區塊鏈技術在建筑工程項目管理中的應用

張振華

（蘭州交通大學 建筑與城市規劃學院，甘肅 蘭州 730070）

0 引 言

近年來，建筑新結構和綜合系統的復雜化已成為大型結構項目的一個顯著特點，設計的復雜性需要建筑行業對性能需求重新進行思考。隨著技術發展速度呈指數級增長，作為建筑工程項目的管理者必須學會通過采用新的實踐和技術來適應不斷變化的環境。目前，區塊鏈就是這樣一種技術，在金融、征信、政務、知識產權保護等方面進行了探索利用。盡管它在多個行業中獲得了良好的發展勢頭，但為了充分理解其在建筑行業中的潛力，還需進行更深入的研究。

目前，區塊鏈技術在全球各行各業工作流程中的實施都受到了廣泛的關注。但截至目前，建筑行業在區塊鏈的實現方面進展緩慢。據估計，與其他行業相比，建筑行業的工作效率在過去五十年中只提升了一半。建筑工程項目經常受到一系列項目執行問題的困擾，特別是協作、信任、透明度和監管的問題。目前，區塊鏈技術在建筑工程項目管理中的應用還處于起步階段，因此探討其在實際建筑工程項目管理中的應用具有重要的理論和現實意義。

1 區塊鏈概述

區塊鏈的核心可描述為由按時間順序排列的“區塊”組成的一個鏈式數字賬本，其中每個新區塊都是網絡活動的記錄并被添加到現有區塊鏈的末端。因此，區塊鏈的基本單位是涉及一個或多個實體的單一交易，這可能是一個支付過程，也可能是一個信息轉移的過程。區塊鏈中的每個區塊都可以定義為一個加密的信息，這些信息被存儲、打上時間戳，同時自動分發到多個服務器，并將多筆交易合并成一個區塊，區塊由網絡參與者或“礦工”驗證，它們部署計算資源、相互競爭，以創建下一個區塊。如果一個區塊被成功驗證，它便會被附加到以前的鏈上，因此被稱為區塊鏈。由于區塊鏈上的交易是按時間順序連接的，所以數據一旦被驗證便不能更改；并且該鏈越長，越難對之前的區塊進行修改，相對應數據的信任度越高。此外，區塊鏈在去中心化的網絡上運行，在公共區塊鏈中驗證交易和添加區塊的過程是完全分布式的，這便消除了對第三方中介的需求，消除了各類價值交換中可能出現的成本、風險、信息和控制等方面的摩擦。綜上，區塊鏈技術具有不可篡改、公開透明、去中心化、安全性等特點，而建筑行業中區塊鏈的應用也正是基于這些特性。

2 當前的區塊鏈應用

區塊鏈首先被運用于金融技術領域，現在已經擴展到其他工業部門，特別是供應鏈管理應用。金融科技中已實際報道過很多實際應用案例，例如數字貨幣（比特幣、Ethereum等）中的區塊鏈。

2.1 自動化文書處理

自動化文書在貿易流動中得到了廣泛的應用。例如，將冷藏貨物從東非運到歐洲，需要大約30個人和組織的蓋章和批準，這些人和組織必須在200多個場合相互交流，在每一次互動中文件都有可能受到不同程度的不公平對待。而在實際文書處理中，與貿易相關的文書處理成本約為實際運輸成本的15%～50%。為了解決這些效率低下的問題，實現紙質記錄的數字化，2015年IBM和Maersk經過聯合調查和研究，最終確定了命名為“Tradelens”的區塊鏈解決方案，以此來連接托運人、承運人、港口和海關的龐大全球網絡。在這些試點中，每一個批準的相關文件都有區塊鏈的影子，這意味著傳統的IT系統沒有被取代，而是得到了增強，但供應鏈中大量的文書工作卻阻礙了所有種類的貿易流動，這表明區塊鏈是一個有前途的領域。

2.2 可追溯性

使用當前的企業資源規劃系統，零售商和公共衛生監管部門很難確定食源性疾病爆發的源頭，這意味著可能需要更多的時間來追蹤受污染食材的來源以及它們被運送的地點。為了方便追蹤食品的原產地點，沃爾瑪與IBM合作，通過上位區塊鏈賬本追蹤食品的動向，在這個新系統中農場產地、批號、工廠數據、到期日期和運輸細節等數據都被寫在區塊鏈上，并立即向所有網絡成員開放。如果在其中一條區塊鏈增強的供應鏈內爆發食源性疾病，通過這些數據能夠在幾秒鐘內追蹤到產地。此外，沃爾瑪認為區塊鏈還可以減少食品浪費，因為新獲得的數據被用作優化訂單數量的參數。與此同時，區塊鏈技術還在提高交易效率、保證交易公平等方面有廣泛的應用。

