住建部《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中指出，加快智能建造與新型建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展是當(dāng)前建筑行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的首要任務(wù)。建筑工業(yè)化，即按照工業(yè)生產(chǎn)方式改造建筑業(yè)，基本途徑是建筑標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)件工廠化、施工機(jī)械化、管理科學(xué)化，以加快建設(shè)速度、降低工程成本、提高工程質(zhì)量。

智能建造推動(dòng)建筑業(yè)與先進(jìn)制造業(yè)、新一代信息技術(shù)深度融合，實(shí)現(xiàn)基于工程全生命周期數(shù)據(jù)的信息集成與業(yè)務(wù)協(xié)同，以提供綠色、可持續(xù)、智慧化的工程產(chǎn)品，是建筑業(yè)在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代生產(chǎn)方式的進(jìn)一步變革，這無疑對建筑行業(yè)的各參與方提出了更高的要求。本文將以實(shí)際工程項(xiàng)目為例，深入討論如何利用數(shù)字化、信息化、精益化的思維打造數(shù)字建造管理平臺(tái)，為建筑業(yè)的科學(xué)管理的目標(biāo)提供一些可行的思路。

一、 WHAT？精益建造管理平臺(tái)的思考

關(guān)于項(xiàng)目建設(shè)管理平臺(tái)，我們時(shí)常會(huì)聽到如此的怨言：“花了很多精力，填寫了許多數(shù)據(jù)，但沒能幫助我們獲得多少有用的信息”。這種在數(shù)據(jù)的海洋里遨游，卻渴死于缺乏信息的例子并不鮮見，這也讓許多人對項(xiàng)目建設(shè)管理平臺(tái)產(chǎn)生了“花架子”的偏見。為什么會(huì)產(chǎn)生這樣的現(xiàn)狀？我們又應(yīng)該何去何從？事實(shí)上，根據(jù)DIKW模型[1]，從數(shù)據(jù)到最終的智慧存在四個(gè)級別的轉(zhuǎn)化過程：

1. 數(shù)據(jù)(Data)：對客觀事物的量化描述；

2. 信息(Information)：包含上下文語境的可被描述和解釋的具有使用價(jià)值的數(shù)據(jù)；

3. 知識(Knowledge)：用于解決問題的結(jié)構(gòu)化的信息；

4. 智慧(Wisdom)：為了某個(gè)目標(biāo)而運(yùn)用知識的能力。

基于這個(gè)模型，當(dāng)我們過度關(guān)注于只是將數(shù)據(jù)或是信息存儲(chǔ)起來，而非嘗試?yán)盟麄儤?gòu)建知識、提供智慧的話，那么自然便無法幫助使用者更好認(rèn)識項(xiàng)目、管理項(xiàng)目。因此我們認(rèn)為高質(zhì)量數(shù)字建造管理平臺(tái)需要打通從數(shù)據(jù)到智慧的轉(zhuǎn)化路徑。

而破局的關(guān)鍵在于如何根據(jù)業(yè)務(wù)需求更好地建立結(jié)構(gòu)化信息，并形成知識圖譜，進(jìn)而開發(fā)智能算法，實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的業(yè)務(wù)智慧。

二、 WHY？為什么選擇PLM？

PLM，即產(chǎn)品全生命周期管理，指管理產(chǎn)品從概念，到設(shè)計(jì)和制造，再到銷售、服務(wù)，最后到退役的生命周期的過程，是產(chǎn)品工業(yè)化的基礎(chǔ)。

建筑業(yè)想要工業(yè)化，可參照制造業(yè)，建立建筑全生命周期管理PLM平臺(tái)，集三維CAD/CAE/CAM及項(xiàng)目管理(PM)于一體，形成單一集成數(shù)據(jù)源，將建筑視為離散制造的產(chǎn)品，以數(shù)字化三維模型為載體，提供從工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、施工安裝到運(yùn)營維護(hù)的全生命周期數(shù)字化解決方案，打通數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)通道，構(gòu)建設(shè)計(jì)、算量、生產(chǎn)、施工、運(yùn)維的全流程一體化，實(shí)現(xiàn)“一個(gè)模型干到底，一個(gè)模型管到底”。

基于PLM的特性，我們的目標(biāo)是打造“一清二楚、按部就班、精益求精”的精益建造管理平臺(tái)。采用PLM精益建造管理平臺(tái)可進(jìn)行全流程項(xiàng)目管理，集成多種現(xiàn)場、協(xié)同數(shù)據(jù)，并對其可視化，讓項(xiàng)目運(yùn)行狀態(tài)可感知。

