基于新一代信息技术的工程建设数字化转型实践

广州珠江建设发展有限公司为更好满足工程管理信息化的新需求，强化多系统不同业务间有效协同，实现跨架构、跨平台的数据交互及施工现场智能可视化监控，确保数据真实性、有效性、安全性，凸显新技术带动信息化建设全新升级目的。历时近3年，适时提出以“基于新一代信息技术的工程信息化建设”并重点实施，打造出行业内具有先进性的信息化成功实践案例。

[关键词]工程管理信息化;全产业链一体化;大数据

广州珠江建设发展有限公司（简称“珠江建设”）成立于1957年11月，是广州珠江实业集团有限公司（简称“珠江实业集团”）的全资子公司。公司以施工总承包为主业，兼营房地产开发、建筑劳务、材料采购、物业经营、混凝土生产、材料检测、物业维修等。拥有建筑工程施工总承包一级、地基基础工程专业承包一级、建筑装修装饰工程专业承包一级、市政公用工程施工总承包二级，以及机电、钢结构、预拌混凝土、古建筑、房地产开发、地质灾害治理等资质，是国家认定的高新技术企业，拥有省级企业技术中心、省级工程中心科研平台。业务范围以珠三角地区为主，辐射湖南、湖北、海南、河南、四川、贵州、云南等省份。公司注册资本超5亿元，银行综合授信额度超30亿元，现有管理人员600多人，在建项目近100个，在建施工面积超700万平方米。

一、实施背景

（一）施工企业信息化发展现状及分析

目前我国建设企业信息化发展水平在整体上还处于初级阶段，这也是制约建筑行业信息化发展缓慢的主要原因，其发展现状及原因主要表现如下：

1.施工企业信息化开始普及，但在建设上不够深入且重复投资问题突出

随着信息技术飞速发展，我国施工企业也普遍完成初级信息化建设，但是在信息化建设上还不够深入。纵然企业已经在购买ERP、OA等各类管理系统上进行了资金投入，但未能落实到应用，一方面原因是运用软件供应商提供的管理手段不能完美地融入企业自身管理，无法发挥明显作用，反映了企业信息化建设不够深入的问题;另一个重要原因是企业在信息化建设初始阶段未做好全盘考虑，未制定符合企业发展的信息化战略目标，导致购买的管理软件与企业管理业务需求不匹配，对企业发展无法达到增益效果，重新购买新的管理软件又是一笔巨额开支，存在重复投资问题。

2.传统信息化业务逻辑简单，与企业管理需求脱节

在传统的信息化管理中，企业内各职能部门需要根据职能面对不同的信息系统，还存在一个部门面对多套信息系统的情况。而此类系统往往只具备上传资料、数据查询、归集统计和简单业务流等功能，无法针对数据进行智能分析和风险预警，在实际应用中与项目施工现场的复杂管理需求存在管理脱节现象。

3.信息化应用中未实现数据流通和业务全打通

近年来，企业信息化建设在不断地发展，企业管理职能精细化划分，信息系统围绕不同的管理阶段和管理职能展开，搭建的基础设施和软件系统种类繁杂。但各系统相对独立，系统之间都互不相通，无法与企业内部其他系统进行数据连接互动，所有数据被封存在各系统中，数据之间缺乏关联性，数据库彼此无法兼容，从而形成一个个数据孤岛，使得信息的共享和反馈极其困难，无法有效地打通企业内部整体业务流程。

4.业务资料存在失真现象，管理透明化程度不够

在施工企业工程信息化管理中，业务资料管理是一个重要环节。然而在当前的管理中，工程资料内容填写不全、资料填写不及时、事后弄虚作假和资料内容重复套用等诸多问题一直存在，导致业务资料存在严重的失真现象。业务资料的把关不严，未能提供登记及审批记录作为长期保持材料，发现问题无法及时了解到具体情况，存在管理透明化程度不够问题。

