、分包、產(chǎn)品采購(gòu)供應(yīng)鏈資源、施工組織、重難點(diǎn)工程的技術(shù)方案、新技術(shù)資源以及運(yùn)維階段的數(shù)據(jù)資源。充分發(fā)揮企業(yè)的規(guī)模優(yōu)勢(shì)[7]，實(shí)現(xiàn)各類工程建造資源的整合和共享，使各類工程建造資源更好地服務(wù)于工程總承包管理，助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)低成本運(yùn)營(yíng)和高質(zhì)量發(fā)展[8]。

全面輔助提升各級(jí)管理人員在工程總承包管控中的工作方式，從微觀的角度夯實(shí)工程總承包管控的“智慧化”技術(shù)基礎(chǔ)。將顯著提升全局在工程總承包管控中的信息化水平和標(biāo)準(zhǔn)化水平[9]；降低工程總承包管控的風(fēng)險(xiǎn)；優(yōu)化工程總承包管控的成本[10]；增強(qiáng)企業(yè)履約的科技含量；拓展企業(yè)的整體品牌聲譽(yù)，全面提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。