智慧化工程管理在房地产项目的应用研究

2022-11-11马舒寒中交地产股份有限公司北京100088

中国房地产业 2022年25期

文／马舒寒中交地产股份有限公司北京 100088

1、智慧工程的应用意义

2021年全年，国家及地方针对房地产行业调控政策累计达到了651 次，调控方向覆盖银行信贷、土地供应、销售贷款等各个方面。在此影响下，各地房企出现债务违约数量不断增加，违约企业逐渐趋于大规模化，整个行业普遍面临经营现金流平衡、盈利和偿债水平、项目运营的巨大压力。随着土地红利和金融红利消退，如何利用精益化管理思维和信息数字化管理手段成为企业寻找新的利润增长极的重要措施。

房地产项目开发运营过程中，工程管理作为关键环节，具有管理周期跨度大、关联业务条线广泛、建设参与方复杂等一系列特点。传统房建工程建设本身属于劳动密集型行业，管理上相对粗放、从业人员水平参差不齐，房地产开发商作为项目甲方若不能有效输出管理体系标准取得乙方认可，反而一味地依靠处罚和乙方单方面管理，很难保障各项管理要素（质量、进度、安全、成本）维持在高水准；加之房地产“高周转”模式下，为了追求不合理的施工速度往往牺牲房屋产品品质，面临着安全风险、客诉风险等，更加会加剧恶性循环被市场所抛弃。在此背景下，运用信息数字化手段赋能项目工程管理逐渐成为大势所趋。

互联网、人工智能、大数据、BIM 技术在现场管理的深度融合运用逐渐实现了项目建设全生命周期的高效管理，严格控制项目的安全、质量、进度、环保、成本、技术等各个维度管理水平，其主要优势主要在以下几个方面：第一是能做到预判在前、严密监控，大大降低安全生产风险；第二是可以提升施工品质与工程质量；第三是将项目全生命周期计划、各类专业计划、标段计划内嵌至智慧工程平台形成体系联动。

2、智慧工程的整体概念

智慧工程管理平台指的是运用物联网、大数据、传感技术、人工智能等信息技术手段，融合互联网、智能软与硬件，围绕项目管理全生命周期，围绕“人、机、料、法、环”五大核心要素，对施工作业现场的安全文明、工程质量、生态环保、生产进度进行系统化、实时化、可视化的统筹管理工具，为建设单位、施工单位、监理公司、政府部门、设备供应商、劳务公司等提供信息化解决方案，帮助实现传统的工程项目过程管理与监控数据流进行有效地深度融合。

完整的智慧工程管理平台包含了感知层、网络层、数据层、运用层。感知层指施工现场的人脸识别、AR 全景、智能安全帽、大型机械监测、基坑监测、用电监测、AI 安全预警、库房监测等系统性管理集成，将人工智慧、传感技术、虚拟现实等最新技术植入到建筑施工、机械控制、人员穿戴、场地封闭等各类设备中；网络层运用感知层中反馈的直观数据实现互联，形成“物联网”；数据层中通过前端设备采集的数据进行收集、整理、计算、分析；运用层中，管理人员通过数据层输出的动态反馈、数据分析、风险提示，提前做好预判评估与解决方案，科学引导项目管理中的部署决策。

3、智慧工程的发展状态

当前，我国建筑行业在智慧工程方面的探索与发展仍然处于起步阶段，工程领域粗犷式管理愈发不能满足社会发展需求，施工现场安全、环保矛盾愈发突出。随着云计算、大数据、物联网、区块链等技术不断创新，持续融入当前社会发展的各个领域。建筑与房地产作为国民经济中的支柱产业，是实现数字化转型的最大领域。国家及各地均陆续颁布相关政策，大力推动“智能建造与新型建筑工业化”，不断实现建筑业绿色建造与高质量发展结合，真正实现中国建造与中国智造的融合。

