建筑工程施工信息化管理体系建设研究_丁嘉亮.pdf

建筑经济CONSTRUCTION ECONOMY第 44 卷第 4 期2023 年 4 月Vol.44 No.4Apr.2023摘要：基于建筑施工管理中存在的主要问题，结合信息化管理的理论及逻辑，明确建筑施工信息化管理的特征及要求，并确定信息化技术提升建筑施工管理能力的主要维度和路径。基于此建立建筑施工信息化管理框架，并明确建筑施工信息化管理的标准架构。关键词：建筑业；建筑企业；企业管理；施工管理；信息化管理中图分类号：F426.92；F270.7文献标识码：A文章编号：1002-851X（2023）04-0079-10DOI：10.14181/ki.1002-851x.202304079引用本文 丁嘉亮，邱硕涵，马岩，等.建筑工程施工信息化管理体系建设研究J.建筑经济，2023，44（4）：79-88.作者简介：丁嘉亮，炼化事业部主任，主要从事项目管理、工商管理、项目施工等方面研究。邱硕涵（通讯作者），博士，工程师，主要从事信息化管理、工程管理等方面研究。1引言信息时代的到来对我国各个行业造成了巨大的冲击，原有的生产模式逐渐失去了竞争力。随着工业4.0和中国制造2025的提出，信息化技术的引入不仅仅对以工业生产为主的企业提出了更高的要求，对建筑业的冲击也是有目共睹的。建筑业关乎我国经济发展、城市发展等各个方面，在我国全面建设智慧城市的进程中，建筑行业的信息化也逐渐成为社会的关注热点。建筑行业信息化改造的核心在于建筑施工过程的信息化改造，建筑施工是一个过程繁琐复杂，人员流动大，管理困难，信息量巨大且纷杂的生产流程，引入信息化手段就是为了使这个过程更加条理化、规范化，以此解决在传统施工中无法兼顾的问题，提高施工效率，便利施工管理。建筑施工的信息化建设是新一代信息技术与传统的建筑施工过程相结合的产物，新一代信息技术的大量引入必然会对传统的建筑施工管理造成巨大的冲击。因此，利用信息化技术提升建筑施工管理的效率，不仅需要科学明确的方法确保信息化技术与建筑施工管理的深度融合，还需要清晰明确的建设路径循序渐进地引导建筑施工信息化管理的实现。因此，本文基于建筑施工管理中存在的主要问题，结合信息化管理的理论及逻辑，明确建筑施工信息化管理的特征及要求，并确定信息化技术提升建筑施工管理能力的主要维度。基于此建立建筑施工信息化管理的基本框架，并对建筑施工的信息化管理发展趋势与进程进行预测，明确建筑施工信息化管理的建设 路径。建筑工程施工信息化管理体系建设研究丁嘉亮1，邱硕涵2，马岩3，孟龙2（1.宝石电气设备有限责任公司，北京 100192；2.中国电子技术标准化研究院，北京 100007；3.北京联合大学，北京 100101）建 筑 经 济2023年802建筑施工信息化管理的特征及要求建筑施工的信息化改造要切实改变建筑施工管理的现状，解决实际问题。建筑施工信息化管理是以传统建筑施工工程为基础。由于新一代信息化技术的发展，信息化管理与传统的建筑施工工程管理有很大的区别，盲目地进行建筑施工信息化管理的建设很有可能不仅达不到预期的目标，还花费大量的成本。鉴于此，首先应明确建筑施工管理中面临的主要问题，并结合信息化技术的特征明确建筑施工信息化管理的特征及要求。2.1建筑施工管理中存在的主要问题根据笔者从事建筑施工工作的相关经验，可以将建筑施工管理中存在的主要问题归纳为监控监测、人员管理、信息采集、信息利用和安全管理五个方面。2.1.1监控监测困难在建筑施工中，由于施工工艺复杂，流程多，且每一步工艺都有极为严格的质量要求，在传统的施工管理中需要专业的人员在每一步工艺流程完成之后进行反复的质量检查。而施工质量的判断工作量大，检测困难，虽然存在技术交底却没有一个明确的标准，仅依靠个人的专业经验对施工质量的判断已经很难满足施工活动的要求。虽然耗费大量的人力对施工情况进行反复的检查监控，但在施工质量上仍然存在较大的隐患。