5.新技术对传统信息化牵引和升级不够

当前我国施工企业工程信息化建设如火如荼，但普遍都是传统信息化模式，传统信息化应用的信息技术相对落后。基本实现了基础数据的收集，而对以云计算、物联网、大数据、区块链等为代表新技术的融合程度不够，无法实现企业管理智能化、可视化，体现出当前新技术对传统信息化牵引和升级不够的现状。

（二）施工企业工程管理信息化的新需求

1.强化多系统不同业务间有效协同

施工企业工程信息化建设的初级目标是梳理企业内部业务，建立更多有效的跨部门业务协同模型，促进工程信息化从部门独立运作向部门间协同治理转变。通过综合项目管理信息平台与企业内各級子系统的集成，来打通各应用系统间的信息交互通道，强化部门业务的协同性，提升业务流程运行效率。

2.实现跨架构、跨平台的数据交互

企业内部的各种信息系统的供应商不同，开发的框架不同，使用的技术也不同，各系统间相对独立。这种情况往往导致各系统间的数据无法流通，不利于企业对信息资源的整体把控分析。因此必须通过接口实现跨架构、跨平台的数据交互，打破信息孤岛现象，提升信息交互的时效性，提高数据的复用率，减少部门数据重复录入，确保能够快速的整合、统一数据，使数据保持高度的一致性。

3.确保数据真实性、有效性、安全性

目前企业的信息化系统一般采用中心化设计，使用云服务器或本地服务器进行数据存储，一旦服务器遭到破坏，还原数据技术成本高甚至无法还原，无法保证数据的安全。中心化服务器的数据由软件公司或企业掌控，任一方都可以对原始数据进行不规范操作和随意篡改，无法保证数据的真实、有效。因此在信息化建设中，如何确保数据的真实性、有效性、安全性是企业的迫切需求。

4.实现施工现场智能可视化监控

在建筑施工行业，施工现场的安全质量问题一直是企业和政府部门的监管重点，对施工现场进行实时的、全过程的集成监控需求愈发强烈。应用云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能等数字化技术来驱动施工现场的管理升级，通过数字化技术对施工现场“人、机、料、法、环”等各关键要素的全面感知和实时互联，实现工地的数字化、在线化、智能化。并将数据在虚拟现实环境下与物联网采集到的工程信息进行数据挖掘分析，提供过程趋势预测和实时预警，实现工程施工可视化智能管理，以提高工程管理信息化水平。

5.强化新技术带动信息化建设全新升级

信息化建设的进程与信息技术的发展息息相关，随着工程信息化的发展，企业必须推动新一代信息技术在工程信息化管理中的应用。运用三维建模和建筑信息模型（BIM）技术，建立用于进行虚拟施工和施工过程控制、成本控制的施工模型，实现三维可视化管理;运用云计算、物联网技术和5G技术，将施工监测数据与第三方监测资源整合，建立实时的可视化现场监控;充分利用区块链数据不可篡改、去中心化存储、数据可追溯等特性，降低数据被篡改和丢失的风险，保证数据真实可靠，出现问题时可以追溯，强化新技术带动信息化建设全新升级。

二、内涵特征及主要做法

（一）内涵特征

企业管理的信息化不仅仅要求企业在运作过程中使用信息技术，更要求企业利用新一代信息技术的冲击完成企业组织和业务流程的重组，从体制机制上适应信息化管控。通过充分借助新一代信息技术，构建匹配企业发展理念和经营业务发展需要的信息化体系、模式和平台，实现工程管理全过程、全链条、全方位管控目的。

