传统岩土勘察检测企业数字化转型探索与实践★

申光凝，马永林

(山西省建筑科学研究院集团有限公司,山西 太原 030001)

1 传统勘察企业发展问题与数字化转型现状

以5G、云技术、大数据等技术为特点的信息化时代的到来,深刻影响到社会经济生活的方方面面。传统勘察企业在信息化浪潮的冲击下,原有的管理体系、组织架构、运营模式、服务手段、成果交付等各方面均有待提升,其突出问题主要表现在以下几个方面:一是传统岩土外业工作流程流转慢、周期长、不利于监管,从勘察测试取样到室内试验到数据整理数字化程度低,难以满足当下委托方的要求;二是岩土勘察成果的数据化转化率低,现在大多数岩土勘察企业的成果资料仍以纸质版交付,不利于数据的高效共享,容易形成信息孤岛;三是既有勘察成果资料不便于创建岩土地质模型,未形成与现存主流建模软件的数据接口,不便于成果资料展示与利用;四是企业对数字化转型发展策略不清晰,未能够从业务、管理、组织、经营模式等各方面全局统筹转型发展的阶段与任务,导致转型发展缓慢,造成投入多收效少的局面[1]。

面对信息化与数字化的汹汹大势,传统勘察企业正积极地融入转型进程中。多家大型传统岩土工程勘察企业均不同程度地完成了业务工作的信息化与数字化转型,如中航勘察设计研究院有限公司建立项目管理一体化平台用于项目经营、档案管理、财务分析等;上海勘测设计研究院有限公司建立的智慧勘测平台用于岩土工程勘察检测监测内外业一体化;机械工业勘察设计研究院有限公司通过建立数字化转型领导小组完成了企业管理数字化与业务数字化,并催生新的数字化业务为企业创收等[2]。

2 岩土企业数字化转型的必要性

2.1 政策背景

住房和城乡建设部于2022年初先后发布了《“十四五”建筑业发展规划》(2022年1月19日)、《“十四五”工程勘察设计行业发展规划》(2022年5月9日),两者在文中对岩土勘察设计数字化多次提及并作出如下表述:“夯实标准化和数字化基础”“推动工程建设全过程数字化成果交付和应用”“研究应用岩土工程勘测信息挖掘、集成技术和方法,推进勘测过程数字化”“推进行业数字转型,提升发展效能”“推进勘察设计企业管理信息系统升级迭代;推进BIM全国工程应用;推广工程数字化交付”等。

中国勘察设计协会于2022年4月22日发布了《工程勘察设计行业“十四五”信息化工作指导意见》,文中对于工程勘察设计行业信息化工作的总体要求是:“通过信息化建设推进企业管理创新、科技创新和业务模式创新,促进企业数字化转型,为经济社会建设提供高品质服务。”提出发展目标为:“到2025年,大型骨干企业基本实现数字化转型,有条件的中小企业数字化转型取得明显进展,部分龙头企业达到国际先进水平。”同时提出变更现有生产与发展模式:“实现以数字化为支撑的生产模式和服务模式,通过工程全生命周期的数字化贯通,创建工程勘察设计新业态。”

2.2 市场需求

随着信息化的快速发展,传统勘察企业所采用的以CAD(计算机辅助设计)为主的工作模式已难以满足工程实际需求。在高周转、扁平化的建设市场总体态势下,委托单位需要以最小的时间及投资成本要求勘察设计单位完成更加经济合理的成果,这便要求服务单位在勘察设计阶段引入数字化协同设计理念,采用诸如BIM等数字化模型进行施工过程模拟以及各专业碰撞分析,从而提前发现问题、优化设计。

2.3 行业技术发展需求

如何在专业领域进行数字化与智能化的技术应用已然成为该行业能否继续高质量发展的技术基础。岩土勘察检测企业的信息化管理与数字化转型是时代发展的趋势,岩土工程最终的数字化成果交付与数字化延伸服务如技术咨询等,正在逐渐转变为岩土企业核心竞争力,影响企业的生存发展与经济效益。当前,住房和城乡建设部及行业协会正在鼓励与推进岩土工程数据采集信息化、成果交付电子化、资料审查智能化、质量控制与监管数字化、岩土信息模型的应用多元化与模块化。这些都驱使岩土行业和勘察检测企业,必须主动适应数字化转型、将数字化技术融入企业管理和工程全过程,基于数字化打通外部协作渠道,才能获得更大的竞争优势[3]。

