傳統(tǒng)巖土勘察檢測企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型探索與實踐★

申光凝，馬永林

(山西省建筑科學(xué)研究院集團有限公司,山西 太原 030001)

1 傳統(tǒng)勘察企業(yè)發(fā)展問題與數(shù)字化轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀

以5G、云技術(shù)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)為特點的信息化時代的到來,深刻影響到社會經(jīng)濟生活的方方面面。傳統(tǒng)勘察企業(yè)在信息化浪潮的沖擊下,原有的管理體系、組織架構(gòu)、運營模式、服務(wù)手段、成果交付等各方面均有待提升,其突出問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面:一是傳統(tǒng)巖土外業(yè)工作流程流轉(zhuǎn)慢、周期長、不利于監(jiān)管,從勘察測試取樣到室內(nèi)試驗到數(shù)據(jù)整理數(shù)字化程度低,難以滿足當(dāng)下委托方的要求;二是巖土勘察成果的數(shù)據(jù)化轉(zhuǎn)化率低,現(xiàn)在大多數(shù)巖土勘察企業(yè)的成果資料仍以紙質(zhì)版交付,不利于數(shù)據(jù)的高效共享,容易形成信息孤島;三是既有勘察成果資料不便于創(chuàng)建巖土地質(zhì)模型,未形成與現(xiàn)存主流建模軟件的數(shù)據(jù)接口,不便于成果資料展示與利用;四是企業(yè)對數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展策略不清晰,未能夠從業(yè)務(wù)、管理、組織、經(jīng)營模式等各方面全局統(tǒng)籌轉(zhuǎn)型發(fā)展的階段與任務(wù),導(dǎo)致轉(zhuǎn)型發(fā)展緩慢,造成投入多收效少的局面[1]。

面對信息化與數(shù)字化的洶洶大勢,傳統(tǒng)勘察企業(yè)正積極地融入轉(zhuǎn)型進程中。多家大型傳統(tǒng)巖土工程勘察企業(yè)均不同程度地完成了業(yè)務(wù)工作的信息化與數(shù)字化轉(zhuǎn)型,如中航勘察設(shè)計研究院有限公司建立項目管理一體化平臺用于項目經(jīng)營、檔案管理、財務(wù)分析等;上海勘測設(shè)計研究院有限公司建立的智慧勘測平臺用于巖土工程勘察檢測監(jiān)測內(nèi)外業(yè)一體化;機械工業(yè)勘察設(shè)計研究院有限公司通過建立數(shù)字化轉(zhuǎn)型領(lǐng)導(dǎo)小組完成了企業(yè)管理數(shù)字化與業(yè)務(wù)數(shù)字化,并催生新的數(shù)字化業(yè)務(wù)為企業(yè)創(chuàng)收等[2]。

2 巖土企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必要性

2.1 政策背景

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于2022年初先后發(fā)布了《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》(2022年1月19日)、《“十四五”工程勘察設(shè)計行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》(2022年5月9日),兩者在文中對巖土勘察設(shè)計數(shù)字化多次提及并作出如下表述:“夯實標準化和數(shù)字化基礎(chǔ)”“推動工程建設(shè)全過程數(shù)字化成果交付和應(yīng)用”“研究應(yīng)用巖土工程勘測信息挖掘、集成技術(shù)和方法,推進勘測過程數(shù)字化”“推進行業(yè)數(shù)字轉(zhuǎn)型,提升發(fā)展效能”“推進勘察設(shè)計企業(yè)管理信息系統(tǒng)升級迭代;推進BIM全國工程應(yīng)用;推廣工程數(shù)字化交付”等。

