大數據技術在建設工程中的運用

侯學良，王 天

（華北電力大學經濟與管理學院，北京 100096）

0 引言

近年來，隨著大數據技術的不斷發展，該技術在信息和數據處理方面所具有的優勢更加突出，不僅在工業、農業、軍事、航天等各行各業得到了廣泛的應用，而且也被廣泛用于人類的日常生活中，成為當今社會發展必不可缺的現代科學技術之一[1]。特別是在工程建設管理領域，由于工程建設項目具有管理對象多、涉及范圍廣、建設時間長、影響因素多等特點，因此，工程項目中所需分析和處理的數據量就極其龐大，而大數據技術的及時引入與應用就為工程項目者及時了解和掌握工程項目的實施狀態，及時分析和發現工程項目的有關問題，并提供了新的有效工具。實踐證明，大數據技術引入工程項目管理領域后，不僅極大地提高了工程項目的管理效率，而且對提高工程項目的質量、進度、費用、安全等方面的管控水平發揮了極其重要的作用，已成為現代工程項目管理的核心技術與重要手段。

1 大數據及大數據處理技術

大數據是一種擁有海量、高增長率和多樣性等特點的信息資產。當遇到常規軟件無法在一定時間范圍內收集、整理、管理并處理的海量數據時，就需要采用能夠對這些海量數據進行快速和優化處理的技術，這種技術即為大數據技術。

大數據技術是通過對數據的追蹤與收集來發現數據內在的聯系，并預測下一階段的狀態與行為。大數據技術在數據采集、分析、管理以及處理方面的完成效率要遠高于傳統的數據采集軟件，其擁有數量大、結構多樣、應用價值高與數據流轉數度快四個特點。建筑工程項目中利用大數據技術可以實現高效快速地處理大量復雜的工程數據，同時也能更早發現并解決許多建筑工程問題。建筑工程數據復雜、繁多，使用大數據技術可以快速高效地處理這些數據。大數據技術對數據的處理優勢可以運用在建筑工程的每一個部分，無論是工程造價、工程質量還是工程管理模式都可以使用大數據技術來輔助管理者處理各項數據。在大數據技術對各項建筑工程數據的輔助分析下，管理者可以作出更快更合理的科學決策。

2 大數據技術對工程造價的影響

任何的工程項目都離不開項目投資，但投資都具有一定的風險，與其他投資相比，建筑工程的投資金額大、涉及范圍復雜、回本周期長，且在工程施工中還需要一定的資金流動，假使不重視對資金投入的有效控制就會造成一定的資金浪費。因此，在投資決策階段，最重要的工作就是分析比較建設部門和規劃設計單位的項目建設方案[2]。由此來確定項目的投資計劃。在此方面，大數據技術可以對各數據進行預計算，然后找出各方案的不足并修改，最后得到最優方案。

此外，在工程項目實施過程中總有些無法預測但事件發生，部分事件發生后可能會給項目在成一定程度的經濟損失。因此，就需要管理者快速作出合理決策以預先消除或減少損失，此時通過大數據快速分析技術就可以預先分析出可能發生的風險事件，并根據分析結果制定相應的對策。當該事件發生時就可以快速高效地避免損失擴大。

就工程造價而言，現在大部分工程造價仍在采用傳統的工程量清單來計算工程造價。由于工程建材的價格不固定，且在不同地區也可能會有不同的價格，因此對工程造價中的材料資源及價格數據進行及時分析。同時，及時準確地在部門之間實行共享工程造價數據，讓工程師及結構設計人員能夠便捷地獲取并使用該數據并對施工下一步作出決策。因此，利用大數據對造價數據的采集分析處理可以大幅提高效率，降低人工成本，以此有效的控制施工成本，做好造價及成本風險管控。一般性的分析過程如圖1所示。

圖1 大數據技術處理數據及共享方案

3 大數據技術對工程質量管理的影響

現在很多的建筑工程仍然在使用傳統的質量管理模式，但工程實踐證明，這種傳統的管理模式很難實現多維度、全過程、集成化管理。而隨著社會的進步，傳統建筑工程質量管理也暴露出了很多漏洞，出現了管理失控和乏力的現象。

以長沙市某一高樓倒塌事件為例。據了解，該樓房使用房齡不過10年，故其倒塌原因可能為房屋結構設計不合理或屋主改造房屋結構導致其關鍵承重結構受損。從中可以知道，在建筑工程中，房屋結構設計在房屋質量保障中起到了決定性的作用。利用上述大數據技術結合BIM技術對房屋結構進行模擬和分析，可以快速準確地掌握該房屋的質量情況，提前預知房屋結構設計是否合理科學，最后修改優化設計方案，從而在根源上減少該類事件的發生。

