新基建对监理企业的影响及应对分析

2020-02-15陈继东

建设监理 2020年8期

陈继东

（武汉宏宇建设工程咨询有限公司，湖北武汉430077）

0 引言

“新基建”概念的首次被提及是在2018年12月的中央经济工作会议上。会议明确了“加快5G 商用步伐，加强人工智能、工业互联网、物联网等新型基础设施建设”的定位。2020年3月4日召开的中央政治局常委会会议明确强调，要加快新型基础设施建设的进度。新基建不仅包括5G 通信、大数据中心、人工智能、工业互联网和物联网等新一代信息技术的建设，还包括以“节能减排和绿色环保”为宗旨助力城市转型升级的特高压、城际高速铁路、城市轨道交通和新能源汽车充电桩等基础设施的建设。加快新型基础设施建设以提升智慧城市的运营管理能力，将成为我国数字经济发展的核心推动力。为此，笔者通过对新基建中各项技术应用的介绍，探讨监理企业在新基建持续推进下如何应对新挑战和寻找技术储备路径。

1 新基建中各项技术是实现智慧建造和智慧城市的技术路径

1.1 新基建的基础技术能实现从设计到施工的智慧建造

在设计和建造阶段，可以以 BIM（建筑信息模型）技术为基础平台，以工业互联网和5G 通信和大数据中心等新技术为依托，实现建筑产品生产过程中的智慧建造。

以雄安新区的智慧建造为例，从设计阶段开始，以《河北雄安新区规划纲要》为蓝本，提出了坚持数字城市与现实城市同步规划和同步建设的发展理念，适度超前布局智能基础设施，推动全域智能化应用服务实时可控的实现，建立健全大数据资产管理体系，打造具有深度学习能力和全球领先的智慧城市总体规划目标。

雄安新区智慧建造的实现基础，是数字化管理平台的搭建。在规划之初就建立了“一个平台”“一套标准”。“一个平台”，是指雄安新区规划建设 BIM 管理平台（一期），包括数据层、应用支撑层和应用层，覆盖了现状空间、总体规划、详细规划、设计方案、工程施工和工程竣工六大环节的展示，提供查询、交互、审批和决策等服务，实现对雄安新区生长全过程的记录、管控和管理。“一套标准”，是指数据管理标准体系，旨在深入挖掘地理信息系统和建筑信息模型的应用潜力，充分发挥雄安新区规划建设 BIM 管理平台（一期）的效用；监理方协同相关单位共同研究编制覆盖规划、建筑、市政和地质等四个专业的《数字雄安规划建设管理数据标准》，结合 XDB [雄安新区规划建设 BIM 管理平台（一期）数字化交付数据标准]数据转换标准，实现新区规划建设管理六个 BIM 阶段数据的全流程打通，为数字空间现实化和现实空间数字化制定准绳。

建立“一个平台”“一套标准”的基础，除了上述BIM 技术以外，还有与之配套建设的大数据中心，以实现数据的及时处理、运算和储存，而5G 网络的应用又将助力提高平台的运行效率和数据的传输速率。因此，统一的数字平台不仅能让城市在施工过程中实现智慧建造，还能成为移交后智慧城市管理平台的一个重要组成部分。

雄安新区的数字化平台能兼容施工现场的智慧工地，其中包含施工现场实名制门禁系统、施工机械智能化监控系统、扬尘噪声 PM2.5监控系统、塔吊施工升降机智能监控系统和高支模深基坑监控系统等。通过对这些系统的综合运用，同时结合 AI人工智能系统，工地的智慧建造过程有了数字化的“眼睛”和“耳朵”，不仅减少了施工环节的风险，而且降低了管理成本。

智慧建造还体现在建筑构件的数字化和智能化。将二维码印在建筑构件表面或者将智能芯片预埋入建筑构件里，工作人员只需使用手机扫描即可查询构件信息，如生产厂家、生产时间、进货时间和质量报告等，以及构件在BIM 模型中的定位信息和验收质量状态等。

这些制造工艺都体现了工业物联网在建筑领域的逐步落地，而 BIM 技术一旦与工业物联网紧密结合，建造产品的工业化和智慧化将很快地在新基建中得到实现。

1.2 智慧建造和数字孪生打造从建设到运营全寿命周期的智慧城市

智慧城市这一概念的提出已有十多年，但推进的速度依然迟缓。这表明单凭 BIM 是远远不够的，还需要集成各种 BIM 信息，并且充分运用地理信息系统（GIS）、物联网、城市大数据中心和5G 等技术，构建一个相互联系的城市智慧模型（CIM）网络系统。

GIS 系统主要应用在既有建筑和地形的物理信息采集上，而 BIM 模型主要应用于拟建建筑的信息采集，两者同属于建筑信息的三维化载体。前期的智慧建造是后期智慧城市布局的不可或缺的一个组成部分，而 BIM 技术的应用深度直接决定了智慧城市能否成功落地。

