基于大數(shù)據(jù)的建筑工程項目成本控制應用研究

段光堯，余杰，伍任雄，段文川，鄧秀英

（1 重慶市建設崗位培訓中心，重慶 400014；2 重慶建工住宅建設有限公司，重慶 401147；3 重慶雅知建筑技術(shù)研究院有限公司，重慶 400015）

0 引言

我國城市建設規(guī)模的擴大，對于建筑施工企業(yè)而言既是機遇又是挑戰(zhàn)，若想在市場競爭中立于不敗之地，必須加強成本控制，提高企業(yè)成本管理水平，擴大經(jīng)濟利潤空間，這是關系企業(yè)持續(xù)生存發(fā)展的關鍵。面對現(xiàn)如今的建筑工程項目建設規(guī)模愈來愈龐大、建筑結(jié)構(gòu)復雜多變、設計變更繁多的狀況，傳統(tǒng)的成本管理手段難以達到快速、動態(tài)、準確、全面的要求，成本控制的作用沒有得到充分發(fā)揮，因而建筑施工企業(yè)迫切需要尋求新的成本控制方法和技術(shù)。

大數(shù)據(jù)伴隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)發(fā)展，作為分析決策方式、科學研究范式和創(chuàng)新思維模式的重要突破，滲透到各行各業(yè)和應用領域已成為必然趨勢[1]。將大數(shù)據(jù)引入建筑施工企業(yè)的工程項目成本控制中，從成本數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，數(shù)據(jù)與工程建造業(yè)務相伴相生已成為迫切需要，因而大數(shù)據(jù)技術(shù)在建筑工程項目成本管理的需求應運而生。

1 建筑工程項目成本大數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)

在工程項目成本管理領域，建筑施工企業(yè)成本管理需要與先進的大數(shù)據(jù)技術(shù)相結(jié)合，利用大數(shù)據(jù)挖掘成本信息的潛在價值，對建筑施工企業(yè)價值鏈進行過程分析，優(yōu)化整個業(yè)務作業(yè)鏈才能收獲更大的利益[2]。在建筑施工企業(yè)外部，通過相關的政府導向政策、競爭對手數(shù)據(jù)、企業(yè)間的互通性數(shù)據(jù)，才能正確根據(jù)自身優(yōu)劣勢來決定未來的戰(zhàn)略定位和發(fā)展目標；在建筑施工企業(yè)內(nèi)部，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對比分析企業(yè)的成本動因，才能優(yōu)化成本管理方法，擴大成本管理涵蓋面，以企業(yè)戰(zhàn)略目標為基礎進行成本預測、計劃、控制、核算，實現(xiàn)從綜合管理向智能集約管理的轉(zhuǎn)變。

建筑工程項目成本運用大數(shù)據(jù)技術(shù)主要涉及數(shù)據(jù)的處理、管理、應用等多個方面，首先需要完成建筑工程成本大數(shù)據(jù)的技術(shù)架構(gòu)。建筑工程成本數(shù)據(jù)維度比較復雜，既有人工、材料、機械費用，也有施工管理費等，其中材料、機械費用在建筑工程成本中占比大，是項目成本管理的重點。建筑工程成本大數(shù)據(jù)架構(gòu)，是根據(jù)工程項目成本的需求精準計算、采購、驗收、存儲、使用，以及費用/價格核算等業(yè)務組織需求，從技術(shù)和應用視角進行大數(shù)據(jù)相關基礎設施、存儲、計算、管理、應用等分層和組件化設計。

結(jié)合工程項目現(xiàn)場物料成本的業(yè)務需要，建筑工程項目成本大數(shù)據(jù)總體架構(gòu)主要包含大數(shù)據(jù)基礎資源層、大數(shù)據(jù)管理與分析層，以及大數(shù)據(jù)應用和服務層三部分。如圖1 所示。

圖1 建筑工程項目成本大數(shù)據(jù)架構(gòu)

圖2 BIM 模型實時展示工程進度

圖3 工程量資源量及資金曲線

大數(shù)據(jù)基礎資源層主要指基礎設施和數(shù)據(jù)資源，是指利用服務器集群類硬件平臺、云計算平臺或兩者結(jié)合的方式，通過數(shù)據(jù)映像技術(shù)，從工程項目前期數(shù)據(jù)資源網(wǎng)站上獲取成本基礎數(shù)據(jù)信息，如工程投標成本信息等，也可利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)施工現(xiàn)場一線成本活動，如現(xiàn)場驗收、存儲等，采集獲得工程成本實時數(shù)據(jù)，完成各類文件、類表結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、文檔數(shù)據(jù)、圖數(shù)據(jù)的采集與存儲。

