基于差異化管理體系的智慧化監管系統研究與設計

王軍 黃小鵬 王潤東

(1.青島市嶗山區住房和城鄉建設局；2.青島市嶗山區住房和城鄉建設局建設工程管理服務中心；3.青島市嶗山區住房和城鄉建設局技術稽察科)

建筑業為國民經濟各行業提供物質基礎，在推動城市化水平、改善人民生活、促進經濟發展等方面一直發揮著重要作用[1]。當前，建筑工程體量依然巨大，傳統的工地管理模式及簡單的業務信息化應用，依然需要依靠大量的人力資源進行巡查和管理，需要政府、企業對工程項目加重資源配置，才能有效避免施工現場安全事故、質量問題的頻繁發生。但是，以人力為主導的管理模式不可避免的面臨人員力量薄弱、管理難度大等難點和痛點，不符合日新月異的新技術發展和建筑業數字化轉型的趨勢。因此，為了建立更為科學合理的管理服務體系，更好的提升管理效率和優化資源配置，亟須探索一種更為高效的新型精細化治理監管機制。

1.差異化管理體系研究

差異化管理，就是綜合參建企業信用、工程項目管理、數字化工地等各項與管理業務相關的關鍵信息，通過數據的匯總、整理、分析對項目進行合理的分級分類管控，讓各項業務全鏈條協調運作，讓監管資源全方位合理分配，讓監管工作全流程智能響應，最終實現工程建設項目的精細化治理。隨著物聯網、大數據、云計算、人工智能、建筑信息模型、第五代移動通信等新一代數字技術在建筑行業的應用發展，如今的施工現場每天都會產生大量的數據信息，這些數據信息是對全部施工管理過程的記錄[2]，豐富了管理人員獲取施工現場信息的途徑，也為基于差異化管理體系的智慧化監管系統設計提供了實現路徑。

1.1 差異化管理

差異化管理是十分有效的優化資源配置、提升管理效率的“智慧”手段。住房和城鄉建設部發布的《“十四五”建筑業發展規劃》中就明確提出，為全面提高工程質量安全監管水平，依托全國工程質量安全監管平臺和地方各級監管平臺，大力推進“互聯網+監管”，充分運用大數據、云計算等信息化手段和差異化監督方式，實現“智慧”監督。

差異化管理的核心目的是強化各參建單位的責任意識，借助數字化工地產生的大量數據，使用大數據分析的技術手段洞察問題，與日常巡查相結合,及時總結分析工程質量安全的發展趨勢,找到存在問題的主要矛盾以及薄弱環節[3]，對管理較為混亂以及易產生事故隱患的工程，有側重性的分配監督資源，提升監督管理效能。

差異化管理的關鍵路徑是深刻理解差異化管理制度提出的背景，以及要解決的主要矛盾，提出合理的分級分類制度。既不能制定太高的分級標準，使得大部分的管理對象依然被納入需重點監管的分級序列，導致差異化管理在優化資源配置中的優勢不能有效發揮；又不能制定太低的分級標準，反而起不到借助差異化手段強化參建單位責任意識的目的。嶗山區分級分類管控工作的分級設計如表1 所示。

表1 差異化管理分級示例

1.2 評定方式的探索與研究

根據在日常管理過程中對參建單位的實際監督情況，通過數據算法分析已有的歷史樣本數據，確定符合當地工程管理情況的分級思路和資源配置下，通過研究和測算確定一套可靠的算法公式，在管理過程中將各環節產生的數據代入到算法公式中，實現動態、科學的差異化評定管理。以嶗山區住房和城鄉建設局組織專家團隊研究測算的評定公式為例，動態測算的項目綜合得分定義為：

式中：Ci 代表分值組成部分；在嶗山區案例中，C 共有四部分組成：信用評價分、項目評價分、風險評價分和貢獻提升分，分數采集來源和依據為建筑市場信用考核結果、監督員日常檢查與抽查各類專項檢查結果、項目風險自評及數字化工地物聯網實時采集的風險數據等，各子項評分與日常管理工作緊密結合，數據由生產及管理活動正常產生。

在各子項評分中，需要對業務子領域進行更為詳細的分析，盡可能的考慮各方因素影響，細化每個子項的評分計算公示。如在嶗山區案例，對信用評價分的計算考慮了工程項目參建各方在施工過程中的責任權重，最終將信用評價分定義為：

式中：Qx代表項目的信用評價分，Qa代表建設單位上一年度信用考核評分，Qb代表施工單位上一年度信用考核評分，Qc代表監理單位上一年度信用考核評分。

最終根據各工程項目綜合得分按照先后順序排名，按照預先確定的比例將項目進行分級。在嶗山區案例中，排名位列前35%的為A 級，其后的50%為B 級，再其后的10%為C 級，排名最后的5%為D 級。