岩土工程全过程的数字化既是技术进步、提升质量、降低成本的必由之路,也是提升客户服务价值的必要工具。同时,业务全过程的数字化还是岩土工程企业数字化转型的基础,是持续、高质量发展的有力支撑。

3 传统岩土企业数字化转型的途径与关键技术

3.1 总体思路

传统岩土企业的数字化转型,即利用自身的专业能力和数据优势,借助于当前的5G、云存储、BIM、地理信息系统等新兴技术,准确高效地实现数据采集、汇总分析、可视化展示和综合利用。通过打造信息化平台,最终实现数据驱动下的企业管理模式、组织架构、业务模式、服务方式等各方面的转变。传统岩土企业数字化转型的主要任务是分阶段实现企业业务数字化、流程信息化与应用智能化,最终目的是提高技术服务质量和效率并利用数据创造新的业务增长点[4-7]。

3.2 实施途径

传统岩土勘察企业数字化转型,实施途径总体可从成果资料的数字化与作业流程的信息化两方面来进行,以山西省建筑科学研究院集团有限公司的数字化转型发展规划为例,具体操作可详述为:

1)推进既有成果数据档案电子化,建立岩土成果数字化平台。岩土工程既有勘察与检测数据等技术资料作为传统岩土企业的技术核心资源之一,是其业绩积累与技术储备的象征。如何利用好这部分资源,是企业转型与发展必须要考虑的问题。推进既有成果数据档案电子化便是首要之举,即依托现代网络信息化技术,对既有数据进行完整地梳理、采集、保存和利用,改变原始对既有档案资料的手工检索与查询模式,从而实现利用数字化更便捷高效地满足数据查询和使用的需求,为企业的业务数字化打下坚实基础。

山西省建筑科学研究院集团有限公司在梳理既有勘察检测数据资料的基础上,使用华为云平台服务器及华为云存储服务,开发完成了基于GIS的Web端勘察检测成果信息化展示平台,可以实现项目空间信息可视化、完整的项目流程管理、勘察成果附件管理、用户权限管理等功能,能够提升岩土勘察检测成果管理和利用效率,保障数据信息安全性。其界面及成果展示信息见图1—图4。

该平台技术架构采用前后端分离的软件架构模式,它将前端(客户端)和后端(服务端)分离开来,使两者之间的耦合度降低。在前后端分离的软件架构中,前端专注于用户界面的设计和交互,后端专注于数据的存储和处理[8]。这样架构的优点在于:

a.提升开发效率:前后端分离可以让前端开发人员专注于用户界面的设计,后端开发人员专注于后端的逻辑实现,这有助于提升开发效率。b.提升可维护性:前后端分离可以让前端和后端之间的耦合度降低,这有助于提升软件的可维护性。当需要修改前端或后端的功能时,可以更轻松地进行修改,而无需修改另一端的代码。c.提升可扩展性:前后端分离可以让前端和后端独立扩展,这有助于提升软件的可扩展性。例如,可以在不修改后端的情况下,使用新的前端框架来改进用户界面。同样,也可以在不修改前端的情况下,使用新的后端框架来提升后端的性能。既有勘察检测成果纸数字化转化的具体操作流程可简要叙述为:梳理既有勘察检测项目数据→传统纸质报告借阅并扫描→人工录入地理位置信息及项目数据→勘察检测数据标准化处理→系统检查与纠错→数据查询、读取与交互。

2)整合完成勘察检测内外业流转流程信息化,接入勘察检测成果平台形成岩土勘察检测管理总平台。完成岩土勘察检测成果平台之后,第二步便是将岩土工程勘察检测新项目实施的全过程接入数字化平台。目的在于打通岩土工程勘察与检测的内外业工作流程,实现线上流程审批与过程监管,搭建作业过程大数据系统,减少重复劳动,以解决当前作业过程碎片化、共享情况差、过程资料完整性和统一性不足的问题。

将过程管控与成果展示相结合即可打造岩土勘察检测管理总平台,实现全流程作业电子化,同时能够查询、交互既有项目与新项目数据资料,为数据的升级利用,后续提供项目咨询服务打下基础。

3.3 关键技术

企业数字化转型的关键技术分别从功能模块化、业务数字化、流程信息化三个方面叙述。

3.3.1 功能模块化

企业数字化转型是提升企业内部信息化的能力以支撑业务运作和决策,其功能要求与实现必然要统一集成到总的管理平台上。而总平台的组成单元必然是各个功能独立且相互间存在内在逻辑的模块,系统可由基本模块和专业模块组成,其中基本模块与企业的机构、人员、岗位呈映射关系,并记录操作过程的相应数据;专业模块映射企业内部的一线生产部门,如岩土勘察部门、检测监测部门等,基本模块+勘察模块即组成岩土工程勘察企业总平台。