中國勘察設(shè)計協(xié)會于2022年4月22日發(fā)布了《工程勘察設(shè)計行業(yè)“十四五”信息化工作指導(dǎo)意見》,文中對于工程勘察設(shè)計行業(yè)信息化工作的總體要求是:“通過信息化建設(shè)推進企業(yè)管理創(chuàng)新、科技創(chuàng)新和業(yè)務(wù)模式創(chuàng)新,促進企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,為經(jīng)濟社會建設(shè)提供高品質(zhì)服務(wù)。”提出發(fā)展目標為:“到2025年,大型骨干企業(yè)基本實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,有條件的中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型取得明顯進展,部分龍頭企業(yè)達到國際先進水平。”同時提出變更現(xiàn)有生產(chǎn)與發(fā)展模式:“實現(xiàn)以數(shù)字化為支撐的生產(chǎn)模式和服務(wù)模式,通過工程全生命周期的數(shù)字化貫通,創(chuàng)建工程勘察設(shè)計新業(yè)態(tài)。”

2.2 市場需求

隨著信息化的快速發(fā)展,傳統(tǒng)勘察企業(yè)所采用的以CAD(計算機輔助設(shè)計)為主的工作模式已難以滿足工程實際需求。在高周轉(zhuǎn)、扁平化的建設(shè)市場總體態(tài)勢下,委托單位需要以最小的時間及投資成本要求勘察設(shè)計單位完成更加經(jīng)濟合理的成果,這便要求服務(wù)單位在勘察設(shè)計階段引入數(shù)字化協(xié)同設(shè)計理念,采用諸如BIM等數(shù)字化模型進行施工過程模擬以及各專業(yè)碰撞分析,從而提前發(fā)現(xiàn)問題、優(yōu)化設(shè)計。

2.3 行業(yè)技術(shù)發(fā)展需求

如何在專業(yè)領(lǐng)域進行數(shù)字化與智能化的技術(shù)應(yīng)用已然成為該行業(yè)能否繼續(xù)高質(zhì)量發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)。巖土勘察檢測企業(yè)的信息化管理與數(shù)字化轉(zhuǎn)型是時代發(fā)展的趨勢,巖土工程最終的數(shù)字化成果交付與數(shù)字化延伸服務(wù)如技術(shù)咨詢等,正在逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閹r土企業(yè)核心競爭力,影響企業(yè)的生存發(fā)展與經(jīng)濟效益。當(dāng)前,住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部及行業(yè)協(xié)會正在鼓勵與推進巖土工程數(shù)據(jù)采集信息化、成果交付電子化、資料審查智能化、質(zhì)量控制與監(jiān)管數(shù)字化、巖土信息模型的應(yīng)用多元化與模塊化。這些都驅(qū)使巖土行業(yè)和勘察檢測企業(yè),必須主動適應(yīng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、將數(shù)字化技術(shù)融入企業(yè)管理和工程全過程,基于數(shù)字化打通外部協(xié)作渠道,才能獲得更大的競爭優(yōu)勢[3]。

巖土工程全過程的數(shù)字化既是技術(shù)進步、提升質(zhì)量、降低成本的必由之路,也是提升客戶服務(wù)價值的必要工具。同時,業(yè)務(wù)全過程的數(shù)字化還是巖土工程企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ),是持續(xù)、高質(zhì)量發(fā)展的有力支撐。

3 傳統(tǒng)巖土企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的途徑與關(guān)鍵技術(shù)

3.1 總體思路

傳統(tǒng)巖土企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型,即利用自身的專業(yè)能力和數(shù)據(jù)優(yōu)勢,借助于當(dāng)前的5G、云存儲、BIM、地理信息系統(tǒng)等新興技術(shù),準確高效地實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、匯總分析、可視化展示和綜合利用。通過打造信息化平臺,最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動下的企業(yè)管理模式、組織架構(gòu)、業(yè)務(wù)模式、服務(wù)方式等各方面的轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)巖土企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主要任務(wù)是分階段實現(xiàn)企業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)字化、流程信息化與應(yīng)用智能化,最終目的是提高技術(shù)服務(wù)質(zhì)量和效率并利用數(shù)據(jù)創(chuàng)造新的業(yè)務(wù)增長點[4-7]。

3.2 實施途徑

傳統(tǒng)巖土勘察企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,實施途徑總體可從成果資料的數(shù)字化與作業(yè)流程的信息化兩方面來進行,以山西省建筑科學(xué)研究院集團有限公司的數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展規(guī)劃為例,具體操作可詳述為:

1)推進既有成果數(shù)據(jù)檔案電子化,建立巖土成果數(shù)字化平臺。巖土工程既有勘察與檢測數(shù)據(jù)等技術(shù)資料作為傳統(tǒng)巖土企業(yè)的技術(shù)核心資源之一,是其業(yè)績積累與技術(shù)儲備的象征。如何利用好這部分資源,是企業(yè)轉(zhuǎn)型與發(fā)展必須要考慮的問題。推進既有成果數(shù)據(jù)檔案電子化便是首要之舉,即依托現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù),對既有數(shù)據(jù)進行完整地梳理、采集、保存和利用,改變原始對既有檔案資料的手工檢索與查詢模式,從而實現(xiàn)利用數(shù)字化更便捷高效地滿足數(shù)據(jù)查詢和使用的需求,為企業(yè)的業(yè)務(wù)數(shù)字化打下堅實基礎(chǔ)。

山西省建筑科學(xué)研究院集團有限公司在梳理既有勘察檢測數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)上,使用華為云平臺服務(wù)器及華為云存儲服務(wù),開發(fā)完成了基于GIS的Web端勘察檢測成果信息化展示平臺,可以實現(xiàn)項目空間信息可視化、完整的項目流程管理、勘察成果附件管理、用戶權(quán)限管理等功能,能夠提升巖土勘察檢測成果管理和利用效率,保障數(shù)據(jù)信息安全性。其界面及成果展示信息見圖1—圖4。

該平臺技術(shù)架構(gòu)采用前后端分離的軟件架構(gòu)模式,它將前端(客戶端)和后端(服務(wù)端)分離開來,使兩者之間的耦合度降低。在前后端分離的軟件架構(gòu)中,前端專注于用戶界面的設(shè)計和交互,后端專注于數(shù)據(jù)的存儲和處理[8]。這樣架構(gòu)的優(yōu)點在于:

a.提升開發(fā)效率:前后端分離可以讓前端開發(fā)人員專注于用戶界面的設(shè)計,后端開發(fā)人員專注于后端的邏輯實現(xiàn),這有助于提升開發(fā)效率。b.提升可維護性:前后端分離可以讓前端和后端之間的耦合度降低,這有助于提升軟件的可維護性。當(dāng)需要修改前端或后端的功能時,可以更輕松地進行修改,而無需修改另一端的代碼。c.提升可擴展性:前后端分離可以讓前端和后端獨立擴展,這有助于提升軟件的可擴展性。例如,可以在不修改后端的情況下,使用新的前端框架來改進用戶界面。同樣,也可以在不修改前端的情況下,使用新的后端框架來提升后端的性能。既有勘察檢測成果紙數(shù)字化轉(zhuǎn)化的具體操作流程可簡要敘述為:梳理既有勘察檢測項目數(shù)據(jù)→傳統(tǒng)紙質(zhì)報告借閱并掃描→人工錄入地理位置信息及項目數(shù)據(jù)→勘察檢測數(shù)據(jù)標準化處理→系統(tǒng)檢查與糾錯→數(shù)據(jù)查詢、讀取與交互。

2)整合完成勘察檢測內(nèi)外業(yè)流轉(zhuǎn)流程信息化,接入勘察檢測成果平臺形成巖土勘察檢測管理總平臺。完成巖土勘察檢測成果平臺之后,第二步便是將巖土工程勘察檢測新項目實施的全過程接入數(shù)字化平臺。目的在于打通巖土工程勘察與檢測的內(nèi)外業(yè)工作流程,實現(xiàn)線上流程審批與過程監(jiān)管,搭建作業(yè)過程大數(shù)據(jù)系統(tǒng),減少重復(fù)勞動,以解決當(dāng)前作業(yè)過程碎片化、共享情況差、過程資料完整性和統(tǒng)一性不足的問題。

將過程管控與成果展示相結(jié)合即可打造巖土勘察檢測管理總平臺,實現(xiàn)全流程作業(yè)電子化,同時能夠查詢、交互既有項目與新項目數(shù)據(jù)資料,為數(shù)據(jù)的升級利用,后續(xù)提供項目咨詢服務(wù)打下基礎(chǔ)。