應(yīng)用場景及創(chuàng)新點(diǎn)

• 交模型，基于三維標(biāo)注技術(shù)，全程無紙化交付?；谌S模型的技術(shù)交底，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題，提升了工作效率，可以實(shí)現(xiàn)像看圖搭積木一樣地建房子。

• 管進(jìn)度，通過人工智能算法實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度的智能分析、預(yù)警，以及結(jié)合設(shè)計(jì)模型、成本、材料的6D模擬，幫助管理人員協(xié)調(diào)資源分配。

• 算造價(jià)，基于參數(shù)化模型和大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)聚合能力，動(dòng)態(tài)生成計(jì)量計(jì)價(jià)清單，提升造價(jià)計(jì)算效率。

• 看現(xiàn)場，通過無人機(jī)、智能監(jiān)測等設(shè)施，對現(xiàn)場航拍、人員考勤、不規(guī)范行為、用水用電、塔吊運(yùn)行狀態(tài)等現(xiàn)場數(shù)據(jù)實(shí)施智能監(jiān)測。

• 驗(yàn)質(zhì)量，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，建立了一套基于模型的現(xiàn)場問題管理流程，幫助全流程人員在一個(gè)平臺(tái)提出問題、查看問題、解決問題，形成一套工作流的閉環(huán)，提升工作效率。

三、HOW？PLM精益建造管理平臺(tái)實(shí)踐

本節(jié)以實(shí)際項(xiàng)目為例，詳細(xì)介紹建造管理實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。該項(xiàng)目以建筑全生命周期管理PLM為理念，建立集設(shè)計(jì)、算量、生產(chǎn)、施工、運(yùn)維為一體的數(shù)字建造平臺(tái)，以三維數(shù)字模型作為唯一數(shù)據(jù)源，減少了項(xiàng)目施工工期，提升了項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量。

1.三維交付

設(shè)計(jì)生產(chǎn)無紙化

三維標(biāo)注技術(shù)，讓建造就像搭積木

項(xiàng)目引進(jìn)制造業(yè)先進(jìn)的無紙化交付技術(shù)，消除3D模型和二維圖紙間數(shù)據(jù)不一致的潛在風(fēng)險(xiǎn)，所有必要信息均在模型中表現(xiàn)得一清二楚，減少了下游人員（加工、制造、施工及運(yùn)維等）對模型的理解時(shí)間及偏差。

現(xiàn)場勞務(wù)班組在使用了基于三維模型標(biāo)注的交底方案進(jìn)行施工后，普遍反饋理解設(shè)計(jì)成果更簡單，實(shí)施起來更方便。

區(qū)別于傳統(tǒng)圖紙交底，基于三維模型的技術(shù)交底，更加直觀，方便施工人員了解詳細(xì)構(gòu)造，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題，有效提升對模型的理解效率。

同時(shí)，我們根據(jù)三維標(biāo)注，制作鋼結(jié)構(gòu)安裝指導(dǎo)手冊。手冊詳細(xì)描述了鋼結(jié)構(gòu)安裝的構(gòu)件分區(qū)、構(gòu)件定位、構(gòu)件編碼、施工順序、注意事項(xiàng)和人材機(jī)料等信息，讓施工任務(wù)更加直觀、清晰，實(shí)現(xiàn)了像看圖搭積木一樣地建房子。

2.進(jìn)度管理

進(jìn)度管理精益化

利用AI算法實(shí)現(xiàn)進(jìn)度的智能分析、預(yù)警及6D模擬

無法度量就無法管理。 —— 彼得·德魯克

項(xiàng)目平臺(tái)以項(xiàng)目管理理論中的PDCA循環(huán)為基礎(chǔ)，結(jié)合WBS、看板管理、可靠度理論等管理技術(shù)，使用人工智能對工作量進(jìn)行估算，并利用WBS維護(hù)進(jìn)度數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聯(lián)級更新任務(wù)進(jìn)度，通過實(shí)際施工中積累的工作進(jìn)度數(shù)據(jù)對計(jì)劃逾期概率進(jìn)行評估，用于控制逾期風(fēng)險(xiǎn)。

我們借用工廠的看板管理機(jī)制，建立了項(xiàng)目進(jìn)度看板，方便項(xiàng)目管理方了解項(xiàng)目進(jìn)展。同時(shí)通過對項(xiàng)目整體及單個(gè)任務(wù)進(jìn)行燃盡分析，輔助增強(qiáng)項(xiàng)目人員對項(xiàng)目整體的進(jìn)度把控，幫助項(xiàng)管人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)進(jìn)度偏差。