2.1.2人员管理困难在建筑施工过程中，由于施工工艺复杂，工人工种繁多，导致建筑施工工地人员流量较大，人员构成复杂，传统的管理模式很难有效地对进出场人员进行精确管理，造成进出场管理困难，场地中人员数量、人员调度、人员定位及人员识别的管控效率低下。而施工工地中高危场景的人员活动及无关人员闯入施工区域对施工工作造成影响的现象频发，造成了极大的安全隐患，严重影响施工效率。2.1.3信息采集困难在传统的建筑施工过程中，工程的管理与施工是相互分离的，管理人员想要了解当前施工的情况必须进入工地，通过对工地的巡视进行施工信息的采集。这种管理方式一方面无法获得准确有效的施工信息，另一方面也无法使管理人员对工地的实时情况进行全面的了解，管理效果较差，在施工过程中进入工地巡视也存在较大的安全隐患。2.1.4信息利用率低在施工过程中，各部门之间缺乏积极有效的沟通，无法及时交换信息，无法实现信息共享。同时缺乏对信息的分析处理过程，没有挖掘信息的深层含义。例如材料管理和成本管理之间，成本管理多重视从工程量上对施工情况进行认量核算，对材料的消耗情况关注较少，材料管理与成本管理之间缺乏信息 沟通。2.1.5安全管理困难在传统的施工安全管理中，在安全培训方面，虽然对工人有严格的安全培训，但难以对工人的掌握情况有清晰的认知。在安全隐患监测预警上，无法实时把控并纠正工人的不安全行为，只是在偶尔发现时给予教育或处罚。在应急救援方面，安全事故发生时，只能通过人工传达的方式对隐患位置等信息进第 44 卷第 4 期81行传递，传递处理周期过长，无法及时作出 反应。2.2建筑施工信息化管理的特征2.2.1以物联网监控传感代替人工监管建筑施工信息化管理与传统建筑施工管理最大的区别在于：传统的管理依靠的是人力，信息化管理依靠的是传感设备、网络及系统平台。因此，建筑施工信息化管理最大的特征就是通过各种监测传感设备将监控范围覆盖整个工地，通过网络连接所有的传感设备，形成物联网，并通过系统对各种设备进行统一的信息采集和管理。通过这种方式降低建筑施工中的监控盲点，做到实时全面的 监管。2.2.2清晰界定组织结构及权责建筑施工信息化管理通过构建用户并定义用户属性实现整个施工过程的管理工作。因此信息化管理的前提是对整个组织结构及权责划分有清晰的界定，保证信息传递展示的准 确性。2.2.3数据的统一记录、处理及分析与传统的建筑施工管理相比，信息化管理更加重视数据的采集和利用。在建筑施工信息化管理的过程中，不需要人工进行信息的记录，而是由系统自动收录信息进行处理，形成规范的数据并载入数据库。另外，信息化管理不需要人工进行统计分析，而是根据用户需求自动对数据库中的信息进行二次处理分析，推送用户需要的信息。2.2.4智能化辅助决策传统的建筑施工管理中每一个决策命令都需要决策者对现场进行了解和调研之后下达。“智能化决策辅助”的特征能够有效地简化这个过程。信息化管理的智能决策辅助能够将决策需要的信息处理完成后直接展示给决策者，大大提高了决策者在问题认知和信息采集阶段的效率，并且针对反复发生的决策问题，智能决策辅助能够自动学习处理，并直接推送决策方案。2.3实现建筑施工信息化管理的基本要求2.3.1具备成熟的物联网技术实现建筑施工信息化管理的首要要求就是物联网技术的支撑。因为信息化的基础是信息，而物联网技术保证了信息采集的可能性、高效性和准确性。由于建筑施工过程过于复杂，随着施工进度的推进，不同施工阶段的人员、材料、设备及施工环境都会产生变动，因而对物联网技术就有了极高的要求。2.3.2具备坚实的数据分析处理能力建筑施工过程具备材料种类多、人员组成复杂、工序多种多样并且各施工阶段在不同工作面存在交替进行的情况。这种情况在系统层面造成的直接影响就是数据复杂性高、数据量大、数据解读困难。所以要实现建筑施工过程的信息化管理就对数据分析处理能力有了极高的要求，只有坚实的数据分析处理能力才能保证管理的准确性、高效性。