数字化与项目管理深度融合

2021-02-27孙成伟

中国建设信息化 2021年2期

文｜孙成伟

江苏南通二建集团有限公司（以下简称“南通二建”）是住房和城乡建设部确定的58 家试点建筑集团之一，位列中国建筑企业第一方阵，多次上榜中国企业500 强、中国承包商80 强，先后创鲁班奖23 项、全国优质工程奖25 项、詹天佑奖13 项。是一家具有国家房屋建筑工程施工总承包特级资质、市政公用工程施工总承包一级和机电设备安装、建筑装饰装修、钢结构工程、地基基础工程4 个专业承包一级资质，拥有水利水电、隧道、环保、铁路、公路、桥梁等12 个关联资质，集科研、施工、投资于一体，跨行业、跨地区、多元化经营的大型建筑企业集团。

本文将根据南通二建的实践经验，从建筑业开展数字化建设的背景、南通二建对数字化现阶段应用的认识以及数字化建设成果和未来展望等方面进行系统介绍。

数字化建设背景

从大环境看，数字化建设背景主要有以下四个方面：

一是消费拉动。据了解，人类在建筑中的空间时间大于92%，随着消费结构的升级，人们对生活的品质和需求随之升级，对建筑的居住和使用的品质升级，使得建筑逐渐从标准化到定制化和个性化发展。

二是环境推动。数据显示，目前我国建筑能耗占国家总能耗47%，高能耗建筑占95%，政府多次提出并要求推动建筑节能减排，建筑能耗亟待降低。

三是技术成熟。随着BIM、云计算、大数据、物联网、移动应用、智能AI 等技术的发展与成熟，信息技术正逐步渗透各产业领域，新产业生态体系正在孕育，颠覆传统产业。

四是产业倒逼。建筑业整体利润为1%-3%，行业利润远低于其他产业，研发投入低于1%，近20%项目超进度，近80%项目超投资。

聚焦工程施工领域，数字化发展体系建设背景也有以下四个方面：

一是行业发展趋势。住房和城乡建设部印发的《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》提出，建筑企业应积极探索“互联网+”形势下，管理、生产的新模式，深入研究BIM、物联网等技术的创新应用，实现跨越式发展。

二是工程管理倒逼。工程项目施工往往分布面广，施工过程产生的数据量大，管理的对象涉及多方面，业务形态相互交叉，数据归集以及横纵向分析难度大等特点导致施工管理难度大。

三是企业管理需要。项目管理、人力资源管理、财务资金管理、劳务管理、物资材料管理需要集成，同时还需将大量的数据转化成大数据，给高层提供支撑和决策。

四是施工精细管理。面对环保整治高压、劳资纠纷高压，项目零利润时代等行业发展瓶颈，进一步凸显精准策划，精细施工，精益管理的重要性。

对数字化现阶段应用的认识

从企业自身来看，目前通常存在管理人员老龄化严重、灰色利益触碰的抵触和管理体系未实现表单化等问题。从技术实现可能来看，主要存在三个问题，即软件技术成熟，智慧设备还未普及，物联网设备未智能化。

软件技术对施工企业来说很多人不会用，建一个BIM 模型要花很大的精力，设计模型和施工阶段存在脱节，基层管理人员无法快速使用软件。数字化赋能高质量发展，我们对“高质量”的思考是“高效益”，“高效益”来源于企业发展的“高效率”，“高效率”则来源于企业发展的“高效力”，“高效力”就必须要有“高水平的管理和技术人才”，“高水平的管理和技术人才”需要企业有“高水平的收入”来留住和培养人才。现阶段，高质量发展对民企而言，正处于“阵痛期”，目前民营企业的利润低，没有高效益，应该如何去支撑高质量发展，这是南通二建正在思考的问题。

建筑行业数字化给企业带来了通过集采降低材料采购成本的可能，数字化支撑现场的人机料法环中以传感机器人为代表的无人操作型的智能硬件，降低劳动工人的使用。

数字化建设成果

1、业务管理两手抓

决策层最需要的是一切尽在掌握。决策层下达战略目标（或任务目标），管理层按照分解的目标，制订管理措施；操作层按分配的工作，进行执行。接下来由操作层将最基础信息进行反馈，信息通过智能硬件采集，保证信息的准确性；公司层根据反馈信息，了解管理措施的有效性；各管理层的信息反馈到决策层，决策层了解决策的执行信息，并提供新决策意见。

