智能建造背景下利益相关者研究综述

李世新， 窦玉丹， 袁永博

(大连理工大学 建设管理系， 辽宁 大连 116024)

智能建造一般是指新一代信息技术与工程建造融合形成的工程建造创新模式[1]。随着数字化、智能化技术的发展，智能建造将会改变传统建造模式的粗放式管理。2020年7月，住房和城乡建设部等13部委联合发布《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》(以下简称“意见”)。意见指出，到2025年，我国智能建造的政策体系和产业体系基本建立，建筑数字化、智能化水平显著提高，打造“中国建造”升级版。同时意见明确，智慧工地作为智能建造在项目层面的具体应用，要大力推广BIM技术、大数据技术以及物联网技术等信息技术在智慧工地的集成应用。意见体现了国家大力发展智能建造的决心和政策导向，也为建筑行业未来的发展指明了方向。

目前我国大多数建筑企业对于智能建造还没有形成具体的观念意识，对其认知极其有限[2]，所以在智能建造应用方面，不能较好地实现协调统一的推广。与此同时，智能建造存在应用碎片化、不连续的问题，如只在部分施工阶段使用。这种操作方式不仅无法显著提升工作效率，在某些应用过程中甚至还会带来不便[2]。基于此背景，本文引入利益相关者相关研究和协同学理论，关注工程项目全生命周期的相关方协同管理，有利于实现智能建造在多阶段多主体中的推广应用。

智能建造技术是一种以BIM技术为核心的集成技术，需要BIM技术与物联网技术、云计算技术、大数据技术和人工智能技术等新一代信息技术的集成应用，才能支撑智能建造的实施。智能建造不同技术之间彼此独立又相互联系，搭建了整体的智能建造技术体系[3]。在智能建造研究领域，智能建造技术及其应用研究较为丰富，而对智能建造参与主体关注不足。一方面，相比于传统建造模式，智能建造背景下利益相关者主体会发生改变，它们的复杂性也会增加。利益相关者研究可以为改善智能建造多主体关系管理，有效开展智能建造提供理论参考。另一方面，智能建造在推广过程中，建筑智能设备得到了一定程度的应用，但建筑类企业与以数据服务、技术服务为代表的新兴信息化企业的融合还远远不够[4]，建筑类相关方与信息类相关方没有充分协作，智能建造的优势未得到充分发挥。利益相关方协同背景下，由于协调不畅导致的信息不对等问题会通过智能建造技术的应用得以改善，各参与方之间的信息沟通和共享会更顺畅，能够提高各主体实施智能建造的积极性和参与性。

因此，本文首先采用文献计量学的方法展示智能建造研究的发展趋势，其中着重介绍智能建造技术与智慧工地的研究进展；然后采用文献研究法列举了建设工程项目利益相关者的识别结果和研究方法；再次，智能建造背景下利益相关者的研究现状分析主要是从利益相关者变化和协同管理两方面展开，其中也阐述了智能建造新背景下利益相关者的研究不足；最后，立足以上三个板块的研究现状，提出我国未来智能建造相关研究的研究机会和建议，以期为智能建造与利益相关者融合研究提供方向和指引。论文框架如图1所示。

图1 论文框架

基于上述分析，在本文研究机会与建议的基础上，智能建造背景下利益相关者及各主体间的交互关系将会明晰，协同学理论也会引入利益相关者管理中，有助于参与方之间的信息沟通和资源共享，有效化解成员间的利益冲突，促进智能建造产业链发展。

1 智能建造相关研究现状

1.1 发展趋势与研究主题

1.1.1 文献来源及检索策略

为研究智能建造相关研究近年来的发展趋势和研究主题，本文选取中国知网(CNKI)全文数据库和Web of Science(WOS)核心合集数据库对国内外文献进行分析。在CNKI检索时，本研究采取检索式SU=智能建造+智能化技术+智慧施工，时间跨度为2011—2020年，限定学科类别为建筑科学与工程，文献类型选定为学术期刊，共检索到1007篇文献；对WOS检索时，本研究采取检索式TS=“intelligent construction” or “intelligent technology” or “wisdom construction” or “intelligent building site”，时间跨度为2011—2020年，文献类型限定为期刊论文，研究方向限定为工程、建筑和建筑技术领域，语种限定为英语，共检索到2746篇文献。