2.3.3具备成熟的平台及移动终端技术平台是建筑施工信息化管理的主要载体，成熟的平台能支撑管理工作的正常进行，能保证人类认知和系统认知两个层面的信息互通和转换，即人与系统之间的交流。移动终端技术能保证管理活动的自由性及高效性，管理人员能够通过移动终端不受时间、地点、设备的限丁嘉亮，等建筑工程施工信息化管理体系建设研究建 筑 经 济2023年82制高效从事管理活动。2.3.4编制完善的建筑施工管理标准在建筑施工信息化管理中，管理活动需要通过系统对各种情况进行识别，对各种行为进行规范，对施工效果进行评价等。而支撑系统完成此类行为的重要基础之一就是针对信息化的建筑施工管理标准。系统的一切活动都会根据标准所规范的系统行为进行，保证了系统功能的稳定性、准确性。因此，在实现建筑施工信息化管理之前需要建立完善的建筑施工管理 标准。3建筑施工信息化管理的建设路径3.1建筑施工信息化管理能力的提升维度当前建筑施工信息化管理的意义在于采用信息化手段解决前述传统施工管理面临的问题，提升建筑施工管理效率和安全性，提高建设项目整体效益。建筑施工信息化管理能力的提升可以从意识、模式及能力三个维度进行，如图1所示。3.1.1管理意识的提升建筑施工信息化管理建设的前提是管理意识的提升。首先管理人员需要意识到信息化技术对建筑施工管理的影响才能真正意义上开始建设信息化管理。同时，管理意识的提升也意味着对信息化管理重视程度的提升。本文将管理意识的提升分为认知、思维、体系和生态四个阶段，如图2所示。认知阶段是管理意识的初级阶段，管理者开始意识到信息化技术对建筑施工管理的作用，并开始尝试使用信息化技术对建筑施工管理过程进行优化。在思维阶段，管理决策人员开始逐渐形成信息化管理的思维模式，有意识图2管理意识提升路径图1建筑施工信息化管理能力提升维度第 44 卷第 4 期83地在建筑施工过程中采用信息化技术进行管理，提升建筑施工管理的效能。体系阶段是管理决策者将管理思维进行应用和逐步完善的过程，在应用与实践过程中逐渐形成完整体系，并基于管理体系在建筑施工管理的全流程中串联各个管理模块。在生态阶段，信息化管理在建筑施工管理中日趋成熟，并且不局限于在单一项目中应用，而是形成固定的生态体系，在企业的项目集群或是建筑施工行业内进行移植和发展。3.1.2管理模式的转变新一代信息技术的应用会影响建筑施工的全生命流程，造成施工全流程的变革。而信息化管理是为了应对这种变革而产生的新型管理模式。与传统的“人治”管理不同，信息化管理强调“数治”的概念，即利用数据客观、全面、科学地进行管理工作。“人治”的核心要素是在管理过程中积累的经验，而“数治”的核心要素是数据。由于人意识层面对新一代信息技术有一个逐步认知的过程，并且新一代信息技术的应用和发展也是一个逐步迭代优化的过程，因此从“人治”到“数治”也是一个逐步转变的过程。在这个过程中，人首先意识到数据能够帮助自身更加便捷地积累管理经验，并且可以提高自身判断的准确度，因而开始利用数据辅助人进行管理；之后随着信息技术的成熟和应用，数据的利用率大幅度增加，开始逐渐突破管理人员经验积累对管理效率和精准度的束缚，虽然仍以“人治”为主，但是已经大幅度降低对管理人员的要求；而随着智能化的成熟，逐渐将逻辑清晰的管理阶段交给系统自行决断；最后“数治”的管理模式逐渐形成，管理的全流程可以通过数据进行解读、追溯，绝大部分管理活动由系统智能完成，人只负责异常问题的解决和最终的决策 工作。3.1.3管理能力的形成管理能力是支撑信息化管理正常应用的最基本的能力。本文认为建筑施工信息化管理的实现需要监控监管能力、调控管理能力、应急处理能力、反馈调节能力和互联互通能力的共同支撑。监控监管能力。采用信息手段能够利用物联网对整个工地的实时情况进行感知，通过传感设备实现对工程质量的实时监控和记录、人员的定位和行为认知、行运路径的记录与规划等，实现对施工情况的实时监控和记录，管理人员能够在控制室通过物联设备随时调取任意工作面的施工情况和人员情况。