1、 .，.，工业建筑 年第 卷第 期智慧建筑与智能建造基于结构方程模型 与新一代信息技术的结合应用赵 军 王亚栋 高 宁 冀小辉 田 宇（郑州大学土木工程学院，郑州；河南省第一建筑工程集团有限责任公司，郑州；大连理工大学土木工程学院，辽宁大连）摘 要：建筑信息模型（）与信息技术的结合可以有效提高建筑工程建造效率，目前国家大力推进建筑信息化的发展，特别是 与新一代信息技术的应用。结合实际工程案例发现基于 的项目管理信息交互平台在应用过程中存在问题，因此提出基于 与新一代信息技术融合的建筑工程全生命周期 信息集成服务平台，并对其关键技术的适用性进行研究。利用因子分析法进行探索性因子分析，再使用结构方
2、程模型中的测量模型和结构模型进行验证性因子分析，最终验证研究假设成立，为 和新一代信息技术的应用与发展提供参考。关键词：；因子分析；新一代信息技术；结构方程模型 ：.（，；，；，）：，：；教育部创新团队（）；中原千人计划中原科技创新领军人才（）。第一作者：赵军，男，年出生，博士，博士生导师，教授。通信作者：田宇，。收稿日期：建筑业是我国经济的支柱型产业，年我国建筑业总产值占国民生产总值的 左右，同比增长.，并且仍保持稳定的增长趋势。但是，和其他行业的盈利能力相比，中国建筑行业的利润率较低。另外，建筑业长期存在一些传统建造模式难以解决的问题，如施工现场的监管技术水平有限，导致监管部门无法准确掌握
3、施工项目的关键信息，也无法及时了解施工现场的实际状况，从而难以快速发现安全隐患并提供精准的解决方案。因此，基于结构方程模型 与新一代信息技术应用与发展研究 赵 军，等 住建部在 年建筑业信息化发展纲要中提出，要全面提高建筑业信息化水平，着力增强建筑信息模型（）、大数据、智能化、移动通信、云计算、物联网等信息技术集成应用能力，建筑业数字化、网络化、智能化取得突破性进展，建成一体化行业监管和服务平台。同时，建筑信息化的普及不仅能够提高建筑施工的准确性和针对性，实现对建筑施工的动态管理，更能提高建筑业的整体发展及管理水平。是利用数字化技术，将传统的二维平面设计图转化为三维数字化模型，并利用该模型储存
4、建筑从设计、建造到运营维护的各种相关信息，以实现建筑的整个生命周期中各参与方在同一建筑信息模型基础上的数据共享，从而提高工程项目设计、建造、运营效率。具有可视化、协调性、模拟性、一体化性、信息完备性以及可出图性等优点，可以有效解决建筑业效率低的问题。根据美国斯坦福大学综合设施工程（）中心的研究发现：技术的使用，能使业主主观要求以外的变更减少 以上；基于 构件统计基础上的造价估算误差控制在 左右，投资估算时间更是大大降低；而碰撞检测为业主节省的成本可达合同金额的 左右；项目建造所花的时间也可节省约。在国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定中将新一代信息技术分为通信网络、物联网、三网融合、新
5、型平板显示、高性能集成电路和云计算等高端软件。通过与新一代信息技术的融合，将被赋予新的功能，从而在不同的场景中更好的应用，并能够极大地推动建筑业向智能化、信息化转型升级，为建筑业提质增效、节能环保创造条件。万玲等构建了基于 物联网的建筑物资采购管理平台，该平台由基础层、资源层、支撑层和应用层组成，可实现建筑物资智能化采购，提升建筑物资采购的效益。等开发的物联网与 技术融合的建筑信息平台，可以避免物联网网络中的单点故障，并为 模型修改提供实时信息来源。宋晓刚等提出施工安全智能管理平台建设方案，采用 技术来应对建筑业特殊的场景化诉求，搭建施工现场的规模组网，满足于施工环境复杂、人员流动性大等建筑业
