基于绿色施工智能信息平台的建筑施工企业数字化转型实践

罗庆志，余杰，庞道济，史灵玉

（重庆建工住宅建设有限公司，重庆 400015）

0 引言

经过十几年的努力，我国建筑企业信息化得到了较大的发展。而“互联网+”、大数据信息时代的到来，对建筑企业大数据信息技术提出了全新的挑战。在此背景下，习近平总书记为企业发展提出了明确的指引：“要发展数字经济，加快推动数字产业化，依靠信息技术创新驱动，不断催生新产业新业态新模式，用新动能推动新发展。要推动产业数字化，利用互联网新技术新应用对传统产业进行全方位、全角度、全链条的改造，提高全要素生产率，释放数字对经济发展的放大、叠加、倍增作用。”[1]

一方面，面对经济格局的重塑、资源成本的上升、环境的束缚，建筑企业传统的粗放式经营已难以为继；另一方面，“互联网+”、大数据信息时代的到来，为建筑企业带来了创新驱动和新的发展契机。建筑企业将迈入数字化转型和赋能的必经之路。

1 绿色施工背景下建筑企业数字经济新发展面临的困难

绿色施工是建筑企业可持续发展的必然选择，是以资源的高效利用为核心，以环保优先为原则，追求高效、低耗、环保，统筹兼顾，实现经济、社会、环保（生态）综合效益最大化的施工模式。随着建筑行业信息化程度的不断加深，企业的信息化建设越来越趋向具体工程项目的落地应用。利用信息技术、基于绿色施工的智慧化施工管理模式，使得企业对建设项目的管理更加深入且高效，直接从项目上挖掘数字经济效益的潜力成为了可能。但在实际实施过程中，建筑施工企业仍面临以下难题。

1.1 项目层面的绿色施工信息孤立分散，综合管控难

随着技术的发展和项目管理水平的提高，越来越多的软件系统和智能设备已被广泛应用于绿色施工的现场管理[2]。对应于绿色施工的标准，每个应用通常只解决一个点的业务需求，项目管理者面对各个分散的应用和孤立的数据，难以实现对项目的综合管理和目标监控，现场人、机、料等管理效率仍然较低，绿色施工的建设难以达到预期的效果。

1.2 企业集团层面的项目信息集成及管理难度大

随着业务量的增加、企业规模的扩大，建筑企业内部专业发展和生产经营管理工作日渐复杂庞大，企业业务信息化发展在一定程度上解决了内部管理的难题[3]。但是，目前建筑企业的业务管理系统以经营性业务协同管理模式和机制为主，从而导致了面向工程项目的业务需求开口少，针对项目专业化管理模块少，造成在企业集团层面对承接的众多工程项目管理的信息化水平低。

1.3 项目与企业间的工程信息数据共享难、应用率低

建筑行业中信息技术的应用已有一定的发展，特别是建筑信息模型技术的优势已得到行业广泛认可，对单个工程项目的建设管理发挥了较大的作用。然而，由于项目与企业间的信息资源共享和业务协同能力不足，对于已积累的大量项目数据与模型缺乏有效利用。例如，工程项目上绿色施工现场针对节能、节材、节水、节地和环境保护要求而采集到核心元素信息，如相关质量元素、材料使用元素、安全元素、农民工工资元素等数据，集团公司却未进行数据集成，数据价值难以发挥。

2 基于绿色施工智能信息数据的建筑施工企业经营管控平台

解决上述问题的途径是提供一种基于数据和模型共享的管控平台，数据和模型共享基础的建设和完善，能为建设其他智能决策支持系统提供条件，在满足智能决策支持系统功能目标的同时，又能进一步带动数据和模型共享平台的建设和完善，从而在这一构建模式下实现数据和模型共享基础建设同决策支持系统建设相互促进的良性循环[4]。

结合多年丰富的专业技术管理经验、企业信息技术发展新需求，开发了基于绿色施工智能信息的建筑施工企业经营管控平台。

2.1 绿色施工关键元素智能建造数据云平台规划与构建

绿色施工关键元素智能数据云平台（以下简称“云平台”）是依托物联网、互联网建立的大数据管理平台，是一种全新的建造管理模式。

该平台规划时，进行顶层设计，梳理企业信息化现状与数字化转型要求的差异，分析建筑行业的智能技术需求及发展，以满足建造业务作业层工作为基础，同时从满足监管需要出发，以建筑施工企业为主体，总体规划，结合行业特色，重点建设技术支撑和硬件支撑（图1）。作业层的需求按项目的实施阶段进行模块设置，包括设计阶段、生产阶段、运维阶段三大模块，详细梳理各阶段的管控要点，对应提出智能应用要素。技术支撑层融合行业特色的BIM 技术（内部）和新一代信息技术（外部），结合常规建模平台与轻量化平台，在BIM 图形引擎支持下实现BIM 模型在PC 端和移动端灵活使用；引入新一代信息技术，如云计算、大数据、物联网等，为绿色施工建造提供更多的外部智能技术支持。对于硬件支撑层面，从应用深度、智能信息发展趋势上为工程数据共享及挖掘进行先期规划。