3.3 關(guān)鍵技術(shù)

企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)分別從功能模塊化、業(yè)務(wù)數(shù)字化、流程信息化三個方面敘述。

3.3.1 功能模塊化

企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是提升企業(yè)內(nèi)部信息化的能力以支撐業(yè)務(wù)運作和決策,其功能要求與實現(xiàn)必然要統(tǒng)一集成到總的管理平臺上。而總平臺的組成單元必然是各個功能獨立且相互間存在內(nèi)在邏輯的模塊,系統(tǒng)可由基本模塊和專業(yè)模塊組成,其中基本模塊與企業(yè)的機構(gòu)、人員、崗位呈映射關(guān)系,并記錄操作過程的相應(yīng)數(shù)據(jù);專業(yè)模塊映射企業(yè)內(nèi)部的一線生產(chǎn)部門,如巖土勘察部門、檢測監(jiān)測部門等,基本模塊+勘察模塊即組成巖土工程勘察企業(yè)總平臺。

3.3.2 業(yè)務(wù)數(shù)字化

業(yè)務(wù)數(shù)字化的核心是用信息化給業(yè)務(wù)賦能,即按業(yè)務(wù)流程自下而上搭建信息化架構(gòu),積累數(shù)據(jù)資產(chǎn),逐步推進不同層面的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型。一般而言,按業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)程序可劃分為崗位作業(yè)層、項目協(xié)同層與企業(yè)運營層三個層面。

崗位作業(yè)層是業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)的起點,其數(shù)字化轉(zhuǎn)型的要點即通過CAD,CAE,BIM等技術(shù)或成熟的產(chǎn)品軟件對勘察設(shè)計項目進行標準化與模塊化設(shè)計,減少重復(fù)低效勞動,分類規(guī)整各類技術(shù)方案,便于應(yīng)對各種條件與場景下的技術(shù)問題,實現(xiàn)作業(yè)層面的降本增效。

項目協(xié)同層是勘察檢測業(yè)務(wù)的最小單元,決定整個巖土內(nèi)外業(yè)過程的成敗。企業(yè)可以借助平臺、APP或移動端設(shè)備對巖土勘察檢測項目的生產(chǎn)要素和作業(yè)過程進行全面、智能監(jiān)管,使業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)匯聚成數(shù)據(jù)流存儲于項目中,助力管理層對項目的質(zhì)量、進度及安全等各方面實施精細化管理,從而形成快速分析、科學(xué)決策的管理局面。

企業(yè)運營層是企業(yè)業(yè)務(wù)運行的決策主體,在數(shù)字化賦能的各項目場景下,整個巖土勘察檢測過程的數(shù)據(jù)資料將沉淀積累成為完整的數(shù)字資產(chǎn),將技術(shù)服務(wù)的整個業(yè)務(wù)過程轉(zhuǎn)變?yōu)槠髽I(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)。之后,企業(yè)通過總平臺對不同項目進行集約化、智能化管理,利用數(shù)據(jù)集成交互的優(yōu)勢,支撐企業(yè)業(yè)務(wù)運營決策,進而為全過程技術(shù)咨詢服務(wù)奠定基礎(chǔ),最終實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)字化到數(shù)字化業(yè)務(wù)的升級發(fā)展。

3.3.3 流程信息化

巖土企業(yè)在實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)字化的基礎(chǔ)上,流程信息化建設(shè)需要延伸到現(xiàn)有勘察檢測數(shù)字化成果的應(yīng)用,從而服務(wù)企業(yè)完成內(nèi)業(yè)和管理工作,在企業(yè)總平臺的統(tǒng)領(lǐng)下,通過優(yōu)化管理促進總平臺的應(yīng)用,將數(shù)字賦能落到實處。

