基于差异化管理体系的智慧化监管系统研究与设计

王军 黄小鹏 王润东

(1.青岛市崂山区住房和城乡建设局；2.青岛市崂山区住房和城乡建设局建设工程管理服务中心；3.青岛市崂山区住房和城乡建设局技术稽察科)

建筑业为国民经济各行业提供物质基础，在推动城市化水平、改善人民生活、促进经济发展等方面一直发挥着重要作用[1]。当前，建筑工程体量依然巨大，传统的工地管理模式及简单的业务信息化应用，依然需要依靠大量的人力资源进行巡查和管理，需要政府、企业对工程项目加重资源配置，才能有效避免施工现场安全事故、质量问题的频繁发生。但是，以人力为主导的管理模式不可避免的面临人员力量薄弱、管理难度大等难点和痛点，不符合日新月异的新技术发展和建筑业数字化转型的趋势。因此，为了建立更为科学合理的管理服务体系，更好的提升管理效率和优化资源配置，亟须探索一种更为高效的新型精细化治理监管机制。

1.差异化管理体系研究

差异化管理，就是综合参建企业信用、工程项目管理、数字化工地等各项与管理业务相关的关键信息，通过数据的汇总、整理、分析对项目进行合理的分级分类管控，让各项业务全链条协调运作，让监管资源全方位合理分配，让监管工作全流程智能响应，最终实现工程建设项目的精细化治理。随着物联网、大数据、云计算、人工智能、建筑信息模型、第五代移动通信等新一代数字技术在建筑行业的应用发展，如今的施工现场每天都会产生大量的数据信息，这些数据信息是对全部施工管理过程的记录[2]，丰富了管理人员获取施工现场信息的途径，也为基于差异化管理体系的智慧化监管系统设计提供了实现路径。

1.1 差异化管理

差异化管理是十分有效的优化资源配置、提升管理效率的“智慧”手段。住房和城乡建设部发布的《“十四五”建筑业发展规划》中就明确提出，为全面提高工程质量安全监管水平，依托全国工程质量安全监管平台和地方各级监管平台，大力推进“互联网+监管”，充分运用大数据、云计算等信息化手段和差异化监督方式，实现“智慧”监督。

差异化管理的核心目的是强化各参建单位的责任意识，借助数字化工地产生的大量数据，使用大数据分析的技术手段洞察问题，与日常巡查相结合,及时总结分析工程质量安全的发展趋势,找到存在问题的主要矛盾以及薄弱环节[3]，对管理较为混乱以及易产生事故隐患的工程，有侧重性的分配监督资源，提升监督管理效能。

差异化管理的关键路径是深刻理解差异化管理制度提出的背景，以及要解决的主要矛盾，提出合理的分级分类制度。既不能制定太高的分级标准，使得大部分的管理对象依然被纳入需重点监管的分级序列，导致差异化管理在优化资源配置中的优势不能有效发挥；又不能制定太低的分级标准，反而起不到借助差异化手段强化参建单位责任意识的目的。崂山区分级分类管控工作的分级设计如表1 所示。

表1 差异化管理分级示例

1.2 评定方式的探索与研究

根据在日常管理过程中对参建单位的实际监督情况，通过数据算法分析已有的历史样本数据，确定符合当地工程管理情况的分级思路和资源配置下，通过研究和测算确定一套可靠的算法公式，在管理过程中将各环节产生的数据代入到算法公式中，实现动态、科学的差异化评定管理。以崂山区住房和城乡建设局组织专家团队研究测算的评定公式为例，动态测算的项目综合得分定义为：

式中：Ci 代表分值组成部分；在崂山区案例中，C 共有四部分组成：信用评价分、项目评价分、风险评价分和贡献提升分，分数采集来源和依据为建筑市场信用考核结果、监督员日常检查与抽查各类专项检查结果、项目风险自评及数字化工地物联网实时采集的风险数据等，各子项评分与日常管理工作紧密结合，数据由生产及管理活动正常产生。

在各子项评分中，需要对业务子领域进行更为详细的分析，尽可能的考虑各方因素影响，细化每个子项的评分计算公示。如在崂山区案例，对信用评价分的计算考虑了工程项目参建各方在施工过程中的责任权重，最终将信用评价分定义为：

式中：Qx代表项目的信用评价分，Qa代表建设单位上一年度信用考核评分，Qb代表施工单位上一年度信用考核评分，Qc代表监理单位上一年度信用考核评分。

最终根据各工程项目综合得分按照先后顺序排名，按照预先确定的比例将项目进行分级。在崂山区案例中，排名位列前35%的为A 级，其后的50%为B 级，再其后的10%为C 级，排名最后的5%为D 级。