1.1.2 研究方法

文献计量学是基于文献体系和文献计量特征，应用数学、统计学等计量方法，分析文献的分布结构、数量关系以及变化规律的科学方法[5]。因此，本文基于CNKI以及WOS的文献数据，应用科学分析的Office，CiteSpace软件，进行2011—2020 年国内外智能建造领域的文献计量与可视化分析，以期完成相关研究文献的年发表量和研究主题等结果分析。

1.1.3 结果分析

(1)文献年度分布

2011—2020年智能建造相关文章年发表数量如图2所示，直观地展示了近年来相关研究的发展趋势。由图2可知，国内外智能建造相关的文章数量整体呈稳步上升的趋势，表明该领域越来越得到学者的重视。英文发文量在个别年份存在回落的现象，如在2015年和2016年呈现短暂下降趋势，但是其数量仍有200篇左右，推测是由于智能建造技术的发展造成的阻碍。

图2 2011—2020年发表的智能建造相关文章数量

(2)研究主题

关于研究主题，通过选取CNKI主要主题分布和WOS关键词聚类分析进行归纳总结。国内智能建造主流研究主题分布如图3所示。

图3 CNKI主要主题分布

剔除与智能建造无关字段后，涉及智能化技术、建筑智能化、技术应用分析、物联网、BIM和建筑工程管理字段，对其进行归类总结如下：对于建筑智能化，没有体现出研究内容，对于智能建造研究主题分析作用较小；对于智能化技术、物联网和BIM，将其归类为智能建造技术；而技术应用分析和建筑工程管理则是智能建造技术的应用范畴。综上，国内智能建造研究重点是智能建造技术。

国外智能建造研究主题分析如图4所示，本研究选取前15个关键词，剔除钛合金、智能交通系统等无关字段后，列举如下：质量控制、实体建模、机器学习、施工管理、粒子群算法、人工智能、神经网络、智能建筑和信息技术字段。机器学习、粒子群算法、神经网络、决策，都属于人工智能的范畴；人工智能、实体建模、信息技术，归类为智能建造技术；而质量控制、施工管理，则是智能建造技术的应用层面。综上，国外智能建造研究关键是智能建造技术。

图4 WOS关键词聚类分析

基于以上图文分析，得到国内相关研究的主题包括BIM、物联网等，国外相关研究的主题包括人工智能等。由此得出，无论是国内还是国外，智能建造技术都是学者们的关注点，只是侧重有所不同。

1.2 智能建造技术研究现状

智能建造技术应用于建筑工程的全生命周期，本文选取土木工程施工过程中应用较多的智能建造技术如BIM、物联网、大数据和人工智能技术等展开评述。现有智能建造技术的研究主要从技术开发和应用两方面展开。

智能建造技术的开发包括技术开发和集成等。Liu等[6]提出了一种扩展BIM技术的新方法，通过引入耐久性因素实现3D可视化RC结构耐久性分析，使得耐久性分析和剩余寿命预测成为可能；李鑫等[7]结合现场实际需求通过Revit二次开发，对施工场地布置技术、标准程序化嵌入技术进行研究和探索，实现了一种基于人机交互的施工场地布置新方法；寇红平[8]介绍了一种以人工智能、大数据和自动化控制等技术为依托，集合运动控制算法、智能视觉图像识别与传感器等技术于一体的砌墙建筑机器人，该产品能够按指定路径前往指定区域施工，实现建筑墙体工程的数字化智造；李俊男[9]将建筑设施图片与BIM模型相关联，利用有监督学习型的卷积神经网络进行深度学习，从而快速准确地提取建筑设施图像的数据特征，实现对建筑设施状态的识别、判断和管理，提高BIM模型的使用效率，减少运维成本；Zhao等[10]提出了一种融合RFID和LoRa技术、传感器网络、BIM模型和云计算的创新方法，自动收集、分析和显示PC部件的实时信息，实现施工现场PC构件的定位，并在安装过程中监测其结构性能。

