基于綠色施工智能信息平臺的建筑施工企業數字化轉型實踐

羅慶志，余杰，龐道濟，史靈玉

（重慶建工住宅建設有限公司，重慶 400015）

0 引言

經過十幾年的努力，我國建筑企業信息化得到了較大的發展。而“互聯網+”、大數據信息時代的到來，對建筑企業大數據信息技術提出了全新的挑戰。在此背景下，習近平總書記為企業發展提出了明確的指引：“要發展數字經濟，加快推動數字產業化，依靠信息技術創新驅動，不斷催生新產業新業態新模式，用新動能推動新發展。要推動產業數字化，利用互聯網新技術新應用對傳統產業進行全方位、全角度、全鏈條的改造，提高全要素生產率，釋放數字對經濟發展的放大、疊加、倍增作用。”[1]

一方面，面對經濟格局的重塑、資源成本的上升、環境的束縛，建筑企業傳統的粗放式經營已難以為繼；另一方面，“互聯網+”、大數據信息時代的到來，為建筑企業帶來了創新驅動和新的發展契機。建筑企業將邁入數字化轉型和賦能的必經之路。

1 綠色施工背景下建筑企業數字經濟新發展面臨的困難

綠色施工是建筑企業可持續發展的必然選擇，是以資源的高效利用為核心，以環保優先為原則，追求高效、低耗、環保，統籌兼顧，實現經濟、社會、環保（生態）綜合效益最大化的施工模式。隨著建筑行業信息化程度的不斷加深，企業的信息化建設越來越趨向具體工程項目的落地應用。利用信息技術、基于綠色施工的智慧化施工管理模式，使得企業對建設項目的管理更加深入且高效，直接從項目上挖掘數字經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

隨著技術的發展和項目管理水平的提高，越來越多的軟件系統和智能設備已被廣泛應用于綠色施工的現場管理[2]。對應于綠色施工的標準，每個應用通常只解決一個點的業務需求，項目管理者面對各個分散的應用和孤立的數據，難以實現對項目的綜合管理和目標監控，現場人、機、料等管理效率仍然較低，綠色施工的建設難以達到預期的效果。

1.2 企業集團層面的項目信息集成及管理難度大

隨著業務量的增加、企業規模的擴大，建筑企業內部專業發展和生產經營管理工作日漸復雜龐大，企業業務信息化發展在一定程度上解決了內部管理的難題[3]。但是，目前建筑企業的業務管理系統以經營性業務協同管理模式和機制為主，從而導致了面向工程項目的業務需求開口少，針對項目專業化管理模塊少，造成在企業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 項目與企業間的工程信息數據共享難、應用率低

建筑行業中信息技術的應用已有一定的發展，特別是建筑信息模型技術的優勢已得到行業廣泛認可，對單個工程項目的建設管理發揮了較大的作用。然而，由于項目與企業間的信息資源共享和業務協同能力不足，對于已積累的大量項目數據與模型缺乏有效利用。例如，工程項目上綠色施工現場針對節能、節材、節水、節地和環境保護要求而采集到核心元素信息，如相關質量元素、材料使用元素、安全元素、農民工工資元素等數據，集團公司卻未進行數據集成，數據價值難以發揮。

2 基于綠色施工智能信息數據的建筑施工企業經營管控平臺

解決上述問題的途徑是提供一種基于數據和模型共享的管控平臺，數據和模型共享基礎的建設和完善，能為建設其他智能決策支持系統提供條件，在滿足智能決策支持系統功能目標的同時，又能進一步帶動數據和模型共享平臺的建設和完善，從而在這一構建模式下實現數據和模型共享基礎建設同決策支持系統建設相互促進的良性循環[4]。

結合多年豐富的專業技術管理經驗、企業信息技術發展新需求，開發了基于綠色施工智能信息的建筑施工企業經營管控平臺。

2.1 綠色施工關鍵元素智能建造數據云平臺規劃與構建

綠色施工關鍵元素智能數據云平臺（以下簡稱“云平臺”）是依托物聯網、互聯網建立的大數據管理平臺，是一種全新的建造管理模式。

該平臺規劃時，進行頂層設計，梳理企業信息化現狀與數字化轉型要求的差異，分析建筑行業的智能技術需求及發展，以滿足建造業務作業層工作為基礎，同時從滿足監管需要出發，以建筑施工企業為主體，總體規劃，結合行業特色，重點建設技術支撐和硬件支撐（圖1）。作業層的需求按項目的實施階段進行模塊設置，包括設計階段、生產階段、運維階段三大模塊，詳細梳理各階段的管控要點，對應提出智能應用要素。技術支撐層融合行業特色的BIM 技術（內部）和新一代信息技術（外部），結合常規建模平臺與輕量化平臺，在BIM 圖形引擎支持下實現BIM 模型在PC 端和移動端靈活使用；引入新一代信息技術，如云計算、大數據、物聯網等，為綠色施工建造提供更多的外部智能技術支持。對于硬件支撐層面，從應用深度、智能信息發展趨勢上為工程數據共享及挖掘進行先期規劃。