6、各业务场景的数据传输，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。马良等分析了区块链结合 技术对建设工程设计、施工、运维阶段产生的影响，指出区块链可以解决行业中的信任与验证的问题。等提出了一个自动化的框架创建动态站点布局模型，利用 技术、二人智能算法与遗传算法结合使用，以开发考虑现场人员和设备的实际行驶路径的优化。陈刚等借助移动传感、物联网、大数据等信息化技术，建立融流动人员、大型机械设备、重大危险源于一体的集成化管理系统，实现安全、技术、质量、进度、成本及绿色施工管理的数字化和智慧化升级。张云翼在运维阶段引入、云、大数据等新技术，实现建筑运维期能耗管理的数字化和智能化以及用能优化和节能控制。可
7、见，与新一代信息技术的融合在建筑业中具有重要的研究意义和应用价值。以某一省级重点人才公寓项目为例，将对 与新一代信息技术的应用进行研究，利用因子分析法借助 .软件（统计产品与服务解决方案软件）对样本数据进行量化处理，然后使用矩阵结构分析软件（.软件）结合结构方程模型进行验证性分析，证明研究假设的合理性。工程案例.项目简介该人才公寓项目的总建筑面积约为.万，合计 栋高层住宅楼，总概算约为 亿元。建筑主体中主楼地上为 层，地下 层车库，层高均为.，楼体规划高度为.。地下车库采用钢筋混凝土框架结构和天然地基承台基础，地上 层以下为现浇剪力墙结构，层以上为预制装配式结构，基础为水泥粉煤灰碎石桩基平板式
8、筏形基础。此项目采用装配式建筑 工程总承包模式，使用基于 的项目管理信息交互平台。.信息技术的应用场景.安全管理根据建立的 三维模型，对施工场地进行布置，合理安排塔吊、库房、加工厂地、临时建筑和生活区等的位置。从而解决了施工场地规划问题，减少了施工用地的占用，使施工现场平面布置紧凑合理且道路畅通，符合防火安全及文明施工的要求。同时，在三维模型中建立了施工现场安全体验区（图），对工作人员进行工程安全教育，从而培训工作人员规范操作流程，提高工作人员的安全意识，减少施工事故发生。.质量管理结合项目管理信息交互平台的协同工作模块可使设计方和施工方对设计图纸和施工图纸进行共同会审，及时发现图中的相互矛盾
9、、数据错误等问题，保证设计的可施工性，减少后期的设计变更，避免影响工程进度。工业建筑 年第 卷第 期高空作业人员安全带规范使用体验区模拟；智能安全帽规范操作体验区模拟。图 施工现场安全体验区模拟 在传统模式下，工作人员在现场的巡检采用繁琐的纸质交底方法，实用性不强、留存困难、效率低下，可能导致各参建方对相关质量问题的责任划分不清晰，而出现相互推诿的现象。在本案例中，通过平台的检查部位模块，施工现场巡检人员手持移动设备对存在问题的部位进行拍照记录和情况描述，并形成电子资料上传系统。在质量检查模块中及时记录检查结果与整改时限、检查人员与检查时间、质量问题与责任处罚、整改人与复查人和核验人与通知人的
10、相关信息。同时，在项目统计模块中基于上述信息进行数据分析，对质量问题的整改进度进行全过程实时管控。因此，项目管理人员可通过该系统及时了解施工现场存在的相关问题及其实际解决状况，可以对工程质量进行精细化动态管理。.生产管理根据项目管理信息交互平台生成施工进度总计划，并分解为周进度计划、月进度计划，进行施工任务精细化管理，将现场施工情况通过电子记录的方式上传至平台，对关键节点进行实时跟踪记录，且以此为依据分析各阶段的计划偏差，及时调整下一阶段的施工安排。同时，通过施工进度模拟，将 模型载入，制定施工进度表，然后与模型集成计划出预制构件的安装工序及运输安排，结合项目管理信息交互平台的可视化功能，输出
11、施工模拟动画，从而对施工进度不断改进。根据工程计划、模型、项目成本等信息，应用 模拟施工，了解任一时间段的工程实施状态、资金使用情况、资源消耗状况等，及时为施工过程各个环节提供准确的进度、物资、成本等数据，提升沟通和决策效率。通过信息技术在项目中的应用，解决了建筑项目参与方众多、各专业之间需要高度的信息共享和协同合作等问题，提高了项目管理中的决策科学性、设计合理性、建造高效性，实现了项目建设全过程的有效管控。根据案例提出科学问题由于 与信息化技术在装配式建筑工程中的应用时间有限，结合上述案例，发现在实际应用过程中存在一些问题，主要表现在以下几个方面：信息难以及时收集：在案例中，由于信息技术应用