智能建造技术的应用研究可以分两个方面：技术应用和项目管理应用。技术应用包括施工现场的具体技术应用，项目管理应用包含实现进度、成本、质量等项目目标的应用等。

对于技术应用：BIM技术在智能建造中的应用涵盖了施工方案优化、碰撞检查、机电管线综合布置、净高分析、三维场地分析等多个方面[11]；物联网技术在智能建造中的应用主要是用于实现人与人、人与物、物与物之间的信息交互[3]；大数据技术在智能建造中的作用是实现建筑生命周期中大量数据的存储、计算、处理和分析[12]；云计算技术通常与大数据技术融合应用，通过云计算技术搭建建设项目云服务平台，结合大数据分析搭建项目管理系统，在施工现场实现人脸识别、移动考勤、塔式起重机管理、粉尘管理、设备管理、危险源报警、人员管理等多项功能[3]；机器学习作为人工智能领域的重要板块，在施工现场监督、智能检测和智能运维中发挥重要作用[13]。作为人工智能子领域的机器人技术已应用于现场监控和性能评估、异地组装以及建筑材料、厂房和设备的管理[14]。

在项目管理方面，智能建造技术的应用有助于项目进度、质量、成本目标的协调与优化，为项目管理者提供决策方案。基于BIM的项目管理研究包括项目的进度计划、成本管理、质量管理等。Li等[15]进一步建立了物联网和BIM协作平台，用于预制建筑的现场装配服务，实现了施工现场进度和成本信息的实时监督。AWOLUSI等[16]提出了一种集成可穿戴传感器和系统的模型，用于在施工中进行多参数安全性能监测。苏世龙[17]团队研发的智能建造机器人能够完成装配轻钢龙骨隔墙的整套工序，并完成异形墙面建造、地板铺设等作业工序，能够实现建筑工地的安全、质量和效率管理。

随着智能建造的发展，智能建造技术及其应用成为热门话题，研究成果丰硕。本研究表明，在智能建造实施过程中，智能建造技术主要涉及BIM技术、大数据技术、云计算技术、物联网技术以及人工智能技术等，其开发与集成探索了技术在施工现场的创新应用，拓展了技术的应用范畴，其应用支撑着工程建造全过程的转型升级。

1.3 智慧工地研究现状

通过查阅文献可知，智慧工地近年来在国内外受到广泛关注，智慧工地可以作为智能建造的重要板块进行研究。

对于智慧工地的实际推进，各地已陆续发布智慧工地建设的目标。辽宁省人民政府办公厅提出积极推进“智慧工地”建设；江苏省住房和城乡建设厅发布消息，将从200多个智慧工地中遴选出7个，试点升级版的“智慧工地”；山东省住房和城乡建设厅明确从2021—2023年年底逐步推进一星级、二星级、三星级智慧工地。智慧工地建设已经成为时下工程建设的热门与趋势。

智慧工地相关研究主要包括智慧工地管理平台的构建、智能设施的应用以及施工现场管理等，其中以安全生产管理[18]和绿色施工管理[19]为重点。Bucchiarone等[20]基于物联网技术搭建了大型土木工程智能建设云平台，该平台允许项目经理同时远程管理多个施工地点，并根据实时数据分析结果及时反馈；Jin等[21]提出通过智能安全帽、便携式RFID触发器、基于Web的管理平台、智能手机APP和云服务器五个智能设施的应用，实现智慧工地的检测、定位和报警功能。Yu等[22]提出了一种基于互联网、三维扫描、数字化建模、虚拟现实和增强现实的BIM智慧工地管理模式，该模式可用于智能化现场管理，包括人力资源管理、机械和资源配置管理、材料监督、质量控制和安全管理等，从而提高施工的整体质量。

目前智慧工地相关研究不够多元化，这可能直接导致智慧工地的应用障碍。王惠芬[23]从智慧工地现状出发，用文献调查法和因子分析法识别出影响智慧工地推行的关键障碍因素。本研究提出智慧工地发展障碍因素可以从利益相关者视角出发，引领相关方转变传统建造观念和行为，助力智慧工地发展。

