大数据时代工程造价管理信息化探讨

周美灼

我国工程建设领域长期存在的“三超”，以及偷工减料、半拉子工程、烂尾项目等现象屡禁不止，虽然有多方面原因，但不容忽视的一个重要因素，就是各方面对各类建设项目“价”的核算、计量和运用存有局限或缺陷，远未达到科学化、精细化、精准化的程度。多年来，与我国建设项目管理的粗放化相伴随，工程建设信息不完整、不对称，造价不实、核算不准在不同项目不同程度存在。由此带来建设过程中诸如投资浪费、人财物力损失及工程质量标准打折等诸多问题。如何动态确定合理的定额标准，以实际的工料耗费为支撑，算准、算实各类工程造价，一直是我国建设领域亟待解决的重大课题。当今时代，以大数据、云计算为标志的信息化浪潮席卷全球，谁能抢占行业与大数据、云计算融合的至高点，谁就能立于潮头。为此，我们必须审时度势，紧密联系我国建设项目造价管理现状，适时确立以信息化为抓手，以信息化的发展带动传统造价管理转型升级，以信息化的突破促进建设项目造价管理飞跃的发展方略，对大数据时代工程造价管理信息化进行深入探讨。

一、我国工程造价管理的信息化现状

（1）由于我国工程项目管理体制与国外发达国家存在较大差别，直接套用国外工程项目管理软件，往往达不到预期效果。譬如，类似P3软件的应用，尽管引入了国外管理理念，但在国内工程项目管理实践中，并没有达到预期效果，更没有起到决定性作用。因此，必须开发适合我国国情、符合国际惯例、针对特大型工程的项目管理信息系统，从根本上提高我国工程项目管理水平。（2）虽然网络化、智能化、个性化和集成化，是工程项目管理信息系统的发展方向。但是，现有的管理系统都没有很好地解决进度控制、质量控制、投资控制，以及合同管理的信息集成问题，从而无法提出可行的工程项目信息集成解决方案。（3）一般来说，造价管理信息系统常常是由单纯软件公司开发的，这些软件公司对工程项目管理概念不够清晰，不能提出一整套项目信息管理解决方案。因此，现有的管理系统的适用性、可操作性较差。鉴于我国工程项目管理现状，有必要基于产学研机制，研发适合的信息化管理系统。（4）由于国内相关的信息管理软件系统技术欠缺，如多层WEB结构、GIS等软件对建设领域应用局限于过去的技术，发展空间不大，缺乏生命力。而且，数据结构和开发环境常常不一致，使得信息和数据交换极其不畅，容易形成信息孤岛。（5）现有项目管理系统对工程建设的数据处理可操作性较差，使用不方便，对用户的计算机操作水平要求较高，不具备立体直观图形演示，难以支持管理层快速决策。（6）建设行业各类企业正面临信息资源整合、完善提升工作效率、实现建设项目设计、管理、运营的集成化、智能化与自动化发展时期，为加强信息基础设施建设，提高全行业信息管理水平，目前，尚缺乏整体高效的信息管理支撑平台。

二、工程造价管理信息化应适应全生命周期管理需求

工程项目建设全生命周期管理，是对建设工程进行有效地计划、组织、控制、协调的系统管理活动。从内容上看，它是工程项目建设全过程的管理，即从项目建议书、可行性研究、规划设计、工程设计、工程施工、竣工投产、运营维护的全程管理。尤其是特大型工程项目具有建设规模大、投资量大、建设周期长、技术复杂、参与单位多、风险大、组织实施困难、项目分布广等特点。因此，对于特大型工程项目管理而言，涉及和处理的工程信息种类繁多、信息沟通频率大、幅度强，导致工程信息管理难度极大。

