企業(yè)視角下智慧工地探索與場景應(yīng)用分析

摘要：隨著信息化和智能化技術(shù)的普及，智慧工地已成為推動建筑業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵手段，對提升企業(yè)項目現(xiàn)場管理水平具有重要作用。為研究企業(yè)視角下的智慧工地建設(shè)和場景應(yīng)用情況，以A企業(yè)為例，系統(tǒng)總結(jié)其智慧工地管理組織架構(gòu)，并對人員管理、設(shè)備管理等9類智慧工地場景的應(yīng)用覆蓋度進(jìn)行統(tǒng)計分析。同時，采用二級模糊綜合評價法對場景應(yīng)用效果進(jìn)行評估，綜合評價結(jié)果為“良好”。在此基礎(chǔ)上，從使用成本、技術(shù)集成等方面對智慧工地場景的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并提出綜合考慮實際效用與經(jīng)濟(jì)可行性、加強(qiáng)項目管理人員與技術(shù)研發(fā)人員的交流與協(xié)作、積極開展案例展示和業(yè)務(wù)培訓(xùn)等改進(jìn)措施，旨在為相關(guān)單位開展智慧工地建設(shè)和應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：智慧工地；組織架構(gòu)；應(yīng)用覆蓋度；應(yīng)用效果

0引言

建筑業(yè)作為我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、城鄉(xiāng)建設(shè)和民生改善中發(fā)揮著重要作用?！笆奈濉睍r期是建筑業(yè)加快轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵期，行業(yè)迫切需要從追求高速增長轉(zhuǎn)向追求高質(zhì)量發(fā)展。然而，當(dāng)前我國建筑業(yè)仍面臨發(fā)展方式粗放、高耗能與高排放、質(zhì)量安全事故時有發(fā)生、工地勞動力老齡化等諸多挑戰(zhàn)[1]。因此，推動建筑業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級顯得尤為迫切。在此背景下，探索將信息化和智能化技術(shù)深度融入傳統(tǒng)工程建設(shè)領(lǐng)域，構(gòu)建智慧工地系統(tǒng)，實現(xiàn)施工管理的智能化、自動化，形成一種新型的建設(shè)模式，具有重要的實踐意義和參考價值。

經(jīng)過多年發(fā)展，我國智慧工地建設(shè)已經(jīng)經(jīng)歷了智慧研究階段、概念定義階段與實施探索階段[2]，目前正處于規(guī)范推廣階段。近年來，在政策法規(guī)引導(dǎo)和信息化技術(shù)普及的推動下，建筑業(yè)企業(yè)將物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息化技術(shù)應(yīng)用于施工現(xiàn)場，圍繞“人機(jī)料法環(huán)”五大關(guān)鍵要素和“三控三管一協(xié)調(diào)”的工作范疇，不斷拓展智慧工地場景的應(yīng)用范圍和深度，使得智慧工地理念深入人心，顯著提升了施工效率和管理水平[3-5]。目前，智慧工地的建設(shè)和應(yīng)用已積累了大量的實踐經(jīng)驗和技術(shù)成果，一些學(xué)者和業(yè)界人士也進(jìn)行了相關(guān)總結(jié)。然而，現(xiàn)有研究大多聚焦于智慧工地的實施案例分析和應(yīng)用模塊介紹[6-7]，或圍繞管理平臺系統(tǒng)進(jìn)行闡述[8-9]，對企業(yè)層面推進(jìn)智慧工地建設(shè)的研究相對較少。此外，盡管一些研究對智慧工地場景的應(yīng)用效果開展了評價，但主要圍繞人員管理、安全管控等少數(shù)場景展開，缺乏全面系統(tǒng)的綜合性評價[10-11]。為此，本文以A企業(yè)為例，詳細(xì)闡述智慧工地管理組織架構(gòu)，并對該企業(yè)實施的9類智慧工地場景應(yīng)用的覆蓋度和效果進(jìn)行評價和分析，旨在為相關(guān)單位有效開展智慧工地建設(shè)、合理選擇應(yīng)用場景、針對性改進(jìn)場景應(yīng)用條件提供參考，為行業(yè)推進(jìn)智慧工地建設(shè)提供案例支持。

