大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)在施工成本管理中的應(yīng)用研究

管理優(yōu)化提供了技術(shù)基礎(chǔ)。大數(shù)據(jù)技術(shù)具有數(shù)據(jù)量大、處理速度快、分析能力強(qiáng)等特點，能夠?qū)崿F(xiàn)成本變化規(guī)律的深度挖掘及精準(zhǔn)預(yù)測。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以通過智能傳感設(shè)備實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的實時監(jiān)控，從而為成本管理提供準(zhǔn)確無誤的數(shù)據(jù)支撐。多種技術(shù)的融合應(yīng)用將會推動施工成本管理從較為粗放的模式向精細(xì)化模式轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)的事后控制模式向事前預(yù)防模式轉(zhuǎn)變，進(jìn)而顯著提升管理的效率及項目的經(jīng)濟(jì)效益。

1.大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在成本管理中的應(yīng)用

1.1大數(shù)據(jù)成本管理架構(gòu)設(shè)計

大數(shù)據(jù)成本管理架構(gòu)運(yùn)用分層設(shè)計的先進(jìn)理念，構(gòu)建起從數(shù)據(jù)采集至決策支持的完整技術(shù)體系，切實為施工成本管理的數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程提供核心支撐力量。該架構(gòu)采用五層結(jié)構(gòu)設(shè)計，各層級功能明確且相互協(xié)調(diào)。數(shù)據(jù)源層主要承擔(dān)采集工程量清單、材料價格、人工費(fèi)用等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的重要任務(wù)；接口層借助RESTfulAPI及微服務(wù)架構(gòu)達(dá)成系統(tǒng)之間的無縫對接2；數(shù)據(jù)層運(yùn)用Hadoop分布式文件系統(tǒng)及ETL技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲與處理；計算層基于MapReduce及Spark引擎構(gòu)建分析框架以支撐運(yùn)算；應(yīng)用層為系統(tǒng)提供成本分析與進(jìn)度管理以及風(fēng)險預(yù)警等一系列功能模塊來滿足需求，整個架構(gòu)達(dá)成了數(shù)據(jù)處理效率相較于傳統(tǒng)方式顯著提升3.5倍的突出效果[3]。

1.2物聯(lián)網(wǎng)感知網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控

物聯(lián)網(wǎng)感知網(wǎng)絡(luò)依靠多元化智能傳感設(shè)備部署，構(gòu)建覆蓋施工現(xiàn)場全要素實時監(jiān)控體系，為成本管理提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐[4]

從圖1可以清楚地看到物聯(lián)網(wǎng)感知網(wǎng)絡(luò)的核心架構(gòu)，人員監(jiān)控節(jié)點依靠人臉識別技術(shù)達(dá)成實名制管理目標(biāo)，設(shè)備監(jiān)控節(jié)點運(yùn)用智能傳感器實時獲取溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等運(yùn)行參數(shù)，物資監(jiān)控節(jié)點集成數(shù)字地磅與智慧驗收系統(tǒng)對材料開展精準(zhǔn)計量工作5]。

引言

傳統(tǒng)建筑工程施工成本管理依賴人工經(jīng)驗進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，存在信息不對稱、成本控制不精確、決策滯后等問題。隨著建筑信息模型（buildinginformationmodeling，BIM）技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算在建筑領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，工程項目產(chǎn)生了海量多維度數(shù)據(jù)，為成本

圖1物聯(lián)網(wǎng)感知網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控示意圖

1.3成本預(yù)測與預(yù)警模型

成本預(yù)測模型基于深度學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)統(tǒng)計方法的混合架構(gòu)，運(yùn)用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的技術(shù)方案，通過特征工程提取工程規(guī)模、技術(shù)難度、市場環(huán)境等關(guān)鍵影響因素，構(gòu)建了工程造價變化趨勢的智能預(yù)測體系[]模型采用多層感知機(jī)結(jié)構(gòu)處理造價影響因素的非線性關(guān)系，結(jié)合注意力機(jī)制捕捉不同特征間的相關(guān)性，其預(yù)測計算公式為：

P（t）=σ[W_h?h（t）+W_a?A（F_t）+b]

式中， P（t） 指的是t時刻對應(yīng)的造價預(yù)測值， σ 代表的是激活函數(shù)， W_h 是隱層權(quán)重矩陣， h（t） 表示的是當(dāng)前時刻的隱層狀態(tài)， W_a 代表的是注意力權(quán)重矩陣， A（F_t） 指的是特征注意力得分， b 則為偏置項。

經(jīng)過典型工程案例的測試驗證之后可以發(fā)現(xiàn)，該預(yù)測模型的準(zhǔn)確率相較于傳統(tǒng)方法提升了 25.3% ，其中住宅建筑工程造價預(yù)測準(zhǔn)確率達(dá)到 92.5% 、公共建筑工程的預(yù)測準(zhǔn)確率達(dá)到 90.8% 、工業(yè)建筑工程的預(yù)測準(zhǔn)確率達(dá)到 88.6% 、基礎(chǔ)設(shè)施工程的預(yù)測準(zhǔn)確率達(dá)到 86.4% ，這為成本風(fēng)險的提前識別與有效控制提供了科學(xué)依據(jù)。