基于以上分析，智能建造领域备受关注，存在大量的研究，目前关于智能建造的研究主要集中于智能建造技术及其应用，对智慧工地的研究也集中在平台搭建等技术层面。总体来看研究主题较为单一，不够丰富，拓宽研究主题对智能建造的推广有重要意义。

2 利益相关者研究现状

利益相关方源自英文“stakeholder”一词，利益相关方原本是企业管理的范畴，近年来工程领域也引入了利益相关者理论，用于工程项目参与方的管理,利益相关者的需求和期望对于工程项目来说是非常值得关注的[24]。

2.1 建设项目利益相关者界定

关于建设项目利益相关者的界定，王蕊[25]将Freeman[26]对利益相关者的定义引入到建设项目中：在建筑工程项目实现的全过程中，能够影响项目的实现或受项目影响的团体或个人。对于工程项目而言，所涉及到的利益相关者众多，会难以充分协调各方利益，对利益相关者进行分类管理能够简化上述过程。

根据利益相关者与项目的不同影响关系，建筑工程项目利益相关者可以分为主要利益相关者和次要利益相关者[27]。主要利益相关者是指那些与项目有合法契约合同关系的团体或个人，如业主方、承包方等；次要利益相关者是指与项目有隐性契约，但并未正式参与到项目交易中的团体或个人，如环保部门以及社会公众等。Mitchell等[28]从权力性、合法性和紧迫性3个角度将利益相关者划分为确定型利益相关者、预期型利益相关者以及潜在型利益相关者。

目前关于建设项目利益相关者的识别分类都是采取项目调研、文献总结和专家访谈的方法，本文采取文献总结的方式，结合国内外高被引论文对利益相关者进行识别分类，识别分类的结果如表1所示。特别指出，表格中所涉及的利益相关者仅限于一般建设项目的建造过程。由表格所示，用户和环保组织涉及较少，可能由于其对建设项目影响较小，部分文献不予考虑。

表1 利益相关者分类

2.2 建设项目利益相关者研究方法

除以上研究利益相关者分类的Mitchell评分法[28]，利益相关者管理还有其他多元化方法。

对于工程项目来说，一个重要的问题是确定利益相关者对项目的影响程度，权力 - 利益矩阵和利益相关者环是确定相关方影响力的有效方法。权力 - 利益矩阵法是通过利益相关者的权力大小和利益要求程度来确立各类利益相关者位置的方法，该方法可以对相关方进行分类治理[33]。利益相关者环是一种可视化利益相关者管理方法，该工具提供了一个有效的机制，以评估项目利益相关者的相对影响[34]。两类方法均存在自身的局限性：揭示了每一个利益相关者对项目的影响程度，而未考虑各个利益相关者彼此之间的关系。

利益相关者并不是孤立存在的，他们之间有着千丝万缕的联系，具有一定的复杂性[25]。他们组成了关系网络，在其中各相关方相互作用，相互影响，交换信息、资源和成果。研究各利益相关者之间的复杂网络关系可以采用社会网络分析的方法，它提供了不同于研究个体的方式，使人们认识到社会网络的影响[35]。社会网络分析可以描绘关系网络的构成要素和整个关系结构，同时利用可测量的指标，量化利益相关者之间的沟通、协作等关系[36]。陈光辉等[37]构建了地铁PPP项目的网络图关系，并对出现的冲突进行分析和验证，值得一提的是该学者将利益相关者关系进行{0,1,2,3,4}的有向多值赋权，表示其关系强度。

除以上社会网络分析之外，演化博弈方法也常用于利益相关者选择决策。桑培东等[38]选取政府、开发商和消费者作为核心利益相关者，对三方之间的利益关系进行博弈分析，以此探究绿色住宅的协同推广机理。Yang等[39]构建了政府、重点企业和公众三个相关方演化博弈模型，以模拟和分析其在基础设施项目不同阶段的行为策略。

还有部分学者采取社会网络分析方法和演化博弈方法相结合的方式，孙琳等[40]构建了特大型工程投资项目利益相关者矩阵，测算出项目的关键利益主体：施工方、项目法人、地方政府及移民，然后基于博弈理论，对关键利益主体利益冲突进行博弈分析，以找出影响博弈均衡的关键因素，并提出相应对策。