图1 绿色施工关键元素智能管控平台的规划

在云平台架构时，作为一个重要的集成管理系统，根据规划要求重点解决上述难题。在项目应用层，主要由物联网采集层收集绿色施工关键元素基础数据，在智慧工地子系统中实现协同管理；在企业集团层，利用云平台的中台服务完成多个项目的集成监管、智能决策；依托数据中心、专业技术支撑两个核心，在项目现场管理子系统与企业信息化系统之间进行数据联通与驱动，实现企业业务中进行数据挖掘及运用，发掘数据信息的经济价值（图2）。

图2 绿色施工关键元素智能建造数据云平台的架构

2.2 数据共享解决项目层面绿色施工综合管控的难题

云平台的基础数据及信息来源于项目，平台的应用与智慧工地同根同源，即运用绿色施工的理念和技术构建智慧工地，通过科学管理和技术进步，实现工地数字化、智慧化，实现节能、节材、节水、节地和环境保护（“四节一环保”）。项目层面的绿色施工关键元素智能管控子系统，将施工现场的应用和硬件设备集成到一个统一的平台，并将产生的数据汇集形成数据中心，能够实现劳务管理、安全施工、绿色施工的智能化和互联网化（图2）。实施时，采用自下而上的方式，紧紧围绕现场核心业务，通过碎片化的众多子系统，满足一线管理岗位对现场作业过程的管理需求，有针对性地降低工作量，提高工作效率，减少管理漏洞。

2.3 中台服务解决企业集团层面项目协同监管的难题

主要面向工程项目的业务领域，由项目的数据、企业中涉及项目的相关业务共同构成管理平台的服务中台。通过数据标准和接口的规范，打通数据孤岛，将现场应用的子系统集成到服务中台，创建协同工作环境，搭建立体式管控体系，提高监管效率。服务中台与各项目业务子系统、企业的业务子模块进行数据对接，具备对各项目现场绿色施工关键元素要素进行远程监测、管理、统计等功能。服务中台将项目管控中通用的业务应用与数据分析等功能，如涉及成本、质量、进度、安全、绿色施工元素等管控的专业软件容器，嵌固在系统中，实现工程数据知识与业务的沉淀和推广应用，构建起共享服务能力。

2.4 数字化、智能化一体支撑挖掘工程数据潜在价值

在平台的技术架构下，发挥服务中台的灵活调配或个性化应用开发的特性，业务应用的扩展将采用“积木式”开发方式，敏捷地响应业务需求，可形成适应各种场景和形态的业务应用[5]。工程数据采集、传输、处理和成果推送实现移动化保证了数据的时效性，促进了决策的及时性。即将建设的领导决策分析子系统，是实时采集并集成的一线生产数据决策分析系统，通过大数据分析技术对监管数据进行科学分析、决策和预测，实现智慧型的辅助决策功能，提升企业和项目的科学决策与分析能力。随着数字化技术演进和自主可控能力的提升，平台的数据分析由简单计算向人工智能延伸，将支持智能决策和数字经济价值的实现。

云平台在工程项目生产管理、企业运营中，将形成生产经营一体化、业务办公一体化、资源一体化的美好前景。

3 绿色施工关键元素智能建造数据云平台的实践与成效

绿色施工关键元素智能建造数据云平台支持了智慧工地和数字企业等智能化应用建设，主要针对以下4 个方面进行工程应用研究并取得了显著的成效：

（1）通过科技与管理进步的方法，利用BIM 技术，对设计产品（施工图纸）、现场施工建造提出优化和完善的建议意见，保证施工过程安全文明、质优、绿色；

（2）结合物联网技术，使用绿色建材和设备，利用智能物料管理，进行智能管理，实现节约资源、降低消耗的目标；

（3）利用智能监测系统，控制环境污染，在施工过程中实现绿色施工环境智能管理；

（4）基于移动互联网，打通了公司与项目数据信息的壁垒，提升了公司对各工程项目信息的获取可靠性、分析瞬时性、反馈智能及时性，有力保障了对项目绿色施工关键元素的智能管理效果，在项目、公司层面实现了工程大数据的有效积累，初步尝试了大数据的挖掘与运用，实现了数字企业建设的初期目标。