调控管理能力。采用信息化手段能够根据物联网采集的数据信息对每一个施工过程的工程量有清晰的认知，并自动匹配相应数量、相应种类的工种，降低管理人员对工地物资、设备及人员的调度难度。同时管理人员能够通过系统认知物资、设备及人员的工作情况，对空闲状态的人员、设备及时调控，提高整体的协调控制能力，避免资源的浪费。应急处理能力。应急处理能力指的是在出现意外事故或情况时的处理能力。建筑施工应急处理能力越强，越能够在特殊情况出现时有效降低企业的损失。应急处理分为两个过程，一是对应急情况的识别和信息收集，即在意外情况产生时能够及时发现并且收集其位置、种类、涉及人员、危及范围等信息。二是应急处理丁嘉亮，等建筑工程施工信息化管理体系建设研究建 筑 经 济2023年84方式的发布与实施，即在了解信息后能够及时准确地发布应急处理的方案并及时实施处理方案。采用信息化的手段能够根据信息的反馈在类似情况发生时甚至即将发生时进行识别并报警，通过系统及时反馈相关信息。同时根据应急事件的信息反馈选定预设应急预案进行推送执行，提高应急处理的效率。反馈调节能力。反馈调节能力体现在施工过程中对施工结果的评价和总结上。采用信息技术能够在某阶段施工结束后，根据过程信息和结果信息对该阶段进行自主评价，并提出该阶段的不足和错误，模拟出最优的施工方式，以便在同类型施工过程中加以改进和重视。互联互通能力。互联互通能力体现在信息的上传下达能力，指令的传达能力，用户之间的沟通交流能力三个方面。信息的上传下达能力是通过信息系统简化申请批复等工作的复杂性，同时保证信息从上至下的传达能力，即通过权限的划分，保证不同权限的用户能够着重关注自己权限内的信息，同时保证信息的互联互通。指令的传达能力强调的是精确定点传达，领导者在下达指令后能够准确定位用户权限，将指令迅速准确地下达给相关的用户，避免施工过程中指令间接传达造成的沟通理解偏差。用户之间的沟通交流能力是通过固有的工作交流平台加强各个部门之间的沟通交流，使施工管理工作能够协同进行。3.2建筑施工信息化管理的建设阶段建筑施工信息化管理从开始建设到完成是一个非常漫长的过程，这个过程的实现会受到管理人员认知能力、人员素质、信息技术、物联网技术等各方面因素的影响。根据建筑施工的信息化建设程度及其目标进行推测，本文认为建筑施工信息化管理的发展可以划分为三个阶段，即行政信息化、监管信息化、信息化管理，如图3所示。由图3所示，本文认为整个建筑施工信息化管理的发展经历三个阶段。行政信息化。该阶段为初始阶段，主要体现在建筑施工过程由原来的人工递交纸质文图3建筑施工信息化管理发展阶段第 44 卷第 4 期85件转化为通过系统上传下达信息实现线上办公、无纸化办公。在该阶段，信息化系统可以简化行政工作中的繁琐流程，提高行政管理的工作效率。该阶段仅限于建筑施工项目部的管理层级，施工现场仍处于传统管理状态。监管信息化。在该阶段，信息化技术的应用逐步拓展到施工现场，通过信息化技术逐步实现对施工现场的监控管理，最终将对施工现场形成无死角监控，做到通过系统和物联网传感可以实时准确地监管工地任何一处的施工 情况。信息化管理阶段是建筑施工信息化管理的深入阶段。首先，完成施工现场和管理现场的对接，以及行政管理和现场管理的互联互通。然后，通过信息化技术实现智能分析决策，系统具备自主学习能力，能够辅助决策者和管理者更加高效地完成管理工作。4建筑施工信息化管理框架建筑施工信息化管理的建设是在传统建筑施工的基础上，为了解决现有施工管理的问题，考虑信息化的特征及基本要求，按照合理的建设框架进行建设实现。建筑施工信息化管理的基础框架如图4所示。根据图4，建筑施工信息化管理的基础框架分为三个层级，监控层、数据分析及决策层和展示执行层，三个层级互相协作，实现整个信息化管理功能。4.1监控层监控层主要针对建筑施工过程中的管理工作，包括行政管理、施工现场管理和安全管理三个板块。