傳統巖土勘察檢測企業數字化轉型探索與實踐★

申光凝，馬永林

(山西省建筑科學研究院集團有限公司,山西 太原 030001)

1 傳統勘察企業發展問題與數字化轉型現狀

以5G、云技術、大數據等技術為特點的信息化時代的到來,深刻影響到社會經濟生活的方方面面。傳統勘察企業在信息化浪潮的沖擊下,原有的管理體系、組織架構、運營模式、服務手段、成果交付等各方面均有待提升,其突出問題主要表現在以下幾個方面:一是傳統巖土外業工作流程流轉慢、周期長、不利于監管,從勘察測試取樣到室內試驗到數據整理數字化程度低,難以滿足當下委托方的要求;二是巖土勘察成果的數據化轉化率低,現在大多數巖土勘察企業的成果資料仍以紙質版交付,不利于數據的高效共享,容易形成信息孤島;三是既有勘察成果資料不便于創建巖土地質模型,未形成與現存主流建模軟件的數據接口,不便于成果資料展示與利用;四是企業對數字化轉型發展策略不清晰,未能夠從業務、管理、組織、經營模式等各方面全局統籌轉型發展的階段與任務,導致轉型發展緩慢,造成投入多收效少的局面[1]。

面對信息化與數字化的洶洶大勢,傳統勘察企業正積極地融入轉型進程中。多家大型傳統巖土工程勘察企業均不同程度地完成了業務工作的信息化與數字化轉型,如中航勘察設計研究院有限公司建立項目管理一體化平臺用于項目經營、檔案管理、財務分析等;上?？睖y設計研究院有限公司建立的智慧勘測平臺用于巖土工程勘察檢測監測內外業一體化;機械工業勘察設計研究院有限公司通過建立數字化轉型領導小組完成了企業管理數字化與業務數字化,并催生新的數字化業務為企業創收等[2]。

2 巖土企業數字化轉型的必要性

2.1 政策背景

住房和城鄉建設部于2022年初先后發布了《“十四五”建筑業發展規劃》(2022年1月19日)、《“十四五”工程勘察設計行業發展規劃》(2022年5月9日),兩者在文中對巖土勘察設計數字化多次提及并作出如下表述:“夯實標準化和數字化基礎”“推動工程建設全過程數字化成果交付和應用”“研究應用巖土工程勘測信息挖掘、集成技術和方法,推進勘測過程數字化”“推進行業數字轉型,提升發展效能”“推進勘察設計企業管理信息系統升級迭代;推進BIM全國工程應用;推廣工程數字化交付”等。

中國勘察設計協會于2022年4月22日發布了《工程勘察設計行業“十四五”信息化工作指導意見》,文中對于工程勘察設計行業信息化工作的總體要求是:“通過信息化建設推進企業管理創新、科技創新和業務模式創新,促進企業數字化轉型,為經濟社會建設提供高品質服務?！碧岢霭l展目標為:“到2025年,大型骨干企業基本實現數字化轉型,有條件的中小企業數字化轉型取得明顯進展,部分龍頭企業達到國際先進水平?！蓖瑫r提出變更現有生產與發展模式:“實現以數字化為支撐的生產模式和服務模式,通過工程全生命周期的數字化貫通,創建工程勘察設計新業態?！?/p>

2.2 市場需求

隨著信息化的快速發展,傳統勘察企業所采用的以CAD(計算機輔助設計)為主的工作模式已難以滿足工程實際需求。在高周轉、扁平化的建設市場總體態勢下,委托單位需要以最小的時間及投資成本要求勘察設計單位完成更加經濟合理的成果,這便要求服務單位在勘察設計階段引入數字化協同設計理念,采用諸如BIM等數字化模型進行施工過程模擬以及各專業碰撞分析,從而提前發現問題、優化設計。

2.3 行業技術發展需求

如何在專業領域進行數字化與智能化的技術應用已然成為該行業能否繼續高質量發展的技術基礎。巖土勘察檢測企業的信息化管理與數字化轉型是時代發展的趨勢,巖土工程最終的數字化成果交付與數字化延伸服務如技術咨詢等,正在逐漸轉變為巖土企業核心競爭力,影響企業的生存發展與經濟效益。當前,住房和城鄉建設部及行業協會正在鼓勵與推進巖土工程數據采集信息化、成果交付電子化、資料審查智能化、質量控制與監管數字化、巖土信息模型的應用多元化與模塊化。這些都驅使巖土行業和勘察檢測企業,必須主動適應數字化轉型、將數字化技術融入企業管理和工程全過程,基于數字化打通外部協作渠道,才能獲得更大的競爭優勢[3]。

巖土工程全過程的數字化既是技術進步、提升質量、降低成本的必由之路,也是提升客戶服務價值的必要工具。同時,業務全過程的數字化還是巖土工程企業數字化轉型的基礎,是持續、高質量發展的有力支撐。