現(xiàn)場人員每次對工作進(jìn)度的更新會(huì)自動(dòng)更新整體進(jìn)度，并記錄下來，程序定期根據(jù)記錄生成進(jìn)度周報(bào)月報(bào)。在保證了數(shù)據(jù)來源可靠性的同時(shí)，減輕現(xiàn)場人員的填報(bào)負(fù)擔(dān)，提升了工作效率。

基于平臺(tái)已收集的進(jìn)度數(shù)據(jù)，以及工區(qū)的特征數(shù)據(jù)如勞動(dòng)力、工作量、天氣因素等，使用機(jī)器學(xué)習(xí)中的梯度提升樹（Gradient Boosting Trees）算法預(yù)測工區(qū)級別任務(wù)進(jìn)度，從而幫助進(jìn)行資源分配、調(diào)整任務(wù)，使得管理決策精益求精。

記錄下來的施工進(jìn)度數(shù)據(jù)可以用來與計(jì)劃進(jìn)度進(jìn)行比對，進(jìn)行進(jìn)度偏差溯源。同時(shí)，通過集成基于模型的計(jì)量計(jì)價(jià)規(guī)則，利用模型綁定任務(wù)，可以自動(dòng)提取生成主材與成本曲線，實(shí)現(xiàn)了BIM的6D進(jìn)度管理（4D+材料+成本），用于輔助項(xiàng)目進(jìn)行材料與資金準(zhǔn)備。

3.無人機(jī)航拍

現(xiàn)場管理立體化

基于無人機(jī)圖像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多維度施工管理

項(xiàng)目定期使用無人機(jī)航拍記錄現(xiàn)場狀況，用以對比現(xiàn)場施工進(jìn)度與模型的形象進(jìn)度。同時(shí)對于發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)場問題，可以在全景中發(fā)起整改流程，現(xiàn)場人員和設(shè)計(jì)師可以在平臺(tái)中進(jìn)行響應(yīng)。相較于照片，全景記錄的信息更多，使用者可以了解到事發(fā)位置周邊的情況，方便更全面地了解問題，現(xiàn)場管理一清二楚。

4.質(zhì)量安全管理

質(zhì)安數(shù)據(jù)多元化

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場問題多維數(shù)據(jù)集成

現(xiàn)場管理者可以在手機(jī)上發(fā)起現(xiàn)場質(zhì)量安全問題的整改流程，流程中集成了該問題處理時(shí)產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)，如圖片、文檔、溝通記錄等。

產(chǎn)生的現(xiàn)場問題會(huì)被自動(dòng)處理、統(tǒng)計(jì)生成各類報(bào)表，包括各類問題統(tǒng)計(jì)、多層次分析、現(xiàn)場問題提交記錄頻率、問題處理狀態(tài)等，供項(xiàng)目經(jīng)理查看，現(xiàn)場問題情況一清二楚，方便項(xiàng)目經(jīng)理從各角度了解當(dāng)前現(xiàn)場的整改情況。

相比于傳統(tǒng)管理模式，使用PLM平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)集成化的統(tǒng)一管理，讓溝通、查詢、管理更加方便。除此外，利用業(yè)務(wù)對象關(guān)系，可以輕松將問題信息與任務(wù)、模型掛接，方便使用者更快速的找到相關(guān)資源。

5.施工管理

項(xiàng)目管理全景化

基于大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)聚合能力，實(shí)現(xiàn)一頁紙施工項(xiàng)目管理

我們利用大數(shù)據(jù)與搜索引擎技術(shù)將模型信息與建設(shè)期間數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)連接。方便用戶在一個(gè)頁面中查看當(dāng)前工作相關(guān)的任務(wù)信息、相關(guān)模型、材料統(tǒng)計(jì)、成本統(tǒng)計(jì)、問題與流程、交流溝通、文檔資料、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、歷史記錄等，實(shí)現(xiàn)施工管理的一頁紙項(xiàng)目管理（One Page Project Management）。

由于所有數(shù)據(jù)均為各應(yīng)用獨(dú)自創(chuàng)建，并由搜索引擎進(jìn)行集成，因此無需額外工作量，即可實(shí)現(xiàn)從WBS的角度看項(xiàng)目?；赪BS的數(shù)據(jù)處理按部就班，管理項(xiàng)目一目了然。

成本算量模型化

基于大數(shù)據(jù)的成本控制模擬，實(shí)現(xiàn)成本優(yōu)化

同時(shí)，我們在模型參數(shù)化的基礎(chǔ)上，利用大數(shù)據(jù)引擎對交付物關(guān)系和模型IFC屬性進(jìn)行處理，并于造價(jià)定額數(shù)據(jù)庫中匹配，得到招標(biāo)采購所需的計(jì)量計(jì)價(jià)清單。

