文 / 馬智亮

（作者系清華大學(xué)土木工程系教授）

工程建設(shè)行業(yè)包含建筑、市政、園林、照明、交通、電力、水利、鐵路、航空、石油石化、新能源等工程建設(shè)領(lǐng)域，是國民經(jīng)濟的重要組成部分。

近年來，隨著我國大規(guī)模的基本建設(shè)，工程建設(shè)行業(yè)取得了長足發(fā)展，不斷刷新紀錄，建設(shè)了世界屈指可數(shù)的大跨度橋梁、摩天大樓、超長隧道等，高鐵、機場、復(fù)雜商業(yè)綜合體等一大批基礎(chǔ)設(shè)施和建筑工程完成得又快又好，被海內(nèi)外譽為“基建狂魔”。

同時，信息化成為工程建設(shè)行業(yè)的熱點。尤其是，企業(yè)信息化和項目信息化發(fā)展進程的加快，云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)的集成應(yīng)用，使得信息技術(shù)在行業(yè)中發(fā)揮的作用越來越大。特別是，最近幾年在一大批大型工程項目中BIM 技術(shù)與其他技術(shù)成功地實現(xiàn)了集成應(yīng)用，為行業(yè)信息化帶來了新熱點，也為行業(yè)技術(shù)和管理水平的提高作出了新貢獻。

2020 年，工程建設(shè)行業(yè)信息化究竟向什么方向發(fā)展，是行業(yè)相關(guān)人士普遍關(guān)心的問題。本文就此進行分析。

一、工程建設(shè)行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

總的來講，工程建設(shè)行業(yè)是競爭性很強的行業(yè)。作為行業(yè)的主體，工程建設(shè)企業(yè)無不必須面對市場競爭，通過自己的競爭實力，從市場中分得一杯羹，求得生存和發(fā)展。工程建設(shè)行業(yè)的市場競爭具有如下特點。

市場競爭日趨激烈。隨著我國經(jīng)濟從高速度發(fā)展向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型升級，市場規(guī)模增速趨緩，而由于允許跨區(qū)域、跨級承攬業(yè)務(wù)政策出臺，特級資質(zhì)企業(yè)數(shù)量激增，未來將會有更多的建筑企業(yè)活躍在招投標市場，行業(yè)增量競爭步入存量競爭時代，粥少僧多，這使得行業(yè)競爭加劇。

工程難度增大。經(jīng)過改革開放以來的高速經(jīng)濟發(fā)展，尤其在大型城市，住宅等基本基建需求逐步飽和，進入高質(zhì)量發(fā)展階段后，工程建設(shè)需求趨向大型綜合體、大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程等高難度工程，其中也包含了安全管理風(fēng)險，因此對相關(guān)企業(yè)提出了更高的技術(shù)要求和管理要求。

“一帶一路”“走出去”伴隨著難以預(yù)測的風(fēng)險。企業(yè)需要面對工程所在國宏觀經(jīng)濟變化、法律、政策、宗教、社會人文環(huán)境，以及安全的挑戰(zhàn)，國際化與本地化的難題等，這對相關(guān)企業(yè)的人才規(guī)模、專業(yè)結(jié)構(gòu)、駐外人員的海外工作能力提出了更高要求。

用工荒。改革開放以來，得益于我國的人口紅利，工程建設(shè)行業(yè)的用工得到了充分的保障。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展以及人民生活水平的提高，當前建設(shè)現(xiàn)場工人的平均年齡已經(jīng)超過45 歲，而年輕人不再對工程建設(shè)行業(yè)感興趣，這導(dǎo)致了目前工程建設(shè)行業(yè)工人年齡老化、企業(yè)用工成本急劇上升、勞動力保障難的問題凸現(xiàn)。

投資業(yè)務(wù)風(fēng)險防控復(fù)雜。以PPP、BOT 為代表的融投資建造業(yè)務(wù)項目投資額度大、建設(shè)運營周期長、涉及的領(lǐng)域廣，各種不確定性因素多。

過去幾年，PPP 模式興起，建筑企業(yè)紛紛投入大量資源布局PPP 模式，但在去杠桿、穩(wěn)金融等宏觀政策的冷卻下，危機開始浮現(xiàn)，部分PPP 概念股爆雷，導(dǎo)致項目融資難度和風(fēng)險增大。信息技術(shù)是迎接上述挑戰(zhàn)的有效途徑。通過充分利用信息技術(shù)，可以提高企業(yè)的技術(shù)水平和管理水平，從而增強企業(yè)的核心競爭力，使得企業(yè)在激烈的市場競爭中，能夠站穩(wěn)腳跟，應(yīng)對各種風(fēng)險，解決工程中的各種疑難問題；同時，通過信息化，可以提高工作效率；通過自動化和機器人技術(shù)的應(yīng)用，可以緩解用工荒。

