企業視角下智慧工地探索與場景應用分析

摘要：隨著信息化和智能化技術的普及，智慧工地已成為推動建筑業數字化轉型的關鍵手段，對提升企業項目現場管理水平具有重要作用。為研究企業視角下的智慧工地建設和場景應用情況，以A企業為例，系統總結其智慧工地管理組織架構，并對人員管理、設備管理等9類智慧工地場景的應用覆蓋度進行統計分析。同時，采用二級模糊綜合評價法對場景應用效果進行評估，綜合評價結果為“良好”。在此基礎上，從使用成本、技術集成等方面對智慧工地場景的應用現狀進行分析，并提出綜合考慮實際效用與經濟可行性、加強項目管理人員與技術研發人員的交流與協作、積極開展案例展示和業務培訓等改進措施，旨在為相關單位開展智慧工地建設和應用提供參考。

關鍵詞：智慧工地；組織架構；應用覆蓋度；應用效果

0引言

建筑業作為我國國民經濟的支柱產業，在經濟社會發展、城鄉建設和民生改善中發揮著重要作用。“十四五”時期是建筑業加快轉型發展的關鍵期，行業迫切需要從追求高速增長轉向追求高質量發展。然而，當前我國建筑業仍面臨發展方式粗放、高耗能與高排放、質量安全事故時有發生、工地勞動力老齡化等諸多挑戰[1]。因此，推動建筑業的數字化轉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深度融入傳統工程建設領域，構建智慧工地系統，實現施工管理的智能化、自動化，形成一種新型的建設模式，具有重要的實踐意義和參考價值。

經過多年發展，我國智慧工地建設已經經歷了智慧研究階段、概念定義階段與實施探索階段[2]，目前正處于規范推廣階段。近年來，在政策法規引導和信息化技術普及的推動下，建筑業企業將物聯網、互聯網、人工智能等信息化技術應用于施工現場，圍繞“人機料法環”五大關鍵要素和“三控三管一協調”的工作范疇，不斷拓展智慧工地場景的應用范圍和深度，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，智慧工地的建設和應用已積累了大量的實踐經驗和技術成果，一些學者和業界人士也進行了相關總結。然而，現有研究大多聚焦于智慧工地的實施案例分析和應用模塊介紹[6-7]，或圍繞管理平臺系統進行闡述[8-9]，對企業層面推進智慧工地建設的研究相對較少。此外，盡管一些研究對智慧工地場景的應用效果開展了評價，但主要圍繞人員管理、安全管控等少數場景展開，缺乏全面系統的綜合性評價[10-11]。為此，本文以A企業為例，詳細闡述智慧工地管理組織架構，并對該企業實施的9類智慧工地場景應用的覆蓋度和效果進行評價和分析，旨在為相關單位有效開展智慧工地建設、合理選擇應用場景、針對性改進場景應用條件提供參考，為行業推進智慧工地建設提供案例支持。

1案例介紹

1.1企業背景

A企業是一家專業從事城市基礎設施投資、建設、運營管理的國有特大型企業集團，在推進重大工程建設、加強城市精細化管理、保障城市安全平穩運行等方面發揮了主力軍作用。該企業旗下擁有多家子公司，業務涵蓋路橋、水務、環境、置業四大業務板塊。

自2021年起，A企業錨準智能建造轉型升級的目標，將智慧工地建設作為提升工程管理水平的關鍵舉措。4年來，A企業秉持“需求牽引、急用先行、持續改進”的原則，按照“定標準、推試點、抓推廣、出成效”的節奏，積極推動各級單位和子公司開展智慧工地建設，不斷深化和夯實企業智慧工地建設的基礎。

由上述背景可知，A企業多元化的業務板塊和扎實的工作進展，使其成為從企業視角探索智慧工地建設和分析場景應用的典型案例，具有重要的研究價值和借鑒意義。

1.2數據收集與處理

A企業的智慧工地建設工作由項目管理部門主導，通過該部門向各級子公司和下屬項目收集相關資料和數據。為保證數據的準確性，對重點指標進行全面核查，對一般指標進行隨機抽查。

2A企業智慧工地管理組織架構

雖然A企業各子公司的建設項目類型有所不同，但它們在推進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、協同機制等內容；隨著在試點項目中的經驗不斷豐富，子公司將逐步擴大智慧工地的覆蓋范圍，最終形成企業主導、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，為有效推進智慧工地的建設和管理，企業需要建立清晰的組織架構，明確各方責任，并制定嚴格的管控流程和相關制度標準。A企業智慧工地組織架構和職責分工如圖1所示。

典型的組織架構是基于A企業原有結構的進一步職責分工，在A企業和子公司層面，負責智慧工地總體布局和把控的主要包括以下三個關鍵部門：

（1）智慧工地主管部門。該部門通常為工程管理部門，負責A企業和子公司智慧工地的整體推進和協調工作，包括統籌推進，制定制度、標準和管理辦法，定期考核評價各項目的智慧工地建設和應用情況，并積極開展宣傳推廣工作。

