基于差異化管理體系的智慧化監(jiān)管系統(tǒng)研究與設(shè)計

王軍 黃小鵬 王潤東

(1.青島市嶗山區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局；2.青島市嶗山區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局建設(shè)工程管理服務(wù)中心；3.青島市嶗山區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局技術(shù)稽察科)

建筑業(yè)為國民經(jīng)濟各行業(yè)提供物質(zhì)基礎(chǔ)，在推動城市化水平、改善人民生活、促進經(jīng)濟發(fā)展等方面一直發(fā)揮著重要作用[1]。當前，建筑工程體量依然巨大，傳統(tǒng)的工地管理模式及簡單的業(yè)務(wù)信息化應(yīng)用，依然需要依靠大量的人力資源進行巡查和管理，需要政府、企業(yè)對工程項目加重資源配置，才能有效避免施工現(xiàn)場安全事故、質(zhì)量問題的頻繁發(fā)生。但是，以人力為主導(dǎo)的管理模式不可避免的面臨人員力量薄弱、管理難度大等難點和痛點，不符合日新月異的新技術(shù)發(fā)展和建筑業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的趨勢。因此，為了建立更為科學合理的管理服務(wù)體系，更好的提升管理效率和優(yōu)化資源配置，亟須探索一種更為高效的新型精細化治理監(jiān)管機制。

1.差異化管理體系研究

差異化管理，就是綜合參建企業(yè)信用、工程項目管理、數(shù)字化工地等各項與管理業(yè)務(wù)相關(guān)的關(guān)鍵信息，通過數(shù)據(jù)的匯總、整理、分析對項目進行合理的分級分類管控，讓各項業(yè)務(wù)全鏈條協(xié)調(diào)運作，讓監(jiān)管資源全方位合理分配，讓監(jiān)管工作全流程智能響應(yīng)，最終實現(xiàn)工程建設(shè)項目的精細化治理。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、建筑信息模型、第五代移動通信等新一代數(shù)字技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用發(fā)展，如今的施工現(xiàn)場每天都會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)信息是對全部施工管理過程的記錄[2]，豐富了管理人員獲取施工現(xiàn)場信息的途徑，也為基于差異化管理體系的智慧化監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計提供了實現(xiàn)路徑。

1.1 差異化管理

差異化管理是十分有效的優(yōu)化資源配置、提升管理效率的“智慧”手段。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中就明確提出，為全面提高工程質(zhì)量安全監(jiān)管水平，依托全國工程質(zhì)量安全監(jiān)管平臺和地方各級監(jiān)管平臺，大力推進“互聯(lián)網(wǎng)+監(jiān)管”，充分運用大數(shù)據(jù)、云計算等信息化手段和差異化監(jiān)督方式，實現(xiàn)“智慧”監(jiān)督。

差異化管理的核心目的是強化各參建單位的責任意識，借助數(shù)字化工地產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，使用大數(shù)據(jù)分析的技術(shù)手段洞察問題，與日常巡查相結(jié)合,及時總結(jié)分析工程質(zhì)量安全的發(fā)展趨勢,找到存在問題的主要矛盾以及薄弱環(huán)節(jié)[3]，對管理較為混亂以及易產(chǎn)生事故隱患的工程，有側(cè)重性的分配監(jiān)督資源，提升監(jiān)督管理效能。

差異化管理的關(guān)鍵路徑是深刻理解差異化管理制度提出的背景，以及要解決的主要矛盾，提出合理的分級分類制度。既不能制定太高的分級標準，使得大部分的管理對象依然被納入需重點監(jiān)管的分級序列，導(dǎo)致差異化管理在優(yōu)化資源配置中的優(yōu)勢不能有效發(fā)揮；又不能制定太低的分級標準，反而起不到借助差異化手段強化參建單位責任意識的目的。嶗山區(qū)分級分類管控工作的分級設(shè)計如表1 所示。

表1 差異化管理分級示例

1.2 評定方式的探索與研究

根據(jù)在日常管理過程中對參建單位的實際監(jiān)督情況，通過數(shù)據(jù)算法分析已有的歷史樣本數(shù)據(jù)，確定符合當?shù)毓こ坦芾砬闆r的分級思路和資源配置下，通過研究和測算確定一套可靠的算法公式，在管理過程中將各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)代入到算法公式中，實現(xiàn)動態(tài)、科學的差異化評定管理。以嶗山區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局組織專家團隊研究測算的評定公式為例，動態(tài)測算的項目綜合得分定義為：