国内已有不少行业专家、学者以及地产企业开展了对智慧工程的理论技术研究与实践应用。市场上，已出现了依托各种平台与技术搭建成的数字化工程管理系统与配套设备，针对施工现场的安全、质量、进度、成本等多维度进行应用，但主要还是以单点、单项应用为主，缺乏项目全流程体系化，尚未形成集成化应用系统。主流房地产企业目前主要是应用SAAS 系统（Software as a Service简写）搭建的智慧工程/智慧工地管理平台。SAAS 是通过网络进行提供软件服务的一种模式，提供项目全生命周期的服务。企业无需购买特定硬件设备、无需自建信息化团队、无需特殊定制企业专门软件即可使用软件信息服务。房地产企业可根据行业特点以及企业特殊需求，通过向SAAS 服务商订阅所需的软件服务，嵌入行业通用标准与企业本身的管理体系，应用在项目的日常工程管理中去。

目前使用较多的管理模块主要集中在现场检查、材料验收、实测实量、工序移交、进度管理、一户一验等。发展较为领先的地产商已将智慧工程管理平台延伸至前期投资研判、后期维保维修，同时将工程管理过程中与设计、成本、招采、营销拉通，形成房地产数字化“大运营”体系。而从技术上来说，更为先进的智慧工程管理平台运用BIM 对建筑工程建立虚拟三维模型，提供与现实建筑工程相同的信息库，对项目进行实时状态的可视化展示；通过AI 人工智能进行大数据分析，对各类问题做出及时准确的分析判断，大大降低了工程建设过程中的材料损耗、人员管理成本与大型机械能耗，大大提升了现场的安全文明管理、突发事件响应速度，同时科学有效地缩短了工期。

4、智慧工程的关键技术

随着房地产与建筑行业数字化的不断研究和发展，智慧工程管理运用到的技术愈发广泛，应用水平不断提升。2020年7月3日，住房和城乡建设部联合国家发改委、科技部等十三个部门联合印发了《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》，意见指出：加快推动新一代信息技术与建筑工业化技术协同发展，在建造全过程加大建筑信息模型（BIM）、互联网、物联网（IoT）、大数据、云计算、移动通信、人工智能、区块链等新技术的集成与创新应用。房地产项目中运用到的新技术种类繁多，最具代表性的主要是物联网技术、大数据技术和BIM 技术。

4.1 物联网技术（The Internet of Things）

物联网通过传感设备、定位系统、扫描机器等各类装置与技术，通过约定的规则协议通过互联网，实时采集需要连通、互动的人员、设备、材料，通过采集声、光、热、电、力、化学、生物等各类信息，实现物与物、人与物的广泛连接与互通，从而达到智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。

物联网技术在房地产项目施工阶段主要应用在对现场作业人员、机械设备、危大类工程、施工材料、关键工序、重点部位的监测识别。基于物联网的劳务管理信息技术通过手机、人脸、指纹、工卡等能够有效掌握现场人员流动状况，做到地产企业项目部、总包单位、监理单位、专业分包、作业班组人员能够统一协同，做好人员进场、过程监控、人员出场、黑名单制等全过程规范化管理，大大提升现场人员管理效率同时对农民工讨薪等突发事件进行主动预判，给现场管理人员预留准备时间。

4.2 大数据技术

大数据是一种规模大到在获取、存储、管理、分析方面远超出传统数据库软件能力范围的集合，特征在于规模巨大、流转快速、类型多样、价值密度低。利用大数据分析技术，可以将海量信息中心潜藏的价值挖掘出来，便于工作研究等多种用途。以此为背景下的工程管理就是根据施工现场的不同应用场景，设定不同的数据处理方法，对施工现场多维度的大量数据进行筛选分类和分析，帮助管理人员对全项目周期的工作项进行高效、精确管理。

4.3 BIM+技术

BIM 技术的核心在于建立数字化建筑工程三维模型，利用信息集成化的方法将建筑物构建的几何信息、专业属性、状态信息，搭建一个工程信息共享平台。BIM 具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性的特点。随着技术的进步，逐渐衍生出了BIM+智慧工程管理模式。它将BIM 技术、人工智能、传感技术、虚拟现实、物联网技术等集成于智慧工程管理平台，为现场管理人员提供更高级的管理平台和数据决策支持。