（2）智慧工地平臺管理部門。該部門通常為規劃技術部門，負責開發和維護子公司的智慧工地管控平臺。此外，還負責新項目的接入、新業務和新場景的開發協調，以及與其他單位的平臺對接。

（3）智慧工地費用管理部門。該部門一般為合約管理部門，負責管理與智慧工地相關的費用，并將相關要求納入招標文件，以確保費用合理透明。

項目部主要負責智慧工地的具體實施和應用，參建各方的主要職責分工如下：

（1）建設方。負責項目智慧工地的整體規劃和有效實施。根據企業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，監督施工方、監理方及其他參建單位應用智慧工地相關場景。

（2）施工方。負責智慧工地的具體建設、使用和維護。根據行業主管部門和建設方的要求，參與制訂智慧工地策劃方案，現場落實軟硬件配置和場景應用，積極探索符合項目特點的智慧管理手段。

（3）監理方。負責監督智慧工地的應用情況。督促施工方在現場執行相關功能模塊，利用智慧工地場景加大監管力度。

3A企業智慧工地場景應用分析

3.1場景應用覆蓋度統計與分析

A企業在推進智慧工地建設過程中，根據多方調研，并結合企業的實際情況，圍繞人員管理、設備管理、物料管理、文明施工、進度管理、質量管理、安全管理、合同管理、視頻監控9類智慧工地場景推出72個具體的應用場景，以供各建設項目參考。目前，在A企業的所有項目中，這些場景的應用情況存在差異，有些獲得了廣泛應用，有些則應用較少。本文統計了這些場景在A企業項目現場應用的數量占A企業項目總數的比例，得到各類智慧工地場景在A企業項目現場的應用覆蓋度，如圖2所示。

根據圖2，A企業9類場景的應用覆蓋度可以分為三種情況：

（1）基本實現全覆蓋的場景類別。共有三大類：設備管理（100%）、安全管理（95%）和視頻監控（100%）。設備管理和安全管理是目前行業內優先考慮的模塊，因此得到了廣泛應用；視頻監控是保障其他場景順利實施的基礎性模塊，從而決定了其應用的全面性。

（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，目前針對勞務人員薪資的信息化管理的覆蓋度和準確度還有待提高；文明施工方面，目前工地現場尚未利用智慧化手段實現對垃圾、廢氣和污水排放等環節的精細化管控。

（3）覆蓋度相對較低的場景類別。共有四大類：物料管理（33%）、進度管理（38%）、質量管理（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，盡管現有技術已在物料加工廠廣泛應用，但在施工現場的應用效果不佳。一方面，項目現場引入智慧化管理設備的成本遠高于減少的人力成本；另一方面，一些設備對外界環境要求較高，限制了其在項目現場的應用。②進度管理方面，目前只能實現計劃進度與實際進度的在線填報，以及對物料和機械設備等進度元素的定位追蹤，但形象進度的自動比對、分析和預警功能尚未實現。此外，智能化自動調整進度的技術與項目現場的適配度也有待提高。③質量管理方面，現有技術較多依賴于構建數字化模型，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量控制技術的應用。此外，質量檔案、方案等文件仍未完全實現信息化管理，這與傳統項目管理中的一些紙質化規定有關，需要多方協力推動數字化理念的普及。④合同管理方面，由于涉及的相關方和要素較多，引入智慧化技術可能會挑戰原有管理模式，并且不同合同的條款和流程差異較大，增加了智慧化技術應用的復雜性和風險，因此尚未在項目中得到全面應用。

3.2場景應用效果評價

為了進一步評價智慧工地場景應用效果，A企業選擇了17個建設項目，采用二級模糊綜合評價法對已經應用的智慧工地場景進行效果評價。這些項目涵蓋了房屋建筑工程、市政工程、水利工程、水運工程等多種類型，以打破單一性質項目可能引發的評價局限，確保評價結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，設備管理，物料管理，文明管理，進度管理，質量管理，安全管理，合同管理，視頻監控｝。其次，根據各類場景的特征，將9個一級影響指標進一步細化為多個二級影響指標，形成多層次的效果評價指標體系。綜合參考目前國內各省市的智慧工地地方性標準，確定各影響指標的權重。最終得出A企業智慧工地場景應用的模糊評價結果，見表1。

采用專家評分的方式對17個建設項目的智慧工地應用效果進行評價。專家均具備智慧工地、智能建造、數字化技術和項目管理等方面的專業背景，根據其專業知識和現場調研情況進行評分。評價集V=｛V1，V2，V3，V4｝=｛優秀，良好，一般，差｝。匯總各專家的評分結果后求平均值，得到各二級指標的單因素模糊評價結果，具體見表1。

根據表1中二級指標的模糊評價結果和權重，計算一級指標的評價結果。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，一級指標的權重集為

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企業智慧工地場景應用效果的評價向量為

B=A×R=（0.31，0.38，0.22，0.09）（12）

根據最大隸屬度原則，由式（10）可知，A企業9類智慧工地場景中，應用效果“優秀”的場景有人員管理、文明施工、質量管理和視頻監控；“良好”的有物料管理、進度管理、安全管理和合同管理；“一般”的只有設備管理。由式（12）可知，A企業智慧工地場景應用效果綜合評價為“良好”。

