基于大數(shù)據(jù)的建筑工程施工成本控制與管理模式優(yōu)化探尋

摘 要：本文探討了大數(shù)據(jù)技術(shù)在建筑工程施工成本控制與管理中的應(yīng)用，分析了大數(shù)據(jù)的特征和建筑工程成本管理的關(guān)鍵要素，闡述了大數(shù)據(jù)在成本管理中的應(yīng)用潛力。在此基礎(chǔ)上，提出了基于大數(shù)據(jù)的建筑工程施工成本控制新模式，包括數(shù)據(jù)采集與整合、實(shí)時(shí)成本監(jiān)控與預(yù)警、智能化成本分析與決策支持、機(jī)器學(xué)習(xí)成本預(yù)測(cè)等方面。最后，探討了大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的施工管理模式優(yōu)化路徑，涵蓋全周期數(shù)字化管理、供應(yīng)鏈協(xié)同與資源優(yōu)化配置、BIM可視化管理、智能合約在結(jié)算中的應(yīng)用等方面。大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用為建筑工程成本控制與管理變革提供了新思路和新動(dòng)力。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);建筑工程;施工成本控制;管理模式優(yōu)化

引言

建筑工程施工成本控制與管理是建筑企業(yè)生存與發(fā)展的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的成本控制模式往往存在信息不對(duì)稱(chēng)、響應(yīng)滯后等問(wèn)題，難以適應(yīng)日益復(fù)雜的建筑市場(chǎng)環(huán)境。隨著信息化與數(shù)字化的深入發(fā)展，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)為建筑工程管理變革帶來(lái)了新的機(jī)遇。將大數(shù)據(jù)技術(shù)引入建筑工程成本管理，通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的管理模式創(chuàng)新，有望從根本上提升成本管控水平。

一、大數(shù)據(jù)的概念與特征

大數(shù)據(jù)是指以量大、類(lèi)型多、存儲(chǔ)和處理速度快等特點(diǎn)為主要特征的數(shù)據(jù)集合。其數(shù)據(jù)量巨大，已經(jīng)超出了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件工具的采集、存儲(chǔ)、管理和分析能力。大數(shù)據(jù)的特征可以概括為4V，即Volume（大量）、Variety（多樣）、Velocity（高速）和Value（價(jià)值）。大數(shù)據(jù)包含結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化等多種類(lèi)型的數(shù)據(jù)，如文本、圖像、音頻、視頻等。這些數(shù)據(jù)來(lái)源廣泛，如社交媒體、傳感器、日志文件等[1]。大數(shù)據(jù)技術(shù)利用分布式存儲(chǔ)和并行計(jì)算等技術(shù)，能夠快速處理和分析海量數(shù)據(jù)，從中發(fā)現(xiàn)隱藏的模式、相關(guān)性和趨勢(shì)，為決策提供有價(jià)值的洞見(jiàn)。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，如商業(yè)智能、科學(xué)研究、社會(huì)治理等，正在深刻影響和改變著人們的生產(chǎn)和生活方式。

二、建筑工程施工成本控制與管理的關(guān)鍵要素

建筑工程施工成本控制與管理是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及多個(gè)關(guān)鍵要素。首先，準(zhǔn)確的成本估算是有效控制成本的基礎(chǔ)，需要綜合考慮設(shè)計(jì)方案、施工工藝、材料設(shè)備、人工費(fèi)用等因素，編制詳細(xì)的成本預(yù)算。其次，完善的成本控制體系是保障成本目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，包括建立成本責(zé)任制、制定成本控制目標(biāo)、實(shí)施成本分解與考核等措施。再者，嚴(yán)格的合同管理是控制成本的重要手段，通過(guò)合同條款明確各方責(zé)任，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，控制變更索賠。此外，科學(xué)的材料設(shè)備管理、高效的人力資源管理、先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用等，都是優(yōu)化資源配置、提高成本效益的關(guān)鍵因素。最后，及時(shí)準(zhǔn)確的成本核算與分析也不可或缺，通過(guò)對(duì)實(shí)際成本數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和偏差分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)采取糾偏措施。綜上，建筑工程施工成本控制與管理需要從成本估算、控制體系、合同管理、資源優(yōu)化、成本核算等多個(gè)維度入手，協(xié)同推進(jìn)，方能實(shí)現(xiàn)成本目標(biāo)。

