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朱亚立:当我们谈论智慧工地时,我们在谈什么?

2019-04-03 17:24:39

作者:广联达科技股份有限公司副总裁 朱亚立

 

近年来,信息化从典型的技术驱动发展模式向应用驱动与技术驱动相结合的模式转变,集成化、平台化趋势的加强掀起了各个行业的数字化浪潮。与此同时,建筑业在经济新常态的结构调整阵痛中开始寻求工业化转型的出路。“智慧工地”正是一个运用信息技术手段在工地作业层面实现建筑工业化的解决方案。

 

当“新+行业”模式改变行业发展时,建筑业站在历史路口

1、各行业数字化带来的启示

以行业应用为基础的,综合领域应用模型、云计算、大数据分析、物联网、移动互联技术以及人工智能的集成化信息技术成为发展趋势,带领传统产业的解构和重组,催生了数字价值的充分释放,新制造、新零售、新金融等行业新模式不断涌现。

制造业正在通过信息技术创新引领行业发展,实现信息化基础上的新型工业化,使得大规模的个性化定制成为可能,让整个行业从生产型向服务型转变。新零售是零售业的工业化,新零售重构人、货、场,通过数据与商业逻辑的深度结合实现消费方式的逆向牵引,实现行业变革。新金融即是金融行业的工业化,支付宝、微信、Applepay、Googlepay等通过信息技术重新分配行业生产要素和资源,重构产业链并颠覆用户使用场景和习惯的案例更为直观。

关于“新+行业”的说法,我们可以有这样的理解:所谓“新”就是打破旧有的规律和模式,把原有的一些功能业务碎片化,从固有模式先转变到混序的模式,然后在每一点进行创新,用多态并举、多态共进的方式沉淀和积累,真正形成未来新的产业模式。

这对建筑业的转型升级不无启发。当今的建筑业,有的项目很原始甚至到手工图纸的地步,有的刚刚启动信息化改革,但也不乏像首都新机场这样深入使用新技术的项目,对新技术采用具有不确定性和非标准性,这同样也是一个混序的状态。如何从乱象中理出思路,借鉴制造业等先进行业的经验,通过信息化和数字化的手段实现建筑业的工业化,将会是我们这代人的历史使命。

 

2、十三五明确建筑业工业化和信息化的结合

十三五期间,政府明确了建筑业向“绿色化、工业化、信息化”三化融合的方向发展,推动建筑业以现代工业化为核心,以信息化为手段,向精细化、工业化方向发展。

 

由于建筑行业的产业链特别长,从项目策划到设计院设计,从深化到施工,再到竣工验收,整个流程是分散的。在中国,各个环节甚至是断裂的。每个部分可能已经很专业,但对整体来说可能会是片面的,甚至不合理的。同时各个环节的管理也较为粗放。国家之所以要推动项目全过程的工程管理就是为了把整个流程打通,实现精益化管理。深究背后,要实现建筑行业的工业化转型,必须让人、机、料、法、环各个要素的信息充分流动起来,让各个环节的计划、实施和管理都能得到实时准确的信息支撑,从而让建筑业提升至现代工业级水平。那么什么是建筑施工行业的工业级水平呢?就是要把建筑施工的工艺工法、生产步骤、生产标准等提高到工业级的精细化水平,从而实现建筑施工管理水平的精益化,做到任务管理到末位,施工计划、工艺工法库细化至工序级任务包,在最细的单元打通微循环,融入控制手段、监控手段和自适应的调优手段,抓住施工过程的主动脉,实现全过程精益建造的闭环。

 

建筑工业化、信息化探索落脚智慧工地

1、从企业到项目再到岗位,建筑业信息化面、线、点共同推进

建筑业信息化也曾像制造业一样走自上而下展开的道路,但在过程中发现,建筑行业跟制造业相比有一个不同点:制造行业的生产活动、生产过程、生产要素等都是固定的,更适合从企业层面制定一个标准,建筑行业生产单位则是变化的,时间、工种、技术的选择采用都是随着不同项目的变化而变化的。建筑行业每个项目的个性化决定了很难从企业层面制订统一标准,只能从企业管理层面,深化到项目业务层面,进而细化到工地作业层面,形成一个面、线、点层层下落又共同推进的路径。

 

2、企业层,以经济效益管理为目的的“面”

