智慧建设理论与关键技术问题研究-科技进步与对策

智慧建设理论与关键技术问题研究 王要武吴宇迪 (哈尔滨工业大学管理学院,黑龙江哈尔滨 150001) 摘要:根据我国建筑业发展的现实需求和智慧城市的相关理念,以工程项目全生命周期管理、精益建造等理论为基础,提出了智慧建设理论,阐述了智慧建设理论的内涵和主要特性,构建了智慧建设理论体系框架,简要描述了智慧建设的关键技术问题。智慧建设理论将有效改善传统工程项目管理理论的不足,弥补工程项目全生命周期管理理念和手段的缺失,为我国现代工程项目管理提供有效的方法和理论指导。 关键字:建筑业;智慧城市;工程管理;智慧建设理论 0 引言 近年来,我国建筑业发展迅速,支柱产业地位日渐突出。2011年,建筑业总产值首次突破10万亿元大关,达到117734亿元,比上年增长22.6%;建筑业实现增加值32020亿元,比上年增长10%,增速高出国内生产总值0.8个百分点,占国内生产总值的比重达到6.8%,再创历史新高[1]。但是,建筑业效率低下,生产方式落后,无法实现建设项目全生命周期管理,缺乏有效、科学、适合我国国情的工程项目管理理论等问题,一直是制约我国建筑业发展的瓶颈[2,3]。 为了适应建筑业又好又快发展的需要,我国建筑业已经陆续开展了关于工程项目全生命周期管理(Building Lifecycle Management,BLM)、建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)、智慧城市(Smart City,SC)等方面的研究[4-6],有效地促进了建筑业技术进步,提升了产业技术创新、管理创新的能力和水平。但是,上述问题并没有从根本上得到解决。本文试图根据我国建筑业发展需求和智慧城市等相关理念,提出智慧建设理论(Smart Construction Theory,SCT),以改善传统工程项目管理理论的不足,弥补工程项目全生命周期管理理念和手段的缺失,为我国建筑业发展和智慧城市建设提供有效的方法和理论指导。 1 智慧建设相关理论基础 1.1 工程项目全生命周期管理理论 工程项目全生命周期管理(BLM)是把工程项目管理的范围从传统的仅局限于实施阶段的管理,扩展到所有阶段和过程的管理,从项目构思开始到项目的报废为止的所有过程的管理[3]。工程项目全生命周期包括项目的决策、实施和使用阶段,其中决策阶段包括策划和可行性研究过程;实施阶段包括设计、施工和竣工交付过程;使用阶段 基金项目:国家自然科学基金71071043 作者简介:王要武(1956-),男,内蒙古赤峰人,哈尔滨工业大学管理学院教授,博导,研究方向为工程管理、城市建设与管理、建筑经济与信息化管理。 包括运营维护、改造和拆除过程。上述所有阶段和过程的管理都服务于同一个工程,内部存在千丝万缕的联系,但按照传统的工程项目管理模式,它们被分割成独立的项目或系统,由多个不同的单位实施管理。智慧建设理论就是要针对BLM的所有阶段和过程进行改造,理顺各参与方之间的关系,满足各参与方的个性化需要。 1.2 智慧城市理论 智慧城市(SC)是指借助互联网、电信网、物联网,发挥信息通信(ICT)产业发达、RFID技术领先、电信业务及信息化基础设施优良等优势,形成基于海量信息智能过滤处理的全新生活、产业发展、社会管理等模式,构建全新的智慧环境和城市形态[5]。其核心思想是将人的智慧特征中的信息化、网络化、智能化等特点与现代城市建设和管理紧密结合,更好地管理城市和解决城市发展中遇到的各种问题。智慧建设理论主要是基于对智慧城市理念中“智慧”的理解,智慧城市是智慧建设的理念来源,而智慧建设是智慧城市的重要组成部分和实现路径。 1.3 精益建造理论 精益建造理论是以生产管理理论为基础,以精益思想原则为指导,对工程项目过程进行全面管理,以保证质量、最短工期、最少资源为目标的工程项目管理理论[7]。精益建造理论来源于制造业的生产管理、流程管理和价值管理,主要是为了解决施工过程中如何提高建造效率、降低生产成本和减少工作时间等问题。智慧建设理论是针对工程项目全生命周期提出的,融合了先进的信息、网络技术和管理思想,与精益建造理论相比较,智慧建设理论是立足于建设项目整体,从工程项目管理实际出发,能够更为切实、有效地解决工程建设领域的具体问题。 1.4 可持续建设理论 可持续建设理论是在设计、建造、运营与维护、改造、拆除等工程项目全生命周期中,用可持续发展思想来指导工程项目建设,力求最大限度地实现不可再生资源的有效利用、减少污染物排放,从而营造有利于人类生存和发展的绿色环境[8]。