1.3 崂山区差异化监管工作

崂山区是青岛市示范窗口区，地理位置极为优越。目前，全区共有在建项目216 个（含老旧小区整治项目），总监管面积949.23 万平方米，参建单位共233 家。崂山区住房和城乡建设局下设的区建设工程管理服务中心主要负责辖区内新建项目的监督管理工作，该中心自2019 年正式组建成立以来，创新提出了“一人多能”四级监管体系，在推动工程项目质量、安全监督管理等方面发挥了巨大的作用。但随着城市更新步伐的加快，人员力量薄弱、监管难度大等方面的难点和痛点问题进一步凸显，现有管理方式不能完全满足高质量工作的需要。因此，2023 年以来，崂山区住房和城乡建设局邀约知名高校专家和服务机构技术人员开展分级分类综合管控制度的研究工作，最终提出了建筑工程新型精细化管理机制，利用制度创新最大化提升管理效能。

（1）实施项目分级分类综合管控，提升监管服务效能

崂山区建立质量、安全、消防、文明施工、舆情处置等方面的全过程分级分类综合监管体系，借助青岛市建筑市场信用考核以及风险等级对项目进行综合考核评定打分，按照A、B、C、D 四个评定等级对项目进行差异化服务和监管。

图1 准崂山区工程项目分级分类评级标准

（2）按照网格化区域包干原则，压实监管服务责任

围绕四级监管体系和“一人多能”工作制度，将崂山区在建房屋建筑工程项目划分为8 个网格化监管服务区域，每个网格单元由监督员负总责，通过组成专家团队方式，协同开展对网格项目的分级分类考评、问题整改等工作。

（3）依托智慧平台信息系统，提高数字化监管服务能力

运用崂山区房屋建筑智慧监管平台等软件管理系统，实现巡查问题的上传、整改销项、分类分析、考核评分等基本功能。同时，借助平台系统有效研判房屋建筑工程各分部分项的风险隐患，建立每个项目的重点问题统计台账，并进行数据化的总结和评估，为确定监管重点和服务方向提供有力数据支撑。

图2 “质安保”模式运行管理机制

（4）“质安保”深化风险管控，构建质量安全长效保障机制

为进一步推进智慧化监管工作、深化风险管控能力，崂山区住房和城乡建设局在全国首创住宅工程质量安全综合保险管理模式（简称“质安保”模式），形成了基于商业保险的事前预控、事中处置、事后补偿的工程质量安全全过程管理保障机制，创新打造“保险+风控+维修+平台+监管”模式，利用商业保险的市场化风险管理能力，化解建筑质量安全社会痛点和政府管理难点问题，为政府行政监管提供有力的辅助支撑。

2.平台系统架构设计思路

差异化管理，是综合参建企业信用、工程项目管理、数字化工地等各项与管理业务相关的关键信息，通过数据的汇总、整理、分析对项目进行合理的分级分类管控，让各项业务全链条协调运作，让监管资源全方位合理分配。为了让监管工作全流程智能响应，最终实现工程建设项目的精细化治理，需要搭建房屋建筑工程智慧监管平台。监管平台将相关数据进行整理归类，并利用大数据挖掘技术发现各类数据之间的联系和规律，对各工程的质量安全状况、风险等级、发展趋势等做出分析和评估[4]。

2.1 基础平台

基础平台为房屋建筑工程智慧监管平台系统提供搭建基础。研发可重复使用的组件、接口和构件，实现分布式应用程序的快速开发，应用模块间相对独立，接口清晰。基础平台包含用户权限管理组件、数据标准组件、算法优化配置组件、流程管理组件、表单管理组件、预警阈值配置组件、数据交换引擎、BIM 在线化浏览引擎等一系列组件。

图3 基础平台架构图

图4 大数据分析平台架构图

基础平台包括数据中心，满足系统的各类数据对接，同时预留数据接口进行扩展，最终为监管可视化和预警决策分析提供数据支撑。数据中心统一管理所有的企业信息、项目信息、设备信息、人员信息等，方便各业务系统调取使用。

2.2 大数据分析平台

大数据分析平台是房屋建筑工程智慧监管平台系统的技术核心，实现数字化工地IoT 数据的分析应用，保障上层业务应用系统的建设。通过对大数据的观察，并认真总结规律性的共性，加以分析总结并归纳出研究结论，以使结果可以被预见[5]。大数据分析平台支持简单高效的数据连接、可视化数据建模，研发安全质量风险预判的指数模型及算法，通过数据分析模型，根据不安全状态发生的概率、影响的范围设置不同的指数计算规则，形成各业务、各项目、各区域的数据指数，为差异化监管提供风险数据决策依据。

图5 数字质安监督系统

图6 崂山区房屋建筑工程智慧监管平台数据监管中心

图7 预警处置中心架构图

2.3 业务平台

业务平台是房屋建筑工程智慧监管平台系统的核心价值，主要承载监督员日常检查、抽查业务和分级分类的差异化管理业务，为管理部门优化资源配置、提高监管效率、创新监管模式提供应用支撑。

