楊玉勝，王美辰

（長沙理工大學 交通運輸工程學院，湖南 長沙 410114，E-mail：lywangmc@163.com）

隨著建筑業(yè)信息化、智能化的不斷發(fā)展，智慧工地的概念應運而生。所謂智慧工地，就是利用現(xiàn)代信息技術，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的管理模式，為項目的各參與方提供全新的信息交互方式，實現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)的項目管理和決策，實現(xiàn)施工現(xiàn)場管理的數(shù)字化、信息化和智能化。相較于傳統(tǒng)粗放式建筑業(yè)，智慧工地建設可以利用信息化、智能化技術，提升施工現(xiàn)場管理效率，降本增效，實現(xiàn)精益建造[1，2]。但是目前技術與管理并存的高復合型人才的缺乏，技術支持不到位，多數(shù)施工企業(yè)僅在少數(shù)環(huán)節(jié)應用智慧工地使其難以發(fā)揮自身的作用和價值等問題制約著智慧工地的發(fā)展[3]。因此，明確目前影響智慧工地建設的制約因素，提出相應的對策與建議是十分有必要的。

Petar Kochovski 等[4]認為物聯(lián)網(wǎng)可以為建筑領域提供新的高級智能應用，他們開發(fā)了兩個支持視頻通信和施工過程文檔的邊緣計算應用程序應用于智慧施工中。Eleni Iacovidou 等[5]研究了如何將RFID 與BIM 進行集成并運用到智慧施工中，結果表明RFID 的使用及其與BIM 的集成可以使建筑組件的可持續(xù)性全生命周期管理從根本上得到加強。毛志兵[6]以人工技術的發(fā)展軌跡和大數(shù)據(jù)的積累程度為依托，將智慧工地分為3 個階段，提出了智慧工地建設的一系列對策，為積極推進智慧工地的發(fā)展做出杰出的貢獻。韓豫等[7]認為智慧工地發(fā)展的重點是人工智能技術與工程項目管理的深度融合，因此設計了包含感知層、網(wǎng)絡層和應用層的智慧工地系統(tǒng)架構以實現(xiàn)智慧工地。黃建城等[8]借助新一代技術信息，建立智慧工地管理平臺的系統(tǒng)架構，并運用實際案例進行了驗證。劉潔等[9]認為智慧工地在國內(nèi)的發(fā)展仍存在很多問題，在相關學者研究的基礎上，總結出智慧工地發(fā)展阻礙因素，并采用解釋結構模型分析各因素之間的層級關系，對此提出針對性建議。賈美珊等[10]應用ISM+AHP 方法，將智慧工地建設影響因素分為5 個層級，找出最直接影響因素和最主要影響因素，并對如何提升智慧工地建設水平進行剖析。

綜上可以發(fā)現(xiàn)，以往大多是對技術開發(fā)應用、項目具體實踐、人工智能的應用等方面進行研究，而僅有少數(shù)學者對影響智慧工地建設的制約因素方面進行了研究，且多采用ISM（解釋結構方程模型），但是ISM 只能對各影響因素之間的層次進行劃分，無法對各影響因素之間的影響程度進行分析，且無法確定因素之間關系的強弱。而結構方程模型（Structural Equation Modeling，SEM）不僅能夠考慮變量之間的相互關系，還能夠解決指標體系難以被測量和量化等問題，可用來分析各影響因素之間的影響程度。為此，本文從經(jīng)濟、環(huán)境、人員、管理、技術5 個主要因素出發(fā)，采用結構方程模型分析影響智慧工地建設的制約因素作用機制，并提出相應的對策與建議。

1 智慧工地建設影響因素分析

回顧以往國內(nèi)對智慧工地的研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)文獻針對智慧工地的研究都是在施工現(xiàn)場管理、技術集成、實際應用與未來展望上，鮮有對影響智慧工地建設的制約因素進行研究。

根據(jù)中國知網(wǎng)統(tǒng)計，國內(nèi)對于智慧工地的研究最早從2013 年開始，統(tǒng)計近6 年以來對智慧工地的研究文獻發(fā)現(xiàn)，研究關注度從2018 年以后開始大幅增長，如圖1 所示。

圖1 智慧工地文獻研究數(shù)量趨勢圖

為了科學有效地確定智慧工地建設的影響因素，本文通過知網(wǎng)、維普、萬方等數(shù)據(jù)庫輸入“智慧工地”“智慧建造” 等關鍵詞進行搜索，初步篩選得到相關文獻37 篇，并從中識別出30 個影響因素。為了保證所識別影響因素的可靠性及有效性，對初步選取的影響因素進行進一步的修正。結合相關領域?qū)＜以L談對其進行論證，刪除不相關的因素，合并交叉重復的因素，增加專家認可卻沒有被識別的因素，最終進行匯總整理得到20 個主要影響因素。智慧工地建設的影響因素相對比較離散，將各類相近或相同的因素進行整合，從整體上大概分為五類：經(jīng)濟、環(huán)境、人員、管理和技術因素，建立智慧工地建設影響因素指標體系，如表1 所示。