4.3.1 BIM+VR 技术应用

建筑信息模型可以实现真实建模与精确计算，但是三维展示真实性效果存在缺陷。施工现场通过BIM+VR 技术，发挥VR 虚拟仿真的优势，高度模拟项目真实现状，扩大感官刺激，可进行虚拟现实效果图展示、施工安全培训等应用。

4.3.2 BIM+GIS+IoT 系统研究

在BIM 平台进行的三维可视化场景与工程展示模型中引入GIS 技术形成BIM+GIS，可以利用现场动态监控与工程数据综合展示建设场地真实周围情况。基于模型实现视图、视点（模型数据标注与记录）、指定路径漫游、自由漫游、垂直升降模型视图、三维动态剖切，标高标注+测量、三维测量，三维可视化（批注、视点）等应用。

BIM+GIS+IoT 的三者协同，把工地的人员、机械、材料联结、协同信息化，彻底实现了虚拟与现实的统一。例如应用无人机技术在施工阶段进行工程质量管理，无人机可以迅速获得不同高度、角度和距离的建筑物空间信息，大大提高了信息采集和施工现场监管的空间自由度。利用无人机辅助施工阶段管理，降低施工过程中人工巡查、巡视的危险性，节约日常维修、养护的人工成本。无人机可以弥补人工巡视时间、空间上存有死角和盲区的缺陷，而且远程视频监控具有监视、录像、回放、备份等功能，巡视记录可以长时间保留，促进了工程档案和报告的完善。

5、智慧工程的应用实践

当前，主要房地产商诸如绿城、中海、保利、华润、万科等均在各自项目管理中明确要求使用智慧工程管理平台系统，使用普及的方面诸如专项检查、内页资料、材料管理、安全质量管控、劳务管理、成本协同等。以下对智慧工程平台的实践应用作简要介绍。

5.1 内业资料管理

房地产项目管理中，由于现场管理人员、劳务人员流动性较大，人员总体水平参差不齐，在一定程度上加大了现场管理难度、降低现场各方人员沟通流畅度、造成一定程度上的信息不对称。智慧工程平台中内置企业工程管理体系制度和行业规范标准，可供参建各方、现场人员通过智慧工程APP 随时随地参照学习。运用智慧工程平台内安全生产晨会、三级教育以及考试模块使得工地现场进场人员培训教育更加便携高效，培训合格记录可追溯性更强。工程条线与设计、成本协同的过程中，施工图纸会经过不断调整、变更的过程，对项目工程进度、成本造成影响。应用智慧工程平台实现设计方案和施工图纸的上线工序，可确保项目参建各方下载最新版本图纸，同时对于过程中出现的问题可随时沟通，就设计思路、进场材料、工艺工法在过程中及时沟通回复，对出现的问题也能及时溯源。

5.2 人员管理

施工现场人员涉及到甲方、总包、监理、专业分包等单位的管理人员与施工作业人员，对人员的管理事关现场安全文明情况、工程质量水平与项目总体进度。智慧工程平台对人员管理主要有以下几个方面：

5.2.1 实名制管理体系

由于农民工群体总体流动性大、现场工人变化频繁，通常要求进场劳务人员必须实行实名制认证，将自己的身份、年龄、工龄、学历等等相关信息一一上报。当前，结合疫情防控任务和要求，进场人员还必须体温筛查、确认行程码、健康码等方能进场作业。这为工人确认进场又增加了复杂严格的要求。当前，最高效的举措就是人脸信息采集，施工人员面部识别进入现场。大数据技术将各单位人员所有相关信息分类保存在云端数据库，数据库再接入实名制人员管理系统。系统在现场正常运转，做好进出场登记、自动考勤、作业人员清点的作用。

5.2.2 人员定位管理系统

人员定位系统可以把握施工各个阶段，尤其是关键工序、关键部位以及大面积抢工期间现场作业人员位置情况，这其中包括了：人员分布，即某关键施工节点有多少管理人员和工人，工种有哪些；人员核对，及现场作业人员是否与施工费所承诺当日工人数一致；轨迹查询，实时查询关键岗位工作轨迹，帮助优化作业工序，合理调配人员及工种；视频联动，远程查看关键位置作业画面、实时检查工人口罩佩戴情况，通过语音进行沟通。