决策层关注的信息范围，包括了横向上人、财、物等信息，纵向上项目的合同、成本、利润等信息。最终保证决策层对公司的信息了解“业务上横向到边，管理上纵向到底”。

构建企业大数据中心。关于数字化融合应用的成果，南通二建紧随时代的脚步，坚持业务管理两手抓的概念，业务横向到边，管理纵向到底，建立一个企业层面的管理平台，集成商务管理、财务管理、人事管理、行政管理、印章管理、法务管理等数据。

企业大数据平台是通过系统性规划，汇集全域数据，为前台提供全面数据服务，从而提升企业的决策水平和业务表现的一套数据运营机制。要提高企业利润，必须通过数字化的手段降低施工现场的人工、材料等费用，使施工操作更简单，实现多快好省，支撑现场作业层的发展。

数字化项目发展体系建设。在项目的数字化过程中，两项核心的支撑技术就是BIM 技术和IoT技术（智慧工地应用）。通过BIM 技术支撑建筑实体数字化，实现虚拟建造；通过智慧工地（IoT）技术，在现场布置各类监控硬件，实现施工现场劳动力、机械、材料、环境的实时监控。

2、风险管控一体化

管理层最担心的是项目有风险而不知。在项目管理过程中，风险无处不在。企业需要不断的去识别风险，对风险进行评估，并做出应对方案，对出现的风险进行监管，完成风险管理的闭环。换句话说就是，管理层领导需要实时了解项目发生了什么，有什么风险，以及应该怎么应对，风险的处置结果如何。

生产风险管控。生产风险的管控是风险管理中的重中之重，与经营风险不同的是，生产风险需要实时管控，发现风险必须马上处理风险。通过智慧工地产品+智能硬件+大数据+AI，实时发现风险，并自动给项目相关岗位发出风险预警，去支撑项目风险最快速的被解决，在南通二建的项目中应用普及率比较高。

现金流量表。南通二建以现金流量表决策经营，强调以现金流量表控制过程，以现金流量表评价结果。推广现金流量预测表的目的是为了在保证运营需求、风险可控的前提下合理使用资金，实现资金的预算管理、实时监控与集约运作；优化项目、事业部乃至整个集团的资金使用计划，做到有计划的使用资金，实现资金的供给侧改革，确保事业部、集团的持续健康发展。

3、管理评价标准化

劳务管理标准体系。2020年5月25日苏州市住房和城乡建设局全国首创在全市建筑施工领域推行“苏安码”监管，通过进一步加强科技监管、精准施策，做到疫情防控和安全生产两手抓、两手硬，有效遏制建筑施工安全事故。于2020年6月1日起试点执行，9月1日在全市建筑施工领域全面实施，并纳入企业信用监管范围。

南通二建临危受命，在苏州园区、相城区建立两处“苏安码”培训试点，迅速开会并成立“苏安码培训落实专项小组”，通知所有项目人员在第一时间安排工人进行体检，在拿到体检报告后立即进行上传报名工作，从7月下旬开始至8月20号，企业旗下项目工人“苏安码”培训率已经实现100%覆盖。

4、技术创新前瞻化

南通二建提出的理念：为了实现降本增效，核心在于集约建造，智慧建造是支撑绿色建造和集约建造的工具和手段。

集团通过创法建标，图纸优化设计为集约化建造奠定基础，通过对建筑功能与构造分析，优化建筑构造、结构设计、管线综合、细部节点，实现简单快速便捷施工，提高质量增加寿命、绿色节约使用美观的目标。以材料集中加工配送、流水作业、全穿插施工，结合全钢爬架、全现浇外墙、高精度楼面、楼层节水系统、免抹灰体系、PC 内隔板、BIM 技术支撑、铝模施工或三道螺杆方钢木模早拆体系八项核心科技为依托，构建企业在建筑施工上的技术逻辑，实现整栋楼从下至上的流水化工业生产。

5、BIM 技术

施工场地动态布置。运用BIM 技术合理划分工作区域，在各施工阶段合理布置施工道路、材料堆场和加工区，选择最佳的布置方案，1:1 全景呈现整个施工现场，真正做到了策划在前，精细化施工。

通过BIM 技术的模拟性、优化性特点，将塔吊按照整个建筑的空间关系来进行布置和论证，极大地提高布置的合理性。然后通过链接其他模型，如施工道路、临时加工场地、原材料堆放场地、临时办公设施、饮水点、厕所、临时供电供水设施及线路等等，让前期策划一次成优，降低返工率，充分做好事前控制，节约工期。

三维图纸会审。利用BIM 技术进行虚拟建造，找出图纸中存在的问题，及时沟通反馈，确保建筑工程从设计端到施工端的良好过渡。从而达到了提前预判构件间的相互冲突和可视化沟通，实现BIM 技术的应用价值。