智慧建设理论力图从过程和结果两方面都实现可持续建设,智慧建设理论的主要特性之一就是环保上的可持续性,将工程项目全生命周期的可持续发展作为目标之一,采用具有能耗分析以及演化经济分析功能的软件工具进行建模,充分考虑工程项目节能与环保。 2 智慧建设理论体系 2.1 智慧建设理论的内涵 智慧建设可以定义为:以建筑信息模型、物联网等先进信息、网络技术为手段,以满足工程项目的功能性需求和不同参与方的个性需求为目的,构建项目建造和运行的智慧环境,通过技术创新和管理创新对工程项目全生命周期的所有过程实施有效改进和管理的一种新的工程项目管理理论[9]。根据上述定义,智慧建设理论是将BIM、BLM、物联网、智慧城市等新兴的技术和理念与传统工程项目管理理论充分融合,统一于工程项目的建设和管理过程之中,为实现项目精益化管理、建筑企业集约化经营 和建筑业可持续发展提供了一种科学的解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 智慧建设的理论和技术支持至少来自于三个方面:智慧城市为智慧建设提供了理念支持,同时,智慧建设也是智慧城市的重要组成部分和实现途径;工程项目管理理论,特别是工程项目全生命期理论,为智慧建设提供了理论基础;BIM、物联网等技术,为智慧建设提供了技术支持[10-14]。图1示出了智慧建设的理论和技术支持架构。 图1 智慧建设的理论和技术支持架构 2.2 智慧建设理论的主要特性 智慧建设理论的核心思想是充分利用BIM和物联网等先进信息、网络技术手段,使工程项目全生命周期的各个环节高度集成,实现对不同参与方的个性化需求做出拟人的智慧性响应,为不同阶段的参与方提供便利性,从经济和环保的角度保障工程项目全生命周期的可持续性发展,同时,充分保障建设者、使用者和项目本身的安全。智慧建设的主要特性,如图2所示。 图2 智慧建设理论的主要特性 (1)智慧性。智慧性是工程项目的功能特性,来源于智慧城市理念,智慧建设在工程项目功能特性和智慧城市建设上的要求是一致的,具体表现为工程项目整体的智慧性。通过技术实现全面感知、高速分析和智慧处理,实时、准确地处理信息并解决问题,为各参与方提供各种不同层次、不同要求的低成本、高效率的智慧服务。 (2)集成性。智慧建设将工程项目建设过程与智慧城市建设目标完美结合,实现工程项目建设系统内部的高度集成和智慧建设个体间以物联网为媒介的深度集成,做到设计规范统一、体系 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 一致、信息有效共享和项目协同管理。 (3)便利性。智慧建设以各参与方的个性化需求为根本出发点,以工程项目个体 推动智慧城市建设,比以往的建设项目更多地考虑使用者的舒适度和满意度,使建设项目能为使用者提供更好的服务。由于不同使用者的需求是不同的,这就要求智慧建设项目能够满足多样、灵活、可变的个性化需求。 (4)可持续性。智慧建设具有可持续的内生驱动力量和技术优势,所以更符合低碳、节能等环保建设要求,在建设全生命周期所有过程中始终贯彻可持续发展理念,最终可以实现智慧建设的可持续策划、可持续设计、可持续施工和可持续运营维护。 2.3 智慧建设理论体系框架 智慧建设理论是一个复杂的多属性、多目标体系,其基本框架如图3所示。 图3 智慧建设理论体系框架 从图3可以看出,智慧建设理论体系是极其复杂的,至少涵盖了工程项目全生命周期、主要特性、理论和技术支持、相关参与方四个不同的维度,其中任意两个维度相结合,都会出现新的研究视角。 3 智慧建设关键技术问题 3.1 智慧建设理论体系与管理模式 提出并完善“智慧建设”理念和内涵,探讨智慧建设的理论体系,应用经济学和管理学中项目管理、信息管理、系统工程、公共物品、融资结构、交易成本、委托代理、治理结构、 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 变迁等理论,结合BIM技术、物联网技术和云计算等工具和技术,对智慧建设的管理模式进行创新性设计。通过对智慧建设的特点和目标进行分析,制定出保障智慧建设管理模式顺利实施的制度、环境、资源和设施等辅助性的软硬件条件。最终,实现智慧建设的及时性、流畅性、精确性和安全性的要求。 