3.3場景應用現狀分析及改進措施

根據前述對A企業智慧工地場景應用覆蓋度的統計和效果評價，可以看出，一些類別的場景應用覆蓋度較低；另一些類別的場景應用覆蓋度雖然較高，但其應用效果一般。通過深入調研各項目現場，分析一些場景未能廣泛應用或應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，包括硬件設備、軟件許可和人員培訓費用等多個方面。當一些場景的成本投入無法與預期回報匹配時，這些場景往往僅停留在試驗測試或示范展示階段。

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

（3）場景與現場適配度不高。一些場景技術只是從其他領域直接引入建設領域，未根據現場實際管理需求進行二次開發和更新，導致其與現場的適配度較低，實際效果不佳。

（4）風險與不確定性。一些項目管理者擔心使用智慧工地場景可能帶來技術穩定性不足、數據安全難以保障等風險，因此對新技術持謹慎態度。

（5）文化與習慣。每種智慧工地場景均是對一種或多種現有管理方式的補充或替代。然而，有些項目團隊的傳統管理方式已根深蒂固，團隊成員對管理方式的改變持保守態度，影響了智慧工地場景的采納和應用效果。

（6）推廣與培訓不足。缺乏有效的推廣措施和場景使用培訓，導致項目團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用或應用效果不佳，其原因是多方面的。為有效改進這一現狀，可以采取以下措施予以改進：

（1）在選擇應用場景時，應綜合考慮實際效用和經濟可行性，選擇性價比高的應用場景，以提高智慧工地的普及度和可持續發展。

（2）結合現場管理的需求和痛點，加強項目現場管理人員與智慧工地技術研發人員的深度交流與協作。通過將項目現場人員對工程問題的深入理解與研發人員的專業能力有機結合，針對性地研發出更契合現場管理需求的場景應用，提高場景與現場的適配度，并進一步降低應用風險。

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

4結語

本文以A企業為例，從企業視角分析了智慧工地管理模式和場景應用現狀，得到主要結論如下：

（1）企業在推進智慧工地建設過程中，將逐步建立一套從企業層面到項目層面的組織架構。該架構明確了智慧工地的制度制定、平臺開發、方案策劃、場景應用、費用支出、監督管理等方面的職責分工，為智慧工地高效推進提供了組織保障。

（2）通過對A企業智慧工地場景應用覆蓋度的統計分析和效果評價，發現不同類別的場景在實際應用中存在顯著差異。因此，建議企業在推廣智慧工地時，根據各類場景的特點和需求進行分類分級考慮，以提升場景的實際效用，增加企業的經濟社會效益。

（3）在智慧工地場景研發與應用過程中，企業會面臨使用成本過高、技術集成難、場景與現場適配度不足、風險與不確定性、文化與習慣阻力、推廣與培訓不足等諸多挑戰。針對這些挑戰，本文提出了相應的改進措施，旨在為相關單位開展智慧工地建設和場景選擇提供參考，助于行業更好地推進智慧工地建設。

參考文獻

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部.住房和城鄉建設部關于印發“十四五”建筑業發展規劃的通知：建市[2022]11號 [EB/OL].（2022-01-19）[2024-01-19].https：//www."gov.cn/zhengce/zhengceku/2022-01/27/content_5670687. htm.

[2]劉唆根，宋水根，劉永剛，等.“互聯網+”下的智慧工地[J].工業加熱，2021，50（12）：63-68.

[3]XU M Z，NIE X Y，LI H，et al.Smart construction sites： a promising approach to improving on-site HSE management performance [J].Journal of Building Engineering，2022（49）：104007.

[4]江文化，謝學文，楊向歌.建筑企業推進數字化轉型的路徑與實踐研究[J].鐵道工程學報，2024，41（1）：88-92.

[5]伍時輝.基于“人機料法環”協同應用的智慧工地管理[J].廣州建筑，2023，51（4）：105-108.

[6]張振生.建設工程安全文明管理智慧化場景設計研究 [J].項目管理技術，2024，22（3）：113-116.

[7]MING Z X， CHEN J S，CUI L Z，et al.Edge-based video surveillance with graph-assisted reinforcement learning in smart construction [J].IEEE Internet of Things Journal，2022，9（12）：9249-9265.

[8]黃建城，徐昆，董湛波.智慧工地管理平臺系統架構研究與實現[J].建筑經濟，2021，42（11）：25-30.

[9]王穎，鄧祥文.智慧工地管理平臺研究與應用——以白龍灣引黃涵閘項目為例[J].建筑經濟，2022，43（12）：48-55.

[10]QIAN Y T，LIU H，MAO P，et al.Evaluation of safety management of smart construction sites from the perspective of resilience [J].Buildings，2023，13（9）：2205.

[11]胡蕓暢.智慧工地系統在建筑施工過程中的應用[J].價值工程，2024，43（8）：113-115.

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。