智慧建造与智慧城市之间有一个相互连通的通道——数字孪生。所谓数字孪生，就是分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。将数字孪生技术应用于城市建造过程中，对建设前期规划的空间布局、材料选型和功能分区等进行 BIM 建模；对建造过程中的所有材料和设备进行信息编码，录入型号和功能等信息，同时在实体构件内预埋芯片或在表面布设二维码。

当完成数字化功能建造之后，以上信息都会同步映射到计算机（数字空间）中，而整个单体 BIM 模型又集成了这个单体的所有信息。集成若干个单体 BIM 模型之后，融合 GIS 系统地理信息，再嵌入物联网大数据和人工智能 AI等，就可以充分发挥 CIM 城市智慧模型平台的功能；若再结合城市智能监控系统和无人机航拍系统等，则可形成立体的智慧城市管理平台。智慧城市落地后，无论城市哪个地方出现故障，城市管理职能部门都能及时到位并加以处置。若管道渗漏，可直接从数字模型中看到管线的走向、阀门的位置及更换所需的品牌、管道的材料等信息，有的放矢地进行检查和维修；若发生火灾，也能及时定位，发布人员疏散指令，对建筑物进行分析找出最佳灭火点。

目前，随着智慧建造与 BIM 技术的深度融合，将物联网、移动互联网和人工智能等多方技术集成应用已成趋势。BIM 技术以数字化方式创建物理实体的虚拟模型，借助数据模拟物理实体在现实环境中的行为，把实体建造过程中的各种数据映射到信息空间里，通过虚实交互反馈、数据融合分析和决策迭代优化等手段，实现和支撑建造过程的各种优化。

2 新基建中监理企业重视对技术管理能力的储备

2.1 重视 BIM 技术在智慧建造过程的应用

BIM 技术是实现智慧建造的基础。目前任何建筑信息的数字化，只有在 BIM 模型中才能得以实现。为此，监理企业的公司层级，应具备对一定规模的建筑进行 BIM 建模的能力，从而可以全流程地掌握 BIM 技术在各阶段的应用和对每个应用点融会贯通，为项目的实施提供 BIM 技术支持和保障；应具备对 BIM 项目造价综合管理的能力，从而可以运用管理平台综合控制项目的总体造价。监理企业的项目层级，应具备对 BIM 模型进行局部修改和编辑的能力，以及具备输入构件信息的能力；应具备在 BIM 模型中对质量与安全问题进行关联的能力；应具备在信息模型中对局部工程量进行统计的能力；应具备将进度计划与 BIM模型进行关联的能力，具备在 BIM 模型中对进度计划进行审核的能力，具备在项目实施过程中对比实际进度与模拟进度、找出提前或延后工作内容并提出相应监理意见和建议的能力；应具备审核各参建方深化设计后的 BIM 模型和竣工后 BIM 模型及其相关信息录入的完备性和规范性的能力，具备为业主后期运维阶段 BIM 模型接入 CIM 模型提供标准、规范和技术基础的能力；应具备对从 BIM 模型到CIM 模型的理解能力，以便在监理过程中督促各参建方完成相应的数据对接。

BIM 技术和数字孪生技术是 CIM 模型的实现路径，CIM 模型是智慧城市的大脑，BIM 技术是监理企业在新基建中转型升级必须掌握的技术能力。因此，传统监理企业向高智力型咨询服务转型发展，更应重视 BIM 技术在智慧建造过程中的应用。

2.2 重视智能建筑专业人才的引进和培养

智能建筑是房屋建筑工程的重要组成部分。随着新型基础设施的建设，智能建筑的重要性日趋提升，其涵盖范围已从单体建筑向智慧工地和智慧城市延伸，并且与新基建中的工业物联网、5G 通信和大数据中心等技术的结合更加紧密。

2.2.1 提升监理对智慧建造的管控能力

随着新基建的不断推进，智慧建造的概念在建筑领域迅速落地，智慧工地中的智能建筑子分部从临时设施建造就已经开始实施。但是目前建筑领域对智慧工地的智能设备布置都缺乏一套成熟的管理标准。例如对现场各种监控传感器、门禁系统、控制器、执行器、中央管理工作站等系统的设置标准、安装标准、验收标准都缺乏依据，给项目监理机构进行组织检查和验收带来了一定的阻碍，也导致了一个同一个地区智慧工地的配置差距很大。

我们可以借鉴雄安新区的建设管理经验，在同一个标准的基础上，统一设置智慧工地的各种设施设备的最低配置标准。项目监理机构也应重视智慧工地的设备、设施的检查和验收工作。其硬件设施是实现智慧建造管理的重要端口、各参建方数据管理的首端，监理工程师应具备相应的管控能力。