1案例介紹

1.1企業(yè)背景

A企業(yè)是一家專業(yè)從事城市基礎(chǔ)設(shè)施投資、建設(shè)、運(yùn)營管理的國有特大型企業(yè)集團(tuán)，在推進(jìn)重大工程建設(shè)、加強(qiáng)城市精細(xì)化管理、保障城市安全平穩(wěn)運(yùn)行等方面發(fā)揮了主力軍作用。該企業(yè)旗下?lián)碛卸嗉易庸?，業(yè)務(wù)涵蓋路橋、水務(wù)、環(huán)境、置業(yè)四大業(yè)務(wù)板塊。

自2021年起，A企業(yè)錨準(zhǔn)智能建造轉(zhuǎn)型升級的目標(biāo)，將智慧工地建設(shè)作為提升工程管理水平的關(guān)鍵舉措。4年來，A企業(yè)秉持“需求牽引、急用先行、持續(xù)改進(jìn)”的原則，按照“定標(biāo)準(zhǔn)、推試點、抓推廣、出成效”的節(jié)奏，積極推動各級單位和子公司開展智慧工地建設(shè)，不斷深化和夯實企業(yè)智慧工地建設(shè)的基礎(chǔ)。

由上述背景可知，A企業(yè)多元化的業(yè)務(wù)板塊和扎實的工作進(jìn)展，使其成為從企業(yè)視角探索智慧工地建設(shè)和分析場景應(yīng)用的典型案例，具有重要的研究價值和借鑒意義。

1.2數(shù)據(jù)收集與處理

A企業(yè)的智慧工地建設(shè)工作由項目管理部門主導(dǎo)，通過該部門向各級子公司和下屬項目收集相關(guān)資料和數(shù)據(jù)。為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，對重點指標(biāo)進(jìn)行全面核查，對一般指標(biāo)進(jìn)行隨機(jī)抽查。

2A企業(yè)智慧工地管理組織架構(gòu)

雖然A企業(yè)各子公司的建設(shè)項目類型有所不同，但它們在推進(jìn)智慧工地工作時的路徑相似：在初期都會選擇典型項目作為試點，以探索實施路徑、管理方式、協(xié)同機(jī)制等內(nèi)容；隨著在試點項目中的經(jīng)驗不斷豐富，子公司將逐步擴(kuò)大智慧工地的覆蓋范圍，最終形成企業(yè)主導(dǎo)、項目全覆蓋的管理模式。

在從項目試點到全面覆蓋的過程中，為有效推進(jìn)智慧工地的建設(shè)和管理，企業(yè)需要建立清晰的組織架構(gòu)，明確各方責(zé)任，并制定嚴(yán)格的管控流程和相關(guān)制度標(biāo)準(zhǔn)。A企業(yè)智慧工地組織架構(gòu)和職責(zé)分工如圖1所示。

典型的組織架構(gòu)是基于A企業(yè)原有結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步職責(zé)分工，在A企業(yè)和子公司層面，負(fù)責(zé)智慧工地總體布局和把控的主要包括以下三個關(guān)鍵部門：

（1）智慧工地主管部門。該部門通常為工程管理部門，負(fù)責(zé)A企業(yè)和子公司智慧工地的整體推進(jìn)和協(xié)調(diào)工作，包括統(tǒng)籌推進(jìn)，制定制度、標(biāo)準(zhǔn)和管理辦法，定期考核評價各項目的智慧工地建設(shè)和應(yīng)用情況，并積極開展宣傳推廣工作。