机电深化设计。通过全专业的BIM 模型，进行机电专业的管道综合排布，利用BIM 技术进行机电管线虚拟排布安装，选择最佳的排布方案。重点将地下室、走廊、管井、设备机房及屋面等部位管线密集先行进行排布优化。将排布后的方案通过专题协调会内部讨论，通过后进行图纸标准并报审业主、监理并抄送原设计单位，待最终确定后用于现场实施。

BIM 技术安全管理。利用BIM 技术辅助进行施工现场安全防护标准化布置，符合集团标准化；动态识别现场危险源并及时做出警示和布置。利用VR、AR 等沉浸式设备增强危险源的感受，让安全交底更加生动。

BIM 技术质量管理。应用BIM 模型、模拟动画更好地理解施工图纸和质量管控要点，并能在移动终端设备的帮助下直接在现场进行模型的应用，提高了现场工作的安排和检查的效率。

BIM 技术进度管理。基于BIM 技术的进度计划具有可视化优势，相比传统的进度计划横道图、网络图，施工进度模拟更加直观,而且对整体进度情况反映较好。复杂的横道图、网络图在展示时需要不断阅读文字与时间,效率较低；施工进度模拟更加直观、形象,表达出的信息量大,在大量进度任务并行工作时其作用尤其显著。

BIM 技术成本管理。应用BIM 技术，可快速通过系统平台查找相应类型或单体构件的工程量，不需要打开建模端，实现了简便、快捷和高效。例如，在某一层，搜索“墙”，可直接查找出墙体的数量、类型，同时可以反查到模型中对应的位置。通过同一项目不同阶段（预算、计划成本、实际成本、变更）的模型对比，测算出计划与实际消耗量之间的差异，找出差异较大原因，加强成本的管控力度，避免后续同类型问题的发生，进一步加强项目的精细化管理程度，提高项目利润点。

BIM 创新应用-实景建模。项目部通过设置无人机拍摄航线及固定高清网络摄像机拍摄点，可获得每个时段现场的人、材、机布置及形象进度，通过此方式指导总平面管理，加强对劳动力的控制，保证进度管理目标的实施。无人机拍摄影像与BIM 施工模拟进行对比分析，方便项目部实时掌控和调整施工部署，且最终获得整个项目的建造影像资料，节省了大量的人力物力，提高了工作效率。

BIM 创新应用-VR 技术。采用虚拟样板引路技术，相比传统“样板引路”，虚拟样板引路具有节材、制作周期短、不受物理条件制约、互动程度高等特点。基于南通二建BIM 中心丰富的族库系统、协同BIM 技术，可快速地复制航展及各大精典工程VR 模式到其它各项目部，从而实现智能化样板引路的推广应用。利用VR 技术体验虚拟样板，由BIM 中心专人负责设备的搭设及平台开发维护，便捷高效。具体样板内容包括：三维场地布置展示、特殊工艺虚拟样板展示、安全文明施工管理展示、机电泵房样板展示。

6、自主研发——南二百科知识数据库平台

南通二建百科包括了两大子系统、三大主要模板，两个客户端（PC&Android）。KBM 系统是一种高可塑性企业资源管理（EAI）平台，业务系统和管理系统前后台分离，管理模式和操作界面更加人性化。

其中三大主要模板一是个人云盘，每个南通二建员工都有一个有续传和秒传功能、常用文件格式在线预览和播放功能的高性能企业云盘，可以存储各类私人数据；二是文库，每个员工都可以将自己的数据公开在文库中进行分享交换、交流；三是知识库，知识库细分为工艺图片库、工艺课件库、项目视频库、品牌展示库、技术标书库、技术方案库、管理成果库、安全环境库、CI 形象库、BIM 技术库、规范标准库、企业标准库、科技成果库、项目资料库、机械设备库、建筑材料库、分包劳务库、培训考试库、企业专家库、文件档案库等二十个子库，除了从企业经营项目生产中产生的数据填充外，对于文库中优秀的数据也会被收纳进知识库中。

工程案例

1、工程概况

恒泰创新中心项目位于中国江苏自贸试验区苏州片区的企业总部基地，南邻高铁站，东近珠泾路，北接晨阳路，西靠支一路。项目总建筑面积为93787.09 平方米，由地下两层整体地下室、三层裙房、四～十八层双塔楼及局部屋顶电梯机房层、排烟机房层组成，总建筑高度85.85m，外檐采用金属、玻璃幕墙围护，整体恢宏大气。主要建筑功能地上为科研办公及配套、商业，地下平时为停车库及设备用房，战时为六级二等人员隐蔽所。

