大数据技术在建设工程中的运用

侯学良，王 天

（华北电力大学经济与管理学院，北京 100096）

0 引言

近年来，随着大数据技术的不断发展，该技术在信息和数据处理方面所具有的优势更加突出，不仅在工业、农业、军事、航天等各行各业得到了广泛的应用，而且也被广泛用于人类的日常生活中，成为当今社会发展必不可缺的现代科学技术之一[1]。特别是在工程建设管理领域，由于工程建设项目具有管理对象多、涉及范围广、建设时间长、影响因素多等特点，因此，工程项目中所需分析和处理的数据量就极其庞大，而大数据技术的及时引入与应用就为工程项目者及时了解和掌握工程项目的实施状态，及时分析和发现工程项目的有关问题，并提供了新的有效工具。实践证明，大数据技术引入工程项目管理领域后，不仅极大地提高了工程项目的管理效率，而且对提高工程项目的质量、进度、费用、安全等方面的管控水平发挥了极其重要的作用，已成为现代工程项目管理的核心技术与重要手段。

1 大数据及大数据处理技术

大数据是一种拥有海量、高增长率和多样性等特点的信息资产。当遇到常规软件无法在一定时间范围内收集、整理、管理并处理的海量数据时，就需要采用能够对这些海量数据进行快速和优化处理的技术，这种技术即为大数据技术。

大数据技术是通过对数据的追踪与收集来发现数据内在的联系，并预测下一阶段的状态与行为。大数据技术在数据采集、分析、管理以及处理方面的完成效率要远高于传统的数据采集软件，其拥有数量大、结构多样、应用价值高与数据流转数度快四个特点。建筑工程项目中利用大数据技术可以实现高效快速地处理大量复杂的工程数据，同时也能更早发现并解决许多建筑工程问题。建筑工程数据复杂、繁多，使用大数据技术可以快速高效地处理这些数据。大数据技术对数据的处理优势可以运用在建筑工程的每一个部分，无论是工程造价、工程质量还是工程管理模式都可以使用大数据技术来辅助管理者处理各项数据。在大数据技术对各项建筑工程数据的辅助分析下，管理者可以作出更快更合理的科学决策。

2 大数据技术对工程造价的影响

任何的工程项目都离不开项目投资，但投资都具有一定的风险，与其他投资相比，建筑工程的投资金额大、涉及范围复杂、回本周期长，且在工程施工中还需要一定的资金流动，假使不重视对资金投入的有效控制就会造成一定的资金浪费。因此，在投资决策阶段，最重要的工作就是分析比较建设部门和规划设计单位的项目建设方案[2]。由此来确定项目的投资计划。在此方面，大数据技术可以对各数据进行预计算，然后找出各方案的不足并修改，最后得到最优方案。

此外，在工程项目实施过程中总有些无法预测但事件发生，部分事件发生后可能会给项目在成一定程度的经济损失。因此，就需要管理者快速作出合理决策以预先消除或减少损失，此时通过大数据快速分析技术就可以预先分析出可能发生的风险事件，并根据分析结果制定相应的对策。当该事件发生时就可以快速高效地避免损失扩大。

就工程造价而言，现在大部分工程造价仍在采用传统的工程量清单来计算工程造价。由于工程建材的价格不固定，且在不同地区也可能会有不同的价格，因此对工程造价中的材料资源及价格数据进行及时分析。同时，及时准确地在部门之间实行共享工程造价数据，让工程师及结构设计人员能够便捷地获取并使用该数据并对施工下一步作出决策。因此，利用大数据对造价数据的采集分析处理可以大幅提高效率，降低人工成本，以此有效的控制施工成本，做好造价及成本风险管控。一般性的分析过程如图1所示。

图1 大数据技术处理数据及共享方案

3 大数据技术对工程质量管理的影响

现在很多的建筑工程仍然在使用传统的质量管理模式，但工程实践证明，这种传统的管理模式很难实现多维度、全过程、集成化管理。而随着社会的进步，传统建筑工程质量管理也暴露出了很多漏洞，出现了管理失控和乏力的现象。

以长沙市某一高楼倒塌事件为例。据了解，该楼房使用房龄不过10年，故其倒塌原因可能为房屋结构设计不合理或屋主改造房屋结构导致其关键承重结构受损。从中可以知道，在建筑工程中，房屋结构设计在房屋质量保障中起到了决定性的作用。利用上述大数据技术结合BIM技术对房屋结构进行模拟和分析，可以快速准确地掌握该房屋的质量情况，提前预知房屋结构设计是否合理科学，最后修改优化设计方案，从而在根源上减少该类事件的发生。