3.2 智慧建设信息模型与信息交换标准 针对工程项目全生命周期的各个阶段和过程,构建符合智慧建设理论要求的智慧建设信息模型;建立明确、规范、完整、有效、可操作的智慧建设信息交换规范;建立建设项目信息流链路,避免不同信息系统难以进行信息交流和共享的现象;实现建设项目不同阶段不同信息的更新机制和与旧版本信息的兼容性;实现智慧建设项目信息系统内部和信息系统之间各种软件和不同硬件之间的信息交换。 3.3 智慧建设协同平台 基于BIM技术的三维设计技术,提高参数化、可视化和性能化设计能力,为设计—施工一体化提供技术支撑;推进BIM从设计阶段向决策阶段和施工阶段两端延伸;实现建设项目文档管理的自动化与智能化,减少不同建设阶段的信息损耗。 3.4 智慧建设知识管理 建立结构化和非结构化的建设项目信息文档,将知识管理聚焦于知识文档的建立,通过对实例的推理提高知识的复用;建立统一、完整、一致的建筑产品信息库;基于情景的知识检索技术,以任务情景的结构化描述来确切表达建设项目知识的适用性和实际业务的查询需求,使准确和快捷地搜索相关知识成为可能;通过数据挖掘技术在庞大的数据库中找出遴选出先验知识,减少知识获取的成本,实现智能决策。 3.5 智慧建设可持续设计 融合协同设计、绿色设计和节能设计的理念,对设计方案进行可持续能力分析,针对分析结果和经验数据对设计方案进行改进并再次进行可持续能力分析,对比两次分析的结果,计算由于可持续设计带来的能耗、经济效益、污染和设计效率的变化,切实保证节约能源、减少成本、降低污染、提高效率、保障质量和功能等智慧建设目标的实现。 3.6 智慧建设风险管理 采用移植、系统分析等方法,从风险管理的角度阐述智慧建设中的风险因素,建立相应的风险管理理论模型并进行要素识别和风险评估。从系统工程的角度,构建一套应对智慧建设可能面临的技术风险、施工风险、信息安全风险和社会伦理风险等问题的风险防控保障措施体系。 3.7 智慧建设运营维护 研究利用协同管理平台实现智慧建设运营维护的路径,探讨智慧建设运营维护实现方法及管理优化问题,提出保障智慧建设运营维护的建议和措施。 3.8 智慧建设的示范工程 设计智慧建设的示范工程实施方案,制定恰当、全面的评价指标体系,采用定性和定量分析相结合的方法对不同类型示范工程进行评价,确保示范工程实施方案合理性。 4 结论 智慧建设理论是以建筑信息模型、物联网等先进技术为手段,以满足工程项目功能性需求和不同参与方个性需求为目的,构建项目建造和运行的智慧环境,通过技术和管理创新对工程项目全生命周期的所有过程实施改进和管理的一种全新工程项目管理理论。智慧建设理论体系和关键技术问题的研究将引起工程项目管理领域的巨大变革,促进建筑业相关人员整合,有效解决工程项目管理向信息化、集成化和智慧化方向发展。尽管现阶段智慧建设的理念尚未耳熟能详,智慧建设理论体系还有很多具体问题和内容有待完善,但是,相信在不久的未来,智慧建设理论将有效改善传统工程项目管理理论的不足,弥补工程项目全生命周期管理理念和手段的缺失,为我国现代工程项目管理提供有效的方法和理论指导。 参考文献 [1] 住房和城乡建设部 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 财务与外事司, 中国建筑业协会. 2011年建筑业发展统计分析[J]. 工程管 理学报, 2012, 26(3): 1-11. [2] 魏新亚, 林知炎. 中国建筑业的产业地位和发展水平分析[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2004, 36(1): 124-128. [3] 骆汉宾. 工程项目管理信息化[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2011: 9-11. [4] Jaafari A., Manivong K. Synthesis of a model for life-cycle project management[J]. Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, 2000, 15: 16-68. [5] IBM商业价值研究院. 智慧地球[M]. 