二、工程建設(shè)行業(yè)信息化發(fā)展動力

2020 年，工程建設(shè)行業(yè)信息化將得到進一步發(fā)展。究其發(fā)展趨勢，除了可以用進一步向廣度、深度和集成度發(fā)展來表達外，無疑地，基礎(chǔ)技術(shù)和理念的突破將會引起連鎖反應(yīng)，帶動工程建設(shè)行業(yè)信息化的發(fā)展和進步。

筆者認為，這樣的基礎(chǔ)技術(shù)主要是5G 技術(shù)，理念主要有數(shù)字孿生和數(shù)字化轉(zhuǎn)型。5G 技術(shù)目前已經(jīng)成為國際科技競爭的焦點。5G 技術(shù)具有傳輸速度快、容量大、可靠度高等特點，在這幾方面與4G 相比均有10 倍左右的提高。工程建設(shè)行業(yè)具有項目驅(qū)動型的特點，與傳統(tǒng)工業(yè)工廠的固定化相比，建設(shè)項目具有分布式、流動化的特點。應(yīng)用5G 技術(shù)，可以通過物聯(lián)網(wǎng)、智能手機等技術(shù)，使建設(shè)項目信息采集更加高效、信息傳輸更加迅捷，從而提高項目的管理水平。

數(shù)字孿生意味著充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應(yīng)的實體裝備的全生命周期過程。特別是，在工程建設(shè)行業(yè)，近年來隨著BIM 技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字孿生的實現(xiàn)更加容易，也更加高效，從而使顯著提高項目技術(shù)水平成為可能。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型即利用新技術(shù)帶來的機遇推動業(yè)務(wù)增長，新技術(shù)覆蓋了從信息技術(shù)到金融科技、虛擬現(xiàn)實、無人駕駛、機器人、大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)以及3D 打印等。

行業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用依次經(jīng)歷信息化、數(shù)字化和智能化3 個階段，其中數(shù)字化建立在管理信息化的基礎(chǔ)上，以數(shù)據(jù)資源化、數(shù)字驅(qū)動為特征。

以上三方面的技術(shù)和理念將驅(qū)動2020 年工程建設(shè)行業(yè)信息化的進一步發(fā)展。

三、行業(yè)信息化主要發(fā)展趨勢

筆者認為，考慮以上三方面的技術(shù)和理念的驅(qū)動：從信息技術(shù)應(yīng)用方面看，工程建設(shè)行業(yè)信息化發(fā)展趨勢主要包括：企業(yè)管理系統(tǒng)集成化、智慧工地系統(tǒng)實用化以及BIM 應(yīng)用落地化；從研發(fā)方面看，主要研發(fā)熱點包括：5G技術(shù)用于大數(shù)據(jù)自動采集和傳輸、大數(shù)據(jù)應(yīng)用、人工智能應(yīng)用以及自動化和機器人應(yīng)用等。

企業(yè)管理系統(tǒng)集成化。企業(yè)管理系統(tǒng)是企業(yè)信息化轉(zhuǎn)型的重要組成部分。但目前企業(yè)管理信息系統(tǒng)過于碎片化，有的企業(yè)的管理系統(tǒng)數(shù)目甚至達到100 多個，這意味著信息孤島大量存在，極大地影響管理工作的效率和質(zhì)量，是數(shù)字化轉(zhuǎn)型必須解決的問題。

智慧工地系統(tǒng)實用化。智慧工地意味著集成應(yīng)用云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)，形成項目管理系統(tǒng)。智慧工地系統(tǒng)實用化要求項目大量數(shù)據(jù)采集的自動化和實時化，同時要求數(shù)據(jù)高速傳輸用于項目問題的及時應(yīng)對和項目工作的及時決策。5G 技術(shù)的商用化，為此提供了可能。

智慧工地系統(tǒng)實用化將解決行業(yè)信息化最后一公里問題，提高企業(yè)的項目管理水平和效益。

BIM 應(yīng)用落地化。迄今為止，在我國已經(jīng)有相當數(shù)量的建設(shè)項目應(yīng)用了BIM 技術(shù)。BIM 應(yīng)用雖然能夠帶來展示直觀、可以利用計算機自動進行檢查設(shè)計沖突等優(yōu)點，并具有良好的應(yīng)用前景，但在實際過程中，主動應(yīng)用BIM 的項目還不多，特別是在設(shè)計項目中應(yīng)用BIM 的積極性相對較低，即BIM 應(yīng)用落地化方面存在問題。

筆者也了解到，不少單位在抓BIM 應(yīng)用落地化，有的已經(jīng)取得了一定成績。隨著數(shù)字孿生理念在行業(yè)中受到關(guān)注，以及BIM 應(yīng)用軟件的改進和BIM 應(yīng)用標準的推出和完善，BIM 應(yīng)用落地化將逐步實現(xiàn)。這將進一步提高行業(yè)信息化的水平。