總體的思路可采用:對于數(shù)據(jù)系統(tǒng)進行數(shù)字化采集、對于業(yè)務(wù)流程進行綜合化管理、對于數(shù)據(jù)流采用協(xié)同化應(yīng)用、對于數(shù)據(jù)成果采用可視化表達,從而用信息化完成對傳統(tǒng)勘察工作流程的改進。

4 企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)注重點

傳統(tǒng)巖土企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級和發(fā)展應(yīng)重點關(guān)注以下四點:

1)巖土工程全過程技術(shù)咨詢服務(wù)。針對巖土工程地域性強、變異性大的項目特點,發(fā)揮企業(yè)人員專業(yè)優(yōu)勢和技術(shù)強項,為委托方提供從前期工程勘察、設(shè)計、咨詢到巖土施工、工后監(jiān)測的全過程專業(yè)技術(shù)服務(wù),為客戶提供便利的同時為企業(yè)自身創(chuàng)造價值。2)建設(shè)數(shù)字巖土工程。積極探索巖土工程大數(shù)據(jù)(地質(zhì)勘察資料、設(shè)計參數(shù)、施工數(shù)據(jù)、監(jiān)測檢測數(shù)據(jù)等)與AI、云計算相結(jié)合,研究巖土工程BIM、巖土工程自動化與智能化監(jiān)測、巖土工程動態(tài)化設(shè)計,逐漸豐富與完善巖土工程學(xué)科半經(jīng)驗半理論的發(fā)展狀態(tài)。3)發(fā)展能源與環(huán)境巖土工程。結(jié)合當(dāng)下“雙碳”目標,重點探索淺層和深層地?zé)嵯到y(tǒng)、能源樁、能源儲存和能源建筑、城市能源巖土工程設(shè)計等領(lǐng)域巖土工程項目;結(jié)合“兩山”理論,探索礦山修復(fù)、水土污染治理、垃圾填埋場處理等領(lǐng)域巖土工程項目。4)巖土工程產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。構(gòu)建巖土工程產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺構(gòu)建,探索智慧巖土工程,從測繪、巖土勘察、BIM+GIS協(xié)同設(shè)計、智慧工地管理、監(jiān)測運維管理等方面實現(xiàn)巖土工程全過程智慧管理,聯(lián)合上下游企業(yè),實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈整合。

5 總結(jié)與展望

傳統(tǒng)巖土企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型,是大勢所趨、勢在必行之舉。轉(zhuǎn)型后的企業(yè)作業(yè)方式與傳統(tǒng)作業(yè)方式相比,其最大差別在于更加注重數(shù)據(jù)的傳遞、積累與應(yīng)用,通過數(shù)據(jù)交互融合來支撐業(yè)務(wù)發(fā)展;同時,巖土工程中使用的專業(yè)方法、規(guī)范要求、專家經(jīng)驗等都能夠通過數(shù)據(jù)平臺的應(yīng)用功能來實現(xiàn),從而很大程度上能夠作為對企業(yè)中個體技術(shù)能力的補充。簡而言之,完成數(shù)字化轉(zhuǎn)型后基于總平臺的數(shù)字化作業(yè)方法,可以給企業(yè)帶來如下方面的變化:一是通過標準化、程序化、成果形式等幾個方面的技術(shù)提升來提高工作質(zhì)量;二是通過信息化手段升級后帶來的效率提高;三是利用數(shù)字化轉(zhuǎn)型后細化分工、強化協(xié)同、模糊邊界的特點針對性地優(yōu)化企業(yè)資源配置。

在新時代技術(shù)飛速發(fā)展的大背景下,傳統(tǒng)巖土企業(yè)應(yīng)立足自身業(yè)務(wù)發(fā)展水平積極響應(yīng)國家及行業(yè)政策號召,借助信息化手段以數(shù)字化轉(zhuǎn)型為契機,建設(shè)巖土板塊“總平臺”統(tǒng)一管理并優(yōu)化企業(yè)運營模式,升級業(yè)務(wù)管理、服務(wù)水平及軟硬件條件,只有這樣才能在新時代技術(shù)更迭和市場競爭中奪取主動權(quán),享受技術(shù)發(fā)展帶來的紅利。