圖1 綠色施工關鍵元素智能管控平臺的規劃

在云平臺架構時，作為一個重要的集成管理系統，根據規劃要求重點解決上述難題。在項目應用層，主要由物聯網采集層收集綠色施工關鍵元素基礎數據，在智慧工地子系統中實現協同管理；在企業集團層，利用云平臺的中臺服務完成多個項目的集成監管、智能決策；依托數據中心、專業技術支撐兩個核心，在項目現場管理子系統與企業信息化系統之間進行數據聯通與驅動，實現企業業務中進行數據挖掘及運用，發掘數據信息的經濟價值（圖2）。

圖2 綠色施工關鍵元素智能建造數據云平臺的架構

2.2 數據共享解決項目層面綠色施工綜合管控的難題

云平臺的基礎數據及信息來源于項目，平臺的應用與智慧工地同根同源，即運用綠色施工的理念和技術構建智慧工地，通過科學管理和技術進步，實現工地數字化、智慧化，實現節能、節材、節水、節地和環境保護（“四節一環保”）。項目層面的綠色施工關鍵元素智能管控子系統，將施工現場的應用和硬件設備集成到一個統一的平臺，并將產生的數據匯集形成數據中心，能夠實現勞務管理、安全施工、綠色施工的智能化和互聯網化（圖2）。實施時，采用自下而上的方式，緊緊圍繞現場核心業務，通過碎片化的眾多子系統，滿足一線管理崗位對現場作業過程的管理需求，有針對性地降低工作量，提高工作效率，減少管理漏洞。

2.3 中臺服務解決企業集團層面項目協同監管的難題

主要面向工程項目的業務領域，由項目的數據、企業中涉及項目的相關業務共同構成管理平臺的服務中臺。通過數據標準和接口的規范，打通數據孤島，將現場應用的子系統集成到服務中臺，創建協同工作環境，搭建立體式管控體系，提高監管效率。服務中臺與各項目業務子系統、企業的業務子模塊進行數據對接，具備對各項目現場綠色施工關鍵元素要素進行遠程監測、管理、統計等功能。服務中臺將項目管控中通用的業務應用與數據分析等功能，如涉及成本、質量、進度、安全、綠色施工元素等管控的專業軟件容器，嵌固在系統中，實現工程數據知識與業務的沉淀和推廣應用，構建起共享服務能力。

2.4 數字化、智能化一體支撐挖掘工程數據潛在價值

在平臺的技術架構下，發揮服務中臺的靈活調配或個性化應用開發的特性，業務應用的擴展將采用“積木式”開發方式，敏捷地響應業務需求，可形成適應各種場景和形態的業務應用[5]。工程數據采集、傳輸、處理和成果推送實現移動化保證了數據的時效性，促進了決策的及時性。即將建設的領導決策分析子系統，是實時采集并集成的一線生產數據決策分析系統，通過大數據分析技術對監管數據進行科學分析、決策和預測，實現智慧型的輔助決策功能，提升企業和項目的科學決策與分析能力。隨著數字化技術演進和自主可控能力的提升，平臺的數據分析由簡單計算向人工智能延伸，將支持智能決策和數字經濟價值的實現。

云平臺在工程項目生產管理、企業運營中，將形成生產經營一體化、業務辦公一體化、資源一體化的美好前景。

3 綠色施工關鍵元素智能建造數據云平臺的實踐與成效

綠色施工關鍵元素智能建造數據云平臺支持了智慧工地和數字企業等智能化應用建設，主要針對以下4 個方面進行工程應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，對設計產品（施工圖紙）、現場施工建造提出優化和完善的建議意見，保證施工過程安全文明、質優、綠色；