（2）智慧工地平臺管理部門。該部門通常為規(guī)劃技術(shù)部門，負(fù)責(zé)開發(fā)和維護(hù)子公司的智慧工地管控平臺。此外，還負(fù)責(zé)新項目的接入、新業(yè)務(wù)和新場景的開發(fā)協(xié)調(diào)，以及與其他單位的平臺對接。

（3）智慧工地費(fèi)用管理部門。該部門一般為合約管理部門，負(fù)責(zé)管理與智慧工地相關(guān)的費(fèi)用，并將相關(guān)要求納入招標(biāo)文件，以確保費(fèi)用合理透明。

項目部主要負(fù)責(zé)智慧工地的具體實施和應(yīng)用，參建各方的主要職責(zé)分工如下：

（1）建設(shè)方。負(fù)責(zé)項目智慧工地的整體規(guī)劃和有效實施。根據(jù)企業(yè)要求制定符合項目實際需求的智慧工地策劃方案，落實智慧工地日常管理工作，監(jiān)督施工方、監(jiān)理方及其他參建單位應(yīng)用智慧工地相關(guān)場景。

（2）施工方。負(fù)責(zé)智慧工地的具體建設(shè)、使用和維護(hù)。根據(jù)行業(yè)主管部門和建設(shè)方的要求，參與制訂智慧工地策劃方案，現(xiàn)場落實軟硬件配置和場景應(yīng)用，積極探索符合項目特點的智慧管理手段。

（3）監(jiān)理方。負(fù)責(zé)監(jiān)督智慧工地的應(yīng)用情況。督促施工方在現(xiàn)場執(zhí)行相關(guān)功能模塊，利用智慧工地場景加大監(jiān)管力度。

3A企業(yè)智慧工地場景應(yīng)用分析

3.1場景應(yīng)用覆蓋度統(tǒng)計與分析

A企業(yè)在推進(jìn)智慧工地建設(shè)過程中，根據(jù)多方調(diào)研，并結(jié)合企業(yè)的實際情況，圍繞人員管理、設(shè)備管理、物料管理、文明施工、進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、安全管理、合同管理、視頻監(jiān)控9類智慧工地場景推出72個具體的應(yīng)用場景，以供各建設(shè)項目參考。目前，在A企業(yè)的所有項目中，這些場景的應(yīng)用情況存在差異，有些獲得了廣泛應(yīng)用，有些則應(yīng)用較少。本文統(tǒng)計了這些場景在A企業(yè)項目現(xiàn)場應(yīng)用的數(shù)量占A企業(yè)項目總數(shù)的比例，得到各類智慧工地場景在A企業(yè)項目現(xiàn)場的應(yīng)用覆蓋度，如圖2所示。

根據(jù)圖2，A企業(yè)9類場景的應(yīng)用覆蓋度可以分為三種情況：

（1）基本實現(xiàn)全覆蓋的場景類別。共有三大類：設(shè)備管理（100%）、安全管理（95%）和視頻監(jiān)控（100%）。設(shè)備管理和安全管理是目前行業(yè)內(nèi)優(yōu)先考慮的模塊，因此得到了廣泛應(yīng)用；視頻監(jiān)控是保障其他場景順利實施的基礎(chǔ)性模塊，從而決定了其應(yīng)用的全面性。

（2）覆蓋度相對較高的場景類別。共有兩大類：人員管理（83%）和文明施工（70%）。在人員管理方面，目前針對勞務(wù)人員薪資的信息化管理的覆蓋度和準(zhǔn)確度還有待提高；文明施工方面，目前工地現(xiàn)場尚未利用智慧化手段實現(xiàn)對垃圾、廢氣和污水排放等環(huán)節(jié)的精細(xì)化管控。