5.2.3 智能安全帽

安全帽是建设过程中必不可少的防护设备，而智能安全帽不同以往，集成了各类信息化技术。智能安全帽可对作业人员的实时位置进行定位，并通过内嵌的摄像头拍摄现场影像直接传输至智慧工程监控室，保证管理人员精确掌握作业人员位置与现场实际情况。另外，若为正确佩戴安全帽，智能安全帽能够识别警报，对施工过程中的违规操作与危险动作也会及时报警，大大降低了施工过程中的作业风险。

5.3 进场材料管理

智慧工程平台中，材料进场验收模块通过记录进场运输车辆车牌、材料品牌、规格、数量、合格证明，利用AI和大数据，对材料数量快速清点、对证明材料筛验真伪，保证每一件材料通过验收后方能进场，避免施工期间因材料质量不符合要求而导致的返工。

5.4 生态环境管理

在项目施工过程中要求做到保护生态环境、关注节约与资源充分利用，全面贯彻以人为本，促进房地产与建筑行业可持续发展的趋势愈加明显。传统施工过程中，污染防治工作极差，污染物处理能力低下，对环境污染十分严重，传统环境污染主要包括空气污染、固体废弃物污染、土壤污染、噪音污染等，其中空气扬尘与大气污染最为突出。利用智慧工程管理平台，检测系统会统一收集原材料基本信息，模拟施工现场固体废弃物、废气、废水的种类、成分、质量，若不符合要求会随时报警；污染物排放前，检测系统会对污染排放量进行详细统计，一旦发现超标，立即发出预警，联动雾炮、喷淋、空气净化器等系统进行物理降尘和空气净化直至污染物净化处理后达到合法标准。

5.5 大型机械设备管理

工地现场例如物料提升机、升降机、塔吊、推土机等种类繁多、使用复杂，长时间作业时常会出现运转故障的情况，这大大增加了现场安全生产的事故隐患。对此类设备进行智能化可以有效提升设备使用效率、降低安全隐患。

塔吊是项目施工现场最为典型的大型设备，塔吊一旦发生问题，其危害影响往往都是巨大的。智慧工程管理系统通过对塔吊进行系统性监控，在其关键部位安装传感设备，例如力矩传感器实时检测吊臂所受力矩、高度传感器检测所处高度。监测平台一旦发现设备某项参数超出正常范围，会立即触发警报系统，报告现场管理人员立即暂停使用、校正纠偏。

6、智慧工程管理的问题与不足与未来发展建议

当下，全国各地陆续出台了智慧工程相关政策和规范标准，头部房地产建筑行业也愈加重视智慧工程的研发使用。然而，由于政策和标准制定参差不齐，体系要求不够完备，尚不能系统性有效指导智慧工程的发展和运用。

另一方面，由于智慧工程平台在项目施工全周期使用需要在软件平台、硬件设施、研发设计、运营维护上投入资金，这其中的费用是项目执行过程中的重要成本支出。智慧工程平台的研发当下尚处于起步阶段，发展尚不成熟，信息化、数字化水平尚有发展空间，在房地产项目工程管理中，未必能达到企业的经济效益。此外，智慧工程系统开发企业对于房地产和建筑工程行业缺乏专业知识储备和了解也为现场工程管理信息有效协同造成了一定障碍。可以说，智慧工程管理平台在房地产行业中的发展还有很长的路要走。

未来智慧工程平台的研发和建设需要朝着更加自动化、智能化、信息化的方向发展。疫情期间，大数据、物联网、云计算为防疫工作、物资保供起到了极大的作用和保障。这也体现了传统行业深入融合新型信息技术的大势所趋。建筑机器人、视觉制导机器狗、无人机的不断发展也将以劳动密集型的传统建筑行业中解放出来。“十四五”规划中明确指出以数字化助推城乡发展和治理模式创新，全面提高运行效率和宜居度的要求。未来智慧工程平台的发展，更需要朝着不断规范技术标准、大力推动互融互通、着力促进数字化转型的放心更加努力。