1.4數(shù)字孿生成本管控平臺

數(shù)字孿生成本管控平臺把BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用進(jìn)行深度融合[]。平臺基于區(qū)塊鏈技術(shù)搭建起材料核銷成本控制系統(tǒng)，并且與成本管理、分包管理、庫存管理、施工進(jìn)度管理實現(xiàn)深度集成，以合同清單及成本策劃模型的材料單耗分析，理論用量作為核心數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，當(dāng)分包隊伍發(fā)起領(lǐng)料申請的時候，系統(tǒng)會依據(jù)合同約定的材料供應(yīng)范圍，單價自動計算項目部有償提供材料的費(fèi)用8。該平臺通過智能合約自動執(zhí)行預(yù)先設(shè)定好的業(yè)務(wù)規(guī)則，實現(xiàn)造價變更、成本核算、資金支付等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的智能化處理，提升了造價管理的透明度與可信度，為施工企業(yè)構(gòu)建起安全可靠的成本數(shù)據(jù)共享環(huán)境，切實有效促進(jìn)造價管理的精細(xì)化與規(guī)范化發(fā)展[]。

2.施工成本管理工程概況及需求分析

鄭州市總醫(yī)院暨公衛(wèi)應(yīng)急救治中心病房樓項目作為承建的重點工程，也是河南省的重點項目，位于鄭州市城區(qū)，總建筑面積86500平方米，地下2層，地上15層，高約60米，投資約6.2億元，計劃工期880日歷天。由于項目地處老城區(qū)醫(yī)院舊址，周邊緊鄰居民區(qū)與現(xiàn)有醫(yī)療樓棟，施工現(xiàn)場場地狹窄且周邊地下管線密集，同時受區(qū)域地質(zhì)條件影響，地下水位較高，施工環(huán)境復(fù)雜多變，管理難度極大，適宜驗證新技術(shù)應(yīng)用效果。

傳統(tǒng)施工成本管理模式在此類復(fù)雜工程中暴露出嚴(yán)重不足，表現(xiàn)為成本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分散，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間存在明顯數(shù)據(jù)壁壘，導(dǎo)致信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重，成本預(yù)測模型過度依賴傳統(tǒng)統(tǒng)計方法，預(yù)測精度不高，成本控制手段仍停留在事后分析階段，缺乏實時監(jiān)控與預(yù)警機(jī)制。

針對這些問題，該項目迫切需要建立基于大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代化成本管理體系，通過智能傳感設(shè)備實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集，運(yùn)用云平臺進(jìn)行存儲與處理，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行預(yù)測分析，從而實現(xiàn)施工成本管理的數(shù)字化、智能化、實時化轉(zhuǎn)型。

3.技術(shù)應(yīng)用效果分析

3.1施工成本管理效果評估

大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在鄭州市總醫(yī)院暨公衛(wèi)應(yīng)急救治中心病房樓項目施工成本管理中的應(yīng)用效果，需要通過系統(tǒng)性的指標(biāo)評估驗證其實際價值，評估涵蓋成本控制精度、預(yù)測準(zhǔn)確性、管理效率等多個維度的量化分析。

通過表1可以清晰觀察到大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在施工成本管理中的顯著效果，成本預(yù)測準(zhǔn)確率從傳統(tǒng)方法的 167.2% 大幅提升至 92.5% ，成本超支率顯著降低32.6% ，成本異常發(fā)現(xiàn)率提升至 95.7% 。這些量化指標(biāo)充分驗證了技術(shù)應(yīng)用在提升成本管理精度、優(yōu)化系統(tǒng)性能、減少人力成本等方面的綜合效益，表明大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的集成應(yīng)用，為施工企業(yè)實現(xiàn)成本管理的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了可靠的技術(shù)路徑與量化支撐，有效推動了建筑行業(yè)向智能化與精細(xì)化管理模式的演進(jìn)。

3.2技術(shù)應(yīng)用綜合效益分析

大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在鄭州市總醫(yī)院項目中的應(yīng)用效益體現(xiàn)在多個層面，通過詳細(xì)的成本收益分析可全面評估技術(shù)投入的實際價值回報[]。項目技術(shù)應(yīng)用成本效益分析結(jié)果如表2所示。

表1施工成本管理效果評估數(shù)據(jù)表

通過表2可以看出，雖然人工成本受市場因素影響出現(xiàn)超支1678.20萬元，但技術(shù)應(yīng)用在多個方面產(chǎn)生了顯著效益。鋼筋混凝土節(jié)約1147.19萬元，其他材料節(jié)約110萬元，機(jī)械成本節(jié)約177萬元，管理人員優(yōu)化節(jié)約32.40萬元，提前完工節(jié)約管理費(fèi)67.50萬元，獲得提前完工獎勵180萬元，有效抵消了人工成本超支影響，最終實現(xiàn)項目整體成本節(jié)約126萬元。這一綜合效益分析表明，技術(shù)投入與經(jīng)濟(jì)效益之間具有正向關(guān)聯(lián)關(guān)系，為建筑行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了可復(fù)制的成功經(jīng)驗，充分驗證了大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在施工成本管理中的實際應(yīng)用價值[]。

結(jié)語

大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在施工成本管理中的應(yīng)用實踐充分表明，技術(shù)融合切實為建筑行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了有效路徑。通過構(gòu)建智能感知網(wǎng)絡(luò)以及大數(shù)據(jù)分析平臺，成功實現(xiàn)了施工現(xiàn)場全要素的實時監(jiān)控及成本的精準(zhǔn)預(yù)測，顯著提升了成本管理工作的科學(xué)性。該項目的成功應(yīng)用有力驗證了技術(shù)方案具備可行性。隨著人工智能與5G等一系列新技術(shù)的不斷發(fā)展，大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)在施工成本管理領(lǐng)域的應(yīng)用將會更加深入，進(jìn)而推動建筑行業(yè)朝著智能化方向穩(wěn)步發(fā)展，為行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級注入全新動力，最終實現(xiàn)建筑行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)。

表2項目技術(shù)應(yīng)用成本效益分析表

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作者簡介：盛連才，本科，高級工程師，22265380@qq.com，研究方向：建設(shè)工程項目經(jīng)營、數(shù)字化管理。