三、大數(shù)據(jù)在建筑工程施工成本控制與管理中的應(yīng)用潛力分析

（一）海量數(shù)據(jù)挖掘，揭示成本影響因素

大數(shù)據(jù)技術(shù)為建筑工程施工成本控制與管理提供了前所未有的數(shù)據(jù)挖掘和分析能力。建筑工程施工過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如材料采購(gòu)記錄、設(shè)備使用日志、人工考勤信息、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析方法難以有效處理如此龐大和復(fù)雜的數(shù)據(jù)集。而大數(shù)據(jù)技術(shù)可以利用機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘等算法，從海量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)隱藏的模式和關(guān)聯(lián)關(guān)系，識(shí)別影響施工成本的關(guān)鍵因素[2]。利用大數(shù)據(jù)揭示成本影響因素，可以幫助建筑企業(yè)更加全面和深入地理解成本構(gòu)成，優(yōu)化資源配置，提高成本控制的針對(duì)性和有效性。

（二）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控，動(dòng)態(tài)優(yōu)化成本管控措施

大數(shù)據(jù)技術(shù)使實(shí)時(shí)監(jiān)控建筑工程施工成本成為可能。傳感器、射頻識(shí)別（RFID）、二維碼等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)人員、材料、設(shè)備等資源的實(shí)時(shí)跟蹤和數(shù)據(jù)采集。通過(guò)與大數(shù)據(jù)平臺(tái)的集成，這些數(shù)據(jù)可以被實(shí)時(shí)傳輸、存儲(chǔ)和分析。管理者能夠隨時(shí)掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的人工、材料、設(shè)備的利用情況，發(fā)現(xiàn)異常偏差，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。當(dāng)人工成本超支時(shí)，可以分析是否存在工效問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整人員配置。大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控體系，使成本控制從被動(dòng)應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)向主動(dòng)預(yù)防，將成本風(fēng)險(xiǎn)消滅在萌芽狀態(tài)。

（三）多維數(shù)據(jù)融合，優(yōu)化成本管理決策

大數(shù)據(jù)為建筑工程施工成本管理決策提供了更加全面和科學(xué)的依據(jù)。傳統(tǒng)的成本管理往往基于財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)，缺乏對(duì)影響成本的技術(shù)、管理、環(huán)境等因素的綜合考慮。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以打破數(shù)據(jù)孤島，實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合和關(guān)聯(lián)分析。大數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)分析技術(shù)還可以對(duì)工程造價(jià)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬和情景分析，評(píng)估設(shè)計(jì)變更、施工進(jìn)度調(diào)整等決策對(duì)成本的影響，為管理者提供決策參考。多維數(shù)據(jù)融合分析，使成本管理決策更加透明、客觀和可靠，有助于提高資金使用效率，控制成本風(fēng)險(xiǎn)。

四、基于大數(shù)據(jù)的建筑工程施工成本控制新模式構(gòu)建

（一）數(shù)據(jù)采集與整合體系

構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的建筑工程施工成本控制新模式，首要任務(wù)是建立完善的數(shù)據(jù)采集與整合體系。該體系需要覆蓋施工全生命周期，涵蓋人工、材料、機(jī)械、分包等各項(xiàng)成本要素。利用物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和實(shí)時(shí)傳輸。如在材料堆放區(qū)安裝射頻識(shí)別（RFID）設(shè)備，對(duì)進(jìn)出材料進(jìn)行自動(dòng)盤(pán)點(diǎn);在施工現(xiàn)場(chǎng)配備移動(dòng)終端，記錄人工出勤和工作量信息。同時(shí)，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和編碼規(guī)則，確保不同來(lái)源、不同格式的數(shù)據(jù)能夠有效整合[3]。針對(duì)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如合同文本、設(shè)計(jì)圖紙等，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行處理，提取關(guān)鍵信息。構(gòu)建數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和數(shù)據(jù)集市，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)和管理，為后續(xù)的成本分析和決策提供支撐。數(shù)據(jù)采集與整合體系是大數(shù)據(jù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，其完善程度直接影響到成本控制的效果。

