2020年工程建设行业信息化发展趋势

文 / 马智亮

（作者系清华大学土木工程系教授）

工程建设行业包含建筑、市政、园林、照明、交通、电力、水利、铁路、航空、石油石化、新能源等工程建设领域，是国民经济的重要组成部分。

近年来，随着我国大规模的基本建设，工程建设行业取得了长足发展，不断刷新纪录，建设了世界屈指可数的大跨度桥梁、摩天大楼、超长隧道等，高铁、机场、复杂商业综合体等一大批基础设施和建筑工程完成得又快又好，被海内外誉为“基建狂魔”。

同时，信息化成为工程建设行业的热点。尤其是，企业信息化和项目信息化发展进程的加快，云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能等互联网+技术的集成应用，使得信息技术在行业中发挥的作用越来越大。特别是，最近几年在一大批大型工程项目中BIM 技术与其他技术成功地实现了集成应用，为行业信息化带来了新热点，也为行业技术和管理水平的提高作出了新贡献。

2020 年，工程建设行业信息化究竟向什么方向发展，是行业相关人士普遍关心的问题。本文就此进行分析。

一、工程建设行业面临的挑战

总的来讲，工程建设行业是竞争性很强的行业。作为行业的主体，工程建设企业无不必须面对市场竞争，通过自己的竞争实力，从市场中分得一杯羹，求得生存和发展。工程建设行业的市场竞争具有如下特点。

市场竞争日趋激烈。随着我国经济从高速度发展向高质量发展转型升级，市场规模增速趋缓，而由于允许跨区域、跨级承揽业务政策出台，特级资质企业数量激增，未来将会有更多的建筑企业活跃在招投标市场，行业增量竞争步入存量竞争时代，粥少僧多，这使得行业竞争加剧。

工程难度增大。经过改革开放以来的高速经济发展，尤其在大型城市，住宅等基本基建需求逐步饱和，进入高质量发展阶段后，工程建设需求趋向大型综合体、大型基础设施建设工程等高难度工程，其中也包含了安全管理风险，因此对相关企业提出了更高的技术要求和管理要求。

“一带一路”“走出去”伴随着难以预测的风险。企业需要面对工程所在国宏观经济变化、法律、政策、宗教、社会人文环境，以及安全的挑战，国际化与本地化的难题等，这对相关企业的人才规模、专业结构、驻外人员的海外工作能力提出了更高要求。

用工荒。改革开放以来，得益于我国的人口红利，工程建设行业的用工得到了充分的保障。随着我国经济的发展以及人民生活水平的提高，当前建设现场工人的平均年龄已经超过45 岁，而年轻人不再对工程建设行业感兴趣，这导致了目前工程建设行业工人年龄老化、企业用工成本急剧上升、劳动力保障难的问题凸现。

投资业务风险防控复杂。以PPP、BOT 为代表的融投资建造业务项目投资额度大、建设运营周期长、涉及的领域广，各种不确定性因素多。

过去几年，PPP 模式兴起，建筑企业纷纷投入大量资源布局PPP 模式，但在去杠杆、稳金融等宏观政策的冷却下，危机开始浮现，部分PPP 概念股爆雷，导致项目融资难度和风险增大。信息技术是迎接上述挑战的有效途径。通过充分利用信息技术，可以提高企业的技术水平和管理水平，从而增强企业的核心竞争力，使得企业在激烈的市场竞争中，能够站稳脚跟，应对各种风险，解决工程中的各种疑难问题；同时，通过信息化，可以提高工作效率；通过自动化和机器人技术的应用，可以缓解用工荒。

二、工程建设行业信息化发展动力

2020 年，工程建设行业信息化将得到进一步发展。究其发展趋势，除了可以用进一步向广度、深度和集成度发展来表达外，无疑地，基础技术和理念的突破将会引起连锁反应，带动工程建设行业信息化的发展和进步。

笔者认为，这样的基础技术主要是5G 技术，理念主要有数字孪生和数字化转型。5G 技术目前已经成为国际科技竞争的焦点。5G 技术具有传输速度快、容量大、可靠度高等特点，在这几方面与4G 相比均有10 倍左右的提高。工程建设行业具有项目驱动型的特点，与传统工业工厂的固定化相比，建设项目具有分布式、流动化的特点。应用5G 技术，可以通过物联网、智能手机等技术，使建设项目信息采集更加高效、信息传输更加迅捷，从而提高项目的管理水平。

数字孪生意味着充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。特别是，在工程建设行业，近年来随着BIM 技术的发展，数字孪生的实现更加容易，也更加高效，从而使显著提高项目技术水平成为可能。

数字化转型即利用新技术带来的机遇推动业务增长，新技术覆盖了从信息技术到金融科技、虚拟现实、无人驾驶、机器人、大数据学习以及3D 打印等。

行业信息技术应用依次经历信息化、数字化和智能化3 个阶段，其中数字化建立在管理信息化的基础上，以数据资源化、数字驱动为特征。

以上三方面的技术和理念将驱动2020 年工程建设行业信息化的进一步发展。

三、行业信息化主要发展趋势

笔者认为，考虑以上三方面的技术和理念的驱动：从信息技术应用方面看，工程建设行业信息化发展趋势主要包括：企业管理系统集成化、智慧工地系统实用化以及BIM 应用落地化；从研发方面看，主要研发热点包括：5G技术用于大数据自动采集和传输、大数据应用、人工智能应用以及自动化和机器人应用等。