3.1 基于BIM 的绿色施工智能现场数据信息管理

贯彻绿色施工理念，利用BIM 技术，基于轻量化、BIM 的云管理平台，借助移动互联网技术实现施工现场可视化、虚拟化的协同管理。在施工阶段结合施工工艺及现场管理需求对设计阶段施工图模型进行信息添加、更新和完善，以得到满足施工需求的施工模型。依托标准化项目管理流程，通过基于施工模型的深化设计以及场布、施组、进度、材料、设备、质量、安全、竣工验收等管理应用，做到质量、安全、进度、协同的信息统一及可追溯化，突出了BIM 技术绿色施工关键元素智能管控在工程实际应用中的可行、可靠及高效（图3）。

图3 智慧工地建造管控页面

3.2 基于大数据项目成本分析与控制的信息管理

从绿色施工现场入手，以公司-项目两个不同层面管理要求为目标，从识别、采集、分析、决策、调整、实施全过程环节实现项目大数据智能运用，深入挖掘工程数据的价值，通过绿色施工节材节能要素智能管控，真正实现节能增效。

应用“智慧工地建造管控-智能物料验收管理”模块，借助数据分析平台端和手机APP 查看项目物料管理情况，项目材料实际到货情况一目了然。加强了项目验收过程规范化管理，规范了项目物料验收现场管理，可防止材料进场损失；有助于了解现场材料偏差情况，出现问题及时预警，及时处理。实现了数据驱动管理，现场材料验收精细化管理；有效堵塞了管理漏洞，节约材料成本，提升项目利润。

集成多项目、多维度数据，直观查看，并对核心数据分析，使集约化管理有抓手。智能物料验收系统与公司项目管理系统集成，数据互联互通。利用数据分析平台，对进出场物料统计分析。收发料汇总分析，即时动态更新，真实准确反映收发料情况，支持实际采购、实际到货、实际发料分析，确保工程采购计划、用料安排，保障工程进度与交付。验收数据推送至项目系统，生成入库单用于结算，既避免数据重复录入，又确保结算数据真实可靠。对项目物料大数据进行项目成本分析与控制，发掘了数据智能功能，为企业智能决策提供了有利支撑。

3.3 基于智能监测的绿色施工环境管理

运用绿色施工在线监测及量化评价技术，根据绿色施工评价标准，以数字化的方式对施工现场能耗、水耗、施工噪声、施工扬尘、大型施工设备安全运行状况等各项绿色施工指标数据进行实时监测、记录、统计、分析、评价和预警的监测和评价（图4）。

图4 绿色施工在线监测管控页面

3.4 基于互联网的动态信息管理

综合运用移动互联网技术、全球卫星定位技术、视频监控技术、计算机网络技术，对项目施工现场的设备调度、计划管理、安全质量监控等环节进行信息即时采集、记录和共享，以及数据的整合分析，实现在公司端对企业项目进行安全、高效的统一调配和管理。在平台上全国的项目地图中，可直接管理与监督项目数量、建设状态、项目现场视频、现场总人数及状态、设备总数量及状态、设备告警等（图5）。

图5 云平台——项目信息动态管理

与绿色施工智能建造数据云平台相互依托、融合的企业信息化建设平台获得极大的发展，企业陆续上线行政事务、人力资源、法律事务、市场营销、工程项目、智慧工地等管理板块后，近年处理业务量达十几万笔，信息化已逐渐融入企业管理方方面面（图6）。各模块的上线运行，目前已涵盖公司收发文管理、通知公告管理、综合报表上报、新闻发布、工作联系单等业务，实现了对员工信息管理、劳动合同管理、员工异动管理、证书管理、培训管理、薪酬管理等业务的全面信息化管理。对于公司的工程项目，以绿色施工关键元素为基础的项目管理模块，涵盖标前标后管理、项目合同管理、安全文明施工管理、质量技术管理、生产管理、现场管理、分包管理、项目材设管理、合同过程结算、项目借贷资金收支、发票管理、支票管理、项目团队诚信评价、法律事务管理等全要素业务模块，实现全方位管理及服务。

图6 企业业务数据增长趋势图

绿色施工智能建造数据云平台与企业信息化平台的融合，使业务处理效率大大提高，在项目用款计划审批、采购合同审批等重点环节中大大提高了项目、企业的经济管理效益。通过项目大数据的共享与分析，实现了实时预警，提高了管控效率，提升了公司智能决策的水平。

4 结语

以工程数据和BIM 模型为共享核心，绿色施工关键元素智能建造数据云平台的建设和使用，可以解决绿色施工信息孤立分散、共享性差的难题，以及工程数据信息与企业信息对接与联动的难题，有助于提升项目现场的绿色施工建造管理效率，提高建筑施工企业对工程项目的管理及监督业务的信息化水平，通过挖掘工程数据的价值，推动建筑施工企业在建筑产业链的数字化经济背景下实现转型。