（3）覆蓋度相對較低的場景類別。共有四大類：物料管理（33%）、進(jìn)度管理（38%）、質(zhì)量管理（40%）和合同管理（33%）。這些場景覆蓋度偏低的原因如下：①物料管理方面，盡管現(xiàn)有技術(shù)已在物料加工廠廣泛應(yīng)用，但在施工現(xiàn)場的應(yīng)用效果不佳。一方面，項目現(xiàn)場引入智慧化管理設(shè)備的成本遠(yuǎn)高于減少的人力成本；另一方面，一些設(shè)備對外界環(huán)境要求較高，限制了其在項目現(xiàn)場的應(yīng)用。②進(jìn)度管理方面，目前只能實現(xiàn)計劃進(jìn)度與實際進(jìn)度的在線填報，以及對物料和機(jī)械設(shè)備等進(jìn)度元素的定位追蹤，但形象進(jìn)度的自動比對、分析和預(yù)警功能尚未實現(xiàn)。此外，智能化自動調(diào)整進(jìn)度的技術(shù)與項目現(xiàn)場的適配度也有待提高。③質(zhì)量管理方面，現(xiàn)有技術(shù)較多依賴于構(gòu)建數(shù)字化模型，并且對模型的精度有較高要求。但由于成本和工期的限制，一些小型項目無法建立此類模型，從而影響了部分智慧化質(zhì)量控制技術(shù)的應(yīng)用。此外，質(zhì)量檔案、方案等文件仍未完全實現(xiàn)信息化管理，這與傳統(tǒng)項目管理中的一些紙質(zhì)化規(guī)定有關(guān)，需要多方協(xié)力推動數(shù)字化理念的普及。④合同管理方面，由于涉及的相關(guān)方和要素較多，引入智慧化技術(shù)可能會挑戰(zhàn)原有管理模式，并且不同合同的條款和流程差異較大，增加了智慧化技術(shù)應(yīng)用的復(fù)雜性和風(fēng)險，因此尚未在項目中得到全面應(yīng)用。

3.2場景應(yīng)用效果評價

為了進(jìn)一步評價智慧工地場景應(yīng)用效果，A企業(yè)選擇了17個建設(shè)項目，采用二級模糊綜合評價法對已經(jīng)應(yīng)用的智慧工地場景進(jìn)行效果評價。這些項目涵蓋了房屋建筑工程、市政工程、水利工程、水運(yùn)工程等多種類型，以打破單一性質(zhì)項目可能引發(fā)的評價局限，確保評價結(jié)果的全面性和客觀性。

在評價過程中，首先，確定因素集U=｛U1，U2，U3，U4，U5，U6，U7，U8，U9｝=｛人員管理，設(shè)備管理，物料管理，文明管理，進(jìn)度管理，質(zhì)量管理，安全管理，合同管理，視頻監(jiān)控｝。其次，根據(jù)各類場景的特征，將9個一級影響指標(biāo)進(jìn)一步細(xì)化為多個二級影響指標(biāo)，形成多層次的效果評價指標(biāo)體系。綜合參考目前國內(nèi)各省市的智慧工地地方性標(biāo)準(zhǔn)，確定各影響指標(biāo)的權(quán)重。最終得出A企業(yè)智慧工地場景應(yīng)用的模糊評價結(jié)果，見表1。

采用專家評分的方式對17個建設(shè)項目的智慧工地應(yīng)用效果進(jìn)行評價。專家均具備智慧工地、智能建造、數(shù)字化技術(shù)和項目管理等方面的專業(yè)背景，根據(jù)其專業(yè)知識和現(xiàn)場調(diào)研情況進(jìn)行評分。評價集V=｛V1，V2，V3，V4｝=｛優(yōu)秀，良好，一般，差｝。匯總各專家的評分結(jié)果后求平均值，得到各二級指標(biāo)的單因素模糊評價結(jié)果，具體見表1。