通过重塑企业管理制度和流程，搭建出覆盖工程“人、机、料、法、环”管理的综合项目管理信息化集成基础平台，实现工程全过程管理、流程打通、功能齐全的基础信息化平台，形成企业数字资产。再以平台为基础，区块链技术为底层架构，将区块链技术与基础平台进行有机融合，实现在施工智能监控、合同、成本、电子资料等管控重点的多方协同管控和资料数据存储安全，实现施工现场实时监测、实时预警。在此基础上，进一步引入BIM技术、BIMFACE轻量化引擎、AI技术、物联网技术、BI决策等，将工程项目的数据信息转换为直观的可视化图形，把控施工进度，进行移动端的三维图形施工交底，实现工地的数字化、在线化、智能化，达到工程施工可视化智能管理和提高工程管理信息化水平的目的。最后，再借助5G和物联网技术应用，提升网络传输速度，优化网络环境。

在新一代信息技术工程信息化建设实施过程中，引入数据资产，构建覆盖工程各生产要素的重要数据资产为基础，充分利用区块链协同和数据存储安全，以及可视化技术，并辅以物联网和5G等技术实现信息化高质量管控，实现工程管理实时化、透明化、数据化、规范化。达到提高效率、降低成本、保障安全的目的，為以信息化推动企业管理创新驱动发展赋能。

（二）主要做法

1.集成人、机、料生产要素形成核心数据，实现业务流程打通

通过搭建人、机、料生产要素为基础的平台，实现工程投标、合同管理、工程管控、质安管控、劳务管理、造价财税、现场监控、材料采购、材设管理、工程造价、电子资料等工程总承包全过程管理信息化。通过打通业务数据链流通，达到从供应商入库、供应商评选、合同评审、工程管理、签证变更、造价审核以及最后的工程款支付，结合施工企业管理特点，流程审批特点形成闭合管理，有效积累、保值、增值工程管控的重要数据资产。

该平台的开发语言为面向对象编程语言Java，基于先进的JavaEE企业级开发平台，底层采用Spring MVC框架，集成activiti 轻量级BPM工作流引擎，互联网、物联网、云计算等前沿技术;以项目、进度、资金为主线，采用PDCA的管控思想并以计划为前提建立成本控制，以合同为约束进行资金管理;同时集成了集中采购、现场监控、电子资料等功能管理模块。平台采用B/S架构实现互联网+、跨屏操作多方式远程登录、移动办公，严密的三级组织架构及安全体系可以满足中远期企业发展需求。基础平台架构设计、功能模块和效果如图1-图3所示。

（1）施工劳务管理

为实现施工生产要素中劳务班组的管控，通过建设劳务管理系统（图4），覆盖工程项目的场内和场外人员全面管理，引入工人定位技术（图5），实时动态掌握现场专业人数情况，指导生产管理，可与计划用工有效对比，掌握项目进度风险，将工资发放置于总包有效监控范围，降低用工风险，提高劳务管控力度和水平。

（2）工程材设管理

为解决施工企业项目材料监管不到位难题，通过建立物料验收系统并与基础平台材设模块进行无缝对接，自动采集物料精准数据，通过移动互联技术，远程视频直播过磅收料卸料情况，随时随地掌控现场、识别风险，零距离集约管控。通过在系统上对施工材料和设备的计划、订单、进场、在场、退场及库存等管理，最终实现物资设备全方位精益管理，达到对施工现场材料和设备的实时管控，为施工成本管控扎实基础。工程物料监控及材设管理模块，如图6、7所示。

（3）施工监控管理

利用物联网技术、AI技术、无人值守、全景展示、二维码等新技术达到施工现场监控智能化、可视化。通过视频监控、安全帽预警、人员定位、塔吊监控、扬尘噪声实时监测、雾炮喷淋联动、智能水电、深基坑、高支模和大体积混凝土监控、质量安全检查等功能。在重难点施工现场（文明施工、深基坑、高支模、工人定位）和项目驻地（机械设备、地磅设备、水电房、试验室）等位置安装了监控监测系统，利用物联网及“互联网+”技术，将采集的信息实时上传至云平台，实现对“人、机、料、法、环”各生产要素的实时、全面、智能的监控和管理，如图8-11所示。