式中：Ci 代表分值組成部分；在嶗山區(qū)案例中，C 共有四部分組成：信用評價分、項目評價分、風險評價分和貢獻提升分，分數(shù)采集來源和依據(jù)為建筑市場信用考核結(jié)果、監(jiān)督員日常檢查與抽查各類專項檢查結(jié)果、項目風險自評及數(shù)字化工地物聯(lián)網(wǎng)實時采集的風險數(shù)據(jù)等，各子項評分與日常管理工作緊密結(jié)合，數(shù)據(jù)由生產(chǎn)及管理活動正常產(chǎn)生。

在各子項評分中，需要對業(yè)務(wù)子領(lǐng)域進行更為詳細的分析，盡可能的考慮各方因素影響，細化每個子項的評分計算公示。如在嶗山區(qū)案例，對信用評價分的計算考慮了工程項目參建各方在施工過程中的責任權(quán)重，最終將信用評價分定義為：

式中：Qx代表項目的信用評價分，Qa代表建設(shè)單位上一年度信用考核評分，Qb代表施工單位上一年度信用考核評分，Qc代表監(jiān)理單位上一年度信用考核評分。

最終根據(jù)各工程項目綜合得分按照先后順序排名，按照預(yù)先確定的比例將項目進行分級。在嶗山區(qū)案例中，排名位列前35%的為A 級，其后的50%為B 級，再其后的10%為C 級，排名最后的5%為D 級。

1.3 嶗山區(qū)差異化監(jiān)管工作

嶗山區(qū)是青島市示范窗口區(qū)，地理位置極為優(yōu)越。目前，全區(qū)共有在建項目216 個（含老舊小區(qū)整治項目），總監(jiān)管面積949.23 萬平方米，參建單位共233 家。嶗山區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局下設(shè)的區(qū)建設(shè)工程管理服務(wù)中心主要負責轄區(qū)內(nèi)新建項目的監(jiān)督管理工作，該中心自2019 年正式組建成立以來，創(chuàng)新提出了“一人多能”四級監(jiān)管體系，在推動工程項目質(zhì)量、安全監(jiān)督管理等方面發(fā)揮了巨大的作用。但隨著城市更新步伐的加快，人員力量薄弱、監(jiān)管難度大等方面的難點和痛點問題進一步凸顯，現(xiàn)有管理方式不能完全滿足高質(zhì)量工作的需要。因此，2023 年以來，嶗山區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局邀約知名高校專家和服務(wù)機構(gòu)技術(shù)人員開展分級分類綜合管控制度的研究工作，最終提出了建筑工程新型精細化管理機制，利用制度創(chuàng)新最大化提升管理效能。

（1）實施項目分級分類綜合管控，提升監(jiān)管服務(wù)效能

嶗山區(qū)建立質(zhì)量、安全、消防、文明施工、輿情處置等方面的全過程分級分類綜合監(jiān)管體系，借助青島市建筑市場信用考核以及風險等級對項目進行綜合考核評定打分，按照A、B、C、D 四個評定等級對項目進行差異化服務(wù)和監(jiān)管。

圖1 準嶗山區(qū)工程項目分級分類評級標準

（2）按照網(wǎng)格化區(qū)域包干原則，壓實監(jiān)管服務(wù)責任

圍繞四級監(jiān)管體系和“一人多能”工作制度，將嶗山區(qū)在建房屋建筑工程項目劃分為8 個網(wǎng)格化監(jiān)管服務(wù)區(qū)域，每個網(wǎng)格單元由監(jiān)督員負總責，通過組成專家團隊方式，協(xié)同開展對網(wǎng)格項目的分級分類考評、問題整改等工作。