2、BIM+智慧工地集成云平台

恒泰创新中心项目基于BIM5D+智慧工地数据决策系统，以IOT 物联网、人工智能、大数据、BIM 等技术对项目上各业务线的具体工作以数字化的手段形成业务替代，从而积累庞大的生产作业信息，经过平台系统化的集成和归集，得到在项目生产过程中所需要的人、机、料、法、环等关键要素，呈现出数据图表，再通过项目管理的职能，做出科学合理的决策。平台为数字施工解决方案提供了技术保障，项目管理层可通过平台实时了解项目动态，高效管控，做到协作执行可追溯，管理信息零损耗。

3、应用内容

智慧工地建设在本项目实现了智能化的进度管理，自动化的质量安全（设备）管控，物流式的材料统计，精细化的劳务管理，可视化的平面策划，全方位的环境及能耗管理等探索及应用。同时也取得了BIM 及智慧工地建设方面的阶段性成就，对南通二建的BIM 及智慧工地推广积累了丰富经验。

劳务实名制应用。本项目落实劳务实名制，对进场劳务工人实行实名登记、日常考勤，集成智能安全帽、闸机、人脸识别等设备，全面掌握现场的用工情况，工人刷脸出入，相关统计信息即时上传。在项目的智慧工地平台上可实时查询，便于掌控现场的工种配置及人员作业情况。

WIFI 教育。施工现场提供无线WIFI，工人在上网前需要经过认证，回答内置试题，通过认证后方可上网，潜移默化中提高工人安全防护意识；可内置关于党建、安全教育的题库或视频，也可根据项目安全巡检常见问题进行针对性专项教育。

安全质量管理应用。本项目通过安全/质量管理系统进行风险分级管控，隐患排查治理。在项目前期，根据项目自身情况，提前识别风险、风险分级，并输出风险分布图及风险趋势图。在建设过程中，根据风险分布清单制定安全隐患排查计划，在日常、定期、专项安全检查中，发现安全隐患可随手拍照上传，并督促责任人整改，整改完成后拍照上传回复，检查人员复查，形成闭合的检查、整改、复查的安全检查记录。

计算机网络的运行基础是环境，用户访问外网时必然要经过网络环境，当计算机网络处共享环境时，就面临着资源开放的安全风险。网络环境当中存在着很多恶意攻击，攻击者会通过设置攻击环节的方式，在数据包交换的过程当中攻击数据包，使其携带攻击信息，当数据包完成交换进入内网后，攻击信息也随之进入内网，导致内网的防护结构被破坏，产生网络安全风险。

物料管理应用。本项目为了更智能化管理现场材料进出场，通过智能化软硬件系统对接地磅，确保称重数据任何人都不能修改，从数据源头上确保真实性和准确性，避免手工失误等人为因素的存在。材料实称实入库，保证材料真实到场。

智能视频监控应用。除了传统的球机和枪机外，本项目运用延时摄影技术，自动收集项目现场照片生成短视频，以短视频快速了解一个时间段内的工程进度情况。每个视频中置入AI 算法，应用智能视频分析和深度学习神经网络技术，实现对项目现场出入口、作业面等区域人员活动是否佩戴安全帽和违规抽烟行为进行识别，分析和预警，并将报警截图和视频保存到数据库，结合项目现场安装广播，识别到现场有异常或违规行为，自动联动广播预警。同时还可播放安全知识、操作规程，表扬先进典型、批评反面教材，实现精准化管理。

临边防护监测预警应用。本项目采用临边防护自动监测预警系统，系统可自动监测人员靠近，及时声光提醒。如果临边防护破损或被违规翻越时，系统可联动区域内摄像头抓拍，并在第一时间将之反馈给相应管理责任人，及时处置。

机械设备、危大工程物联网监测应用。针对一些大型机械，重大危险源进行实时监测，比如塔吊、升降机、卸料平台、高支模、深基坑、大体积混凝土等智能化监测，一旦发生风险，一方面现场报警，另一方面将风险信息推送到管理人员手机上，及时督促整改。同时积累的运行数据，形成企业数据资产，可以作为以后项目参考的依据，实现真正的数字化管理。

扬尘闭环管理应用。通过物联网传感器技术，实时监测项目现场空气质量变化情况，当现场PM2.5、PM10 等监测数据超过在平台中设置的预警值后，直接向喷淋联动器发送信号，自动开启喷淋装置，第一时间对现场进行扬尘治理。项目施工至今，未因环保问题遭到投诉或环保部门处罚。