表1 智慧工地建設影響因素指標體系

2 問卷數(shù)據(jù)分析

2.1 數(shù)據(jù)來源

根據(jù)智慧工地建設影響因素指標體系表建立問卷，采用李克特的5 級量表法設置1～5 分的評價維度，內(nèi)容包括：一是受訪者的背景資料，主要包括年齡、學歷、單位性質(zhì)、工作經(jīng)驗等；二是受訪者對表1 中各影響因素的打分，從“1” 到“5” 影響程度逐級遞增；三是受訪者其他意見反饋。

主要受訪對象為建設單位（23.84%）、施工單位（28.48%）、設計單位（21.52%）、政府（10.26%）高校及科研機構（15.89%）。受訪者年齡在31～40歲之間的占總數(shù)的43.71%，這個年齡段的工作者擁有更為豐富的工作經(jīng)驗，可以理性的分析問題；從受訪者的學歷來看，本科及以上學歷的比例達到69.36%，這些人擁有專業(yè)的理論知識，可以專業(yè)地思考問題。此次調(diào)查涵蓋了不同年齡段、教育背景、工作性質(zhì)等，同時所有受訪者均對智慧工地有一定的了解，保證問卷數(shù)據(jù)的可信度。

本次問卷調(diào)查通過線上和線下同時發(fā)放，最后共收回326 份，其中剔除無效問卷24 份，得到問卷302 份，有效問卷率92.64%。Barrett[12]認為樣本數(shù)應大于200 個，同時也提出由于結構方程模型執(zhí)行時一般采用內(nèi)置的最大似然法，該方法在樣本數(shù)大于500 時，卡方值會嚴重膨脹，導致模型的擬合度不佳。本文收集到的樣本有302 份，超過了200，且不超過500，滿足要求。

2.2 信效度分析

運用SPSS22.0 軟件對調(diào)查的數(shù)據(jù)進行信效度分析，該問卷整體Cronbach α（克朗巴哈系數(shù)）為0.935，說明問卷數(shù)據(jù)整體信度較高。經(jīng)檢驗KMO值為0.939，大于0.9，同時Bartlett 球體檢驗顯著性水平無限接近于0，說明此次調(diào)查問卷所收集的數(shù)據(jù)非常適合做因子分析。以經(jīng)濟、環(huán)境、人員、管理、技術5 個潛變量為單位構建測量模型，運用Amos 24.0 軟件進行效度檢驗，一般要求平均方差提取值AVE 大于0.5，組合信度CR 大于0.6。模型驗證性因子分析結果如表2 所示，所有指標都符合要求，表明該問卷擁有較好的收斂效度。

表2 驗證性因子分析結果

3 結構方程建模與分析

3.1 評價指標的選取

構建結構方程模型，需要對假設模型及得到的數(shù)據(jù)進行“違規(guī)估計” 檢驗。榮泰生[13]、Hair 等[14]認為“違犯估計” 要符合以下3 條規(guī)則：一是因子載荷和結構路徑系數(shù)要達到顯著的水平；二是標準化系數(shù)最好在0.95 以下；三是誤差項的估計系數(shù)不能為負?！斑`規(guī)估計” 檢驗后要進行模型適配度的檢驗，綜合考慮相關學者[15～17]的研究結論，各適配度指標及取值范圍如表3 所示。

表3 評價指標標準表

3.2 一階模型建模分析

在Amos 24.0 軟件中建立一階結構方程模型，如圖2 所示，將調(diào)查問卷數(shù)據(jù)帶入一階模型后進行運算。根據(jù)運算結果可知，一階模型沒有負誤差項變異的存在，且其標準化系數(shù)在可接受范圍內(nèi)，可以通過違規(guī)估計檢驗。在擬合結果中，χ2/df=1.216＜3，GFI=0.942>0.9，AGFI=0.923>0.9，CFI=0.990>0.9，TLI=0.988>0.9，IFI=0.990>0.9，RMSER=0.027＜0.05，SRMR=0.037＜0.05，表明該模型的指標適配度良好。5 個潛變量之間的相關性均在0.55～0.73 之間，說明影響智慧工地建設的潛變量之間存在較高的相關性。

圖2 一階驗證性因子分析模型

3.3 二階模型建模分析

由上述分析結果可知，5 個潛變量之間相互關聯(lián)性較強，假定其可能受到某個更高階的共同潛在因素的影響。以智慧工地建設作為更高階的潛在因素，通過構建二階驗證性因子分析模型對5 個潛變量與智慧工地建設之間的關聯(lián)性進行分析，將調(diào)查數(shù)據(jù)帶入新構建的二階模型進行擬合分析，如圖3 所示。