（3）依托智慧平臺信息系統(tǒng)，提高數(shù)字化監(jiān)管服務(wù)能力

運用嶗山區(qū)房屋建筑智慧監(jiān)管平臺等軟件管理系統(tǒng)，實現(xiàn)巡查問題的上傳、整改銷項、分類分析、考核評分等基本功能。同時，借助平臺系統(tǒng)有效研判房屋建筑工程各分部分項的風險隱患，建立每個項目的重點問題統(tǒng)計臺賬，并進行數(shù)據(jù)化的總結(jié)和評估，為確定監(jiān)管重點和服務(wù)方向提供有力數(shù)據(jù)支撐。

圖2 “質(zhì)安保”模式運行管理機制

（4）“質(zhì)安保”深化風險管控，構(gòu)建質(zhì)量安全長效保障機制

為進一步推進智慧化監(jiān)管工作、深化風險管控能力，嶗山區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局在全國首創(chuàng)住宅工程質(zhì)量安全綜合保險管理模式（簡稱“質(zhì)安保”模式），形成了基于商業(yè)保險的事前預(yù)控、事中處置、事后補償?shù)墓こ藤|(zhì)量安全全過程管理保障機制，創(chuàng)新打造“保險+風控+維修+平臺+監(jiān)管”模式，利用商業(yè)保險的市場化風險管理能力，化解建筑質(zhì)量安全社會痛點和政府管理難點問題，為政府行政監(jiān)管提供有力的輔助支撐。

2.平臺系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計思路

差異化管理，是綜合參建企業(yè)信用、工程項目管理、數(shù)字化工地等各項與管理業(yè)務(wù)相關(guān)的關(guān)鍵信息，通過數(shù)據(jù)的匯總、整理、分析對項目進行合理的分級分類管控，讓各項業(yè)務(wù)全鏈條協(xié)調(diào)運作，讓監(jiān)管資源全方位合理分配。為了讓監(jiān)管工作全流程智能響應(yīng)，最終實現(xiàn)工程建設(shè)項目的精細化治理，需要搭建房屋建筑工程智慧監(jiān)管平臺。監(jiān)管平臺將相關(guān)數(shù)據(jù)進行整理歸類，并利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)發(fā)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系和規(guī)律，對各工程的質(zhì)量安全狀況、風險等級、發(fā)展趨勢等做出分析和評估[4]。

2.1 基礎(chǔ)平臺

基礎(chǔ)平臺為房屋建筑工程智慧監(jiān)管平臺系統(tǒng)提供搭建基礎(chǔ)。研發(fā)可重復(fù)使用的組件、接口和構(gòu)件，實現(xiàn)分布式應(yīng)用程序的快速開發(fā)，應(yīng)用模塊間相對獨立，接口清晰。基礎(chǔ)平臺包含用戶權(quán)限管理組件、數(shù)據(jù)標準組件、算法優(yōu)化配置組件、流程管理組件、表單管理組件、預(yù)警閾值配置組件、數(shù)據(jù)交換引擎、BIM 在線化瀏覽引擎等一系列組件。

圖3 基礎(chǔ)平臺架構(gòu)圖

圖4 大數(shù)據(jù)分析平臺架構(gòu)圖

基礎(chǔ)平臺包括數(shù)據(jù)中心，滿足系統(tǒng)的各類數(shù)據(jù)對接，同時預(yù)留數(shù)據(jù)接口進行擴展，最終為監(jiān)管可視化和預(yù)警決策分析提供數(shù)據(jù)支撐。數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一管理所有的企業(yè)信息、項目信息、設(shè)備信息、人員信息等，方便各業(yè)務(wù)系統(tǒng)調(diào)取使用。

2.2 大數(shù)據(jù)分析平臺

大數(shù)據(jù)分析平臺是房屋建筑工程智慧監(jiān)管平臺系統(tǒng)的技術(shù)核心，實現(xiàn)數(shù)字化工地IoT 數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用，保障上層業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)。通過對大數(shù)據(jù)的觀察，并認真總結(jié)規(guī)律性的共性，加以分析總結(jié)并歸納出研究結(jié)論，以使結(jié)果可以被預(yù)見[5]。大數(shù)據(jù)分析平臺支持簡單高效的數(shù)據(jù)連接、可視化數(shù)據(jù)建模，研發(fā)安全質(zhì)量風險預(yù)判的指數(shù)模型及算法，通過數(shù)據(jù)分析模型，根據(jù)不安全狀態(tài)發(fā)生的概率、影響的范圍設(shè)置不同的指數(shù)計算規(guī)則，形成各業(yè)務(wù)、各項目、各區(qū)域的數(shù)據(jù)指數(shù)，為差異化監(jiān)管提供風險數(shù)據(jù)決策依據(jù)。