行政管理指的是施工项目部中的行政部门所从事的管理工作，例如成本部门对施工成本和进度的管理工作，物料部门对物料进出场、仓储等的管理工作，商务部门对项目的商务活动进行的管理工作等。施工现场管理指的是针对施工现场所进行的管理工作，这个模块的管理工作直接对施工现场的工作进程负责。例如对施工中各个工丁嘉亮，等建筑工程施工信息化管理体系建设研究图4建筑施工信息化管理框架建 筑 经 济2023年86种、人员的调度管理，施工过程中的质量管理、技术监管、施工设备的调度分配等。安全管理直接对整个建筑施工的安全进行负责，包括上岗前的安全培训管理，施工现场的违规行为监管，用电安全、用火安全、安全防护等，还包括事故发生后的应急救援管 理等。4.2数据分析及决策层数据分析及决策层是为了支撑监控层的工作而存在的，要实现监控层的信息化管理首先需要从监控层获取数据信息，然后进行分析处理之后再对监控层进行反馈，数据分析及决策层的工作逻辑如图5所示。4.3展示执行层展示执行层是系统与用户沟通的桥梁，采用人机交互的相关技术提高用户从系统获取信息的效率与准确性，帮助提高建筑施工过程中监控和决策的高效性与准确性。展示执行层的功能体现在对决策执行的评价和对信息的展示两个方面。对决策执行的评价能够促进管理过程的决策不断优化完善，系统将对比决策前后数据与相关决策数据对当前决策执行效果进行评价，并以此优化系统数据库，提高系统的调节能力，同时将评估结果反馈给用户，帮助用户总结经验。信息展示内容包括检测过程中各指标的状态数据，以及数据分析之后所获得的各指标变化趋势等。在信息的展示过程中，系统会精准地对展示对象进行定位，智能推送与该对象相关的信息。在展示过程中，系统将采用图、表、视频等展示方式将信息传递给用户，使用户更加直观、高效地获取系统内的信息。5建筑施工信息化管理标准架构建筑施工信息化管理建设路径明确后，还需要完善的标准化框架来指导信息化管理的建设方向。建筑施工的信息化管理标准由于仅仅涉及管理方面，因此不会对具体工艺的相关规范进行规划和要求。本文从基础设施、信息数据、功能实现、安全管理四个维度，分为基础共性、智能施工工艺、通用技术、数字化供应链、数字化企业、数字化工具、数据要素、安全八个方面构建建筑施工信息化管理标准架构，如图6所示。基础共性标准是对支撑信息化管理框架的基本要素进行规范的标准，包含术语与定义标准、通用要求标准、产业链/供应链标准、设计及评价类标准、管理标准、架构标准、人才要素标准等。图5数据分析及决策层的工作逻辑第 44 卷第 4 期87丁嘉亮，等建筑工程施工信息化管理体系建设研究通用技术标准指新一代信息技术在建筑施工管理中应用时的技术规范标准，包含大数据、工业互联网、区块链、云计算、工业物联网、人工智能、AR/VR、元宇宙等技术的应用规范标准。智能施工工艺标准是建筑施工中针对智能化工艺的规范标准。该部分标准涵盖测绘、基础工程、钢筋工程等建筑施工中具体工艺的标准规范。数字化供应链标准是对建筑施工中物资、人力等供应链能力进行规范的标准，包含数据驱动、敏捷响应、风险可控、可信溯源、动态分级等能力的标准规范。数字化企业是对建筑施工企业的信息化管理体系能力进行规范要求的标准，包含透彻感知能力、深度互联能力、自主学习能力、智能应用能力、协调联动能力等方面的标准。数字化工具是对建筑施工信息化管理中数据应用方面做出的标准规范，包含数据字典、数据资产地图、知识图谱、数据中台、数字孪生等方面的应用标准。数据要素是规范建筑施工信息化管理相关数据的标准规范，包含数据治理体系、数据归类与编码、元数据、数据质量等方面的 标准。安全标准是对建筑施工信息化管理中的安全问题进行严格规范的标准，包含供应链安全、平台安全、网络安全、数据安全等。6结论信息技术在建筑行业的应用是信息化时代的必然趋势，建筑施工管理作为建筑行业生产活动中的重要一环，与信息化技术的结合运用也是当前建筑行业研究的重点。