2.2.2 数字孪生技术在智能建筑专业方面的新应用

CIM 模型是智慧城市的大脑，在建造过程中会将数字孪生技术和 BIM 技术紧密结合。在建筑物的建造过程中，伴随着工业物联网和5G 技术的应用，传感器等感应设备广泛使用于建筑构件中，将是一种趋势。

建造物中的各种智能“芯片”预埋也将成为趋势，它们将会成为智慧城市的眼睛、耳朵，将感知传导至 CIM 模型的终端。智能建筑专业监理工程师将在这个过程中起到重要的作用，不仅要参与各种智慧“芯片”的预埋验收工作，还要控制各种智能传感系统的产品验收，以及对 BIM模型的信息进行录入。

智能系统的操作模块化将是趋势，除了产品初期的选择验收外，对于相应系统的使用稳定性，模块化系统的后期产品评价等，也是咨询类企业应该做的事情。

综上所述，如今智能建筑中的很多子分部工程不仅仅应用于实体建筑中，还紧密地与智慧建造的过程相结合。如果沿用原来的监理企业通常配备的建筑给排水、建筑电气方面的人才，管理智能建筑方面的难度将会很大。所以说，智能建筑方面的人才，将是决定监理企业能否充分分享新基建盛宴的关键。监理公司应重视智能建筑方面的人才培养和引进。

2.3 具备与智慧建造网络对接和应用的能力

目前在各地区的智慧工地上，智慧建造的管理系统、使用平台及模式不尽相同：有业主主导的，有总承包单位主导的，还有个别由咨询单位进行综合主导的。新基建的概念被提出后，智慧建造的工地应用会迅速推进，如：雄安模式“一个标准”“一个平台”的模式。

在“一个标准”“一个平台”的前提下，应开放各类建筑企业与此类标准平台对接的端口，让子系统间形成生态多样化的适度良性竞争，让各参建方在大平台基础上形成自己的小平台，形成自己企业的数据积累。

2.3.1 主动研究智慧建造系统平台系统，寻找监理企业实施管理的切入点

当前，智慧建造还是以总承包单位为主导，监理或咨询公司的系统如何进行对接，是下一步广大监理企业应该思考的问题。

笔者认为，从系统的角度可以将智慧建造系统分为硬件和软件。硬件主要包含了布置到施工现场的监控系统，各种门禁采集系统等。软件包含了各种管理软件和集成平台。在硬件方面可以由总承包单位进行总体的布局（现在部分城市已经将智慧工地纳入安全文明措施费中）。在软件方面监理单位则应有自己的系统与硬件进行对接。

随着5G 技术的发展，数据的传输不再是问题，每个硬件设备和软件的连接将更加方便和迅速。监理企业可依靠自己的软件系统对工地实施管控，收集相关数据，例如目前的实名制管理系统中，工程现场专业劳动力的配备情况，项目监理部可实时查询，并根据工程情况在监理周报月报中，对劳动力配备情况是否满足工程进度、质量需要提出专业的评估意见。这就成为了监理企业长期可持续发展的软实力。

2.3.2 重视对5G 应用点和云直播的研究和运用，降低监理从业人员的劳动强度

疫情期间，武汉市对火神山医院和雷神山医院的建造过程进行了直播。全国数亿人充当云监工，全程参与和监督了两座医院的建造过程。

在5G 技术和大数据中心等新基建逐步落地之后，各种信息数据的传输将更快捷、传输量将更大，监理工程师可以随时随地通过手机或电脑登录相应管理软件，实时查看施工现场的各种施工情况。例如：桩机施工机械的监控状态、塔吊运行的监控状态、施工升降机的监控状态等，通过管理平台下达管理指令，必要情况下到现场处理问题。这样的模式将扩大每一位监理工程师的管理半径，降低监理工作的劳动强度，同时也是提高监理单位人均产值和工作效率的一个有效技术路径。

2.3.3 重视 AI人工智能在监理管理工作中的应用，智能识别人和物的不安全状态

AI人工智能的持续进步和发展在社会各个领域都取得了很大的突破，在工程建设领域的智慧建造中也有体现。初步实现了通过智能监控系统识别一些人的不安全行为，如工人未佩戴安全帽，高空作业未系安全带、未佩戴口罩，人体体温过高等情况；识别一些物的不安全状态，如塔吊等大型机械设备的运行状况、脚手架外安全网破损、临边防护缺失、物料提升机的洞口防护措施等都可以经过高分辨率的摄像头抓取，再通过大数据下的 AI 系统进行分辨和识别并进行报警。

监理企业应重视 AI人工智能的应用实践，目前如不具备研发能力，也可以与相关的具备实力的软件开发企业进行定向研发购买。AI人工智能的应用将减少监理工程师单调重复的简单劳动，一定程度上降低监理工程师的履职风险，提高监理行业的技术含量，是新基建推进带给监理咨询企业的技术红利。