圖5 數(shù)字質(zhì)安監(jiān)督系統(tǒng)

圖6 嶗山區(qū)房屋建筑工程智慧監(jiān)管平臺數(shù)據(jù)監(jiān)管中心

圖7 預(yù)警處置中心架構(gòu)圖

2.3 業(yè)務(wù)平臺

業(yè)務(wù)平臺是房屋建筑工程智慧監(jiān)管平臺系統(tǒng)的核心價值，主要承載監(jiān)督員日常檢查、抽查業(yè)務(wù)和分級分類的差異化管理業(yè)務(wù)，為管理部門優(yōu)化資源配置、提高監(jiān)管效率、創(chuàng)新監(jiān)管模式提供應(yīng)用支撐。

監(jiān)督員日常檢查、抽查業(yè)務(wù)按照PDCA 循環(huán)，包涵了監(jiān)督計劃（Plan）、現(xiàn)場巡查（Do）、檢查通知（Check）、整改處理（Act）的閉環(huán)管理思路；分級分類的差異化管理業(yè)務(wù)，將差異化管理體系的分級思路、評定管理等通過系統(tǒng)語言進行開發(fā)建設(shè)，再將評定結(jié)果對監(jiān)督員日常檢查、抽查業(yè)務(wù)進行優(yōu)化，改進監(jiān)督計劃（Improvement Plan），實現(xiàn)監(jiān)督資源的再分配，將創(chuàng)新的管理思路通過業(yè)務(wù)平臺進行體現(xiàn)。

2.4 數(shù)據(jù)監(jiān)管中心

數(shù)據(jù)監(jiān)管中心利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，通過GIS 地圖可視化展示工程項目的建設(shè)管理情況，并對全區(qū)域的質(zhì)量、安全、環(huán)境保護等多個維度數(shù)據(jù)的發(fā)展態(tài)勢進行分析和應(yīng)用，輔助決策層動態(tài)掌握工程項目情況和突出問題，依托數(shù)據(jù)提升科學決策能力。

通過數(shù)據(jù)管理中心的構(gòu)建，實現(xiàn)三個目標：一是建立建設(shè)企業(yè)、人員數(shù)據(jù)庫，以工程項目為主線實現(xiàn)數(shù)據(jù)同源。二是利用大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)對項目建設(shè)過程違規(guī)行為進行分析預(yù)警，動態(tài)掌握建設(shè)態(tài)勢和風險預(yù)測。三是串聯(lián)政府、企業(yè)、項目三級數(shù)據(jù)資源，實現(xiàn)共建共享。

2.5 預(yù)警中心

預(yù)警處置中心，通過設(shè)置預(yù)警規(guī)則和模型，對超出預(yù)警閾值的數(shù)據(jù)進行預(yù)警，給責任主體單位下發(fā)預(yù)警通知單，并進行反饋閉環(huán)管理。

針對未按期對預(yù)警進行反饋或違規(guī)嚴重的項目，可以在系統(tǒng)生成處罰文書，給項目下發(fā)整改通知單，并進行整改閉環(huán)管理。通過預(yù)警總覽頁面直觀展示存在問題較多的地區(qū)和項目、預(yù)警多發(fā)類型等，開展針對性監(jiān)管。針對每類預(yù)警消息可批量設(shè)置自動通知或手動通知，支持設(shè)置整改期限和反饋關(guān)閉條件。針對每類預(yù)警消息可設(shè)置通知機制，如重要報警即時通知，頻發(fā)報警可設(shè)置固定時間通知一次。通過預(yù)警通知單和整改通知單的閉環(huán)管理，實現(xiàn)對隱患的跟蹤處置，提高監(jiān)管部門對項目安全、質(zhì)量、文明施工的監(jiān)管效能。

3.關(guān)鍵技術(shù)研究

（1）AI 識別算法，實現(xiàn)對工地復(fù)雜場景的違規(guī)識別

基于AI 識別的智能視頻分析和深度學習神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過視頻監(jiān)控對項目現(xiàn)場進行人工智能深度學習，對施工現(xiàn)場人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)進行智能識別并進行預(yù)警，將報警截圖和視頻保存到數(shù)據(jù)庫，可根據(jù)時間段對報警記錄和報警截圖、視頻進行查詢。