企业层面以管理为驱动,以项目管理和协同办公系统为依托,集约管控采集,分别处理企业的项目管理过程,办公和集采需求,最终形成企业BI。在项目管理系统中以成本管理为核心进度管理为主线,合同管理为基础,基于项目全生命周期,充分融入PDCA等管理思想和体系方法。旨在解决企业集约化经营、精益化管理,科学决策的问题。但企业层级的信息化部署需要落地到每一个项目,对项目全流程和全要素的数据采集才能有效支撑管理层决策。于是需要向下开启项目层面的探索。

 

3、项目层,以项目业务管理为目的的“线”

项目层面以业务驱动,以BIM为载体、进度为主线、经济为核心,通过“云+端”的模式把技术生产商务三线综合在一起,形成管理全过程的协同,为项目消除沟通壁垒,提高工作效率,辅助经营决策。例如复杂的大型项目,通过BIM模型把生产活动、生产要素和各参与方能够整合到一个平台上来。它形成统一的参照物,分包、总包和业主都基于同样的模型来沟通、交流,解决了跨参与方、跨生产要素、跨生产活动的管理、沟通、协同问题。

 

但走到这里数据采集和录入的问题依然没有解决,项目上的数据需要通过工地各岗位人员的填报汇总,由于录入过程掺杂了人为因素,导致了信息的滞后性和不真实性,甚至会是信息的缺失,这样就需要从项目再往下落一层到工地。

 

4、工地层,打通建筑业信息化数据微循环的“点”

工地层是大量人、机、料、法、环相关生产环节的发生地,信息、数据在这里集中。广联达的智慧工地解决方案的初衷,就是要通过物联网等技术在岗位层面打通数据微循环,以数据驱动工地作业的全过程,进行生产活动管理、生产过程调度、生产要素资源的优化。这里的关键问题是要着重考虑数据的采集、加工、分析,并使之全力支持工地、项目、企业的总和应用。

 

当我们把工地施工作业看作工业化的自动化生产流水线,它的信息流也要充分的流动起来,这样才能把效率提升。所以在工业化的道路上,势必要做到工厂生产和现场施工的一体化“数字生产线”,以现场工业化施工驱动工厂工业化生产,我们又把它叫做“厂场一体化”。

 

智慧工地:重点解决现场工业化

目前,在建筑业中现场工业化占比至少70%—80%,我们的智慧工地,目前重点集中在通过物联网等信息技术为现场工业化提供一个完整解决方案,对其进行数据的采集、集成、分析和处理、控制,未来智慧工地也将会延伸到工厂,打通装配式这条线,最终实现厂场贯通。

 

智慧工地解决方案运转的前提是需要先有一个平台。智慧工地平台是智慧工地的数字大脑,它包含三个神经中枢:物联网中枢,把各个设备连成数字化的端;数据中枢,把各个设备的数字化端连成一个流水线,以及基于这些数据的算法中枢,确定流水线应该如何流转,应该在什么地方建立控制点。它的核心模式是通过这个平台把工地现场大量的碎片化的生产要素、生产过程、各个岗位集中在一起。

 

也正因为如此,智慧工地第一步需要解决数字化问题,通过平台形成物理世界数字化的演化。把所有生产要素、生产岗位、生产过程每一步的作业进行数据采集,联结起来形成一个数字化的流水线。第二步是在线化。如果说数字化是把物理世界映射到虚拟世界的过程,把所有的物理世界的实体建模使他具有数字化的属性,那么在线化就是不同模块的数据打通、呈现,并且能够按照新的逻辑链接在一起,进行重构和演练,从而找出最佳的生产路径和生产过程,辅助决策。第三步是智能化。实现数字化和在线化后,大数据的运用会总结出很多经验。当尝试过几百甚至更多种不同的生产过程、工艺工法之后,得出对于什么样的项目,什么样的建筑,应该采用什么样的方法的一般经验。这种模拟的结果会不断地记录下来,通过学习,最终形成智能化的平台,或者智能化的数据库,再遇到同样的项目就可以直接根据外在情况判断甚至决策。所以,智能化实际上是一个不断的自我学习和累计演化的过程。

 

总的来说,数字化是物理世界解构的过程,在线化是虚拟世界重构的过程,智能化是数字孪生物理世界和虚拟世界相互演化的过程,使物理世界和虚拟世界能达到真正的一致、协同,真正变成数字孪生的过程。

 