1.全生命周期工程造价各阶段管理。（1）项目投资决策阶段，主要任務是对拟建项目进行策划，对项目可行性进行技术经济分析与论证，做出是否进行投资的决策。决策依据是生命周期成本最小的方案作为可选方案。（2）设计阶段是工程造价管理的重点，仅就工程造价费用而言，进行工程造价控制，就是以投资估算控制初步设计，以设计概算控制施工图设计。如果设计概算超出投资估算，应对初步设计进行调整和修改。同理，如果施工图预算超过设计概算，应对施工图设计进行修改或修正。要在设计阶段有效地控制工程造价，应从组织、技术、经济、合同等各方面采取措施，随时纠正发生的投资偏差。（3）招投标阶段工程造价管理，是以工程设计文件为依据，结合工程施工具体情况，参与工程招标文件的制定，编制招标工程标底，选择合适的合同计价方式，确定工程承包合同的价格。投标时分为技术标和价格标，要考虑建设方案及未来运营和维护方案，两者均优方案才是最好的技术方案，最终选取项目生命周期成本最低的方案。（4）施工阶段工程造价控制，是把计划工程造价控制额作为工程造价控制的目标值，在工程施工过程中定期进行工程造价实际值与目标值的比较，确保工程造价控制目标的实现。（5）竣工验收阶段，是确定最终建设造价、考核项目建设效益、 办理项目资产移交，进行各阶段造价对比、资料整理、分析、积累的重要阶段，也是项目建设结束、运营维护开始、项目决策、设计、施工质量综合检验的关键环节。（6）在运营和维护阶段，要以生命周期成本最低为目标，通过制定合理的运营及维护方案，运用现代经营手段和维护技术，按合同对已投入使用的各类设施实施多功能、全方位的统一管理，为设施的产权人和使用人提供高效、周到的服务，以提高设施的经济价值和实用价值，降低运营和维护成本。

2.全生命周期工程造价管理优点。（1）全生命周期工程造价管理，要求人们考虑工程项目全生命周期，涉及的时间范围更长，造价分析更加合理。（2）全生命周期成本分析，可以全面考虑项目的建造、运营、维护成本，并从多个可行性方案中，按照生命周期成本最小化原则，选择最佳投资方案，实现更为科学合理投资决策。（3）可以更加合理地选择建筑材料，在确保设计质量的前提下，实现降低项目全生命周期成本的目标。（4）使施工组织设计方案评价、工程合同总体策划、工程施工方案确定等方面更加科学合理。（5）在全生命周期各个环节上，通过合理规划设计、施工及运营管理、采用节能环保措施，达到环保与生态保护目的。

三、工程造价管理信息化关键技术与建设内容

建立高效便捷的工程项目造价管理信息系统，对于我国的工程建设具有十分重大的意义。近年来，大数据库技术、BIM模型技术、云计算技术、GIS等先进技术，已经开始应用于工程管理系统中。21世纪以来，BIM（Building Information Modeling）技术的发展，为工程项目全生命周期管理，提供了强大的全真虚拟预测控制技术。因此，加快推进大数据、BIM、云计算、移动通讯、无线射频、虚拟现实、多维管理等高新技术在工程项目管理中的应用，改进传统生产管理模式，提升企业生产效率和管理水平，是当前我国政府相关职能部门、建设工程相关行业、以及各软件公司的共同愿景，也是造价管理行业信息化发展的必由之路。

（一）工程造价管理信息系统建设目标

总体目标是，应用大数据库、BIM技术、云计算及网络支撑技术，实现工程项目全生命过程造价控制；在技术水平和服务质量上，实现建设项目的建模、运算、审查、分析、交换、决策等功能的数字化、可视化、交互自动化。具体建设目标为：（1）建设一套“全方位全功能造价控制整体信息化解决方案”，客户只需进行简单的图形输入或导入工作，建模、运算、处理、复核等工作交由系统自动完成。（2）提供工程造价咨询信息平台及BIM解决方案，实现透明实时投资监控，保证项目建设质量与可视可控。（3）最终建设一种工作协同、数据共享，质量可控、高效快捷的造价控制信息化模式，满足工程管理现代化发展要求，同时，推动造价管理咨询产业信息化。实现以上目标，将充分应用现代高科技，以大数据开发、BIM建模、云计算、网络为关键技术，实现技术集成与融合。