（二）實(shí)時(shí)成本監(jiān)控與預(yù)警機(jī)制

基于大數(shù)據(jù)的建筑工程施工成本控制新模式，需要建立實(shí)時(shí)成本監(jiān)控與預(yù)警機(jī)制。傳統(tǒng)的成本控制往往滯后，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理成本異常。而大數(shù)據(jù)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工成本的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)跟蹤。通過(guò)與預(yù)算數(shù)據(jù)、進(jìn)度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)比對(duì)，及時(shí)計(jì)算成本偏差和完成進(jìn)度，判斷成本執(zhí)行狀況。設(shè)置預(yù)警閾值，當(dāng)實(shí)際成本超出預(yù)算或進(jìn)度嚴(yán)重滯后時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出預(yù)警信息，提示管理人員采取糾偏措施。同時(shí)，對(duì)預(yù)警信息進(jìn)行分類(lèi)和優(yōu)先級(jí)設(shè)置，區(qū)分一般性偏差和重大風(fēng)險(xiǎn)，有針對(duì)性地開(kāi)展成本控制。建立成本預(yù)警的反饋機(jī)制，明確預(yù)警處理流程和責(zé)任人，確保預(yù)警信息得到有效利用。通過(guò)實(shí)時(shí)成本監(jiān)控與預(yù)警，管理者可以第一時(shí)間掌握成本動(dòng)態(tài)，快速響應(yīng)成本異常，從而大幅度提升成本管控的時(shí)效性和準(zhǔn)確性。

（三）智能化成本分析與決策支持系統(tǒng)

大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的建筑工程施工成本控制新模式，亟需構(gòu)建智能化成本分析與決策支持系統(tǒng)。該系統(tǒng)以數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，對(duì)施工成本數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度、多角度的分析。通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的深入挖掘，識(shí)別影響成本的關(guān)鍵因素，總結(jié)成本優(yōu)化的規(guī)律和經(jīng)驗(yàn)。利用可視化技術(shù)，直觀呈現(xiàn)成本構(gòu)成、變化趨勢(shì)、異常點(diǎn)等，幫助管理者快速洞察成本問(wèn)題[4]。在此基礎(chǔ)上，建立成本優(yōu)化的仿真模型，模擬分析不同施工方案、資源配置對(duì)成本的影響，找出最優(yōu)解決方案。針對(duì)施工過(guò)程中的具體問(wèn)題，提供智能化的決策建議，如優(yōu)化物料采購(gòu)時(shí)機(jī)、調(diào)整資源投入強(qiáng)度等。通過(guò)人機(jī)交互，管理者可以根據(jù)實(shí)際情況動(dòng)態(tài)調(diào)整決策方案。智能化成本分析與決策支持系統(tǒng)是大數(shù)據(jù)時(shí)代下成本控制的利器，可以顯著提升成本管理的科學(xué)性和效率。

（四）基于機(jī)器學(xué)習(xí)的成本預(yù)測(cè)模型

構(gòu)建基于機(jī)器學(xué)習(xí)的成本預(yù)測(cè)模型，是大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下建筑工程施工成本控制的重要?jiǎng)?chuàng)新。傳統(tǒng)的成本預(yù)測(cè)主要依賴于經(jīng)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)方法，難以適應(yīng)施工環(huán)境的復(fù)雜多變。而機(jī)器學(xué)習(xí)可以從海量的歷史數(shù)據(jù)中自主學(xué)習(xí)，找出影響成本的深層次規(guī)律。通過(guò)對(duì)已完工項(xiàng)目的成本數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，建立預(yù)測(cè)模型，再應(yīng)用于新項(xiàng)目的成本預(yù)測(cè)。根據(jù)施工特點(diǎn)選擇合適的算法，如支持向量機(jī)、隨機(jī)森林、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，不斷優(yōu)化模型的參數(shù)和結(jié)構(gòu)。引入交叉驗(yàn)證、集成學(xué)習(xí)等機(jī)制，提高預(yù)測(cè)的穩(wěn)健性和準(zhǔn)確性。同時(shí)，采用增量學(xué)習(xí)方法，使模型能夠持續(xù)學(xué)習(xí)和改進(jìn)，適應(yīng)新的數(shù)據(jù)和場(chǎng)景?；跈C(jī)器學(xué)習(xí)的成本預(yù)測(cè)可以提供更加精準(zhǔn)、細(xì)粒度的預(yù)測(cè)結(jié)果，并可以實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)預(yù)測(cè)、情景分析等功能，為成本控制提供前瞻性指引。將成本預(yù)測(cè)與實(shí)際成本數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)偏差，動(dòng)態(tài)優(yōu)化資源配置，可以實(shí)現(xiàn)成本控制的閉環(huán)管理。

