“互联网+”时代的工程管理

文｜本刊记者 王景

每一次的科技革命都会催生出新产业，18世纪末，由于蒸汽机的出现带动了产业的机械化；20世纪初，基于劳动分工、电力驱动的大规模生产，带来了第二次工业革命；第三次工业革命则带来了电子和IT技术，从而实现了制造流程的进一步自动化，而基于信息物理融合系统，产生了第四次工业革命。

面对第四次工业革命，一些国家都出台了应对以及抓住机遇的措施。2013年4月，汉诺威工业博览会，德国政府提出工业4.0概念，它描绘了制造业的未来愿景，提出继蒸汽机的应用、规模化生产和电子信息技术等三次工业革命后，人类将迎来以信息物理融合系统(CPS)为基础，以生产高度数字化、网络化、机器自组织为标志的第四次工业革命。

“工业4.0”三大主题包括“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者；“智能物流”，主要通过互联网、物联网、务联网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，需求方则能够快速获得服务匹配，得到物流支持。

华中科技大学校长丁烈云认为：“工业4.0的本质是智能工厂，智能工厂从何而来呢？这其中有两个工厂，一个是真实的工厂，就是我们所说的前台；另一个就是虚拟工厂，把真实工厂的所有数据录入到虚拟的工厂里，或者说真实工厂还没出现前，虚拟的工厂已经开始利用各种信息模型形成一个虚拟工厂。有了这两个工厂后，通过把虚拟工厂与现实工厂建立联系，实现了信息流与物理系统的有机结合，形成了智能的网络，或者说形成了一个现实世界对虚拟世界的有机互动。这实际上也是工业4.0的核心。”

“互联网+”时代的大数据

李克强总理今年“两会”上提出“互联网+”计划，提出要促进云计算、物联网、大数据为代表的新一代信息技术与传统产业的深度融合。那么互联网到底能“+”什么，实际上，互联网可以加金融、交通、民生、工业、医疗等等，而有了“互联网+”，也就开启了一个新的大数据时代。

在90年代时，人们应用的主要是PC机，所产生的数据是TB级数据，而到了互联网时代，人们所产生的数据是PB级数据，到了2010年，移动互联网时代所产生的数据是ZB级数据，如今，我们产生了两位数ZB级数据。可以看到，从DB、PB、ZB之间递增着一千倍的数量级，所以说“互联网+”时代的到来进一步开启了大数据应用。

谈及大数据，各国政府对其都非常重视，美国政府将大数据上升到未来的新石油的战略地位；学术界世界顶级期刊Science也发表了相关大数据的论文；一些跨国公司也纷纷涉足互联网大数据产业。大数据为什么受到如此关注？因为大数据可以带来思维的变革、管理的变革和商业的变革。丁烈云对此具体解释到：“思维的变革，比如说2014年世界杯上出现的情景，阿根廷与荷兰的比赛中，阿根廷的守门员手上拿了一个小纸条，是对方发点球运动员的发球习惯，这其实就是用大数据统计的，最后阿根廷4：2战胜了荷兰，这并不是阿根廷踢败了荷兰队，而是大数据把荷兰队打败了。大数据带来商业的变革，比如说人们经常使用的淘宝网，去年仅‘双十一’的单日成交量就高达570多亿。大数据还带来管理的变革，现在卫生防疫部门经常要预测流行病，它的数据来自各个医院患者的就诊情况，卫生防疫部门将这些信息汇总后预测传染病的发展情况。而谷歌公司则有更好的办法，由于好多人不一定去医院，可能就在网上打一些关键词搜索他需要的药物，或者说了解病情的状态，谷歌就利用这些数据进行预测，可以比卫生防疫部门早一到两个礼拜预测到流行病的发展趋势。”

纵观全球，德国有工业4.0，中国则有中国制造2025。其战略目标是立足国情，立足现实，力争通过“三步走”实现制造强国的战略目标。第一步：力争用十年时间，迈入制造强国行列。第二步：到2035年，我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平。创新能力大幅提升，重点领域发展取得重大突破，整体竞争力明显增强，优势行业形成全球创新引领能力，全面实现工业化。第三步：新中国成立一百年时，制造业大国地位更加巩固，综合实力进入世界制造强国前列。制造业主要领域具有创新引领能力和明显竞争优势，建成全球领先的技术体系和产业体系。

“互联网+”智能建造

对于工程建设行业而言，尽管这些年来新技术的运用，以及生产方式的改变，为整个行业带来了一些变革，但总体来说，工程建设行业还是一个粗放型生产方式，存在着资源浪费、环境污染、效益低下、事故频发、用工短缺等问题。