（二）工程造价管理信息系统建设内容

1.大数据库建设。（1）大数据资源积累。工程造价管理大数据库建设，工程量巨大繁杂，建设工程相关数据的整理、录入、处理、传输、分析、应用等功能设计与集成管理，技术要求较高、难度较大。为充分挖掘各行业各类资料的原始数据，开发数据再利用价值，将基于大数据集成技术，采用数据的半结构化和非结构化方式，完成海量数据库的建设。（2）大数据处理技术。工程造价大数据的处理，实质是IT技术在工程管理领域的具体应用，造价信息系统的建成，将帮助工程管理人员存储管理好大数据，并从大体量、高复杂的系列数据中提取数据价值，实现数据的增值服务。工程造价大数据的本质也是数据，其关键的技术依赖于大数据的存储和管理。（3）大数据的存储和管理。造价信息系统将采用NoSQL数据库，其处理数据的模式完全分布于各种低成本服务器和存储磁盘，从而可以帮助网页和各种交互性应用的海量数据。（4）大数据的处理和使用。面对大数据环境，数据挖掘技术正在发生巨大变化，传统商业智能技术，包括数据挖掘，主要任务是建立比较复杂的数据库模型、数据挖掘模型，进行分析和数据处理。由于云计算模式、分布式技术和云数据库技术的应用，不需要考虑复杂的计算算法，就能够处理大数据。对于不断增长的业务数据，用户也可以通过添加低成本服务器来处理海量数据记录的扫描、统计、分析、预测。（5）大数据商业模式与架构。大数据处理技术，能够处理造价咨询服务中各种类型海量数据，无论是文档、文章、图纸、邮件、视频等等，还是其它形态的数据。由于终端设备成本低廉，云计算将任务分布在大量计算机构成的资源池上，使用户能够按需获取计算力、存储空间和信息服务。这样的低成本硬件+低成本软件+低成本运维，更加经济和实用，使得大数据处理和利用成为可能。（6）大数据服务对象。工程造价大数据的服务对象，主要是政府、与建设相关的部门、行业及企事业单位。随着我国投资体制改革不断深入，互联网的普及，大数据的用户量必将快速增长，数据的收集日趋庞大。数据量的扩展，造价咨询数据（产品）与商业模式会不断改进，进而带来更多的用户。大数据服务方式为：提供信息服务、分析用户个性化需求，提供个性化产品和服务，增强服务功能，实现智能匹配。