为了优化工程质量管理，不少工程项目开始接触使用大数据技术。运用大数据技术将非结构性的碎片信息收集分析处理加以利用，将数据重新分析，发掘有用价值，可以早发现建筑工程质量的问题，并且提高建筑工程的效率，有效降低成本[3]。利用大数据技术可以及时掌握当地环境、气候与地质的数据，然后通过分析来确定施工的每一步进程，以此可以减少人为因素造成的质量不达标等问题。在施工过程中，需要实时提供工程数据，以便于管理者对下一步作出决策，而这肯定会产生大量的数据，此时使用大数据技术来对数据归类、分析和处理，可以使管理者更加简便可靠地作出决策，工程运行效率也可以得到提高，运行过程如图2所示。

图2 大数据辅助管理者做出决策

4 大数据技术对工程管理模式的影响

随着时代发展，建筑工程规模越来越大，管理者若使用传统的管理模式将会比较吃力。在工程项目中，一般包括五个阶段：建设前期阶段、建设准备阶段、建设实施阶段、验收与保修阶段和终结阶段。每一个阶段都需要合理的管理方案，而这样就会产生大量的数据参数，再加上现代建筑工程规模大，难度系数大，所以更需要对数据实时分析处理。为了工程项目管理的准确性，管理计划的落实必须要实时化，此时，使用大数据技术辅助收集整理碎片化数据，可以明显提高管理的效率[4]。利用大数据技术还可以构建一个管理数据库，将各种工程项目进程上的数据收集处理，在每一个阶段管理者可以利用数据库里分类好的数据来制定相应的决策计划，使每个管理阶段简化，减少各种人为因素导致的失误，过程如图3所示。基于大数据技术对海量数据的运算能力，管理者可以更加便捷地对工程项目现状制定决策，使工程项目的管理效率得到极大的提升。

图3 大数据实时辅助管理者管理各阶段

在传统的工程管理模式中，大多数数据的处理和分析只能依靠管理者的经验及主观分析，此时就可能会出现一些主观错误或遇到管理者无法处理的问题，并且该模式不够科学严谨。大数据技术可以提供简洁有效的相关数据给管理者，方便管理者进行分析参考，同时也可以通过专业处理分析出管理者方案的不足与风险，这极大地提高了管理者决策的科学性，也让管理者可以在相对较短的时间里做出正确的决策。在工程项目管理中使用大数据技术辅助管理者作出决策和判断，能使每个管理过程得到优化，使建造项目在建造过程中能够充分发挥出每个单位的价值，管理者也能在大数据技术的辅助下作出更加合适的决策。

现如今，随着建筑工程规模越来越大，所要处理的数据越来越多，传统的管理模式变得相当乏力，管理者的管理难度大大增加，可能会导致决策不合理不科学等情况。此时就需要利用大数据技术来处理这些数据。管理者在大数据技术的帮助下，可以提高决策的可靠性与准确性。

5 大数据对工程运行流程的帮助

在工程准备阶段，施工人员需要先对施工区域进行勘测，并对得到的数据进行梳理分类，然后再利用大数据技术对这些数据进行分析处理，最终得到一个施工区域各方面大体的数据库。例如测量放线、土方开挖等。在施工前，利用大数据技术以及所建立的数据库分析施工地点的土质、方位等数据信息，得到最佳放线的大概位置和基坑挖掘最佳深度[5]。利用大数据技术得出的方案，可以减轻施工人员的工作压力，从而提高施工效率。

在施工进行时，各种自然因素在不停的变化，例如天气、湿度等。因此施工人员需要保持数据同步，实时对各个施工环节的数据进行采集与反馈，大数据技术可以将施工数据分析，并与相似建筑工程进行对比与分析，从而可以实时发现施工现场的盲点与不足，同时提供相应的解决方案。因此，在施工前，通过该数据库对施工流程进行设计，安排。再利用建立起来的数据库对后续施工方案进行分析，可以加快施工进度，避免因人为因素导致的决策失误，从而降低施工风险。大数据技术在施工运行时的使用如图4所示。

图4 大数据技术在施工运行时的使用

6 结语

随着时代的发展，人们对建筑工程的需求越来越大，对工程水平要求也越来越高。为了实现建筑工程的高水平、高质量，许多工程项目已开始运用现代科技来解决传统工程项目的问题。大数据技术是当今科技发展的大趋势，在建筑工程领域，大数据技术更是起到了极大的作用。无论是工程造价、工程质量还是人员物资管理，大数据技术都可以辅助管理者进行合理的规划。相信在未来，大数据技术可以实现建筑工程的“自动化”管理。

目前我国的大数据技术已达到世界领先水平，在许多方面已经是世界顶尖，推动大数据技术与建筑工程相结合，可以让建筑工程水平得到极大的提高，以满足现代社会对建筑工程的需求。大数据技术的核心在于对海量数据的分析处理，而建筑工程在施工过程中产生的数据量是巨大的。由此可见，大数据技术是建筑工程未来的“灯塔”，利用大数据技术使建筑工程数据简化、智能化是未来建筑工程发展的方向。自古以来建筑工程都是一个国家最基础的技术工程，而建筑工程水平的提升也与社会科技发展密不可分。由此看来，科学运用大数据技术与BIM技术的优势并深化其与建筑工程的联系运用是相当有必要的。