目前已研究的AI 識別算法可自動識別到的預(yù)警類型包括未穿戴反光衣、未戴安全帽、人員聚集、煙霧、區(qū)域入侵檢測、夜間施工、車輪帶泥、車斗未密閉、裸土未覆蓋、人員摔倒等。結(jié)合最新研發(fā)的姿態(tài)識別算法可以檢測到視頻畫面中人物的18 個關(guān)節(jié)點，返回關(guān)節(jié)點的高精度坐標，實現(xiàn)人員姿態(tài)的實時繪制，從邏輯上判斷人物的行為，可以通過對人體姿態(tài)特征的分析，實時監(jiān)控工人的動態(tài)，記錄工人工作時長，識別摔倒等異常行為。

（2）IoT 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采集工地現(xiàn)場數(shù)據(jù)，進行實時監(jiān)測

基于IoT 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的傳感網(wǎng)、嵌入式、數(shù)據(jù)采集和融合、無線傳輸、遠程數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，高效率實時采集工地現(xiàn)場起重機械設(shè)備、高支模、深基坑、鋼結(jié)構(gòu)、吊籃、卸料平臺等的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，針對物的不安全狀態(tài)進行實時報警。

（3）大數(shù)據(jù)技術(shù)，對海量IoT 數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用分布式文件系統(tǒng)、分布式計算引擎等大數(shù)據(jù)技術(shù)，在有限的時間內(nèi)完成對海量IoT 數(shù)據(jù)（AI 數(shù)據(jù)、揚塵監(jiān)測數(shù)據(jù)、塔吊監(jiān)測數(shù)據(jù)、升降機監(jiān)測數(shù)據(jù)等）和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（危大工程監(jiān)管數(shù)據(jù)、雙重預(yù)防體系監(jiān)管數(shù)據(jù)等）的獲取、存儲、管理、運算。

應(yīng)用分布式服務(wù)部署、分布式數(shù)據(jù)存儲、分布式數(shù)據(jù)庫增強計算引擎等大數(shù)據(jù)技術(shù)，加強了系統(tǒng)建設(shè)的可伸縮性和計算能力，能在有限時間內(nèi)對接入的海量IoT 數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行分析、研究，產(chǎn)生既定策略下的各項數(shù)據(jù)指標，為管理決策提供數(shù)據(jù)支撐。

（4）預(yù)警處置算法與模型，實現(xiàn)對各類預(yù)警信息的靈活處置

建設(shè)風險預(yù)警模型組件，提供基于業(yè)務(wù)系統(tǒng)配置的數(shù)據(jù)異常指標，進行自動和即時監(jiān)測，通過自動識別發(fā)現(xiàn)異常指標，向監(jiān)管層和項目方發(fā)出預(yù)警信息，通知相關(guān)人及時處理，實現(xiàn)不同類型、不同級別預(yù)警的閉環(huán)處置。

4.研究結(jié)論

本文所研究的基于差異化管理體系的智慧化監(jiān)管系統(tǒng)研究與設(shè)計，符合當下建筑業(yè)的數(shù)字化發(fā)展趨勢,有助于實現(xiàn)有效、高效和高質(zhì)量的現(xiàn)場管理[6]。青島市嶗山區(qū)立足于項目主體，按照參建企業(yè)信用、工程項目現(xiàn)場管理、風險水平、貢獻提升四個板塊進行考核評分，對項目按照ABCD四個等級實施分級分類的精細化管控，開展了先行先試工作，并全國首創(chuàng) “質(zhì)安保”模式，為差異化管理體系的智慧化監(jiān)管系統(tǒng)研究提供了創(chuàng)新型的實踐經(jīng)驗。

本研究通過“數(shù)”“智”結(jié)合提出并優(yōu)化了差異化監(jiān)管的平臺數(shù)據(jù)管理，為打造服務(wù)型監(jiān)管為主、優(yōu)化監(jiān)督資源配置的智慧型管理部門，建立更為科學合理的監(jiān)管服務(wù)體系，提供一定參考。