大數(shù)據(jù)管理與分析層主要包含元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)倉庫、主數(shù)據(jù)的管理以及數(shù)據(jù)計算、分析和挖掘等活動。元數(shù)據(jù)是關于數(shù)據(jù)的組織、數(shù)據(jù)域及其關系的信息，是信息資源描述的重要工具,可以用于信息資源管理的各個方面,包括信息資源的建立、發(fā)布、轉(zhuǎn)換、使用、共享等。工程項目成本的屬性，如材料性質(zhì)、數(shù)量、進場時間、存儲時間等都是成本元數(shù)據(jù)的內(nèi)容。對元數(shù)據(jù)進行標準化管理，可以有效提高數(shù)據(jù)的可理解性和共享性，提升數(shù)據(jù)戰(zhàn)略信息的價值。數(shù)據(jù)倉庫主要有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲與管理，以及結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)管理等功能，與元數(shù)據(jù)管理有著較深的依賴關系。主數(shù)據(jù)是指在整個企業(yè)范圍內(nèi)各個系統(tǒng)(操作/事務型應用系統(tǒng)以及分析型系統(tǒng))間要共享的數(shù)據(jù)，如與客戶、供應商、賬戶及組織單位相關的數(shù)據(jù)。對建筑企業(yè)成本管理部門來說，在工程成本管理中，主數(shù)據(jù)管理可以提供統(tǒng)一的業(yè)務實體定義,簡化和改進流程并快速響應業(yè)務需求。

大數(shù)據(jù)應用與服務層主要涵蓋了大數(shù)據(jù)可視化、大數(shù)據(jù)交易與共享以及大數(shù)據(jù)應用接口等方面，以及基于大數(shù)據(jù)的應用服務等方面的內(nèi)容。大數(shù)據(jù)時代，解決了數(shù)據(jù)傳輸和輸入輸出速度慢的瓶頸，提高了數(shù)據(jù)模擬和可視化的效率，已經(jīng)可以實現(xiàn)包含時序特征的大數(shù)據(jù)可視化和展示，在工程項目中，為工程成本可視化管理提供了可能[3]。大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)訪問一般是通過開放平臺接口來實現(xiàn)，為大數(shù)據(jù)的應用提供了通用機制，該服務能夠?qū)崿F(xiàn)與平臺、語言和通信協(xié)議無關的數(shù)據(jù)交換，為不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享和交互提供了通用解決方案，為工程成本業(yè)務活動管理提供了極大的便利。

2 大數(shù)據(jù)技術(shù)在建筑工程項目成本控制中的具體應用

金科照母山項目B5—1/05 地塊二標段工程（以下簡稱“金科工程”），總建筑面積18.8 萬m2，主要由地下車庫、1#樓酒店、2#樓多層商業(yè)、9#樓超高層辦公大樓組成。在具體建設過程中，施工單位重慶建工住宅建設有限公司（以下簡稱“住建公司”）積極應用大數(shù)據(jù)技術(shù)對工程成本進行管控，提升成本管控信息化水平，以期達到高質(zhì)量、降本增效的目的。

2.1 大數(shù)據(jù)平臺的構(gòu)建

住建公司在進行數(shù)字住建建設規(guī)劃，集成云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、BIM 等前沿技術(shù)，構(gòu)建了“數(shù)智企業(yè)”平臺（以下簡稱“數(shù)智平臺”），該平臺是依托物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)建立的大數(shù)據(jù)管理平臺。首先，在工程項目將施工現(xiàn)場的應用和硬件設備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)匯集到這個統(tǒng)一的平臺，進行數(shù)據(jù)整合及清洗，形成數(shù)據(jù)中心。然后對大數(shù)據(jù)進行存儲與協(xié)同等管理，利用云計算、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)開展大數(shù)據(jù)的分析應用，提供可視化等服務。

2.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)工程成本控制中的應用步驟

1）利用大數(shù)據(jù)對成本的事前計劃進行精準預測

成本預測的精準性是成本控制的基礎。通過大量數(shù)據(jù)成本信息的收集（包括住建公司內(nèi)部、行業(yè)），分析確定“金科工程”的成本控制目標。在工程項目中，利用數(shù)據(jù)映射技術(shù)將成本數(shù)據(jù)（元數(shù)據(jù)）與BIM 模型關聯(lián)，形成成本BIM 模型，實現(xiàn)成本的物料需求的精準計算，并在數(shù)智平臺上展示，實現(xiàn)成本的可視化管理，達到優(yōu)化資源儲備，為現(xiàn)場材料員和施工員完成采購計劃、進料、驗收、限額領料、消耗控制提供技術(shù)和數(shù)據(jù)支撐。

2）利用大數(shù)據(jù)對成本的事中控制進行精確管理

工程成本的消耗伴隨著工程建設的進行而進行，其中物料供應的現(xiàn)場管理一直以來都是成本事中控制工作的重點及難點。在“金科工程”中，對于非稱重材料（如鋼筋）采用移動APP 現(xiàn)場實時點驗，對于稱重材料采用實現(xiàn)過磅數(shù)據(jù)的自動采集、圖像采集等多種技術(shù)手段，實現(xiàn)了對物料進行實時驗收的稱重材料（圖4、圖5）。

