“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的工程管理

文｜本刊記者 王景

每一次的科技革命都會(huì)催生出新產(chǎn)業(yè)，18世紀(jì)末，由于蒸汽機(jī)的出現(xiàn)帶動(dòng)了產(chǎn)業(yè)的機(jī)械化；20世紀(jì)初，基于勞動(dòng)分工、電力驅(qū)動(dòng)的大規(guī)模生產(chǎn)，帶來(lái)了第二次工業(yè)革命；第三次工業(yè)革命則帶來(lái)了電子和IT技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了制造流程的進(jìn)一步自動(dòng)化，而基于信息物理融合系統(tǒng)，產(chǎn)生了第四次工業(yè)革命。

面對(duì)第四次工業(yè)革命，一些國(guó)家都出臺(tái)了應(yīng)對(duì)以及抓住機(jī)遇的措施。2013年4月，漢諾威工業(yè)博覽會(huì)，德國(guó)政府提出工業(yè)4.0概念，它描繪了制造業(yè)的未來(lái)愿景，提出繼蒸汽機(jī)的應(yīng)用、規(guī)?；a(chǎn)和電子信息技術(shù)等三次工業(yè)革命后，人類將迎來(lái)以信息物理融合系統(tǒng)(CPS)為基礎(chǔ)，以生產(chǎn)高度數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、機(jī)器自組織為標(biāo)志的第四次工業(yè)革命。

“工業(yè)4.0”三大主題包括“智能工廠”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過(guò)程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)；“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用等。該計(jì)劃將特別注重吸引中小企業(yè)參與，力圖使中小企業(yè)成為新一代智能化生產(chǎn)技術(shù)的使用者和受益者，同時(shí)也成為先進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)造者和供應(yīng)者；“智能物流”，主要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、務(wù)聯(lián)網(wǎng)，整合物流資源，充分發(fā)揮現(xiàn)有物流資源供應(yīng)方的效率，需求方則能夠快速獲得服務(wù)匹配，得到物流支持。

華中科技大學(xué)校長(zhǎng)丁烈云認(rèn)為：“工業(yè)4.0的本質(zhì)是智能工廠，智能工廠從何而來(lái)呢？這其中有兩個(gè)工廠，一個(gè)是真實(shí)的工廠，就是我們所說(shuō)的前臺(tái)；另一個(gè)就是虛擬工廠，把真實(shí)工廠的所有數(shù)據(jù)錄入到虛擬的工廠里，或者說(shuō)真實(shí)工廠還沒出現(xiàn)前，虛擬的工廠已經(jīng)開始利用各種信息模型形成一個(gè)虛擬工廠。有了這兩個(gè)工廠后，通過(guò)把虛擬工廠與現(xiàn)實(shí)工廠建立聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)了信息流與物理系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，形成了智能的網(wǎng)絡(luò)，或者說(shuō)形成了一個(gè)現(xiàn)實(shí)世界對(duì)虛擬世界的有機(jī)互動(dòng)。這實(shí)際上也是工業(yè)4.0的核心?！?/p>

“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的大數(shù)據(jù)

李克強(qiáng)總理今年“兩會(huì)”上提出“互聯(lián)網(wǎng)+”計(jì)劃，提出要促進(jìn)云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)為代表的新一代信息技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的深度融合。那么互聯(lián)網(wǎng)到底能“+”什么，實(shí)際上，互聯(lián)網(wǎng)可以加金融、交通、民生、工業(yè)、醫(yī)療等等，而有了“互聯(lián)網(wǎng)+”，也就開啟了一個(gè)新的大數(shù)據(jù)時(shí)代。