五、大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的施工管理模式優(yōu)化

（一）全周期數(shù)字化管理體系

大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的施工管理模式優(yōu)化，需要構(gòu)建全周期數(shù)字化管理體系。該體系以BIM、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)為支撐，實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程的數(shù)字化、信息化、智能化管理。從設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工、驗(yàn)收到運(yùn)維，每個(gè)環(huán)節(jié)都留下數(shù)字足跡，形成完整的數(shù)字化管理閉環(huán)。設(shè)計(jì)階段，利用BIM技術(shù)進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)和碰撞檢查，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和施工可行性。采購(gòu)階段，通過(guò)電子采購(gòu)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)供應(yīng)商管理和材料追溯，優(yōu)化采購(gòu)流程和庫(kù)存控制[5]。施工階段，利用智能設(shè)備實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，監(jiān)控工程進(jìn)度、質(zhì)量和安全，優(yōu)化資源調(diào)度和工藝流程。驗(yàn)收階段，通過(guò)數(shù)字化驗(yàn)收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工程量自動(dòng)計(jì)算和質(zhì)量缺陷智能識(shí)別，提高驗(yàn)收效率和準(zhǔn)確性。運(yùn)維階段，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)施設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和預(yù)測(cè)性維護(hù)，延長(zhǎng)建筑生命周期。全周期數(shù)字化管理體系打通了施工管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，極大地提升了管理效率和決策水平。

（二）供應(yīng)鏈協(xié)同與資源優(yōu)化配置

大數(shù)據(jù)技術(shù)為施工管理模式優(yōu)化提供了新思路，尤其是在供應(yīng)鏈協(xié)同與資源優(yōu)化配置方面。傳統(tǒng)的施工供應(yīng)鏈管理往往存在信息不對(duì)稱(chēng)、協(xié)調(diào)不暢等問(wèn)題，導(dǎo)致資源配置低效。利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈上下游企業(yè)之間的信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同。通過(guò)對(duì)供應(yīng)商的歷史交易數(shù)據(jù)、信用記錄等進(jìn)行分析，優(yōu)選合格供應(yīng)商，減少采購(gòu)風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)材料、設(shè)備的需求進(jìn)行預(yù)測(cè)，合理安排采購(gòu)計(jì)劃和庫(kù)存水平，降低資金占用。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)關(guān)鍵材料、設(shè)備進(jìn)行全生命周期跟蹤，實(shí)現(xiàn)來(lái)源可查、去向可追、責(zé)任可究。在施工現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)對(duì)人員、機(jī)械、材料等資源的實(shí)時(shí)定位和使用狀態(tài)監(jiān)測(cè)，優(yōu)化資源調(diào)度，提高利用率。運(yùn)用智能調(diào)度算法，根據(jù)施工進(jìn)度和資源約束動(dòng)態(tài)優(yōu)化資源配置，減少窩工和沖突。大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的供應(yīng)鏈協(xié)同與資源優(yōu)化配置，可以顯著提升施工效率，降低成本和風(fēng)險(xiǎn)。

（三）基于BIM的施工過(guò)程可視化管理

大數(shù)據(jù)時(shí)代，基于BIM的施工過(guò)程可視化管理是優(yōu)化施工管理模式的重要方向。BIM模型包含了工程項(xiàng)目的幾何信息、屬性信息和關(guān)聯(lián)信息，是開(kāi)展可視化管理的基礎(chǔ)。通過(guò)BIM與施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程的可視化監(jiān)控和分析。利用BIM模型與進(jìn)度計(jì)劃、資源配置的集成，可以直觀呈現(xiàn)施工進(jìn)度與計(jì)劃的偏差，及時(shí)預(yù)警和調(diào)整。通過(guò)對(duì)BIM模型中構(gòu)件的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行更新，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的可視化標(biāo)識(shí)和定位。將BIM與安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的危險(xiǎn)源進(jìn)行可視化標(biāo)注和預(yù)警，提高安全管理水平?；贐IM的施工模擬和碰撞檢查，可以優(yōu)化施工方案，減少設(shè)計(jì)變更和返工。將BIM與AR/VR技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)的可視化交互和遠(yuǎn)程指導(dǎo)，提高溝通效率和決策水平?；贐IM的施工過(guò)程可視化管理，使復(fù)雜的施工過(guò)程變得直觀、透明，大幅提升了管理的精細(xì)化水平。

結(jié)束語(yǔ)

大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的施工成本控制與管理模式是建筑業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必然趨勢(shì)。企業(yè)需要與時(shí)俱進(jìn)，加快數(shù)字化管理體系建設(shè)，利用大數(shù)據(jù)提升成本管理的科學(xué)性、精細(xì)化和智能化水平。同時(shí)，還需注重?cái)?shù)據(jù)安全與質(zhì)量管理，加強(qiáng)復(fù)合型人才隊(duì)伍建設(shè)，健全數(shù)據(jù)管理制度與流程，促進(jìn)大數(shù)據(jù)技術(shù)與成本管理實(shí)踐的深度融合。未來(lái)，大數(shù)據(jù)將與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)協(xié)同應(yīng)用，共同推動(dòng)建筑工程管理模式的變革，助力建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

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