智慧工地實施現(xiàn)狀與發(fā)展方向研究

龐明亮，張少南

（1. 中鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司 北京中鐵建建筑科技有限公司，北京 100166；2. 中鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司 基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)部，北京 100040）

0 引言

智慧工地通過物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)傳輸及服務(wù)器終端的數(shù)據(jù)分析處理，實現(xiàn)工地現(xiàn)場數(shù)據(jù)自動化、移動化的收集與處理［1-2］。智慧工地的發(fā)展主要分4 個階段：（1）自動化階段。通過物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實現(xiàn)工地信息自動化采集。（2）移動化階段。通過手機端對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問與操作，避免消息延遲和信息不對稱。（3）數(shù)據(jù)化階段?；诩夹g(shù)人員的經(jīng)驗與知識，在施工現(xiàn)場逐步將各項要素數(shù)據(jù)化，并在施工過程中將不同維度的數(shù)據(jù)積累為數(shù)據(jù)資產(chǎn)。（4）智能化階段。通過不斷采集多維度數(shù)據(jù)，利用平臺內(nèi)在算法，將目標(biāo)結(jié)果優(yōu)化迭代，為施工決策提供依據(jù)。

隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，智慧工地從低端的數(shù)據(jù)自動采集識別，逐步邁向高端的預(yù)警、分析、決策、反應(yīng)等，使施工現(xiàn)場信息更加完備并實現(xiàn)協(xié)同；從在施工過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，逐步邁向預(yù)測問題、避免問題，通過數(shù)據(jù)的充分流通，提高施工效率、降低企業(yè)風(fēng)險，將經(jīng)驗科學(xué)變?yōu)閿?shù)據(jù)科學(xué)［3-5］。

1 實施必要性

現(xiàn)階段，智慧工地的實施必要性主要有以下5 個方面：

（1）避免信息不對稱、不及時。施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜多變，利用智慧工地實現(xiàn)信息及時交付，大幅提高施工效率，避免進(jìn)一步損失。

（2）真實數(shù)據(jù)對勞務(wù)糾紛具有震懾作用。實施智慧工地可解決勞務(wù)糾紛頻發(fā)問題，勞務(wù)實名系統(tǒng)可對類似行為起到震懾作用；實名制數(shù)據(jù)延伸，對人力計劃部署和糾偏有良好的支撐作用。

（3）信息的準(zhǔn)確收集、傳達(dá)與分發(fā)。通過數(shù)據(jù)的連續(xù)有效記錄，將現(xiàn)場數(shù)據(jù)準(zhǔn)確傳達(dá)給責(zé)任者；將施工指令準(zhǔn)確傳輸至個人，并進(jìn)行過程跟蹤與記錄，實現(xiàn)靶向管理。

（4）清單思維排查。平臺內(nèi)置安全模塊和現(xiàn)場關(guān)鍵點識別模塊組成清單式排查系統(tǒng)，該系統(tǒng)全面覆蓋現(xiàn)場問題點，避免人為不可靠因素，實現(xiàn)質(zhì)量與安全管理；數(shù)據(jù)積累對管理行為改進(jìn)也有巨大推動作用。

（5）產(chǎn)業(yè)工人升級。隨著隊伍年輕化，新型產(chǎn)業(yè)工人對智慧工地產(chǎn)品接受度較高，更善于通過信息化技術(shù)提高工作效率。

2 實施現(xiàn)狀

2.1 系統(tǒng)組成

在智慧工地實施過程中，無論施工單位還是智慧工地供應(yīng)單位，均將勞務(wù)實名制、視頻監(jiān)控、物料稱重、塔吊監(jiān)控及防碰撞、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等模塊放入清單必選項；根據(jù)工程項目特點，將高支模、大體積混凝土測溫、水文監(jiān)測、水電監(jiān)測等模塊放入清單備選項；質(zhì)量、安全巡檢逐步從施工企業(yè)原有管理體系向智慧工地子模塊傾斜；VR、AR技術(shù)也被納入智慧工地系統(tǒng)。眾多企業(yè)建立了文件、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、方案等大數(shù)據(jù)庫，并上傳至系統(tǒng)進(jìn)行共享。但在BIM 技術(shù)應(yīng)用中，圖形及數(shù)據(jù)在不同軟件平臺間轉(zhuǎn)化導(dǎo)致的丟失問題，加大了BIM 技術(shù)移動化和輕量化的難度，加上三維交底、三量分析、施工過程模擬等碎片化應(yīng)用較多，建立可整合全部功能的智慧工地平臺仍需較長時間［6］。