在90年代時(shí)，人們應(yīng)用的主要是PC機(jī)，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是TB級(jí)數(shù)據(jù)，而到了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，人們所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是PB級(jí)數(shù)據(jù)，到了2010年，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是ZB級(jí)數(shù)據(jù)，如今，我們產(chǎn)生了兩位數(shù)ZB級(jí)數(shù)據(jù)?？梢钥吹剑瑥腄B、PB、ZB之間遞增著一千倍的數(shù)量級(jí)，所以說(shuō)“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來(lái)進(jìn)一步開啟了大數(shù)據(jù)應(yīng)用。

談及大數(shù)據(jù)，各國(guó)政府對(duì)其都非常重視，美國(guó)政府將大數(shù)據(jù)上升到未來(lái)的新石油的戰(zhàn)略地位；學(xué)術(shù)界世界頂級(jí)期刊Science也發(fā)表了相關(guān)大數(shù)據(jù)的論文；一些跨國(guó)公司也紛紛涉足互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)。大數(shù)據(jù)為什么受到如此關(guān)注？因?yàn)榇髷?shù)據(jù)可以帶來(lái)思維的變革、管理的變革和商業(yè)的變革。丁烈云對(duì)此具體解釋到：“思維的變革，比如說(shuō)2014年世界杯上出現(xiàn)的情景，阿根廷與荷蘭的比賽中，阿根廷的守門員手上拿了一個(gè)小紙條，是對(duì)方發(fā)點(diǎn)球運(yùn)動(dòng)員的發(fā)球習(xí)慣，這其實(shí)就是用大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的，最后阿根廷4：2戰(zhàn)勝了荷蘭，這并不是阿根廷踢敗了荷蘭隊(duì)，而是大數(shù)據(jù)把荷蘭隊(duì)打敗了。大數(shù)據(jù)帶來(lái)商業(yè)的變革，比如說(shuō)人們經(jīng)常使用的淘寶網(wǎng)，去年僅‘雙十一’的單日成交量就高達(dá)570多億。大數(shù)據(jù)還帶來(lái)管理的變革，現(xiàn)在衛(wèi)生防疫部門經(jīng)常要預(yù)測(cè)流行病，它的數(shù)據(jù)來(lái)自各個(gè)醫(yī)院患者的就診情況，衛(wèi)生防疫部門將這些信息匯總后預(yù)測(cè)傳染病的發(fā)展情況。而谷歌公司則有更好的辦法，由于好多人不一定去醫(yī)院，可能就在網(wǎng)上打一些關(guān)鍵詞搜索他需要的藥物，或者說(shuō)了解病情的狀態(tài)，谷歌就利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，可以比衛(wèi)生防疫部門早一到兩個(gè)禮拜預(yù)測(cè)到流行病的發(fā)展趨勢(shì)?！?/p>

縱觀全球，德國(guó)有工業(yè)4.0，中國(guó)則有中國(guó)制造2025。其戰(zhàn)略目標(biāo)是立足國(guó)情，立足現(xiàn)實(shí)，力爭(zhēng)通過(guò)“三步走”實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)。第一步：力爭(zhēng)用十年時(shí)間，邁入制造強(qiáng)國(guó)行列。第二步：到2035年，我國(guó)制造業(yè)整體達(dá)到世界制造強(qiáng)國(guó)陣營(yíng)中等水平。創(chuàng)新能力大幅提升，重點(diǎn)領(lǐng)域發(fā)展取得重大突破，整體競(jìng)爭(zhēng)力明顯增強(qiáng)，優(yōu)勢(shì)行業(yè)形成全球創(chuàng)新引領(lǐng)能力，全面實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。第三步：新中國(guó)成立一百年時(shí)，制造業(yè)大國(guó)地位更加鞏固，綜合實(shí)力進(jìn)入世界制造強(qiáng)國(guó)前列。制造業(yè)主要領(lǐng)域具有創(chuàng)新引領(lǐng)能力和明顯競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，建成全球領(lǐng)先的技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)體系。