综上所述，利益相关者管理作为企业管理内容，在建设工程项目中已经得到了较为广泛的应用。其研究方法也非常成熟，适用于各背景下利益相关者研究，有效解决多主体的分类管理、关系管理以及策略选择等问题。

3 智能建造背景下利益相关者研究现状

3.1 智能建造背景下利益相关者变化

3.1.1 智能建造背景下利益相关者识别

现阶段对于智能建造利益相关者的研究较少，而对于建筑工业化相关研究比较成熟，其研究内容包含利益相关者识别[41～43]、利益相关者分类和利益相关者关系[41]等方面，建筑工业化利益相关者的显著特征在于装配施工单位、构件供应商、构件运输单位的加入。

而对于智能建造而言，没有ICT企业的参与，建筑工地将无法实现智慧化。对此，毛超等[44]提出了智能建造产业的核心企业供应链，涉及到建筑设计软件及平台提供商、智慧工地系统供应商、无人机供应商和软件开发商等信息化企业。陈立文等[45]也提出了电信运营商、软硬件供应商等ICT企业。

3.1.2 智能建造与建筑工业化协同发展背景下利益相关者变化

智能建造不仅是对规划、设计、施工等建造各阶段的升级，更是在过程中融合了工业化、信息化元素[46]，智能建造与建筑工业化协同发展是未来建筑业大方向。目前对于智能建造与建筑工业化协同研究主要涉及BIM技术与装配式建筑的结合。周文波等[47]较早地将BIM技术与预制装配式建筑结合；Kumar[48]提出BIM在PC制造环节的应用，对PC构件生产制作过程进行数据采集和提取；李子濛[49]提出利用BIM技术可以构建出绿色建筑的预制构件数据库，从而推进装配式建筑结构的应用。

在实现智能化建造过程中，部分企业将建筑工业化与智能建造分别推进，技术人员也没有将建筑工业化与智能建造有效关联起来[50]，以上做法不利于智能建造与建筑工业化协同推进。在此背景下，建筑行业从业者要以智能化系统工程思维，实现对建筑工业化的智能化建造。在智能建造与建筑工业化协同发展背景下，利益相关者将会变得更加复杂。智能建造项目相关方和建筑工业化项目相关方会在一个项目中出现，他们之间的关系也会发生改变。而智能建造与建筑工业化协同发展也绝不是二者简单的相加，智能建造技术的介入会将装配施工单位转化为自动化装配单位，构件供应商转化为智能化生产工厂等，同时也会带来新的参与方如建筑机器人供应商、3D打印提供商、装配式建筑全产业链智能建造平台提供商[51]等。

3.2 智能建造背景下利益相关者协同管理

智能建造参与方研究除了可以借助利益相关者理论分析外，也可以从协同角度出发，研究利益相关者协同管理。

协同学的核心在于子系统从无序到有序的变化引起整个系统自组织发展方向向有序变化[52]。建筑业领域的协同与上述类似，建筑业参与方众多，企业也具有多样性，建筑工序复杂，协同学理论能够有助于建立工程项目复杂参与方之间的稳定协同系统，促进工程项目又好又快建设[53]。从现有文献研究看，建设项目协同机制主要从组织、管理和利益三个角度出发进行研究。

从组织角度，各主体通过相关的契约或其他约束形式，建立稳定的交易关系，主体间良好的组织关系是系统资源合理配置和能力有效发挥的基础。目前组织协同相关研究主要涉及建筑项目多主体协同组织模式的确立，张钰璇[54]阐述了适合装配式建筑产业链多主体协同的两种组织模式，即装配式建筑产业集团组织模式和装配式建筑战略联盟组织模式，并对这两种协同组织模式进行对比。曹新颖[55]提出SI住宅多主体协同合作的两种主要组织模式：住宅产业集团和虚拟企业，并对两种组织模式中主导企业、合作强度、生产方式、市场环境等方面进行比较分析。