5G 技術(shù)用于大數(shù)據(jù)自動采集和傳輸。工程建設(shè)行業(yè)存在對大數(shù)據(jù)采集的要求，例如，利用物聯(lián)網(wǎng)采集橋梁、隧洞等大型結(jié)構(gòu)的健康檢測數(shù)據(jù)，用于分析結(jié)構(gòu)的可靠度。

雖然從理論上講，5G 技術(shù)用于此類大數(shù)據(jù)的自動采集和傳輸是沒有問題的，但在實際過程中，會遇到一些障礙。例如，5G 要求更加密集的基站布置，實際問題是，如何在偏遠地區(qū)布置5G 基站，使得這一要求得到滿足？

大數(shù)據(jù)應(yīng)用。迄今為止，有人總結(jié)，工程建設(shè)行業(yè)存在大量數(shù)據(jù)，但是沒有大數(shù)據(jù)。關(guān)鍵問題是，數(shù)據(jù)散布在不同的政府部門、不同的企業(yè)，甚至不同的企業(yè)部門或項目。

隨著5G 應(yīng)用于數(shù)據(jù)的自動采集，以及企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，大數(shù)據(jù)分析的價值將獲得廣泛的關(guān)注，對大數(shù)據(jù)在工程建設(shè)行業(yè)中應(yīng)用的研究將被提上議事日程。大數(shù)據(jù)應(yīng)用的重點將集中在數(shù)據(jù)的獲取、管理以及大數(shù)據(jù)應(yīng)用點。

目前，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)有效支持了企業(yè)管理決策，大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究的開展將使企業(yè)管理決策支持水平提到一個新高度。它也是企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型必不可少的。

人工智能應(yīng)用。人工智能應(yīng)用當前在全世界范圍也是一個熱點。近年來，尤其在深度機器學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用于聲音識別、人臉識別等方面取得了很大進步。與人工處理相比，通過應(yīng)用人工智能技術(shù)利用計算機進行處理，可以極大提高工作效率，同時也可以收到人工難以達到的效果。

例如，將深度機器學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用于施工現(xiàn)場人員的視頻分析，可以及時發(fā)現(xiàn)違反施工安全規(guī)定的情況，通過干預(yù)，可以將施工事故的發(fā)生防范于未然。但是，在這方面有待于大量開展相關(guān)研究工作。

自動化和機器人應(yīng)用。工程建設(shè)行業(yè)的自動化和機器人研究可以追溯到約40 年前。與制造業(yè)目前已經(jīng)廣泛采用自動化和機器人技術(shù)有所不同，工程建設(shè)行業(yè)對自動化和機器人的應(yīng)用還很少，用鳳毛麟角來形容也不過分。從理論上講，突破工程建設(shè)行業(yè)的自動化和機器人技術(shù)是完全可能的。

關(guān)鍵問題是，之前我國因為人口紅利，對自動化和機器人技術(shù)應(yīng)用的需求并不迫切。但現(xiàn)在，因為用工荒已經(jīng)成為一個引人注目的問題，自動化和機器人技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)到了勢在必行的階段。

當然，為此需要開展相關(guān)研究，以便解決自動化和機器人技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)問題，為行業(yè)自動化和機器人技術(shù)應(yīng)用掃清障礙。

另外，基礎(chǔ)技術(shù)的研究和應(yīng)用同樣值得關(guān)注。例如，在我國工程建設(shè)行業(yè)，圖形平臺國產(chǎn)化是30 多年前就引起關(guān)注的問題，國家相關(guān)部門在多個“五年計劃”中給予資助和支持，但這個問題，迄今為止仍然沒有解決。類似的問題是，BIM 平臺國產(chǎn)化問題。目前，BIM 應(yīng)用如火如荼，但大家使用的BIM 建模等基礎(chǔ)軟件無一不是國外廠商提供的產(chǎn)品。

由中美貿(mào)易戰(zhàn)引起的“卡脖子”技術(shù)問題，呼喚行業(yè)關(guān)注工程建設(shè)行業(yè)圖形平臺以及BIM 平臺國產(chǎn)化問題。可喜的是，這個問題已經(jīng)引起有關(guān)部門的重視，并已開始組織科技項目進行研究和開發(fā)。

我國工程建設(shè)行業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)有40 多年的歷史，上世紀末，我們實現(xiàn)了設(shè)計工作“甩圖板”，使工程設(shè)計工作進入了一個新階段。隨著信息技術(shù)的加速發(fā)展，特別是云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)以及BIM 技術(shù)、自動化和機器人技術(shù)等的發(fā)展，我國工程建設(shè)行業(yè)信息化進入了一個新階段。

信息技術(shù)能夠幫助我們迎接行業(yè)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，但這需要相關(guān)的研究和應(yīng)用。只有及時解決信息技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)研究和應(yīng)用問題，行業(yè)信息化才能不斷進步。