“互聯(lián)網(wǎng)+”智能建造

對(duì)于工程建設(shè)行業(yè)而言，盡管這些年來(lái)新技術(shù)的運(yùn)用，以及生產(chǎn)方式的改變，為整個(gè)行業(yè)帶來(lái)了一些變革，但總體來(lái)說(shuō)，工程建設(shè)行業(yè)還是一個(gè)粗放型生產(chǎn)方式，存在著資源浪費(fèi)、環(huán)境污染、效益低下、事故頻發(fā)、用工短缺等問題。

如何將粗放型的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變?yōu)榫婊纳a(chǎn)方式？答案就是依靠信息技術(shù)?；厥仔畔⒓夹g(shù)在整個(gè)行業(yè)的應(yīng)用歷程，從60年代的結(jié)構(gòu)分析開始，到80年代的CAD，再到90年代3D等，這些信息技術(shù)大多應(yīng)用在建筑、工程設(shè)計(jì)以及建造三方面。盡管應(yīng)用了信息技術(shù)，但對(duì)于整個(gè)行業(yè)而言還是分散、獨(dú)資、個(gè)體化的應(yīng)用，并沒有利用信息技術(shù)在行業(yè)內(nèi)架起橋梁，消除信息孤島。

工程建設(shè)行業(yè)的發(fā)展需要?jiǎng)?chuàng)新驅(qū)動(dòng)、綠色發(fā)展、轉(zhuǎn)型升級(jí)、提升增效，它的核心則是數(shù)字建造、智能建造。要想實(shí)現(xiàn)智能建造需要把整個(gè)物流過(guò)程以數(shù)字化的形式表現(xiàn)出來(lái)，在這個(gè)基礎(chǔ)上才能實(shí)現(xiàn)智能制造?！叭欢こ探ㄔO(shè)行業(yè)的特點(diǎn)以及產(chǎn)品的個(gè)性化，很難做到標(biāo)準(zhǔn)化，因此落后于制造業(yè)。但現(xiàn)在可以利用‘互聯(lián)網(wǎng)+’和大數(shù)據(jù)的機(jī)遇，實(shí)現(xiàn)行業(yè)跨越式的發(fā)展，縮小行業(yè)與制造業(yè)的差距。”丁烈云總結(jié)到。

要實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)行業(yè)的“4.0”或者說(shuō)工程建設(shè)行業(yè)的“2025”，需要注意以下幾個(gè)要點(diǎn)。要點(diǎn)一是要建兩個(gè)工地，一個(gè)是實(shí)體工地，一個(gè)是數(shù)字工地。數(shù)字工地就是把工地所有的生產(chǎn)要素，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)布置傳感器記錄下來(lái)，變成一個(gè)數(shù)字工地，有各種各樣的傳感器。要點(diǎn)二是要有兩個(gè)過(guò)程，即實(shí)體物質(zhì)建造過(guò)程和產(chǎn)品數(shù)字化過(guò)程。有了兩個(gè)工地，兩個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，一個(gè)實(shí)體工地，一個(gè)虛擬工地，一個(gè)實(shí)體的生產(chǎn)過(guò)程，一個(gè)虛擬的生產(chǎn)過(guò)程，我們可以在上面實(shí)行增值。要點(diǎn)三是要先試后建，后臺(tái)支持前臺(tái)。以武漢國(guó)際波蘭中心項(xiàng)目為例，中間天空會(huì)所達(dá)1400噸，如果直接進(jìn)行吊裝，安全風(fēng)險(xiǎn)極大；而如果先試后建，就減少了很多安全隱患。后臺(tái)支持前臺(tái)方面則可以利用后臺(tái)強(qiáng)大的“智慧”來(lái)支持前臺(tái)，通過(guò)Pad和各種各樣的終端指導(dǎo)前臺(tái)作業(yè)人員進(jìn)行作業(yè)。要點(diǎn)四是要有兩個(gè)產(chǎn)品，即實(shí)體建筑產(chǎn)品和虛擬數(shù)字產(chǎn)品。