如何将粗放型的生产方式转变为精益化的生产方式？答案就是依靠信息技术。回首信息技术在整个行业的应用历程，从60年代的结构分析开始，到80年代的CAD，再到90年代3D等，这些信息技术大多应用在建筑、工程设计以及建造三方面。尽管应用了信息技术，但对于整个行业而言还是分散、独资、个体化的应用，并没有利用信息技术在行业内架起桥梁，消除信息孤岛。

工程建设行业的发展需要创新驱动、绿色发展、转型升级、提升增效，它的核心则是数字建造、智能建造。要想实现智能建造需要把整个物流过程以数字化的形式表现出来，在这个基础上才能实现智能制造。“然而工程建设行业的特点以及产品的个性化，很难做到标准化，因此落后于制造业。但现在可以利用‘互联网+’和大数据的机遇，实现行业跨越式的发展，缩小行业与制造业的差距。”丁烈云总结到。

要实现工程建设行业的“4.0”或者说工程建设行业的“2025”，需要注意以下几个要点。要点一是要建两个工地，一个是实体工地，一个是数字工地。数字工地就是把工地所有的生产要素，通过互联网布置传感器记录下来，变成一个数字工地，有各种各样的传感器。要点二是要有两个过程，即实体物质建造过程和产品数字化过程。有了两个工地，两个生产过程，一个实体工地，一个虚拟工地，一个实体的生产过程，一个虚拟的生产过程，我们可以在上面实行增值。要点三是要先试后建，后台支持前台。以武汉国际波兰中心项目为例，中间天空会所达1400吨，如果直接进行吊装，安全风险极大；而如果先试后建，就减少了很多安全隐患。后台支持前台方面则可以利用后台强大的“智慧”来支持前台，通过Pad和各种各样的终端指导前台作业人员进行作业。要点四是要有两个产品，即实体建筑产品和虚拟数字产品。

“互联网+”安全管理

以地铁应用为例，地铁工程每年产生大量的数据，怎么才能把这些数据利用起来？这需要把大数据存储起来，建立一个大数据平台，同时进行分类，建立标准体系、采集机制、存储方式等。一直以来，地铁工程建设是高风险行业，地铁安全事故不仅仅是生产事故，有可能还会引发成公共安全事故。大数据地铁安全管理或者说安全风险管理涵盖内容很多，其中预防控制就是其中重要的一部分内容。

海因里希法则认为，当一个企业有300起隐患或违章，必然要发生29起轻伤或故障，另外还有一起重伤、死亡或重大事故。这表明很多事故是由于人的行为不当而引起的。目前，各个城市的地铁建设主要依靠三千多万的农民工，这其中所蕴含着多种安全隐患。

丁烈云向记者具体介绍到：“近年来，我们拍了近8万张不安全行为照片。这么多不安全的行为，里面有没有规律可循？在地铁建设之前，相关项目培训人员会对工人进行安全条例培训，但往往是专业技术人员在上面讲，底下工人在聊天、打瞌睡，安全培训效果根本达不到预期。我们就在想，能不能有规律性、精准、针对的进行培训呢？这就需要首先了解这些不安全行为的规律是什么。所以我们把近8万张照片进行分析统计，这其实就是一个大数据，然后通过向量空间建模，利用向量用计算机统计分析。得到了不同施工阶段、不同工人会产生哪些不安全的行为，会造成哪些可能的伤害。有了这个结果后，我们开发了一个地铁安全培训系统。实际上就是一打开图库，会出现一张张图片，让工人指出哪个地方有不安全的行为。通过这种非常有针对性、生动的形式，对工人进行有效的安全培训。”

地铁工程安全事故本身是各种能量耦合的过程，比如现场光能、电能、热能等耦合，这些耦合其实可以通过大数据分析其规律。有了能量耦合的规律后，项目团队可以对它进行控制，进行截耦控制，距离隔离、禁区隔离、盲区隔离、加强隔离等等，同时利用物联网、感知结构、环境、行为、状态等实时分析安全风险，最后通过声光电因素进行报警。

安全管理机制方面，主要建立责任主体诚信体系。将所有工程项目数据进行采集，通过现场取证，同步验收，对一些隐蔽工程建立电子航站，一键归档，这样就形成了各项目的诚信记录。同时搭建诚信平台，建立负面安全清单，通过这个清单进行安全质量的管理。