智慧工地实施现状与发展方向研究

庞明亮，张少南

（1. 中铁建设集团有限公司 北京中铁建建筑科技有限公司，北京 100166；2. 中铁建设集团有限公司 基础设施事业部，北京 100040）

0 引言

智慧工地通过物联网基础设备、互联网传输及服务器终端的数据分析处理，实现工地现场数据自动化、移动化的收集与处理［1-2］。智慧工地的发展主要分4 个阶段：（1）自动化阶段。通过物联网设备实现工地信息自动化采集。（2）移动化阶段。通过手机端对所有数据进行访问与操作，避免消息延迟和信息不对称。（3）数据化阶段。基于技术人员的经验与知识，在施工现场逐步将各项要素数据化，并在施工过程中将不同维度的数据积累为数据资产。（4）智能化阶段。通过不断采集多维度数据，利用平台内在算法，将目标结果优化迭代，为施工决策提供依据。

随着信息化技术的发展，智慧工地从低端的数据自动采集识别，逐步迈向高端的预警、分析、决策、反应等，使施工现场信息更加完备并实现协同；从在施工过程中发现问题、解决问题，逐步迈向预测问题、避免问题，通过数据的充分流通，提高施工效率、降低企业风险，将经验科学变为数据科学［3-5］。

1 实施必要性

现阶段，智慧工地的实施必要性主要有以下5 个方面：

（1）避免信息不对称、不及时。施工现场环境复杂多变，利用智慧工地实现信息及时交付，大幅提高施工效率，避免进一步损失。

（2）真实数据对劳务纠纷具有震慑作用。实施智慧工地可解决劳务纠纷频发问题，劳务实名系统可对类似行为起到震慑作用；实名制数据延伸，对人力计划部署和纠偏有良好的支撑作用。

（3）信息的准确收集、传达与分发。通过数据的连续有效记录，将现场数据准确传达给责任者；将施工指令准确传输至个人，并进行过程跟踪与记录，实现靶向管理。

（4）清单思维排查。平台内置安全模块和现场关键点识别模块组成清单式排查系统，该系统全面覆盖现场问题点，避免人为不可靠因素，实现质量与安全管理；数据积累对管理行为改进也有巨大推动作用。

（5）产业工人升级。随着队伍年轻化，新型产业工人对智慧工地产品接受度较高，更善于通过信息化技术提高工作效率。

2 实施现状

2.1 系统组成

在智慧工地实施过程中，无论施工单位还是智慧工地供应单位，均将劳务实名制、视频监控、物料称重、塔吊监控及防碰撞、环境监测系统等模块放入清单必选项；根据工程项目特点，将高支模、大体积混凝土测温、水文监测、水电监测等模块放入清单备选项；质量、安全巡检逐步从施工企业原有管理体系向智慧工地子模块倾斜；VR、AR技术也被纳入智慧工地系统。众多企业建立了文件、规范、标准、方案等大数据库，并上传至系统进行共享。但在BIM 技术应用中，图形及数据在不同软件平台间转化导致的丢失问题，加大了BIM 技术移动化和轻量化的难度，加上三维交底、三量分析、施工过程模拟等碎片化应用较多，建立可整合全部功能的智慧工地平台仍需较长时间［6］。

2.2 平台及移动化

孤立的系统或数据难以产生效益，实现协同才能为用户创造最大价值，将各系统整合于一个平台成为各施工企业及智慧工地方案解决商的共识。对于移动端的部署，较常见的是自行开发APP。目前，向微信生态靠拢的趋势日益明显，如小程序植入、企业微信深度植入等。移动化是智慧工地的刚需，轨道交通等线性工程的移动化则更加深入，移动端功能不断深化成为智慧工地的重要发展趋势。

2.3 存在问题

虽然智慧工地拥有很好的理念与产品，但在实际应用中，由于使用者认知不同，应用效果也不尽相同，许多项目一方面采用智慧化产品，一方面采用传统工作方式，造成基层管理负担，导致信息化成果不能应用推广［7］。另外，项目管理自上而下的执行模式，使项目经理和公司层级的制度保障和管理支持成为决定智慧工地应用成败的关键因素。

3 实施路径

对于智慧工地的实施路径，主要采用自下而上的开发模式进行：

（1）项目层级试点。在智慧工地实践中，一般通过样板工程进行试验，由于全面实施智慧工地的软硬件开发费用较高，一般项目没有足够预算实现。而企业的高端观摩项目，由于具有巨大的示范效应和相对充裕的资金，可作为智慧工地项目层级的试点首选。