根據(jù)表1中二級指標(biāo)的模糊評價結(jié)果和權(quán)重，計算一級指標(biāo)的評價結(jié)果。公式如下

B1=A1×R1

=（0.3，0.3，0.2，0.2）×

0.70.20.100.30.40.20.10.40.40.10.10.10.30.40.2

=（0.40，0.32，0.19，0.09）

（1）

B2=A2×R2

=（0.2， 0.3， 0.3， 0.2）×0.40.30.20.10.10.20.50.20.10.30.40.20.10.50.30.1

=（0.16， 0.31， 0.37， 0.16）（2）

B3=A3×R3

=（0.3， 0.4， 0.3）×0.30.60.100.20.40.30.10.20.40.30.1

=（0.23， 0.46， 0.24， 0.07）（3）

B4=A4×R4

=（0.7， 0.3）×0.60.30.100.10.30.40.2

=（0.45， 0.30， 0.19， 0.06）（4）

B5=A5×R5

=（0.2， 0.4， 0.4）×0.30.40.20.10.20.40.20.20.10.30.50.1

=（0.18， 0.36， 0.32， 0.14）（5）

B6=A6×R6

=（0.3， 0.3， 0.2， 0.2）×0.40.40.10.10.40.30.20.10.30.30.20.20.30.40.20.1

=（0.36， 0.35， 0.17， 0.12）（6）

B7=A7×R7

=（0.2， 0.3， 0.3， 0.2）×0.30.40.20.10.30.50.200.50.40.100.20.40.20.2

=（0.34， 0.43， 0.17， 0.06）（7）

B8=A8×R8

=（0.5， 0.5）×0.10.30.40.20.10.60.20.1

=（0.10， 0.45， 0.30， 0.15）（8）

B9=A9×R9

=（0.4， 0.3， 0.4）×0.60.4000.40.50.100.40.40.10.1

=（0.48， 0.43， 0.06， 0.03）（9）

根據(jù)式（1）～式（9），可得評價矩陣如下

R=B1B2B3B4B5B6B7B8B9=0.400.320.190.090.160.310.370.160.230.460.240.070.450.300.190.060.180.360.320.140.360.350.170.120.340.430.170.060.100.450.300.150.480.430.060.03（10）

由表1可知，一級指標(biāo)的權(quán)重集為

A=（0.10，0.10，0.10，0.15，0.10，0.10，0.15，0.10，0.10）（11）

由式（10）和式（11），可得A企業(yè)智慧工地場景應(yīng)用效果的評價向量為

B=A×R=（0.31，0.38，0.22，0.09）（12）

根據(jù)最大隸屬度原則，由式（10）可知，A企業(yè)9類智慧工地場景中，應(yīng)用效果“優(yōu)秀”的場景有人員管理、文明施工、質(zhì)量管理和視頻監(jiān)控；“良好”的有物料管理、進(jìn)度管理、安全管理和合同管理；“一般”的只有設(shè)備管理。由式（12）可知，A企業(yè)智慧工地場景應(yīng)用效果綜合評價為“良好”。

3.3場景應(yīng)用現(xiàn)狀分析及改進(jìn)措施

根據(jù)前述對A企業(yè)智慧工地場景應(yīng)用覆蓋度的統(tǒng)計和效果評價，可以看出，一些類別的場景應(yīng)用覆蓋度較低；另一些類別的場景應(yīng)用覆蓋度雖然較高，但其應(yīng)用效果一般。通過深入調(diào)研各項目現(xiàn)場，分析一些場景未能廣泛應(yīng)用或應(yīng)用效果不佳的主要原因如下：

（1）使用成本高。不同場景需要投入不同資源，包括硬件設(shè)備、軟件許可和人員培訓(xùn)費(fèi)用等多個方面。當(dāng)一些場景的成本投入無法與預(yù)期回報匹配時，這些場景往往僅停留在試驗測試或示范展示階段。

（2）技術(shù)集成難。一些場景需要與現(xiàn)有系統(tǒng)和流程集成，可能存在集成問題，影響使用順暢度。

（3）場景與現(xiàn)場適配度不高。一些場景技術(shù)只是從其他領(lǐng)域直接引入建設(shè)領(lǐng)域，未根據(jù)現(xiàn)場實際管理需求進(jìn)行二次開發(fā)和更新，導(dǎo)致其與現(xiàn)場的適配度較低，實際效果不佳。