2.2 平臺及移動化

孤立的系統(tǒng)或數(shù)據(jù)難以產(chǎn)生效益，實現(xiàn)協(xié)同才能為用戶創(chuàng)造最大價值，將各系統(tǒng)整合于一個平臺成為各施工企業(yè)及智慧工地方案解決商的共識。對于移動端的部署，較常見的是自行開發(fā)APP。目前，向微信生態(tài)靠攏的趨勢日益明顯，如小程序植入、企業(yè)微信深度植入等。移動化是智慧工地的剛需，軌道交通等線性工程的移動化則更加深入，移動端功能不斷深化成為智慧工地的重要發(fā)展趨勢。

2.3 存在問題

雖然智慧工地?fù)碛泻芎玫睦砟钆c產(chǎn)品，但在實際應(yīng)用中，由于使用者認(rèn)知不同，應(yīng)用效果也不盡相同，許多項目一方面采用智慧化產(chǎn)品，一方面采用傳統(tǒng)工作方式，造成基層管理負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致信息化成果不能應(yīng)用推廣［7］。另外，項目管理自上而下的執(zhí)行模式，使項目經(jīng)理和公司層級的制度保障和管理支持成為決定智慧工地應(yīng)用成敗的關(guān)鍵因素。

3 實施路徑

對于智慧工地的實施路徑，主要采用自下而上的開發(fā)模式進(jìn)行：

（1）項目層級試點。在智慧工地實踐中，一般通過樣板工程進(jìn)行試驗，由于全面實施智慧工地的軟硬件開發(fā)費用較高，一般項目沒有足夠預(yù)算實現(xiàn)。而企業(yè)的高端觀摩項目，由于具有巨大的示范效應(yīng)和相對充裕的資金，可作為智慧工地項目層級的試點首選。

（2）公司層級推廣。在項目層級試點中，常需要針對項目特點定制功能模塊。試點結(jié)束后，在做公司層級多項目推廣時，要去除智慧工地的個性化功能模塊，并引入分級管理人員系統(tǒng)，通過授權(quán)管理，將智慧工地平臺在管理層級上逐漸躍遷。

（3）集團(tuán)層級整體信息化規(guī)劃。公司層級應(yīng)用成熟后，在集團(tuán)層級重點對數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理和展示，對于不同地域、不同時期的工程，進(jìn)行充分比較，提取核心數(shù)據(jù)、積累數(shù)據(jù)資產(chǎn)。

以上實施路徑特點是投資小、風(fēng)險小，且基于用戶開發(fā)，符合當(dāng)前的軟硬件系統(tǒng)開發(fā)規(guī)律。

此外，部分智慧工地的實施路徑采用在集團(tuán)層級進(jìn)行充分調(diào)研，在集團(tuán)層級開發(fā)后再進(jìn)行全面推行，實現(xiàn)智慧工地迅速布局。這種方式的優(yōu)點是整體開發(fā)速度相對較快，模塊功能齊全；缺點是在開發(fā)初始時向集團(tuán)層級管理需求傾斜，未來用戶實際體驗不佳，可能導(dǎo)致用戶數(shù)據(jù)的棄用、錄入不全、造假等，最終導(dǎo)致應(yīng)用失敗。

無論哪種開發(fā)方式，滿足基層用戶需求并使高層決策獲得真實數(shù)據(jù)，才是開發(fā)智慧工地平臺的重要需求，也是需要反復(fù)平衡的關(guān)鍵。