（2）結合物聯網技術，使用綠色建材和設備，利用智能物料管理，進行智能管理，實現節約資源、降低消耗的目標；

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

（4）基于移動互聯網，打通了公司與項目數據信息的壁壘，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鍵元素的智能管理效果，在項目、公司層面實現了工程大數據的有效積累，初步嘗試了大數據的挖掘與運用，實現了數字企業建設的初期目標。

3.1 基于BIM 的綠色施工智能現場數據信息管理

貫徹綠色施工理念，利用BIM 技術，基于輕量化、BIM 的云管理平臺，借助移動互聯網技術實現施工現場可視化、虛擬化的協同管理。在施工階段結合施工工藝及現場管理需求對設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計以及場布、施組、進度、材料、設備、質量、安全、竣工驗收等管理應用，做到質量、安全、進度、協同的信息統一及可追溯化，突出了BIM 技術綠色施工關鍵元素智能管控在工程實際應用中的可行、可靠及高效（圖3）。

圖3 智慧工地建造管控頁面

3.2 基于大數據項目成本分析與控制的信息管理

從綠色施工現場入手，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、調整、實施全過程環節實現項目大數據智能運用，深入挖掘工程數據的價值，通過綠色施工節材節能要素智能管控，真正實現節能增效。

應用“智慧工地建造管控-智能物料驗收管理”模塊，借助數據分析平臺端和手機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范化管理，規范了項目物料驗收現場管理，可防止材料進場損失；有助于了解現場材料偏差情況，出現問題及時預警，及時處理。實現了數據驅動管理，現場材料驗收精細化管理；有效堵塞了管理漏洞，節約材料成本，提升項目利潤。

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

3.3 基于智能監測的綠色施工環境管理

運用綠色施工在線監測及量化評價技術，根據綠色施工評價標準，以數字化的方式對施工現場能耗、水耗、施工噪聲、施工揚塵、大型施工設備安全運行狀況等各項綠色施工指標數據進行實時監測、記錄、統計、分析、評價和預警的監測和評價（圖4）。

圖4 綠色施工在線監測管控頁面

3.4 基于互聯網的動態信息管理

綜合運用移動互聯網技術、全球衛星定位技術、視頻監控技術、計算機網絡技術，對項目施工現場的設備調度、計劃管理、安全質量監控等環節進行信息即時采集、記錄和共享，以及數據的整合分析，實現在公司端對企業項目進行安全、高效的統一調配和管理。在平臺上全國的項目地圖中，可直接管理與監督項目數量、建設狀態、項目現場視頻、現場總人數及狀態、設備總數量及狀態、設備告警等（圖5）。

圖5 云平臺——項目信息動態管理

與綠色施工智能建造數據云平臺相互依托、融合的企業信息化建設平臺獲得極大的發展，企業陸續上線行政事務、人力資源、法律事務、市場營銷、工程項目、智慧工地等管理板塊后，近年處理業務量達十幾萬筆，信息化已逐漸融入企業管理方方面面（圖6）。各模塊的上線運行，目前已涵蓋公司收發文管理、通知公告管理、綜合報表上報、新聞發布、工作聯系單等業務，實現了對員工信息管理、勞動合同管理、員工異動管理、證書管理、培訓管理、薪酬管理等業務的全面信息化管理。對于公司的工程項目，以綠色施工關鍵元素為基礎的項目管理模塊，涵蓋標前標后管理、項目合同管理、安全文明施工管理、質量技術管理、生產管理、現場管理、分包管理、項目材設管理、合同過程結算、項目借貸資金收支、發票管理、支票管理、項目團隊誠信評價、法律事務管理等全要素業務模塊，實現全方位管理及服務。

圖6 企業業務數據增長趨勢圖

綠色施工智能建造數據云平臺與企業信息化平臺的融合，使業務處理效率大大提高，在項目用款計劃審批、采購合同審批等重點環節中大大提高了項目、企業的經濟管理效益。通過項目大數據的共享與分析，實現了實時預警，提高了管控效率，提升了公司智能決策的水平。

4 結語

以工程數據和BIM 模型為共享核心，綠色施工關鍵元素智能建造數據云平臺的建設和使用，可以解決綠色施工信息孤立分散、共享性差的難題，以及工程數據信息與企業信息對接與聯動的難題，有助于提升項目現場的綠色施工建造管理效率，提高建筑施工企業對工程項目的管理及監督業務的信息化水平，通過挖掘工程數據的價值，推動建筑施工企業在建筑產業鏈的數字化經濟背景下實現轉型。