（4）風(fēng)險與不確定性。一些項目管理者擔(dān)心使用智慧工地場景可能帶來技術(shù)穩(wěn)定性不足、數(shù)據(jù)安全難以保障等風(fēng)險，因此對新技術(shù)持謹(jǐn)慎態(tài)度。

（5）文化與習(xí)慣。每種智慧工地場景均是對一種或多種現(xiàn)有管理方式的補(bǔ)充或替代。然而，有些項目團(tuán)隊的傳統(tǒng)管理方式已根深蒂固，團(tuán)隊成員對管理方式的改變持保守態(tài)度，影響了智慧工地場景的采納和應(yīng)用效果。

（6）推廣與培訓(xùn)不足。缺乏有效的推廣措施和場景使用培訓(xùn)，導(dǎo)致項目團(tuán)隊未能充分理解智慧工地的潛在價值。

綜上所述，智慧工地某些場景未能得到廣泛應(yīng)用或應(yīng)用效果不佳，其原因是多方面的。為有效改進(jìn)這一現(xiàn)狀，可以采取以下措施予以改進(jìn)：

（1）在選擇應(yīng)用場景時，應(yīng)綜合考慮實際效用和經(jīng)濟(jì)可行性，選擇性價比高的應(yīng)用場景，以提高智慧工地的普及度和可持續(xù)發(fā)展。

（2）結(jié)合現(xiàn)場管理的需求和痛點，加強(qiáng)項目現(xiàn)場管理人員與智慧工地技術(shù)研發(fā)人員的深度交流與協(xié)作。通過將項目現(xiàn)場人員對工程問題的深入理解與研發(fā)人員的專業(yè)能力有機(jī)結(jié)合，針對性地研發(fā)出更契合現(xiàn)場管理需求的場景應(yīng)用，提高場景與現(xiàn)場的適配度，并進(jìn)一步降低應(yīng)用風(fēng)險。

（3）通過案例分享，展示智慧工地場景的價值和優(yōu)勢，增加項目方對智慧工地的理解和接受度。同時，通過業(yè)務(wù)培訓(xùn)，幫助現(xiàn)場人員掌握相關(guān)場景的有效使用方法，提高實際效能。

4結(jié)語

本文以A企業(yè)為例，從企業(yè)視角分析了智慧工地管理模式和場景應(yīng)用現(xiàn)狀，得到主要結(jié)論如下：

（1）企業(yè)在推進(jìn)智慧工地建設(shè)過程中，將逐步建立一套從企業(yè)層面到項目層面的組織架構(gòu)。該架構(gòu)明確了智慧工地的制度制定、平臺開發(fā)、方案策劃、場景應(yīng)用、費(fèi)用支出、監(jiān)督管理等方面的職責(zé)分工，為智慧工地高效推進(jìn)提供了組織保障。

（2）通過對A企業(yè)智慧工地場景應(yīng)用覆蓋度的統(tǒng)計分析和效果評價，發(fā)現(xiàn)不同類別的場景在實際應(yīng)用中存在顯著差異。因此，建議企業(yè)在推廣智慧工地時，根據(jù)各類場景的特點和需求進(jìn)行分類分級考慮，以提升場景的實際效用，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)社會效益。

（3）在智慧工地場景研發(fā)與應(yīng)用過程中，企業(yè)會面臨使用成本過高、技術(shù)集成難、場景與現(xiàn)場適配度不足、風(fēng)險與不確定性、文化與習(xí)慣阻力、推廣與培訓(xùn)不足等諸多挑戰(zhàn)。針對這些挑戰(zhàn)，本文提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，旨在為相關(guān)單位開展智慧工地建設(shè)和場景選擇提供參考，助于行業(yè)更好地推進(jìn)智慧工地建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2024-08-01

作者簡介：

陳明（1995—），男，博士，工程師，研究方向：項目管理、智慧工地。