“互聯(lián)網(wǎng)+”安全管理

以地鐵應(yīng)用為例，地鐵工程每年產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，怎么才能把這些數(shù)據(jù)利用起來(lái)？這需要把大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，建立一個(gè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，同時(shí)進(jìn)行分類，建立標(biāo)準(zhǔn)體系、采集機(jī)制、存儲(chǔ)方式等。一直以來(lái)，地鐵工程建設(shè)是高風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)，地鐵安全事故不僅僅是生產(chǎn)事故，有可能還會(huì)引發(fā)成公共安全事故。大數(shù)據(jù)地鐵安全管理或者說(shuō)安全風(fēng)險(xiǎn)管理涵蓋內(nèi)容很多，其中預(yù)防控制就是其中重要的一部分內(nèi)容。

海因里希法則認(rèn)為，當(dāng)一個(gè)企業(yè)有300起隱患或違章，必然要發(fā)生29起輕傷或故障，另外還有一起重傷、死亡或重大事故。這表明很多事故是由于人的行為不當(dāng)而引起的。目前，各個(gè)城市的地鐵建設(shè)主要依靠三千多萬(wàn)的農(nóng)民工，這其中所蘊(yùn)含著多種安全隱患。

丁烈云向記者具體介紹到：“近年來(lái)，我們拍了近8萬(wàn)張不安全行為照片。這么多不安全的行為，里面有沒有規(guī)律可循？在地鐵建設(shè)之前，相關(guān)項(xiàng)目培訓(xùn)人員會(huì)對(duì)工人進(jìn)行安全條例培訓(xùn)，但往往是專業(yè)技術(shù)人員在上面講，底下工人在聊天、打瞌睡，安全培訓(xùn)效果根本達(dá)不到預(yù)期。我們就在想，能不能有規(guī)律性、精準(zhǔn)、針對(duì)的進(jìn)行培訓(xùn)呢？這就需要首先了解這些不安全行為的規(guī)律是什么。所以我們把近8萬(wàn)張照片進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，這其實(shí)就是一個(gè)大數(shù)據(jù)，然后通過(guò)向量空間建模，利用向量用計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)分析。得到了不同施工階段、不同工人會(huì)產(chǎn)生哪些不安全的行為，會(huì)造成哪些可能的傷害。有了這個(gè)結(jié)果后，我們開發(fā)了一個(gè)地鐵安全培訓(xùn)系統(tǒng)。實(shí)際上就是一打開圖庫(kù)，會(huì)出現(xiàn)一張張圖片，讓工人指出哪個(gè)地方有不安全的行為。通過(guò)這種非常有針對(duì)性、生動(dòng)的形式，對(duì)工人進(jìn)行有效的安全培訓(xùn)。”

地鐵工程安全事故本身是各種能量耦合的過(guò)程，比如現(xiàn)場(chǎng)光能、電能、熱能等耦合，這些耦合其實(shí)可以通過(guò)大數(shù)據(jù)分析其規(guī)律。有了能量耦合的規(guī)律后，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)可以對(duì)它進(jìn)行控制，進(jìn)行截耦控制，距離隔離、禁區(qū)隔離、盲區(qū)隔離、加強(qiáng)隔離等等，同時(shí)利用物聯(lián)網(wǎng)、感知結(jié)構(gòu)、環(huán)境、行為、狀態(tài)等實(shí)時(shí)分析安全風(fēng)險(xiǎn)，最后通過(guò)聲光電因素進(jìn)行報(bào)警。

安全管理機(jī)制方面，主要建立責(zé)任主體誠(chéng)信體系。將所有工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)取證，同步驗(yàn)收，對(duì)一些隱蔽工程建立電子航站，一鍵歸檔，這樣就形成了各項(xiàng)目的誠(chéng)信記錄。同時(shí)搭建誠(chéng)信平臺(tái)，建立負(fù)面安全清單，通過(guò)這個(gè)清單進(jìn)行安全質(zhì)量的管理。