集成各生产要素基础平台，打通公司本部、区域分公司、项目部的全部业务流程，以项目管理中的各项业务为核心内容，以施工过程管理的业务协同为流线，以全覆盖数据存储及分析为决策基础，推动业务数据生成企业数据资产，转变管理理念、缩短管理距离，提升管理效率，真正实现管控的集约化，并进一步优化业务管理流程，推动管控标准化与规范化。

2.以区块链技术为底层架构，实现多方协同和数据安全

区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式，具有开放共识、去中心化、公开透明、不可篡改等技术特点，解决了信息传输安全问题，去中心化降低了信息安全风险。平台以IBM超级账本Fabric作为基本底层框架，选用Golang、Java、Html、JavaScript语言进行项目开发，通过搭建区块链底层网络，将参与节点纳入进来，开发区块链网络后台，并与智能合约结合，最后进行全部业务逻辑开发。区块链应用架构，如图12所示。

在搭建的基础平臺上，利用区块链技术为底层架构，将区块链技术与基础平台进行有机融合，实现在施工智能监控、合同、成本、电子资料等管控重点的多方协同管控和资料数据存储安全。在合同管理方面，将合同各方签订的合同信息及审批流程存储到区块链平台中，利用分布式账本的不可篡改、可追溯等特性，确保每份合同都能够在平台中记录且无法篡改，出现信息不对称等问题时可以直接溯源，理清责任主体。区块链合同存证系统业务流程、合同签订及上链和效果，如图13-图15所示。

在资料管理方面，将建筑工程省统表从单机版开发成网络版并与业务管理流衔接，在平台中利用区块链技术实现施工资料的上链存证，实现无纸化项目实施。利用区块链的时间戳技术，将上链的数据广播同步，上链后的文件版本自动存证，资料的修改经共识机制验证，无法随意篡改，保证平台上的数据真实有效且可溯源，实现施工资料的防伪造和永久存储安全。区块链的工程资料存证系统，如图16所示。

在施工智能监控方面，将智能监测设备采集数据与第三方监测共享数据上传至区块链平台中，利用区块链具有的不可篡改性和公开透明性，每条监测数据都通过参建各方共识并被全部节点记录，通过非对称加密保证前后区块关联，确保无法篡改。对监测数据设定预警值，一旦超过预警值，立即在系统中推送发布预警信息，预警信息存放进区块链平台，参建各方在收到预警信息并做出相应处理的过程全部记录并存证，为出现纠纷责任界定时提供依据。

3.引入可视化与5G技术，实现工程智慧建造与管控

在综合项目管理基础平台上，进一步集成BIM技术、物联网技术、AI技术、施工智能监控、720全景展示，工程物料验收、财税管理和BI决策系统等，实现工程的可视化和智能建造。

（1）利用BIM技术实现轻量可视化及精细化工程管控

珠江建设在项目级工程管理上采用了基于轻量化的BIM5D平台，集成土建、机电、钢构、幕墙等各专业模型，以模型为载体，辅助图纸会审、管线碰撞、场地布置、施工模拟、工程量统计等，并关联施工过程中的进度、合同、成本、质量、安全、图纸、物料等信息，为项目的质量、进度、成本管控、物料管理等提供数据支撑，协助管理人员有效决策和精细管理。从而达到减少施工变更，缩短工期、控制成本、提升质量的目的。结合工程管理实际情况，打通“总、月、周”进度数据，将总计划逐步细化至周，以周为周期进行进度管控。生产信息实时呈现任务执行情况和质量安全管理状态，并且质量安全的重点问题会推送至首页让项目领导及时关注，实现项目管控的实时跟进，达到“事前计划，过程管控，事后分析总结”目的。