3 傳統巖土企業數字化轉型的途徑與關鍵技術

3.1 總體思路

傳統巖土企業的數字化轉型,即利用自身的專業能力和數據優勢,借助于當前的5G、云存儲、BIM、地理信息系統等新興技術,準確高效地實現數據采集、匯總分析、可視化展示和綜合利用。通過打造信息化平臺,最終實現數據驅動下的企業管理模式、組織架構、業務模式、服務方式等各方面的轉變。傳統巖土企業數字化轉型的主要任務是分階段實現企業業務數字化、流程信息化與應用智能化,最終目的是提高技術服務質量和效率并利用數據創造新的業務增長點[4-7]。

3.2 實施途徑

傳統巖土勘察企業數字化轉型,實施途徑總體可從成果資料的數字化與作業流程的信息化兩方面來進行,以山西省建筑科學研究院集團有限公司的數字化轉型發展規劃為例,具體操作可詳述為:

1)推進既有成果數據檔案電子化,建立巖土成果數字化平臺。巖土工程既有勘察與檢測數據等技術資料作為傳統巖土企業的技術核心資源之一,是其業績積累與技術儲備的象征。如何利用好這部分資源,是企業轉型與發展必須要考慮的問題。推進既有成果數據檔案電子化便是首要之舉,即依托現代網絡信息化技術,對既有數據進行完整地梳理、采集、保存和利用,改變原始對既有檔案資料的手工檢索與查詢模式,從而實現利用數字化更便捷高效地滿足數據查詢和使用的需求,為企業的業務數字化打下堅實基礎。

山西省建筑科學研究院集團有限公司在梳理既有勘察檢測數據資料的基礎上,使用華為云平臺服務器及華為云存儲服務,開發完成了基于GIS的Web端勘察檢測成果信息化展示平臺,可以實現項目空間信息可視化、完整的項目流程管理、勘察成果附件管理、用戶權限管理等功能,能夠提升巖土勘察檢測成果管理和利用效率,保障數據信息安全性。其界面及成果展示信息見圖1—圖4。

該平臺技術架構采用前后端分離的軟件架構模式,它將前端(客戶端)和后端(服務端)分離開來,使兩者之間的耦合度降低。在前后端分離的軟件架構中,前端專注于用戶界面的設計和交互,后端專注于數據的存儲和處理[8]。這樣架構的優點在于:

a.提升開發效率:前后端分離可以讓前端開發人員專注于用戶界面的設計,后端開發人員專注于后端的邏輯實現,這有助于提升開發效率。b.提升可維護性:前后端分離可以讓前端和后端之間的耦合度降低,這有助于提升軟件的可維護性。當需要修改前端或后端的功能時,可以更輕松地進行修改,而無需修改另一端的代碼。c.提升可擴展性:前后端分離可以讓前端和后端獨立擴展,這有助于提升軟件的可擴展性。例如,可以在不修改后端的情況下,使用新的前端框架來改進用戶界面。同樣,也可以在不修改前端的情況下,使用新的后端框架來提升后端的性能。既有勘察檢測成果紙數字化轉化的具體操作流程可簡要敘述為:梳理既有勘察檢測項目數據→傳統紙質報告借閱并掃描→人工錄入地理位置信息及項目數據→勘察檢測數據標準化處理→系統檢查與糾錯→數據查詢、讀取與交互。

2)整合完成勘察檢測內外業流轉流程信息化,接入勘察檢測成果平臺形成巖土勘察檢測管理總平臺。完成巖土勘察檢測成果平臺之后,第二步便是將巖土工程勘察檢測新項目實施的全過程接入數字化平臺。目的在于打通巖土工程勘察與檢測的內外業工作流程,實現線上流程審批與過程監管,搭建作業過程大數據系統,減少重復勞動,以解決當前作業過程碎片化、共享情況差、過程資料完整性和統一性不足的問題。

將過程管控與成果展示相結合即可打造巖土勘察檢測管理總平臺,實現全流程作業電子化,同時能夠查詢、交互既有項目與新項目數據資料,為數據的升級利用,后續提供項目咨詢服務打下基礎。

3.3 關鍵技術

企業數字化轉型的關鍵技術分別從功能模塊化、業務數字化、流程信息化三個方面敘述。

3.3.1 功能模塊化

企業數字化轉型是提升企業內部信息化的能力以支撐業務運作和決策,其功能要求與實現必然要統一集成到總的管理平臺上。而總平臺的組成單元必然是各個功能獨立且相互間存在內在邏輯的模塊,系統可由基本模塊和專業模塊組成,其中基本模塊與企業的機構、人員、崗位呈映射關系,并記錄操作過程的相應數據;專業模塊映射企業內部的一線生產部門,如巖土勘察部門、檢測監測部門等,基本模塊+勘察模塊即組成巖土工程勘察企業總平臺。