智慧工地應(yīng)用難點是針對特定企業(yè)的業(yè)務(wù)契合，每個企業(yè)都有各自的管理標(biāo)準(zhǔn)和理念，智慧工地作為一種管理工具，能否實現(xiàn)頂層設(shè)計與現(xiàn)有管理制度融合，決定著智慧工地實施的成敗。在實施過程中，數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和應(yīng)用必須融入原有管理生態(tài)，在用戶的使用中持續(xù)優(yōu)化平臺、改良原有管理制度。智慧工地的實施不能一蹴而就，而應(yīng)在實施過程中不斷完善。用戶逐漸熟練應(yīng)用智慧工地產(chǎn)品、提高工作效率的過程，就是企業(yè)管理智慧化的過程，這個過程需要管理者有足夠耐心，等待智慧工地真正發(fā)揮作用。

4 未來展望

（1）基于用戶和決策的需求。未來，基于用戶需求和決策需求的矛盾繼續(xù)存在，決策者的資金支持和用戶的行為支持，將在解決矛盾的過程中不斷趨于平衡。

（2）充分融合BIM 技術(shù)，實現(xiàn)全生命周期應(yīng)用。BIM技術(shù)已在建筑業(yè)應(yīng)用多年，理論上，全部建筑信息均可在BIM模型中展示。BIM技術(shù)是智慧工地不可或缺的重要部分，能充分整合BIM 技術(shù)的智慧工地方案提供者具有巨大的潛力，施工過程中的大數(shù)據(jù)對后期運維和改造具有重要作用。

（3）充分挖掘人體行為信息。在圖像識別和人工智能處理的不斷發(fā)展下，人體不良操作行為的準(zhǔn)確識別指日可待，基于圖像的行為識別技術(shù)大大減輕安全管理負(fù)擔(dān)，現(xiàn)場的不安全、不文明行為不斷降低。

（4）數(shù)據(jù)資產(chǎn)的充分互動融合和挖掘。企業(yè)的競爭從經(jīng)驗技術(shù)和資本的競爭逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)資產(chǎn)的競爭，不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘能力是競爭的關(guān)鍵，能有效利用智能化產(chǎn)品拓展外延，將在競爭中取得優(yōu)勢。智慧工地的平臺本質(zhì)是一種平臺型經(jīng)濟(jì)，只有足夠多的用戶接入平臺，產(chǎn)生真實的用戶數(shù)據(jù)，才能通過數(shù)據(jù)協(xié)同產(chǎn)生巨大價值。

（5）通過平臺應(yīng)用中的積分獎勵制度，滿足用戶的人性化需求?；ヂ?lián)網(wǎng)的基本思維之一是免費，建筑從業(yè)者數(shù)量眾多，資本力量極有可能涌入，并積極培養(yǎng)用戶的使用習(xí)慣。資本對用戶新場景的投資，將降低平臺費用，也可能出現(xiàn)積分、紅包等獎勵機制。同樣，軟件作為一種管理工具，在實施過程中利用積分獎勵制度充分激發(fā)用戶工作能動性，也是一種有效措施，“積分獎勵制度+合理的游戲化設(shè)置”更符合人性，是未來的重要發(fā)展方向。

（6）產(chǎn)業(yè)工人生活方式升級。產(chǎn)業(yè)工人不斷涌現(xiàn)，并在智慧工地上花費越來越多的時間。智慧工地產(chǎn)品作為應(yīng)用新場景，在市場上有巨大的想象空間，智慧工地與產(chǎn)業(yè)工人的生活、娛樂、教育、學(xué)習(xí)等融合可能是未來的重要發(fā)展方向。在實施過程中，智慧工地產(chǎn)品必將是產(chǎn)業(yè)工人的重要幫手，能否利用智慧工地為自己的勞動賦能，提升工作效率，是產(chǎn)業(yè)工人技能水平的重要判別依據(jù)。

（7）基于混合云及SAAS 的輕量化管理。關(guān)于企業(yè)數(shù)據(jù)，私有云和公有云的爭論從未停止，折中做法是采用混合云，將公、私云的特點進(jìn)行融合。在公有云的部署上，輕量化的SAAS 更適合智慧工地的實施，在數(shù)據(jù)的動態(tài)和不確定性下，能以低成本滿足使用需求。

綜上所述，當(dāng)今科技發(fā)展日新月異，傳統(tǒng)行業(yè)利用新技術(shù)改善自身效率的趨勢不會變，建筑業(yè)降低所有參與者體力強度的趨勢不會變，人與智慧產(chǎn)品全面融合的趨勢不會變。