3 區塊鏈技術在建筑業的應用

建筑項目的實施是一個高度規范的過程。近年來，各國政府均針對建筑項目實施了一系列規范和條例，并為項目中的各種要素規定了最低實施標準，這些標準需要個人和權威機構的聯合認證和批準。同時，也暴露出建筑行業內很常見的信任問題，這種信任沖突的產生是由于項目的高度復雜性、風險性和不確定性造成的。由此可見，信任和透明度正在成為施工管理者面臨的巨大挑戰。

3.1 信息管理

近幾年，區塊鏈的潛力在建筑行業得到了廣泛關注，能夠為建筑行業的信息管理問題提供有效的解決方案。在過去，建筑過程在一定程度上是分散的，企業要么專攻信息流程，要么專攻材料流程。信息流程由一連串的紙質文檔和人們以緊密合作的方式創建，然后再通過整理與合并成為大型的完整文檔，但存在的問題是信息的共享并不頻繁。如今，數字技術使施工過程進一步碎片化，數字化溝通導致公司規模越來越小，跨越組織和法律邊界的信息交流更加頻繁。現在規劃和設計過程幾乎完全數字化，信息以數字格式共享。目前，區塊鏈技術在建筑領域的使用案例有維護數字財產記錄、時間戳行為或交易、多簽名交易等。

3.2 建筑項目管理

區塊鏈可以為建筑項目生命周期各個階段的信息管理提供可靠的基礎保障。如建筑管理的數字化，即“建筑4.0”，指的是建筑行業內正在進行的工作實踐數字化。在這里，數字技術從本質上改變了工作流程的基本原理，其重要性在整個建筑行業得到了認可。德國工商協會指出，93%的建筑公司認為數字技術將很快被整合到他們的每一個工作流程中，雖然這對“建筑4.0”的認識有所提高，但企業仍在努力理解其實施背后的原理。為了理解建筑業數字化的潛力，國外研究者確定了4個關鍵指標：數字數據、自動化、連接性和數字訪問。這些關鍵指標具有高度的通用性，可以實施在建筑的任何領域，特別是在物流、采購和生產方面。但由于人們對其實施缺乏認識和理解，在建筑企業中數字化程度非常低，因此建筑企業必須了解如何實施這些新技術。

3.3 建筑信息模型與區塊鏈技術的融合

BIM是一種基于3D模型的智能流程，它不僅為建筑、工程和施工專業人員提供了極大的便利，同時還有助于更加高效地進行規劃、設計、施工和管理建筑。BIM技術正因它的協作特點和建立數據共享的方法在徹底改變建筑過程。但從法律的角度看，輸入到BIM的大量信息都具有相關性，因此可以說BIM也是指對具有法律意義的信息進行管理。針對此問題，有人提出法律和安全問題是BIM采用的主要障礙。目前，國外一些公司正在開發一個基于區塊鏈的解決方案，該方案要將BIM革新為一個具有法律約束力的協作平臺。這個平臺的最終目的是創建一個去中心化的BIM版本，它旨在將分布式賬本技術整合到BIM流程、工具和數據中。如今已經在三維數字建模以及與項目管理、建筑控制、保險和支付相關的正式且具有法律約束力的紙質流程之間建立了聯系。

從交易的角度來看，BIM的區塊鏈不同于傳統的區塊鏈應用，如比特幣。比特幣涉及數十億個1千字節的交易，而BIM的區塊鏈則由數百個千兆字節的交易組成。“BIM交易區塊鏈”將區塊鏈的去中心化、不可改變的特性充分整合在BIM服務器中，而且區塊鏈方案內存儲的數據量明顯大于當前的BIM方案，這便使得信息共享量大大增加。同時，運用區塊鏈技術可以使擁有者和后來者均無法刪除或篡改曾經做過的任何記錄，也使得項目更加透明，避免了合同糾紛等問題。

3.4 智能建筑合約

區塊鏈技術在建筑施工管理中的其他方向也有實施的潛力，如智能合約。建筑行業的大部分糾紛均由支付、風險、責任和合約演變而來。智能合約被描述為“一種執行合同條款的計算機化交易協議”，是一種位于區塊鏈數據賬本上的計算機程序，具有驅動、可運行和可復制的特點。它的實施過程可以理解為將合同條款轉化為代碼，并將代碼輸入軟件中自動執行而不需要中間人。智能合約技術可以通過消除律師等中間人的需求，建立信任和透明度來影響建筑業。

4 結 語

本文全面剖析了建筑行業內工作流程的數字化。通過分析區塊鏈技術的基本原理，對區塊鏈技術在建筑業工作流程中的潛在影響進行了概念化的分析。針對目前建筑行業面臨著大量的問題，特別是圍繞效率、信任、透明度和監管，提出利用區塊鏈的去中心化和不可改變的特點來應對挑戰。目前，建筑行業在行業轉型方面已經落后，通過在工作流程中實施區塊鏈技術，“建筑4.0”不僅是可行的，而且有可能改變這個行業。