圖4 材料入場數(shù)據(jù)采集

圖5 移動端驗收鋼筋數(shù)量

在數(shù)智平臺上，利用數(shù)據(jù)云計算技術(shù)，對進出場物料及時統(tǒng)計，掌握實際采購、實際到貨情況防止材料進場損失；對收發(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。利用平臺的數(shù)據(jù)分析功能，根據(jù)多項目數(shù)據(jù)監(jiān)測，全維度智能分析，分析現(xiàn)場材料偏差情況，出現(xiàn)問題及時預警，及時處理。數(shù)智平臺上能通過遠程視頻直播過磅收料卸料情況，全方位監(jiān)控攝像覆蓋范圍，實現(xiàn)公司遠程監(jiān)督與管理，有利于督促規(guī)范管理實施。解決了以往供應鏈成本管理中缺乏透明度、多變性不可控、信息共享差的難題。

3）利用大數(shù)據(jù)對成本的事后核查進行精益管理

在數(shù)智平臺上，將BIM 模型與成本預算、合約清單及施工合同、施工進度、工程量清單核算等進行關聯(lián)，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)重復錄入，又確保結(jié)算數(shù)據(jù)真實可靠[4]。方便成本核算的全過程數(shù)據(jù)（主數(shù)據(jù)）管理及運用，對后續(xù)工程款支付、企業(yè)成本核算、賬務流程實現(xiàn)精細化管理。

4）利用大數(shù)據(jù)進行工程成本控制的潛在價值

利用大數(shù)據(jù)進行工程成本控制，不僅僅體現(xiàn)為單一項目的成本控制；在建筑施工企業(yè)層面，建立項目成本數(shù)據(jù)采集模型，可以收集、存儲海量的成本業(yè)務數(shù)據(jù)。采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，建立價格指標關聯(lián)分析模型，以地區(qū)、業(yè)務板塊和業(yè)務發(fā)生時點為主要維度，結(jié)合政策調(diào)整、價格變化等相關社會經(jīng)濟指標，就可對成本管理影響因素進行深度挖掘。例如，通過材料總量對比、偏差情況、環(huán)比走勢、扣量走勢等，監(jiān)控變化趨勢、識別管理重點、分析問題原因，輔助材料計劃決策、資金計劃決策。通過供應商負差排名、扣量排名、供貨排名等，識別供應商真實供貨信譽、供貨質(zhì)量、供貨實力，輔助供應商招采決策、評估決策。通過作業(yè)人員收發(fā)料排名、識別超負差次數(shù)/超負差率排名，提供績效考核依據(jù)、工作效益評估標準，輔助人員評價決策、選拔決策。

2.3 大數(shù)據(jù)技術(shù)在建筑工程成本控制中的應用效果

數(shù)智平臺是匯集建筑企業(yè)、工程項目所有信息的重要大數(shù)據(jù)平臺，是應對數(shù)據(jù)時代發(fā)展的標準頂層設計，是建筑業(yè)行業(yè)與企業(yè)信息化信息資源共享和深度挖掘的基礎。通過數(shù)智平臺，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)良好接入性的特點，實現(xiàn)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及智能化信息技術(shù)等進行有效結(jié)合、高效應用，無論對于工程項目管理人員、還是企業(yè)部門業(yè)務人員，在項目成本管理中都大幅度降低了重復工作量，大大地提升了工作效率[5]。根據(jù)“金科工程”具體建設內(nèi)容及工程成本（如《建設工程預算定額》）等相應標準，對大數(shù)據(jù)技術(shù)在建筑工程成本控制中的應用效果進行測評，結(jié)果顯示，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的成本控制模式能夠?qū)ㄖこ添椖砍杀究刂铺峁└玫氖虑?、事中、事后控制措施，提升了技術(shù)硬軟件、人員素質(zhì)的信息化水平，減少了不必要的成本支出，減少了失效管理造成的成本損失，在“金科工程”獲得了較好的成本效益。

3 結(jié)語

利用數(shù)智平臺，實現(xiàn)了對企業(yè)及項目兩個層面工程成本大數(shù)據(jù)的協(xié)同集成管理，平臺的大數(shù)據(jù)技術(shù)管理解決了之前建筑企業(yè)對項目的工程成本監(jiān)管無抓手、無法深入的問題，使項目工地物料管理透明化。所有業(yè)務都能夠基于工程項目成本數(shù)據(jù)進行驅(qū)動，有利于及時掌握項目工地生產(chǎn)的信息，能迅速發(fā)現(xiàn)項目工地生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的成本問題并進行預測，根據(jù)市場的變化迅速調(diào)整公司物資供應策略，實現(xiàn)資源的快速調(diào)度，真正通過數(shù)據(jù)來推動項目成本效益的增長。