3.3.2 业务数字化

业务数字化的核心是用信息化给业务赋能,即按业务流程自下而上搭建信息化架构,积累数据资产,逐步推进不同层面的业务转型。一般而言,按业务流转程序可划分为岗位作业层、项目协同层与企业运营层三个层面。

岗位作业层是业务流转的起点,其数字化转型的要点即通过CAD,CAE,BIM等技术或成熟的产品软件对勘察设计项目进行标准化与模块化设计,减少重复低效劳动,分类规整各类技术方案,便于应对各种条件与场景下的技术问题,实现作业层面的降本增效。

项目协同层是勘察检测业务的最小单元,决定整个岩土内外业过程的成败。企业可以借助平台、APP或移动端设备对岩土勘察检测项目的生产要素和作业过程进行全面、智能监管,使业务数据汇聚成数据流存储于项目中,助力管理层对项目的质量、进度及安全等各方面实施精细化管理,从而形成快速分析、科学决策的管理局面。

企业运营层是企业业务运行的决策主体,在数字化赋能的各项目场景下,整个岩土勘察检测过程的数据资料将沉淀积累成为完整的数字资产,将技术服务的整个业务过程转变为企业数据资产。之后,企业通过总平台对不同项目进行集约化、智能化管理,利用数据集成交互的优势,支撑企业业务运营决策,进而为全过程技术咨询服务奠定基础,最终实现业务数字化到数字化业务的升级发展。

3.3.3 流程信息化

岩土企业在实现业务数字化的基础上,流程信息化建设需要延伸到现有勘察检测数字化成果的应用,从而服务企业完成内业和管理工作,在企业总平台的统领下,通过优化管理促进总平台的应用,将数字赋能落到实处。

总体的思路可采用:对于数据系统进行数字化采集、对于业务流程进行综合化管理、对于数据流采用协同化应用、对于数据成果采用可视化表达,从而用信息化完成对传统勘察工作流程的改进。

4 企业数字化转型的关注重点

传统岩土企业的数字化转型升级和发展应重点关注以下四点:

1)岩土工程全过程技术咨询服务。针对岩土工程地域性强、变异性大的项目特点,发挥企业人员专业优势和技术强项,为委托方提供从前期工程勘察、设计、咨询到岩土施工、工后监测的全过程专业技术服务,为客户提供便利的同时为企业自身创造价值。2)建设数字岩土工程。积极探索岩土工程大数据(地质勘察资料、设计参数、施工数据、监测检测数据等)与AI、云计算相结合,研究岩土工程BIM、岩土工程自动化与智能化监测、岩土工程动态化设计,逐渐丰富与完善岩土工程学科半经验半理论的发展状态。3)发展能源与环境岩土工程。结合当下“双碳”目标,重点探索浅层和深层地热系统、能源桩、能源储存和能源建筑、城市能源岩土工程设计等领域岩土工程项目;结合“两山”理论,探索矿山修复、水土污染治理、垃圾填埋场处理等领域岩土工程项目。4)岩土工程产业互联网平台。构建岩土工程产业互联网平台构建,探索智慧岩土工程,从测绘、岩土勘察、BIM+GIS协同设计、智慧工地管理、监测运维管理等方面实现岩土工程全过程智慧管理,联合上下游企业,实现产业链整合。

5 总结与展望

传统岩土企业的数字化转型,是大势所趋、势在必行之举。转型后的企业作业方式与传统作业方式相比,其最大差别在于更加注重数据的传递、积累与应用,通过数据交互融合来支撑业务发展;同时,岩土工程中使用的专业方法、规范要求、专家经验等都能够通过数据平台的应用功能来实现,从而很大程度上能够作为对企业中个体技术能力的补充。简而言之,完成数字化转型后基于总平台的数字化作业方法,可以给企业带来如下方面的变化:一是通过标准化、程序化、成果形式等几个方面的技术提升来提高工作质量;二是通过信息化手段升级后带来的效率提高;三是利用数字化转型后细化分工、强化协同、模糊边界的特点针对性地优化企业资源配置。

在新时代技术飞速发展的大背景下,传统岩土企业应立足自身业务发展水平积极响应国家及行业政策号召,借助信息化手段以数字化转型为契机,建设岩土板块“总平台”统一管理并优化企业运营模式,升级业务管理、服务水平及软硬件条件,只有这样才能在新时代技术更迭和市场竞争中夺取主动权,享受技术发展带来的红利。