监督员日常检查、抽查业务按照PDCA 循环，包涵了监督计划（Plan）、现场巡查（Do）、检查通知（Check）、整改处理（Act）的闭环管理思路；分级分类的差异化管理业务，将差异化管理体系的分级思路、评定管理等通过系统语言进行开发建设，再将评定结果对监督员日常检查、抽查业务进行优化，改进监督计划（Improvement Plan），实现监督资源的再分配，将创新的管理思路通过业务平台进行体现。

2.4 数据监管中心

数据监管中心利用大数据分析技术，通过GIS 地图可视化展示工程项目的建设管理情况，并对全区域的质量、安全、环境保护等多个维度数据的发展态势进行分析和应用，辅助决策层动态掌握工程项目情况和突出问题，依托数据提升科学决策能力。

通过数据管理中心的构建，实现三个目标：一是建立建设企业、人员数据库，以工程项目为主线实现数据同源。二是利用大数据、人工智能技术对项目建设过程违规行为进行分析预警，动态掌握建设态势和风险预测。三是串联政府、企业、项目三级数据资源，实现共建共享。

2.5 预警中心

预警处置中心，通过设置预警规则和模型，对超出预警阈值的数据进行预警，给责任主体单位下发预警通知单，并进行反馈闭环管理。

针对未按期对预警进行反馈或违规严重的项目，可以在系统生成处罚文书，给项目下发整改通知单，并进行整改闭环管理。通过预警总览页面直观展示存在问题较多的地区和项目、预警多发类型等，开展针对性监管。针对每类预警消息可批量设置自动通知或手动通知，支持设置整改期限和反馈关闭条件。针对每类预警消息可设置通知机制，如重要报警即时通知，频发报警可设置固定时间通知一次。通过预警通知单和整改通知单的闭环管理，实现对隐患的跟踪处置，提高监管部门对项目安全、质量、文明施工的监管效能。

3.关键技术研究

（1）AI 识别算法，实现对工地复杂场景的违规识别

基于AI 识别的智能视频分析和深度学习神经网络技术，通过视频监控对项目现场进行人工智能深度学习，对施工现场人的不安全行为和物的不安全状态进行智能识别并进行预警，将报警截图和视频保存到数据库，可根据时间段对报警记录和报警截图、视频进行查询。

目前已研究的AI 识别算法可自动识别到的预警类型包括未穿戴反光衣、未戴安全帽、人员聚集、烟雾、区域入侵检测、夜间施工、车轮带泥、车斗未密闭、裸土未覆盖、人员摔倒等。结合最新研发的姿态识别算法可以检测到视频画面中人物的18 个关节点，返回关节点的高精度坐标，实现人员姿态的实时绘制，从逻辑上判断人物的行为，可以通过对人体姿态特征的分析，实时监控工人的动态，记录工人工作时长，识别摔倒等异常行为。

（2）IoT 物联网技术，采集工地现场数据，进行实时监测

基于IoT 物联网技术的传感网、嵌入式、数据采集和融合、无线传输、远程数据通信等技术，高效率实时采集工地现场起重机械设备、高支模、深基坑、钢结构、吊篮、卸料平台等的实时监测数据，针对物的不安全状态进行实时报警。

（3）大数据技术，对海量IoT 数据和业务数据进行数据分析

应用分布式文件系统、分布式计算引擎等大数据技术，在有限的时间内完成对海量IoT 数据（AI 数据、扬尘监测数据、塔吊监测数据、升降机监测数据等）和业务数据（危大工程监管数据、双重预防体系监管数据等）的获取、存储、管理、运算。

应用分布式服务部署、分布式数据存储、分布式数据库增强计算引擎等大数据技术，加强了系统建设的可伸缩性和计算能力，能在有限时间内对接入的海量IoT 数据和业务数据进行分析、研究，产生既定策略下的各项数据指标，为管理决策提供数据支撑。

（4）预警处置算法与模型，实现对各类预警信息的灵活处置

建设风险预警模型组件，提供基于业务系统配置的数据异常指标，进行自动和即时监测，通过自动识别发现异常指标，向监管层和项目方发出预警信息，通知相关人及时处理，实现不同类型、不同级别预警的闭环处置。

4.研究结论

本文所研究的基于差异化管理体系的智慧化监管系统研究与设计，符合当下建筑业的数字化发展趋势,有助于实现有效、高效和高质量的现场管理[6]。青岛市崂山区立足于项目主体，按照参建企业信用、工程项目现场管理、风险水平、贡献提升四个板块进行考核评分，对项目按照ABCD四个等级实施分级分类的精细化管控，开展了先行先试工作，并全国首创 “质安保”模式，为差异化管理体系的智慧化监管系统研究提供了创新型的实践经验。

本研究通过“数”“智”结合提出并优化了差异化监管的平台数据管理，为打造服务型监管为主、优化监督资源配置的智慧型管理部门，建立更为科学合理的监管服务体系，提供一定参考。