1.3 嶗山區差異化監管工作

嶗山區是青島市示范窗口區，地理位置極為優越。目前，全區共有在建項目216 個（含老舊小區整治項目），總監管面積949.23 萬平方米，參建單位共233 家。嶗山區住房和城鄉建設局下設的區建設工程管理服務中心主要負責轄區內新建項目的監督管理工作，該中心自2019 年正式組建成立以來，創新提出了“一人多能”四級監管體系，在推動工程項目質量、安全監督管理等方面發揮了巨大的作用。但隨著城市更新步伐的加快，人員力量薄弱、監管難度大等方面的難點和痛點問題進一步凸顯，現有管理方式不能完全滿足高質量工作的需要。因此，2023 年以來，嶗山區住房和城鄉建設局邀約知名高校專家和服務機構技術人員開展分級分類綜合管控制度的研究工作，最終提出了建筑工程新型精細化管理機制，利用制度創新最大化提升管理效能。

（1）實施項目分級分類綜合管控，提升監管服務效能

嶗山區建立質量、安全、消防、文明施工、輿情處置等方面的全過程分級分類綜合監管體系，借助青島市建筑市場信用考核以及風險等級對項目進行綜合考核評定打分，按照A、B、C、D 四個評定等級對項目進行差異化服務和監管。

圖1 準嶗山區工程項目分級分類評級標準

（2）按照網格化區域包干原則，壓實監管服務責任

圍繞四級監管體系和“一人多能”工作制度，將嶗山區在建房屋建筑工程項目劃分為8 個網格化監管服務區域，每個網格單元由監督員負總責，通過組成專家團隊方式，協同開展對網格項目的分級分類考評、問題整改等工作。

（3）依托智慧平臺信息系統，提高數字化監管服務能力

運用嶗山區房屋建筑智慧監管平臺等軟件管理系統，實現巡查問題的上傳、整改銷項、分類分析、考核評分等基本功能。同時，借助平臺系統有效研判房屋建筑工程各分部分項的風險隱患，建立每個項目的重點問題統計臺賬，并進行數據化的總結和評估，為確定監管重點和服務方向提供有力數據支撐。

圖2 “質安保”模式運行管理機制

（4）“質安保”深化風險管控，構建質量安全長效保障機制

為進一步推進智慧化監管工作、深化風險管控能力，嶗山區住房和城鄉建設局在全國首創住宅工程質量安全綜合保險管理模式（簡稱“質安保”模式），形成了基于商業保險的事前預控、事中處置、事后補償的工程質量安全全過程管理保障機制，創新打造“保險+風控+維修+平臺+監管”模式，利用商業保險的市場化風險管理能力，化解建筑質量安全社會痛點和政府管理難點問題，為政府行政監管提供有力的輔助支撐。

2.平臺系統架構設計思路

差異化管理，是綜合參建企業信用、工程項目管理、數字化工地等各項與管理業務相關的關鍵信息，通過數據的匯總、整理、分析對項目進行合理的分級分類管控，讓各項業務全鏈條協調運作，讓監管資源全方位合理分配。為了讓監管工作全流程智能響應，最終實現工程建設項目的精細化治理，需要搭建房屋建筑工程智慧監管平臺。監管平臺將相關數據進行整理歸類，并利用大數據挖掘技術發現各類數據之間的聯系和規律，對各工程的質量安全狀況、風險等級、發展趨勢等做出分析和評估[4]。

2.1 基礎平臺

基礎平臺為房屋建筑工程智慧監管平臺系統提供搭建基礎。研發可重復使用的組件、接口和構件，實現分布式應用程序的快速開發，應用模塊間相對獨立，接口清晰。基礎平臺包含用戶權限管理組件、數據標準組件、算法優化配置組件、流程管理組件、表單管理組件、預警閾值配置組件、數據交換引擎、BIM 在線化瀏覽引擎等一系列組件。

圖3 基礎平臺架構圖

圖4 大數據分析平臺架構圖

基礎平臺包括數據中心，滿足系統的各類數據對接，同時預留數據接口進行擴展，最終為監管可視化和預警決策分析提供數據支撐。數據中心統一管理所有的企業信息、項目信息、設備信息、人員信息等，方便各業務系統調取使用。

2.2 大數據分析平臺

大數據分析平臺是房屋建筑工程智慧監管平臺系統的技術核心，實現數字化工地IoT 數據的分析應用，保障上層業務應用系統的建設。通過對大數據的觀察，并認真總結規律性的共性，加以分析總結并歸納出研究結論，以使結果可以被預見[5]。大數據分析平臺支持簡單高效的數據連接、可視化數據建模，研發安全質量風險預判的指數模型及算法，通過數據分析模型，根據不安全狀態發生的概率、影響的范圍設置不同的指數計算規則，形成各業務、各項目、各區域的數據指數，為差異化監管提供風險數據決策依據。

圖5 數字質安監督系統

圖6 嶗山區房屋建筑工程智慧監管平臺數據監管中心

圖7 預警處置中心架構圖

2.3 業務平臺

業務平臺是房屋建筑工程智慧監管平臺系統的核心價值，主要承載監督員日常檢查、抽查業務和分級分類的差異化管理業務，為管理部門優化資源配置、提高監管效率、創新監管模式提供應用支撐。