北京: 东方出版社, 2009: 7-32. [6] McGraw-Hill Construction. Building information modeling: transforming design and construction to achieve greater industry productivity[R]. USA: McGraw-Hill Construction Press, 2010: 4-10. [7] Koskela L. An exploration towards a production theory and its application to construction[M]. Finland: VTT Publications, 2000: 45-49. [8] 施骞. 工程项目可持续建设与管理[M]. 上海: 同济大学出版社, 2007: 1-8. [9] 王要武, 吴宇迪. 智慧建设及其支持体系研究[J]. 土木工程学报, 2012, 45(S1). [10] 何清华, 钱丽丽, 段运峰, 李永奎. BIM在国内外应用的现状及障碍研究[J]. 工程管理学报, 2012, 26(1): 12-16. [11] Harvey R., Bahgat T., Gerbe D. BIM as a risk management platform enabling integrated practice and delivery[M]. Manitoba: Matrix Group, 2009: 67-71. [12] Nour M. Performance of different (BIM/IFC) exchange formats within private collaborative workspace for collaborative work[J]. Journal of Information Technology in Construction, 2009, 14(S): 736-752. [13] 王志良. 物联网: 现在与未来[M]. 北京: 机械工业出版社, 2010: 37-42. [14] 宁焕生. RFID重大工程与国家物联网(第二版)[M]. 北京: 机械工业出版社, 2010: 102-105. Research on Smart Construction Theory and It’s Key Technical Problems Wang Yaowu Wu Yudi (School of Management, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China) Abstract : According to development and needs of construction industry and Smart City in China, based on Building Lifecycle Management (BLM), Lean Construction (LC) and other theories, the conception and key features of “Smart Construction Theory (SCT)” were illustrated and expounded. Moreover, the frame of Smart Construction Theory was built in this pa per. It’s key technical problems was concisely described as well. Smart Construction Theory was an effective theory to improve shortage of BLM means and traditional engineering management theory, etc. The research provides an effective method and theoretical guidance to development of engineering management in China. Keywords : construction industry; Smart City; engineering management; Smart Construction Theory 作者联系方式: 王要武,E-mail:ywwanghit@vip.163.com,联系电话:137********,通信地址:黑龙江省哈尔滨市南岗区法院街13号哈尔滨工业大学管理学院418室,邮编150001。