2.BIM应用服务平台建设。打造造价管理信息系统，应基于大数据库建设，融合BIM技术，构建BIM全生命可视化服务平台，充分发挥BIM技术优势，实现造价管理服务质量提升与服务方式变革。（1）BIM技术特征。当前工程建设行业发展方向主要体现在：工业化、现代化、信息化，信息化可分为技术信息化和管理信息化两大部分。技术信息化的关键是建设项目全生命周期管理。管理信息化的关键是项目资源管理。近10年来，BIM已被证明是建设项目管理的核心技术。BIM技术特征表现在：可视化、协调性、动态模拟、主动控制、优化协同、信息链接等诸多方面。（2）BIM技术价值体现。一是通过BIM建模，可对各种建筑形式进行比较分析，确定最佳建筑方案，并指导后续设计、施工及运维管理；二是利用BIM模型，软件可自动检查分析施工图情况，提供图纸检查报告，杜绝图纸问题引起的资源浪费与损失；三是利用BIM技术进行精确排料，进行优化下料，可减少废料、材料损耗，有利于成本控制；四是利用BIM技术模拟真实计划，提高施工计划精确性；五是利用BIM技术实现信息交流与共享，使信息交流变得通畅、及时、准确，不受时间、地点的限制。（3）BIM技术服务范围。第一，优化决策。结合造价管理，将BIM技术引入城市规划三维平台中，可以实现全真多维模型管理，特别是城市规划的性能分析，如舒适度、空气流动性、噪声云图、生态环境、节能模拟等。BIM的量化分析，与规划方案、评审结合，将对城市规划多指标量化起到积极作用。BIM作为应用层，可采取GIS数据进行分析与建模，实现城市规划精细化，可以为建设项目决策提供可视化的科学依据。第二，精细化设计与施工。BIM在设计阶段，对设计师的作用主要表现为：三维模型设计便于和业主交流，适合创新；三维建模对各专业设计师提供了共享操作平台，便于协调沟通；三维设计，更容易找出问题，避免失误；集成化设计信息管理大大提高了工作效率，便于控制设计效果。BIM在施工阶段，主要作用有：BIM用于投标，起到标前评价、风险控制、优化建议等作用，展示施工技术与实力，确保施工质量。BIM施工管理，体现企业管理高水平；BIM深化设计，能够核算参数、检测碰撞、消除失误。BIM用于施工过程，能够实现施工现场布置、材料堆场管理，预制件加工信息管理、施工进度规划与控制，建设质量监控与管理；工程量与造价实时监控与管理。第三，运维与物业管理。一个项目建成之后，进入营运维护阶段，如何运行维护好建筑物与设备等，也是BIM技術应用的重要领域。现代物业必将建立在BIM信息基础之上。物业运营效果、租赁分析、结构设备环境、防灾监控、安全保卫等系列工作，皆可基于BIM与远程监控技术，实现无线实时监控、快捷应急反应。

3.云计算及网络平台建设。云计算平台建设，将为造价管理信息系统大数据库、BIM技术融合，提供数据处理和计算支持。云计算将基于互联网相关服务、交付模式，提供动态易扩展虚拟化资源，以及可伸缩的廉价分布式计算功能。包括大数据云计算支撑平台规划、虚拟化技术、以及各种软件与平台技术集成。

（1）云计算优势。传统信息系统都是相互独立的，通常由各单位或部门自建。云计算模式与传统方式相比有较大优势，见表1。

表1 传统模式与云计算模式的对比

（2）云计算系统架构。系统架构是云计算环境需要考虑的关键问题，调度系统架构与数据中心架构密切相关，大规模分布式环境下多级分布式体系结构可考虑图1所示模式。在面向市场的云计算环境中，云计算环境中的角色主要包括：云用户、云计算服务提供商、云计算基础资源提供商（如图2、图3所示）。原本由一个实体承担的责任现在被划分由两个实体来完成，所以各个角色承担的管理功能也需要做出相应的调整。

图1 数据中心资源层次架构

图2 云计算中的三层角色划分

图3 层次化的云计算网络架构

（3）云存储。云存储作为云计算的核心功能之一，其中元数据主要描述数据属性的信息，用来支持如指示存储位置、历史资料、资源查找、文件记录等功能。元数据主要描述了文件系统结构的数据，例如异构的命名空间、文件及目录属性、文件对数据块的映射等等。

（4）无线网络技术。除有限网络技术支持以外，造价管理信息系统将采用无线网络技术，作为项目大数据传输、管理、使用技术支持。系统利用无线局域网（WLAN），与有线网络的用途十分类似，最大的不同在于传输媒介的不同，利用无线电技术取代网线，可以和有线网络互为备份。无线网络既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术。

无线网络通过对现已运行的网络进行话务数据分析、现场测试数据采集、参数分析、硬件检查等手段，找出影响网络质量的原因，并且通过参数的修改、网络结构的调整、设备配置的调整和采取某些技术手段（采用MRP的规划办法等），确保系统高质量的运行，使现有网络资源获得最佳效益，以最经济的投入获得最大的收益，从而实现网路的优化。