12、程度高，建造环节复杂，工程质量要求高等原因，基于 的信息交互平台需要收集、归纳、分析的信息和数据体量庞大。然而，此项目应用在第 代通信技术的背景之下，导致信息数据传输速率较低、稳定性不足、时延较高，影响项目参与方之间的沟通与交流，对工作效率提升有限。如果采用第 代技术，在项目的建设过程中，信息不畅的问题可以得到解决，从而避免出现信息孤岛的现象。信息透明度不高：在项目的信息化管理过程中参建方众多，因为一些主观因素，信息传输的及时性、准确性会受到影响，从而导致数据库中的数据与实际信息产生偏差，影响工程项目的施工进度、成本控制、质量安全等。通过 与区块链技术的结合，在联盟链上的参建方之间共享的信息将
13、具有高透明、可追溯、不可篡改的特点，为资金结算提供依据，实现智能合约的功能。信息交互平台完备性不足：目前项目管理信息交互平台主要应用在工程项目的设计和施工阶段，而在其他阶段并未得到充分应用，对建筑工程全生命周期的信息记载与描述不够完整。不单是信息化的模型或建模技术，与新一代信息技术融合后可成为一种新理念、新方法、新平台。研究方法在上述工程案例中使用的项目管理信息交互平台功能不足，须要进行二次开发，由于开发成本高、周期长、技术难度大，所以先通过理论分析验证二次开发的需求是否合理。因此，提出建筑工程全生命周期 信息集成服务平台（简称“集成服务平台”），此服务平台由 与新一代信息技术融合而形成，其中
14、新一代信息技术特指云计算、物联网、区块链、大数据、人工智能、第 代通信技术（简称“”技术）。基于结构方程模型 与新一代信息技术应用与发展研究 赵 军，等 集成服务平台运行框架总共包括 层，分别为基础设施层、数据层、模型数据交互层、平台应用层和平台服务层，如图 所示。通过基础设施层的基础设备可保证平台高效地收集工程建造过程中的信息和数据；数据层将关键信息和公共信息分别存储在区块链数据库和其他数据库中，便于使用过程中的检索与提取；在模型数据交互层利用“”技术信息模型进行大数据处理，供平台应用层应用；平台应用层对建筑工程全生命周期进行信息化管理；在平台服务层对工程项目进行可视化动态管控。首先，对“”
15、集成服务平台的“”技术的适用性进行理论研究，利用因子分析法和结构方程模型对样本数据进行探索性和验证性分析，从而确定研究假设是否成立。图 集成服务平台运行框架 结合文献查阅、专家访谈、实际调查等形式明确各因素变量并将其归纳为 个维度，包括：的认知程度、全过程询的认知程度、建筑工程相关问题、“”技术的相关问题、信息集成服务平台的综合发展价值，如表 所示。根据因素变量设定调查内容，并采用 五点量表计分，将选项分别设置为完全不同意、比较不同意、不确定、比较同意、完全同意五个等级，相应地按照、来计分，题项的分值越高则代表受测者对相应题项的认可度越高。样本数据来源及检验.数据来源采取线上与线下两种调查方式
16、，对建筑行业内的专家、教授、从业者进行访谈，受测人员主要来自高校、设计院、政府、施工、监理等相关大型企事业单位。此次调查共计发出问卷 份，回收 份，其中有效问卷 份，有效回收率.，受测者基本资料见表。.样本数据检验利用 .对此次调查的样本数据进行信度分析，问卷的信度系数 为.，调查结果具有良好的信度、可靠性、内部一致性。在采用因子分析法之前需要检验样本数据是否适用，即效度检验。通过 .采用 检验法和巴特利特球度检验法，计算 值和显著性概率值（值）。经检验，样本数据的 值为.，值趋于，测算结果表明此样本数据的各因素变量之间 工业建筑 年第 卷第 期 表 调查内容 因素变量代号维度因素变量代号维度因素变量代号维度建筑信息化产品功能了解程度建筑行业的应用场景中 技术应用程度建筑行业的应用场景中云计算技术应用程度建筑行业的应用场景中大数据技术应用程度建筑行业的应用场景中物联网技术应用程度建筑行业的应用场景中 技术应用程度建筑行业的应用场景中人工智能技术应用程度建筑行业的应用场景中区块链技术应用程度建筑信息化可以提高建筑工程项目管理水平我国的建筑信息技术应用程度我国建筑信息化的发展前景建筑信息化