監督員日常檢查、抽查業務按照PDCA 循環，包涵了監督計劃（Plan）、現場巡查（Do）、檢查通知（Check）、整改處理（Act）的閉環管理思路；分級分類的差異化管理業務，將差異化管理體系的分級思路、評定管理等通過系統語言進行開發建設，再將評定結果對監督員日常檢查、抽查業務進行優化，改進監督計劃（Improvement Plan），實現監督資源的再分配，將創新的管理思路通過業務平臺進行體現。

2.4 數據監管中心

數據監管中心利用大數據分析技術，通過GIS 地圖可視化展示工程項目的建設管理情況，并對全區域的質量、安全、環境保護等多個維度數據的發展態勢進行分析和應用，輔助決策層動態掌握工程項目情況和突出問題，依托數據提升科學決策能力。

通過數據管理中心的構建，實現三個目標：一是建立建設企業、人員數據庫，以工程項目為主線實現數據同源。二是利用大數據、人工智能技術對項目建設過程違規行為進行分析預警，動態掌握建設態勢和風險預測。三是串聯政府、企業、項目三級數據資源，實現共建共享。

2.5 預警中心

預警處置中心，通過設置預警規則和模型，對超出預警閾值的數據進行預警，給責任主體單位下發預警通知單，并進行反饋閉環管理。

針對未按期對預警進行反饋或違規嚴重的項目，可以在系統生成處罰文書，給項目下發整改通知單，并進行整改閉環管理。通過預警總覽頁面直觀展示存在問題較多的地區和項目、預警多發類型等，開展針對性監管。針對每類預警消息可批量設置自動通知或手動通知，支持設置整改期限和反饋關閉條件。針對每類預警消息可設置通知機制，如重要報警即時通知，頻發報警可設置固定時間通知一次。通過預警通知單和整改通知單的閉環管理，實現對隱患的跟蹤處置，提高監管部門對項目安全、質量、文明施工的監管效能。

3.關鍵技術研究

（1）AI 識別算法，實現對工地復雜場景的違規識別

基于AI 識別的智能視頻分析和深度學習神經網絡技術，通過視頻監控對項目現場進行人工智能深度學習，對施工現場人的不安全行為和物的不安全狀態進行智能識別并進行預警，將報警截圖和視頻保存到數據庫，可根據時間段對報警記錄和報警截圖、視頻進行查詢。

目前已研究的AI 識別算法可自動識別到的預警類型包括未穿戴反光衣、未戴安全帽、人員聚集、煙霧、區域入侵檢測、夜間施工、車輪帶泥、車斗未密閉、裸土未覆蓋、人員摔倒等。結合最新研發的姿態識別算法可以檢測到視頻畫面中人物的18 個關節點，返回關節點的高精度坐標，實現人員姿態的實時繪制，從邏輯上判斷人物的行為，可以通過對人體姿態特征的分析，實時監控工人的動態，記錄工人工作時長，識別摔倒等異常行為。

（2）IoT 物聯網技術，采集工地現場數據，進行實時監測

基于IoT 物聯網技術的傳感網、嵌入式、數據采集和融合、無線傳輸、遠程數據通信等技術，高效率實時采集工地現場起重機械設備、高支模、深基坑、鋼結構、吊籃、卸料平臺等的實時監測數據，針對物的不安全狀態進行實時報警。

（3）大數據技術，對海量IoT 數據和業務數據進行數據分析

應用分布式文件系統、分布式計算引擎等大數據技術，在有限的時間內完成對海量IoT 數據（AI 數據、揚塵監測數據、塔吊監測數據、升降機監測數據等）和業務數據（危大工程監管數據、雙重預防體系監管數據等）的獲取、存儲、管理、運算。

應用分布式服務部署、分布式數據存儲、分布式數據庫增強計算引擎等大數據技術，加強了系統建設的可伸縮性和計算能力，能在有限時間內對接入的海量IoT 數據和業務數據進行分析、研究，產生既定策略下的各項數據指標，為管理決策提供數據支撐。

（4）預警處置算法與模型，實現對各類預警信息的靈活處置

建設風險預警模型組件，提供基于業務系統配置的數據異常指標，進行自動和即時監測，通過自動識別發現異常指標，向監管層和項目方發出預警信息，通知相關人及時處理，實現不同類型、不同級別預警的閉環處置。

4.研究結論

本文所研究的基于差異化管理體系的智慧化監管系統研究與設計，符合當下建筑業的數字化發展趨勢,有助于實現有效、高效和高質量的現場管理[6]。青島市嶗山區立足于項目主體，按照參建企業信用、工程項目現場管理、風險水平、貢獻提升四個板塊進行考核評分，對項目按照ABCD四個等級實施分級分類的精細化管控，開展了先行先試工作，并全國首創 “質安保”模式，為差異化管理體系的智慧化監管系統研究提供了創新型的實踐經驗。

本研究通過“數”“智”結合提出并優化了差異化監管的平臺數據管理，為打造服務型監管為主、優化監督資源配置的智慧型管理部門，建立更為科學合理的監管服務體系，提供一定參考。