广联达智慧工地的T型模式

1、广泛链接:为人、机、料、法、环搭建平台形成数字大脑

广联达在讲数字时代商业逻辑时一直在强调一个T的模式,这个模式在智慧工地解决方案的搭建中同样适用。首先,从横向看智慧工地在走一个平台化的趋势,在这个平台上汇聚所有的碎片化的数字资产,数字化知识在平台上互动和交互。在这个过程里面,智慧工地平台希望尽可能地去更广泛地链接设备,更广泛地链接人,更广泛地链接施工现场的一些作业和任务,形成一条数据流水线。同时AI技术平台立足工地现场业务,提供一站式深度学习服务。平台内置大量优化的网络模型算法,用户可以方便、快捷地使用深度学习技术。目前行人/车辆检测、安全帽检测、钢筋计数、车牌识别等技术服务都已成熟,并针对工地现场不断进行场景适应、性能优化,推动施工现场管理向规范化、智能化方向发展。

 

2、单点突破,深化工地智慧管理

从纵向来说,智慧工地的一些单点正在积极突破。比如说在智慧安全系统,它旨在打破“以关注事故为主”“打补丁式补救”的安全管理模式,让安全管理的作业模式更规范。如今使用这一系统的企业超过百家,通过对危险源的数字化处理和相关性的梳理,积累的海量数据清单和学习资料。通过对危险源知识库的自我学习、自动分析,已经能够对图片里建筑物的状态、建筑过程进行危险性分析,从而实现危险源的识别与监控、安全隐患的排查与治理。最终做到“事前预防”“事中管控”,为施工现场的安全管理提供完整解决方案,为公司的安全数据分析、风险预控、精准预算提供支持。

 

智慧物资系统则是通过运用云、大、物、智、移的综合手段自动采集精准数据,跟踪物资出入场、出入库、领用消耗的全过程,及时掌握一手数据。有效积累、保值、增值物料数据资产,进行多项目数据检测和全维度智能分析,随时随地掌控现场、识别风险,做到零距离集约管控,可视化智能决策,实现物资全过程精益管理。甚至打通基于项目现场的物流、资金流和信息流,做到三流合一。这里点钢筋技术是很好的例子,在之前传统的收货方式就是靠人力清点,点完加以记录,浪费人力且精准度差。现在在智慧工地的物料验收系统中,只需要拍一张照片,系统就可以实现自动点验钢筋数量,确保进出场数据完整、可控。在智慧劳务系统中,广联达的现场劳务管理系统基于物联网技术、集成各类智能终端设备对现场劳务工人进行高效管理,切实的落实劳务实名制,实现考勤、安全教育、视频监控管理,工资监管,后勤管理以及基于业务的各类统计分析。目前系统大概收集了三百万条工人数据,几亿条考勤数据,大量劳务管理相关的数字化工作已经非常到位。这有效提高劳务用工管理能力,辅助政府提升监管效率,保证工人与企业的利益。比如闸机、安全帽的使用使得工人的出场和在场内的活动都能运用数字化的方式进行采集分析。在现有的基础上也将尝试去做动态的劳务的优化和匹配,或许实现自动化的调度,或者说是“uber化”的调度,把所有的工地碎片化处理,然后把所有的工作都能派给合适的人,使生产资源和生产效率得到极大的释放。

 

阻力犹存,前景可期

每一个新事物的发展都不可能是万事俱备一帆风顺的,智慧工地的推行也必定存在一定的阻力。这里讲两个方面,一个内部,一个外部。从外部来说,数字化的挑战和阻力是技术成熟度和通用性的问题。物联网虽然说很普遍,但物联网技术在工地现场的使用还面临很多的成熟度的考验。比如说安全帽产品,首先尝试用蓝牙来连接,但在地下室或者一些特殊场合,就不一定起作用。换用5G技术来做,仍然存在信号不通的情况。当然也做过将新物联网技术LoRa等其他技术和工地业务相结合的尝试。所以技术成熟影响了数字化的规模化,在一个项目上实现,但不代表下一个项目同样能实现。内部的制约在于业务能力。碎片化的信息和数字,以什么方式连接在一起才是最佳的,需要有一些深入的业务研究来引导和牵引它。建筑行业现在还没有大量的业务存储、作业存储,这方面的业务知识欠缺和实践积累不足,致使我们需要尝试更多遍才能找到最佳路线。

 

当然,有挑战有阻力同样也预示了智慧工地的成长空间。目前我们也仅仅是迈出了工地信息化、或者说建筑业信息化的一小步,整个建筑行业信息化、工业化的步伐方兴未艾,前景可期。

 

 

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