為了優化工程質量管理，不少工程項目開始接觸使用大數據技術。運用大數據技術將非結構性的碎片信息收集分析處理加以利用，將數據重新分析，發掘有用價值，可以早發現建筑工程質量的問題，并且提高建筑工程的效率，有效降低成本[3]。利用大數據技術可以及時掌握當地環境、氣候與地質的數據，然后通過分析來確定施工的每一步進程，以此可以減少人為因素造成的質量不達標等問題。在施工過程中，需要實時提供工程數據，以便于管理者對下一步作出決策，而這肯定會產生大量的數據，此時使用大數據技術來對數據歸類、分析和處理，可以使管理者更加簡便可靠地作出決策，工程運行效率也可以得到提高，運行過程如圖2所示。

圖2 大數據輔助管理者做出決策

4 大數據技術對工程管理模式的影響

隨著時代發展，建筑工程規模越來越大，管理者若使用傳統的管理模式將會比較吃力。在工程項目中，一般包括五個階段：建設前期階段、建設準備階段、建設實施階段、驗收與保修階段和終結階段。每一個階段都需要合理的管理方案，而這樣就會產生大量的數據參數，再加上現代建筑工程規模大，難度系數大，所以更需要對數據實時分析處理。為了工程項目管理的準確性，管理計劃的落實必須要實時化，此時，使用大數據技術輔助收集整理碎片化數據，可以明顯提高管理的效率[4]。利用大數據技術還可以構建一個管理數據庫，將各種工程項目進程上的數據收集處理，在每一個階段管理者可以利用數據庫里分類好的數據來制定相應的決策計劃，使每個管理階段簡化，減少各種人為因素導致的失誤，過程如圖3所示。基于大數據技術對海量數據的運算能力，管理者可以更加便捷地對工程項目現狀制定決策，使工程項目的管理效率得到極大的提升。

圖3 大數據實時輔助管理者管理各階段

在傳統的工程管理模式中，大多數數據的處理和分析只能依靠管理者的經驗及主觀分析，此時就可能會出現一些主觀錯誤或遇到管理者無法處理的問題，并且該模式不夠科學嚴謹。大數據技術可以提供簡潔有效的相關數據給管理者，方便管理者進行分析參考，同時也可以通過專業處理分析出管理者方案的不足與風險，這極大地提高了管理者決策的科學性，也讓管理者可以在相對較短的時間里做出正確的決策。在工程項目管理中使用大數據技術輔助管理者作出決策和判斷，能使每個管理過程得到優化，使建造項目在建造過程中能夠充分發揮出每個單位的價值，管理者也能在大數據技術的輔助下作出更加合適的決策。

現如今，隨著建筑工程規模越來越大，所要處理的數據越來越多，傳統的管理模式變得相當乏力，管理者的管理難度大大增加，可能會導致決策不合理不科學等情況。此時就需要利用大數據技術來處理這些數據。管理者在大數據技術的幫助下，可以提高決策的可靠性與準確性。

5 大數據對工程運行流程的幫助

在工程準備階段，施工人員需要先對施工區域進行勘測，并對得到的數據進行梳理分類，然后再利用大數據技術對這些數據進行分析處理，最終得到一個施工區域各方面大體的數據庫。例如測量放線、土方開挖等。在施工前，利用大數據技術以及所建立的數據庫分析施工地點的土質、方位等數據信息，得到最佳放線的大概位置和基坑挖掘最佳深度[5]。利用大數據技術得出的方案，可以減輕施工人員的工作壓力，從而提高施工效率。

在施工進行時，各種自然因素在不停的變化，例如天氣、濕度等。因此施工人員需要保持數據同步，實時對各個施工環節的數據進行采集與反饋，大數據技術可以將施工數據分析，并與相似建筑工程進行對比與分析，從而可以實時發現施工現場的盲點與不足，同時提供相應的解決方案。因此，在施工前，通過該數據庫對施工流程進行設計，安排。再利用建立起來的數據庫對后續施工方案進行分析，可以加快施工進度，避免因人為因素導致的決策失誤，從而降低施工風險。大數據技術在施工運行時的使用如圖4所示。

圖4 大數據技術在施工運行時的使用

6 結語

隨著時代的發展，人們對建筑工程的需求越來越大，對工程水平要求也越來越高。為了實現建筑工程的高水平、高質量，許多工程項目已開始運用現代科技來解決傳統工程項目的問題。大數據技術是當今科技發展的大趨勢，在建筑工程領域，大數據技術更是起到了極大的作用。無論是工程造價、工程質量還是人員物資管理，大數據技術都可以輔助管理者進行合理的規劃。相信在未來，大數據技術可以實現建筑工程的“自動化”管理。

目前我國的大數據技術已達到世界領先水平，在許多方面已經是世界頂尖，推動大數據技術與建筑工程相結合，可以讓建筑工程水平得到極大的提高，以滿足現代社會對建筑工程的需求。大數據技術的核心在于對海量數據的分析處理，而建筑工程在施工過程中產生的數據量是巨大的。由此可見，大數據技術是建筑工程未來的“燈塔”，利用大數據技術使建筑工程數據簡化、智能化是未來建筑工程發展的方向。自古以來建筑工程都是一個國家最基礎的技術工程，而建筑工程水平的提升也與社會科技發展密不可分。由此看來，科學運用大數據技術與BIM技術的優勢并深化其與建筑工程的聯系運用是相當有必要的。