圖3 二階驗證性因子分析模型

對二階模型的擬合結果進行分析：潛變量和觀測變量的殘差均為正值，且χ2/df=1.205＜3，GFI=0.940>0.9，AGFI=0.924>0.9，CFI=0.990>0.9，TLI=0.989>0.9，IFI=0.990>0.9，RMSER=0.026＜0.05，SRMR=0.038＜0.05，適配度指標結果理想，說明模型的擬合度良好。

3.4 結果分析

為進一步分析經(jīng)濟、環(huán)境、人員、管理、技術5個潛變量和20個觀測變量之間的相互關系及對智慧工地建設的影響程度，通過加權平均算法[18]得到其權重。具體計算結果如表4 所示。

表4 智慧工地建設關鍵指標權重

3.4.1 結構模型解析

從表4 中可以得到5 個潛變量的影響程度排名：經(jīng)濟>技術>環(huán)境>管理>人員，其中經(jīng)濟因素和技術因素所占權重較大，分別為0.2211 和0.2085。主要是因為智慧工地在建設過程中需要先進的電子設備與網(wǎng)絡技術作為基礎支撐，但是目前很多施工企業(yè)的相關軟硬件配套設施不夠完善且沒有建立全面有效的網(wǎng)絡體系。同時相較于傳統(tǒng)施工工地而言，智能設備的應用意味著更多的建設成本，還要投入大量的時間和精力去進行人員的學習和培訓，需要配備相應的專業(yè)技術人員和管理人員，無疑增加了工地的運營成本，這在很大程度上阻礙了智慧工地在我國的發(fā)展和應用。

3.4.2 測量模型解析

（1）經(jīng)濟因素。設備購買、安裝、使用成本在經(jīng)濟因素中所占比例最大，為0.2736。在實際應用過程中，智慧工地管理系統(tǒng)中包括了很多的前沿技術引進及各類高科技硬件設施，使得企業(yè)在應用智慧工地前，需要投入較多的資金，為了配套智慧工地的應用，需設置專門機構和配備專職人員，同時后期仍需要一定資金維持智慧工地的運行。

（2）環(huán)境因素。政府激勵扶持政策和標準、規(guī)范完善度在環(huán)境因素中所占權重均為0.2615。政府作為智慧工地建設和發(fā)展過程中的引導者和推動者，負責智慧工地激勵政策、技術標準的制定，申報智慧工地應用的程序?qū)徟取５钦菩械恼呷源嬖诓痪唧w、不全面、缺乏可操作性等問題，包括缺乏長期推進戰(zhàn)略和機制來促進智慧工地的廣泛應用，因地區(qū)及行業(yè)標準差異大，對于智慧工地的建設沒有統(tǒng)一的標準，這些問題在很大程度阻礙了智慧工地的發(fā)展。

（3）人員因素。雖然人員因素在5 個潛變量中占比是最小的，但是也不容忽視，其中人才引進和培養(yǎng)在人員因素中所占權重最高，為0.3304。建設智慧工地需要配備專業(yè)的技術人員團隊隨時對數(shù)據(jù)進行分析和處理，但是我國對于智慧工地的應用開始的比較晚，導致專業(yè)技術人才的缺乏，遇到高難度的技術問題難以解決，所以人才引進與培養(yǎng)就顯得十分重要。

（4）管理因素。管理制度完善度的權重為0.2745。智慧工地應用的主要作用是聚焦于施工現(xiàn)場，將各類信息化技術、智能化技術與施工現(xiàn)場緊密結合起來，達到真正的智能化、系統(tǒng)化、全面化、高效化的智慧工地管理模式。但是在真正的施工現(xiàn)場中，技術、軟件、硬件之間的協(xié)同合作沒有達到完全的契合，由于目前的管理模式與智慧工地的匹配度較低，導致無法通過施工現(xiàn)場的智能電子設備對人、材、機進行實時監(jiān)控，對突發(fā)情況無法進行及時的發(fā)現(xiàn)與處理。

（5）技術因素。技術因素中管理平臺集成化程度所占權重為0.2787。目前，現(xiàn)有的智慧工地管理平臺[19]主要是將各功能模塊進行整合，但是由于管理系統(tǒng)集成化程度低，更多地是將施工現(xiàn)場的部分數(shù)據(jù)信息在面板中進行展示，未能將獲得的數(shù)據(jù)信息與現(xiàn)場管理進行融合，并且部分模塊之間的數(shù)據(jù)難以共享，形成“信息孤島”，這與真正意義上的信息化、智能化、智慧化的智慧工地管理平臺相差甚遠。