同时，在综合项目管理信息基础平台对BIMFACE模型轻量化引擎进行集成，将建筑构件的BIM三维实体模型上传至平台，利用轻量化引擎的转换引擎、显示引擎、BIM数据存储引擎对大体量的BIM模型解析为几何数据和BIM数据，有效地对模型显示进行轻量化。使用WebGL技术在网页端渲染模型，大大缩短在Web端直接浏览三维模型的响应时间，并与项目信息进行关联，使得管理人员可以在设计阶段通过三维模型直观地观察建筑构件，分析建筑结构的功能布局，推断建筑体量。利用BIMFACE轻量化引擎实现在移动端进行三维图形施工交底，直接反映施工作业流程和细部做法，提升交底质量和效率等。轻量化管理平台（图17），某大型项目施工BIM模型（图18）。

（2）企业BI智慧决策

综合项目信息管理基础平台、施工监控、BIM、财税系统的信息化数据离散分布在平台各业务子系统或独立系统中，还无法实现数据的有效互通，公司领导层掌控工程建设数据还得依靠各业务部门提供的各种纸质报表，费时费力，信息化企业的最后一环仍然没有打通。为实现各种信息平台数据最终支持决策需要，通过建设数据驱动为核心的BI决策系统（图19），利用大数据和人工智能等技术，将各系统的数据经过抽取、转换和装载，合并到企业数据仓库，最后经过分析处理，提取关键指标，最终形成企业智慧大脑。通过多维度的数据分析，帮助企业真正实现降本增效、防控风险，为企业的决策提供数据支持。

（3）借助5G和物联网技术进一步优化网络传统环境

在国家不断加快5G商业化应用，实现万物互联的背景下，通过发挥5G的高速率、大容量、低延时等优势，并将5G技术与建筑业物联网融合发展，进一步优化信息化平台各种基础数据即时上传和施工监控数据的高速传输，更好实现实时、全面、智能的可视化监控和管理目的。通过与中国电信广州分公司开展5G智慧建造试点项目合作，以JY8商业住宅楼项目为试点，在以无人机飞行采集高清视频时，通过5G技术实现数据高速传输，公司本部授权用户使用电脑、手机等方式登录无人机直播管理平台，在互联网即可查看平台数据及视频，随时掌握施工现场的施工进度和操作过程，实现高数据流量下的直播飞行和远距离巡检。还通过采用穿戴式巡检仪采集管理人员第一视角巡检实时视频及5G技术实现远距离音视频同步、远程协助、智能巡检及现场录像等应用场景。无人机及智能巡检系统（图20）。

4.主要创新点

（1）通过搭建以综合项目管理信息平台为基础，实现了平台一体化，打通了公司本部、区域分公司、项目部的全部业务流程。并以项目管理为核心，以施工过程业务协同为流线，注重信息的互通互联，整合各级子系统，将分散的数据进行整合，从而实现智能分析、预测、预警和决策的功能，推动业务数据生成企业数据资产，转变管理理念、缩短管理距离、提升管理效率，真正实现管控的集约化，推动管控标准化与规范化。

（2）充分利用区块链技术，优化工程信息管理和施工现场监控手段，将市场供应商及工程各参与方等通过区块链技术进行互联互通，并确保数据联通真实可靠与联通数据安全有效。实现多方协同管控和资料数据存储安全，解决施工企业工程信息管理数据可信度低、数据应用低效，项目整体数据管理及智能监控水平低且碎片化的问题。

（3）在综合項目管理基础平台上，进一步集成BIM技术、物联网技术、AI技术、施工智能自动监控、720全景展示，工程物料验收、财税管理和BI决策系统等新技术手段，将工程各类数据信息转换为较为直观的可视化图形，实现监测数据实时采集、实时传输、实时监测、智能报警、监管联动，达到工程建造的可视化和智慧施工管控。

（4）利用5G技术的高速率、大容量、低延时等特点，将5G技术与物联网充分融合，提高信息化平台各种基础数据即时上传，施工监控数据的高速传输，进一步优化网终传输环境，更好提升施工管控水平和效率。