企业管理系统集成化。企业管理系统是企业信息化转型的重要组成部分。但目前企业管理信息系统过于碎片化，有的企业的管理系统数目甚至达到100 多个，这意味着信息孤岛大量存在，极大地影响管理工作的效率和质量，是数字化转型必须解决的问题。

智慧工地系统实用化。智慧工地意味着集成应用云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能等互联网+技术，形成项目管理系统。智慧工地系统实用化要求项目大量数据采集的自动化和实时化，同时要求数据高速传输用于项目问题的及时应对和项目工作的及时决策。5G 技术的商用化，为此提供了可能。

智慧工地系统实用化将解决行业信息化最后一公里问题，提高企业的项目管理水平和效益。

BIM 应用落地化。迄今为止，在我国已经有相当数量的建设项目应用了BIM 技术。BIM 应用虽然能够带来展示直观、可以利用计算机自动进行检查设计冲突等优点，并具有良好的应用前景，但在实际过程中，主动应用BIM 的项目还不多，特别是在设计项目中应用BIM 的积极性相对较低，即BIM 应用落地化方面存在问题。

笔者也了解到，不少单位在抓BIM 应用落地化，有的已经取得了一定成绩。随着数字孪生理念在行业中受到关注，以及BIM 应用软件的改进和BIM 应用标准的推出和完善，BIM 应用落地化将逐步实现。这将进一步提高行业信息化的水平。

5G 技术用于大数据自动采集和传输。工程建设行业存在对大数据采集的要求，例如，利用物联网采集桥梁、隧洞等大型结构的健康检测数据，用于分析结构的可靠度。

虽然从理论上讲，5G 技术用于此类大数据的自动采集和传输是没有问题的，但在实际过程中，会遇到一些障碍。例如，5G 要求更加密集的基站布置，实际问题是，如何在偏远地区布置5G 基站，使得这一要求得到满足？

大数据应用。迄今为止，有人总结，工程建设行业存在大量数据，但是没有大数据。关键问题是，数据散布在不同的政府部门、不同的企业，甚至不同的企业部门或项目。

随着5G 应用于数据的自动采集，以及企业的数字化转型，大数据分析的价值将获得广泛的关注，对大数据在工程建设行业中应用的研究将被提上议事日程。大数据应用的重点将集中在数据的获取、管理以及大数据应用点。

目前，数据挖掘技术有效支持了企业管理决策，大数据应用研究的开展将使企业管理决策支持水平提到一个新高度。它也是企业数字化转型必不可少的。

人工智能应用。人工智能应用当前在全世界范围也是一个热点。近年来，尤其在深度机器学习技术应用于声音识别、人脸识别等方面取得了很大进步。与人工处理相比，通过应用人工智能技术利用计算机进行处理，可以极大提高工作效率，同时也可以收到人工难以达到的效果。

例如，将深度机器学习技术应用于施工现场人员的视频分析，可以及时发现违反施工安全规定的情况，通过干预，可以将施工事故的发生防范于未然。但是，在这方面有待于大量开展相关研究工作。

自动化和机器人应用。工程建设行业的自动化和机器人研究可以追溯到约40 年前。与制造业目前已经广泛采用自动化和机器人技术有所不同，工程建设行业对自动化和机器人的应用还很少，用凤毛麟角来形容也不过分。从理论上讲，突破工程建设行业的自动化和机器人技术是完全可能的。

关键问题是，之前我国因为人口红利，对自动化和机器人技术应用的需求并不迫切。但现在，因为用工荒已经成为一个引人注目的问题，自动化和机器人技术应用已经到了势在必行的阶段。

当然，为此需要开展相关研究，以便解决自动化和机器人技术的关键技术问题，为行业自动化和机器人技术应用扫清障碍。

另外，基础技术的研究和应用同样值得关注。例如，在我国工程建设行业，图形平台国产化是30 多年前就引起关注的问题，国家相关部门在多个“五年计划”中给予资助和支持，但这个问题，迄今为止仍然没有解决。类似的问题是，BIM 平台国产化问题。目前，BIM 应用如火如荼，但大家使用的BIM 建模等基础软件无一不是国外厂商提供的产品。

由中美贸易战引起的“卡脖子”技术问题，呼唤行业关注工程建设行业图形平台以及BIM 平台国产化问题。可喜的是，这个问题已经引起有关部门的重视，并已开始组织科技项目进行研究和开发。

我国工程建设行业信息技术应用已经有40 多年的历史，上世纪末，我们实现了设计工作“甩图板”，使工程设计工作进入了一个新阶段。随着信息技术的加速发展，特别是云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能等互联网+技术以及BIM 技术、自动化和机器人技术等的发展，我国工程建设行业信息化进入了一个新阶段。

信息技术能够帮助我们迎接行业的关键挑战，但这需要相关的研究和应用。只有及时解决信息技术应用的相关研究和应用问题，行业信息化才能不断进步。