4 對策與建議

為了推進我國智慧工地建設，在上述對智慧工地建設制約因素分析結論的基礎上，提出以下幾點策略建議：

（1）降低智慧工地的應用成本。一是政府加大研發(fā)投入，降低智慧工地所需智能設備的生產(chǎn)成本，規(guī)范市場價格，同時盡快實現(xiàn)數(shù)據(jù)標準化、統(tǒng)一化、通用化，降低準入門檻，滿足用戶和市場的需求；二是政府可以加大宣傳智慧工地建設所帶來的經(jīng)濟效益，讓施工企業(yè)明白智慧工地的建設不僅利于管理，更能節(jié)省人力物力，同時避免許多不必要的損失，從而提高工程項目的效益水平。

（2）加強政府推動力，完善相關制度和標準。政府可以制定相關的優(yōu)惠政策和財政支持，對采用智慧工地的施工企業(yè)給予減稅減負，調(diào)動企業(yè)開展智慧工地建設的積極性。同時完善權益保障法律法規(guī)，明確參與主體的權責和風險分擔方式，提高參與主體的支持力度與配合程度，制定建設標準、驗收標準、技術標準規(guī)范體系，使智慧工地建設有“據(jù)” 可依。

（3）加大人才培養(yǎng)力度。國家可以加大對管理與技術結合的復合型人才的培養(yǎng)力度，做好充分的人才儲備；企業(yè)可以采用多樣化的培訓方式，對內(nèi)部人員進行智慧工地的培訓，提升人員綜合能力；同時企業(yè)可以采用與高校聯(lián)合的方式，引進技術和管理人才，共同進行智慧工地應用項目。

（4）完善智慧工地管理制度。完善智慧工地管理制度主要針對人材機的管理制度。關于人員管理問題，可以在企業(yè)內(nèi)部成立專門的技術部，設立專項智慧工地管理團隊，培養(yǎng)管理與技術相結合的復合型人才，完善與智慧工地相匹配的人員管理制度；在材料管理方面，利用智慧工地設備對施工現(xiàn)場的材料使用情況進行實時監(jiān)控和統(tǒng)一管理，應用電子存檔的方法進行記錄，方便專項管理人員隨時了解材料的運行情況；在機械設備管理方面，政府可以制定國家設備標準，規(guī)范設備市場，企業(yè)可以提高機械設備的自身信息化管理，對設備數(shù)據(jù)及時進行傳輸與分析。

（5）提高智慧工地管理平臺集成化程度。依托物聯(lián)網(wǎng)[20]、大數(shù)據(jù)和BIM[21等信息化技術和人工智能技術，對施工現(xiàn)場所產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)信息，包括成本、質(zhì)量、進度、安全等關鍵數(shù)據(jù)進行充分挖掘和整合。打通信息孤島，實現(xiàn)多平臺數(shù)據(jù)兼容，實現(xiàn)施工企業(yè)內(nèi)部，項目與項目之間的數(shù)據(jù)互通與協(xié)同。搭建基于BIM 的可視化平臺，開發(fā)平臺各業(yè)務子系統(tǒng)，不僅能夠協(xié)同運作，也可以獨立運行，同時借助多種應用終端，實現(xiàn)智能化和信息化的項目管理。

5 結語

建設智慧工地是實現(xiàn)我國建筑行業(yè)智能化、信息化、可視化的重要一步，同時發(fā)現(xiàn)當前我國智慧工地建設的不足之處也尤為關鍵。通過文獻梳理篩選出現(xiàn)階段智慧工地建設的制約因素，運用結構方程模型（SEM）對影響智慧工地建設的制約因素進行分析，所建立的模型發(fā)揮了結構方程模型能較好地考慮變量之間相互關系的優(yōu)勢，解決了指標體系難以被測量和量化等問題，對模型擬合結果進行分析，得到各指標之間的相互影響作用，并從中得到如下結論：各潛變量對智慧工地建設的影響程度從大到小為：經(jīng)濟因素>技術因素>環(huán)境因素>管理因素>人員因素，認為智能設備購買安裝使用成本、政府激勵扶持政策、標準規(guī)范完善度、人才引進和培養(yǎng)、管理制度完善度、管理平臺集成化程度是目前建設智慧工地應率先考慮的重要因素，對此提出具有針對性的對策與建議，完善了國內(nèi)關于智慧工地建設的研究，為智慧工地建設提供理論意義。

上述研究是基于已掌握的專業(yè)知識進行的路徑分析，但模型需要投入到實踐中進一步驗證。由于智慧工地在國內(nèi)的發(fā)展時間較短，研究文獻數(shù)量較少，所搜集到的資料數(shù)量受到限制，并且所用的調(diào)查問卷樣本數(shù)據(jù)具有時效性，待后期智慧工地發(fā)展成熟后，需要進行進一步的調(diào)研，對模型進行完善，以便增加模型的準確度。