从管理角度，主要研究多主体协同管理平台的构建，平台的构建增加了主体之间沟通和信息共享的机会，有利于合作主体之间传播信息、交换资源。耿小平等[56]以事件作为不同参与方之间信息传递媒介，充分融合云技术、三维建模等信息技术，建立施工过程协同管理模型。Zhou等[57]以港珠澳大桥海岛隧道工程为例，建立了智慧工地信息支撑平台，对不同参与者的施工进度进行协同管理，从而实现施工现场所有参与者的协同工作，达到成本和工期的施工管理目标。

从利益角度，多主体利益协同是其他协同的前提条件。利益协同不仅要把握整体利益，并且要协调各相关方的利益诉求，达到相关方的利益均衡。智能建造各主要参与主体均为企业，他们以追求利益最大化为基本目标，成本投入、利润收入、风险等级及利益分配方式都直接决定各主体参与智能建造的意愿。就利益角度而言，研究相关方的利益分配模型是至关重要的。利益分配模型直接关系到相关方利益分配的结果，较为典型的有基于Nash均衡的利益分配模型和基于Shapley值法的利益分配模型。孙东川等[58]提出在动态联盟采用Nash谈判模型的利益分配方法，使合作伙伴对利益分配结果感到满意。Teng等[59]通过引入经营风险、经济风险、利润风险和市场风险四类风险因素，建立了一个修正的Shapley价值模型，为IPD项目的利益相关者之间制定了公平的利润分配方案。

将协同理论引入到智能建造领域，可以研究构建智能建造多主体组织、管理和利益协同机制。对于组织协同机制，可以从智能建造复杂参与方之间的协同关系特点和组织协同原则出发，探索适合智能建造多方参与协同发展的组织模式；对于管理协同机制，可以研究建立智能建造多方参与的信息管理协同平台，利用BIM技术搭建设计、施工和运维管理协同平台；对于利益协同机制，可以在多主体利益协同原则下，研究构建合理的利益分配模型，提升各主体参与智能建造的意愿。

4 智能建造背景下利益相关者研究机会与建议

基于以上智能建造和利益相关者的评述，针对现有研究的不足，对我国未来智能建造相关研究提出5个研究机会和建议，如图5所示。

图5 研究机会与建议

(1)目前工程项目利益相关者研究非常广泛，涉及传统建筑、装配式建筑和绿色建筑等领域，但是对于智能建造相关方的研究问题还亟待解决。与传统模式相比，智能建造背景下利益相关者构成和相关关系势必会发生较大的变化，如ICT企业的介入。ICT企业作为智能建造重要参与方，对其相关研究还较少，研究开展时应重点关注ICT相关企业的识别和与其他相关方关系。

(2)智能建造作为建筑行业的发展趋势，对于其利益相关者的研究是十分关键的。核心问题是梳理智能建造项目各阶段的复杂参与方，并利用社会网络分析方法研究其相关方的交互关系，并据此对其进行优化。

(3)智能建造参与方研究可以从协同学角度出发，建立工程项目复杂参与方之间的稳定协同系统，保证项目成本、进度和质量目标的实现，如构建智能建造复杂参与方协同发展的组织模式，探索建造过程各阶段信息协同平台，寻求协同各方利益的分配模型。

(4)在智能建造与建筑工业化协同发展未来图景下，二者融合发展是比较重要的，不能割裂开来，而此背景下的参与方绝不是智能建造利益相关者与建筑工业化利益相关者的简单相加。探索智能建造与建筑工业化协同发展背景下多主体之间的合作关系、商业模式将会为工程实践提供指导意见。

(5)目前智能建造的发展存在一系列社会、技术等方面的影响因素，如系统不兼容，相关方不重视等，从利益相关者角度识别出智能建造发展的影响因素，可以对各类利益相关者提出改进建议，进而推动智能建造的发展。

5 结 论

智能建造作为一种新型建造模式，为建筑行业未来的发展指明了方向。但是目前针对智能建造的研究集中在智能建造技术和智慧工地两方面，对于其参与方即利益相关者关注不多。本文对智能建造和利益相关者相关研究展开系统回顾，并引入协同学理论，提出研究参与方相关关系和利益相关者协同的必要性。最后，本文提出了5点研究机会和建议，丰富了未来的研究路径。智能建造背景下利益相关者研究有助于拓宽智能建造的研究领域，并为利益相关者管理提供理论依据。