本文总结阐述图6建筑施工信息化管理标准架构建 筑 经 济2023年88当前建筑施工管理中的主要问题，提出信息化改造的特征及要求，分析建筑施工信息化管理的可行性及意义。结合从事建筑施工管理的实际经验和对信息化管理的认识，提出建筑施工信息化管理能力的提升可以从管理意识、管理模式及管理能力三个维度进行。整个建筑施工信息化管理的建设是一个逐步优化迭代的过程，可以分为行政信息化、监管信息化和信息化管理三个阶段。基于对建筑施工信息化深入阶段的特征及功能，建立建筑施工信息化管理框架，以此指导企业在建筑施工项目中完善信息化管理。为了解决信息化管理标准不统一，建设思路和目标不明确，建设方式不清晰的问题，构建建筑施工信息化管理标准架构，引导建筑施工信息化管理关键标准的研制工作，本文旨在帮助企业了解建筑施工信息化管理的意义和内涵，为建筑施工信息化管理提供参考思路和 路径。参考文献1 吴兆炜.信息化技术在大型城市交通枢纽施工中的应用J.安徽建筑，2019（12）.2 刘敏.新形势下推进建筑工程管理信息化的重要性研究J.建材与装饰，2019（35）.3 汪汝刚.关于建筑工程管理信息化问题的分析J.散装水泥，2019（6）.4 孙冬冬.新形势下推进建筑工程管理信息化的重要性探究J.地产，2019（23）.5 杜振羽.信息化在建筑工程管理中的应用探究J.地产，2019（23）.6 陆海.建筑工程管理中信息化的应用探讨J.居舍，2019（32）.7 林铮，郭新钲.基于数据驱动的建筑施工管理业务替代的思考J.智能城市，2019（21）.8 李俊鹏.信息化在施工管理中的应用研究J.中华建设，2019（11）.Research on Construction of Information Management System of Construction EngineeringDING Jialiang1，QIU Shuohan2，MA Yan3，MENG Long2（1.Bomco Electrical Equipment Co.，Ltd，Beijing 100192，China；2.China Electronic Standardization Institute，Beijing 100007，China；3.Beijing Union University，Beijing 100101，China）Abstract：Based on the main problems in the construction management，combined with the theory and logic of information management，this paper clarifies the characteristics and requirements of the construction information management，and determines the main dimensions and paths of information technology to improve the construction management ability.Based on this，this paper establishes the construction information management framework，and clarifies the standard framework of information management of building construction.Keywords：construction industry；construction enterprises；business management；construction management；information management