3.3.2 業務數字化

業務數字化的核心是用信息化給業務賦能,即按業務流程自下而上搭建信息化架構,積累數據資產,逐步推進不同層面的業務轉型。一般而言,按業務流轉程序可劃分為崗位作業層、項目協同層與企業運營層三個層面。

崗位作業層是業務流轉的起點,其數字化轉型的要點即通過CAD,CAE,BIM等技術或成熟的產品軟件對勘察設計項目進行標準化與模塊化設計,減少重復低效勞動,分類規整各類技術方案,便于應對各種條件與場景下的技術問題,實現作業層面的降本增效。

項目協同層是勘察檢測業務的最小單元,決定整個巖土內外業過程的成敗。企業可以借助平臺、APP或移動端設備對巖土勘察檢測項目的生產要素和作業過程進行全面、智能監管,使業務數據匯聚成數據流存儲于項目中,助力管理層對項目的質量、進度及安全等各方面實施精細化管理,從而形成快速分析、科學決策的管理局面。

企業運營層是企業業務運行的決策主體,在數字化賦能的各項目場景下,整個巖土勘察檢測過程的數據資料將沉淀積累成為完整的數字資產,將技術服務的整個業務過程轉變為企業數據資產。之后,企業通過總平臺對不同項目進行集約化、智能化管理,利用數據集成交互的優勢,支撐企業業務運營決策,進而為全過程技術咨詢服務奠定基礎,最終實現業務數字化到數字化業務的升級發展。

3.3.3 流程信息化

巖土企業在實現業務數字化的基礎上,流程信息化建設需要延伸到現有勘察檢測數字化成果的應用,從而服務企業完成內業和管理工作,在企業總平臺的統領下,通過優化管理促進總平臺的應用,將數字賦能落到實處。

總體的思路可采用:對于數據系統進行數字化采集、對于業務流程進行綜合化管理、對于數據流采用協同化應用、對于數據成果采用可視化表達,從而用信息化完成對傳統勘察工作流程的改進。

4 企業數字化轉型的關注重點

傳統巖土企業的數字化轉型升級和發展應重點關注以下四點:

1)巖土工程全過程技術咨詢服務。針對巖土工程地域性強、變異性大的項目特點,發揮企業人員專業優勢和技術強項,為委托方提供從前期工程勘察、設計、咨詢到巖土施工、工后監測的全過程專業技術服務,為客戶提供便利的同時為企業自身創造價值。2)建設數字巖土工程。積極探索巖土工程大數據(地質勘察資料、設計參數、施工數據、監測檢測數據等)與AI、云計算相結合,研究巖土工程BIM、巖土工程自動化與智能化監測、巖土工程動態化設計,逐漸豐富與完善巖土工程學科半經驗半理論的發展狀態。3)發展能源與環境巖土工程。結合當下“雙碳”目標,重點探索淺層和深層地熱系統、能源樁、能源儲存和能源建筑、城市能源巖土工程設計等領域巖土工程項目;結合“兩山”理論,探索礦山修復、水土污染治理、垃圾填埋場處理等領域巖土工程項目。4)巖土工程產業互聯網平臺。構建巖土工程產業互聯網平臺構建,探索智慧巖土工程,從測繪、巖土勘察、BIM+GIS協同設計、智慧工地管理、監測運維管理等方面實現巖土工程全過程智慧管理,聯合上下游企業,實現產業鏈整合。

5 總結與展望

傳統巖土企業的數字化轉型,是大勢所趨、勢在必行之舉。轉型后的企業作業方式與傳統作業方式相比,其最大差別在于更加注重數據的傳遞、積累與應用,通過數據交互融合來支撐業務發展;同時,巖土工程中使用的專業方法、規范要求、專家經驗等都能夠通過數據平臺的應用功能來實現,從而很大程度上能夠作為對企業中個體技術能力的補充。簡而言之,完成數字化轉型后基于總平臺的數字化作業方法,可以給企業帶來如下方面的變化:一是通過標準化、程序化、成果形式等幾個方面的技術提升來提高工作質量;二是通過信息化手段升級后帶來的效率提高;三是利用數字化轉型后細化分工、強化協同、模糊邊界的特點針對性地優化企業資源配置。

在新時代技術飛速發展的大背景下,傳統巖土企業應立足自身業務發展水平積極響應國家及行業政策號召,借助信息化手段以數字化轉型為契機,建設巖土板塊“總平臺”統一管理并優化企業運營模式,升級業務管理、服務水平及軟硬件條件,只有這樣才能在新時代技術更迭和市場競爭中奪取主動權,享受技術發展帶來的紅利。