三、实施效果

（一）建设成效

1.形成企业重要数据资产

通过搭建人、机、料生产要素为基础的平台，涵盖工程总承包全过程管理信息化，打通业务数据链流通，业务流闭合管理，有效积累工程管控的重要数据资产，并保持了数据的真实性、及时性和有效性。截至2020年5月，平台已产生工程信息化数据8万多条（表1）。

2.信息化创新成果丰硕

在新一代信息化建设中，在业内较早引入区块链、物联网、5G等新技术应用，相关成果取得了软件著作权21项，发表了工程信息化管理论文3篇，申请发明专利6项，创新成果丰硕，也为行业建设化发展提供了很好的新技术应用借鉴。

（二）管理效益

1.工程管理实现“四化”转变

珠江建设不断对管理模式进行创新，建立了一个透明的去中心化的工程管理信息平台，使得建筑工程管理工作实现四化（数字化、智能化、实时化和可追溯化）。不仅方便了各方及时获得真实可靠信息，也能减少人为操作，进一步提高工程资料流转速率，提升资料上链智能化自动完成，便于工程追责，理清各方的责、权、利。

2.业务管理向生活化转变

通过信息化建设的不断创新，有效的改进了员工的工作方式，摒弃了传统的全人工费时费力模式。工程基础管理大量通过使用手机终端，实现了智能化移动办公，该转变方式已经初步形成了企业文化，并在企业不断的倡导和宣贯下，有效地将创新型管理思想渗透到企业全体员工的意识深处，转化为企业员工的行为习惯，有效地提升员工的工作积极性。

3.提高工程管理效率，减低管理成本

通过对工程管理信息化建设，标准化工程管理的业务流程，摆脱传统管理模式的限制，真正实现工程项目管理的业务自动化、规范化，实现信息化管理，有效地提高工作效率，降低管理费用及运营成本。通过综合项目管理信息系统的搭建，对外提供数据接口，获取施工现场实时监控数据，提高系统内部工作效率及透明度。将有效提高工程管理业务的工作效率，降低工程管理的人力物力成本。

（三）经济效益

近几年，珠江建设一直致力于公司的信息化开发建设，并取得初步成效。充分利用施工自行监控和第三方监测的资源共享、信息共享，实现数据实时自动采集，全面提升以集采、评标、合同、成本控制、财税管理等各参与方的多方协同管控水平，提高工程竣工验收资料和数据的真实可靠以及存储安全，实现智能化管控，有效提高工程管理水平。通过应用，减少了企业和现场管理人员数量，提高了协同管理效率，降低了工程管理投入，年创造效益经测算达到800万元以上。

（四）社会效益

珠江建设在企业信息化建设上取得显著成效的同时，也树立了良好的社会形象，提升了市场竞争力。

1.公司参与承办了2019年度工程管理信息化高峰论坛，公司信息化全过程应用示范项目JY-8地块商业楼项目被选为观摩项目（图21-24），并在智慧建造分论坛展示公司《智慧建造在施工企业的应用》成果。

2.珠江建设作为唯一受邀的广东省施工企业、优秀企业代表，协办了由中国建筑业协会主办的首届（2020）中国建筑业数字化转型CIO峰会。

3.公司开发的基于区块链技术深基坑无人值守自动监测系统在自行承建JY-8地块商业楼项目成功实践，作为唯一施工监测项目被选为试点对接广州市住建局CIM平台。

4.公司多年信息化建设实践，吸引了行业内多个单位莅临公司参观和交流学习，为同行企业信息建设提供实践经验。

近年来，公司在信息化建设上进行了重点布局和富有成效的创新实践。未来，将以申报住建部和市国资重大信息化科技创新研发项目《基于区块链的建筑施工智能监控集成平台开发》为契机，以及公司“十四.五”规划推动数字化转型重大战略布局，继续突出信息化创新推动企业提质增效发展，进一步考虑系统今后的硬件扩展、功能扩展、应用扩展、集成扩展等多层面延伸，加大公司信息化建设力度，持续升级系统功能，从大数据分析、全产业链一体化智慧建设等方向实现高质量发展。