（2）公司层级推广。在项目层级试点中，常需要针对项目特点定制功能模块。试点结束后，在做公司层级多项目推广时，要去除智慧工地的个性化功能模块，并引入分级管理人员系统，通过授权管理，将智慧工地平台在管理层级上逐渐跃迁。

（3）集团层级整体信息化规划。公司层级应用成熟后，在集团层级重点对数据进行集中处理和展示，对于不同地域、不同时期的工程，进行充分比较，提取核心数据、积累数据资产。

以上实施路径特点是投资小、风险小，且基于用户开发，符合当前的软硬件系统开发规律。

此外，部分智慧工地的实施路径采用在集团层级进行充分调研，在集团层级开发后再进行全面推行，实现智慧工地迅速布局。这种方式的优点是整体开发速度相对较快，模块功能齐全；缺点是在开发初始时向集团层级管理需求倾斜，未来用户实际体验不佳，可能导致用户数据的弃用、录入不全、造假等，最终导致应用失败。

无论哪种开发方式，满足基层用户需求并使高层决策获得真实数据，才是开发智慧工地平台的重要需求，也是需要反复平衡的关键。

智慧工地应用难点是针对特定企业的业务契合，每个企业都有各自的管理标准和理念，智慧工地作为一种管理工具，能否实现顶层设计与现有管理制度融合，决定着智慧工地实施的成败。在实施过程中，数据的产生和应用必须融入原有管理生态，在用户的使用中持续优化平台、改良原有管理制度。智慧工地的实施不能一蹴而就，而应在实施过程中不断完善。用户逐渐熟练应用智慧工地产品、提高工作效率的过程，就是企业管理智慧化的过程，这个过程需要管理者有足够耐心，等待智慧工地真正发挥作用。

4 未来展望

（1）基于用户和决策的需求。未来，基于用户需求和决策需求的矛盾继续存在，决策者的资金支持和用户的行为支持，将在解决矛盾的过程中不断趋于平衡。

（2）充分融合BIM 技术，实现全生命周期应用。BIM技术已在建筑业应用多年，理论上，全部建筑信息均可在BIM模型中展示。BIM技术是智慧工地不可或缺的重要部分，能充分整合BIM 技术的智慧工地方案提供者具有巨大的潜力，施工过程中的大数据对后期运维和改造具有重要作用。

（3）充分挖掘人体行为信息。在图像识别和人工智能处理的不断发展下，人体不良操作行为的准确识别指日可待，基于图像的行为识别技术大大减轻安全管理负担，现场的不安全、不文明行为不断降低。

（4）数据资产的充分互动融合和挖掘。企业的竞争从经验技术和资本的竞争逐步转变为数据资产的竞争，不同系统的数据挖掘能力是竞争的关键，能有效利用智能化产品拓展外延，将在竞争中取得优势。智慧工地的平台本质是一种平台型经济，只有足够多的用户接入平台，产生真实的用户数据，才能通过数据协同产生巨大价值。

（5）通过平台应用中的积分奖励制度，满足用户的人性化需求。互联网的基本思维之一是免费，建筑从业者数量众多，资本力量极有可能涌入，并积极培养用户的使用习惯。资本对用户新场景的投资，将降低平台费用，也可能出现积分、红包等奖励机制。同样，软件作为一种管理工具，在实施过程中利用积分奖励制度充分激发用户工作能动性，也是一种有效措施，“积分奖励制度+合理的游戏化设置”更符合人性，是未来的重要发展方向。

（6）产业工人生活方式升级。产业工人不断涌现，并在智慧工地上花费越来越多的时间。智慧工地产品作为应用新场景，在市场上有巨大的想象空间，智慧工地与产业工人的生活、娱乐、教育、学习等融合可能是未来的重要发展方向。在实施过程中，智慧工地产品必将是产业工人的重要帮手，能否利用智慧工地为自己的劳动赋能，提升工作效率，是产业工人技能水平的重要判别依据。

（7）基于混合云及SAAS 的轻量化管理。关于企业数据，私有云和公有云的争论从未停止，折中做法是采用混合云，将公、私云的特点进行融合。在公有云的部署上，轻量化的SAAS 更适合智慧工地的实施，在数据的动态和不确定性下，能以低成本满足使用需求。

综上所述，当今科技发展日新月异，传统行业利用新技术改善自身效率的趋势不会变，建筑业降低所有参与者体力强度的趋势不会变，人与智慧产品全面融合的趋势不会变。