由于清單由程序生成，我們可以輕松的通過添加過濾器對計(jì)量計(jì)價(jià)清單進(jìn)行過濾，得到給定分包的項(xiàng)目清單。我們也可以通過大數(shù)據(jù)引擎搜索反查計(jì)量項(xiàng)目對應(yīng)模型對象，優(yōu)化模型造價(jià)，做到精益求精。

實(shí)踐證明，由于計(jì)量清單的生成都由程序動(dòng)態(tài)完成，模型的調(diào)整即可直接影響到成本的計(jì)算，相較于基于圖紙的成本計(jì)算，顯著提升了工作效率。

6.智慧工地

現(xiàn)場管理智能化

基于智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)智能監(jiān)測

我們接入現(xiàn)場智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場人員考勤、不規(guī)范行為、用水用電、塔吊運(yùn)行狀態(tài)等現(xiàn)場數(shù)據(jù)實(shí)施智能監(jiān)測，異常數(shù)據(jù)及時(shí)推送管理者，施工現(xiàn)場按部就班。

應(yīng)用成效

• 實(shí)行了三維模型無紙化交付，解決了二維圖紙不清晰、生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)弱的問題。傳統(tǒng)施工過程中使用二維圖紙，會(huì)存在有信息偏差導(dǎo)致的效率和準(zhǔn)確性的偏差。通過本平臺(tái)的應(yīng)用，使設(shè)計(jì)和生產(chǎn)有機(jī)聯(lián)動(dòng)，規(guī)避信息偏差，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

• 構(gòu)建了基于模型的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，解決了現(xiàn)場數(shù)據(jù)冗雜繁多、無法分析的問題。建筑業(yè)是數(shù)據(jù)體量龐大的行業(yè)，通過本平臺(tái)的應(yīng)用，提高了全流程的數(shù)據(jù)使用效率，為智能化轉(zhuǎn)型打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

• 實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場管理和施工進(jìn)度的智能化管理，解決了管理疏漏、決策困難的問題。傳統(tǒng)施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，危險(xiǎn)源監(jiān)測不到位；另一方面施工進(jìn)度管理依靠人工經(jīng)驗(yàn)，合理性不能保證。通過本平臺(tái)的應(yīng)用，提升了資源分配和管理人員決策的合理性，提高了現(xiàn)場安全管理水平。

• 實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目各方協(xié)同管理，解決了項(xiàng)目信息斷層的問題，提高了信息傳遞時(shí)效性。傳統(tǒng)施工管理僅局限于施工現(xiàn)場，通過本平臺(tái)的應(yīng)用，打破了管理局限范圍，將設(shè)計(jì)、算量、生產(chǎn)、施工、運(yùn)維等多個(gè)過程納入數(shù)字化管理范疇，加強(qiáng)了管理力度，提高了管理效能。
  

四、精益建造管理的總結(jié)與展望

受住建部《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》政策的影響，我國建筑產(chǎn)業(yè)的未來必然是逐步向工業(yè)化和智能化發(fā)展的，但受制于我國長期相對粗放的管理方式的影響，建筑業(yè)從人力密集型的轉(zhuǎn)向智力密集型的過程必然不是一個(gè)一蹴而就的。但值得欣喜的是，近些年越來越多公司和從業(yè)者開始注重?cái)?shù)字化平臺(tái)的應(yīng)用和精益化管理模式的設(shè)計(jì)。

由于建筑工業(yè)化的精益化管理對管理細(xì)度的要求更高，如果我們?nèi)匀徊捎檬止さ墓芾磉壿?，將?huì)大大增加管理的工作量，給項(xiàng)目實(shí)施帶來挑戰(zhàn)。但根據(jù)DIKW模型，我們可以發(fā)現(xiàn)，通過將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息化后，通過知識圖譜的建立，廣泛的聯(lián)系各業(yè)務(wù)對象，可以顯著減少重復(fù)工作，同時(shí)，配合各種自動(dòng)化的智能化的算法，配合適當(dāng)?shù)目梢暬故荆梢杂行У妮o助管理工作的完成。

后續(xù)，我們將基于本項(xiàng)目的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步推進(jìn)“項(xiàng)目數(shù)字化”到“項(xiàng)目智能化”的轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、算量、生產(chǎn)、施工、運(yùn)維的全流程一體化，從模型數(shù)據(jù)化，到數(shù)據(jù)系統(tǒng)化，最后系統(tǒng)智能化。