尹家明 費(fèi)清

摘 ?要：隨著當(dāng)前大數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)不斷碰撞出“火花”，其逐漸被全社會廣泛認(rèn)同。如何運(yùn)用數(shù)據(jù)分析技術(shù)挖掘建設(shè)工程材料的數(shù)據(jù)價(jià)值，這對行業(yè)管理來說無疑是一個(gè)新的挑戰(zhàn)。文章對構(gòu)建工程材料動態(tài)監(jiān)測和模型分析預(yù)測的“材料大數(shù)據(jù)”態(tài)勢多服務(wù)模型進(jìn)行了研究，該模型對提升行業(yè)監(jiān)管效能、提高數(shù)據(jù)化管理決策水平和幫助工程參建市場主體各方降本增效，有較高的借鑒性和適用性。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);分析模型;材料管理;動態(tài)監(jiān)測

中圖分類號：TP39 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2096-4706（2021）13-0148-04

Research on the Application of Construction Engineering Material Management Based on Big Data Analysis Model

YIN Jiaming1，2， FEI Qing2

（1.Swiss Research Center of Guizhou Normal University， Guiyang ?550025， China; 2.Guizhou Huizhu Big Data Co.， Ltd.， Guiyang ?550001， China）

Abstract： With the continuous collision between the current big data and traditional industries， it has gradually been widely recognized by the whole society. How to use data analysis technology to mine the data value of construction engineering materials is undoubtedly a new challenge for industry management. This paper studies the construction of the “material big data” situation multi service model for dynamic monitoring and model analysis and prediction of engineering materials. The model has high reference and applicability to improve the efficiency of industry supervision， improve the level of data management decision-making， and help all market parties involved in the engineering construction reduce costs and increase efficiency.

Keywords： big data; analysis model; material management; dynamic monitoring

0 ?前  言

工程建設(shè)質(zhì)量關(guān)系到人民百姓的切身利益和全社會的和諧穩(wěn)定，也關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)健康快速發(fā)展，是建設(shè)公平、共享、創(chuàng)新型城市戰(zhàn)略的主陣地，直接影響到城鄉(xiāng)建設(shè)環(huán)境質(zhì)量。其中，建設(shè)工程材料的價(jià)格、來源、使用和檢測取樣的真實(shí)性、檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性，直接影響到建筑工程的成本、質(zhì)量控制及驗(yàn)收，關(guān)系到建筑工程的整體質(zhì)量安全。土木建筑工程材料按基本成分主要分為有機(jī)材料（如木材、塑料等）、無機(jī)材料（如金屬材料、水泥等）和復(fù)合材料（如玻璃鋼、鋼纖維混凝土等），本文研究建設(shè)工程材料主要是指國家相關(guān)檢測要求必須檢測的在建工程項(xiàng)目實(shí)施過程中主要使用的材料，包括預(yù)拌混凝土（是指由水泥、集料、水以及根據(jù)需要摻入的外加劑和摻合料按一定比例經(jīng)攪拌站（廠、公司）集中計(jì)量拌制后，通過專用運(yùn)輸車輛運(yùn)至使用地點(diǎn)的混凝土拌合物、水泥、鋼筋、添加劑、木材、沙子、石子。按照市場監(jiān)管信息化建設(shè)作為轉(zhuǎn)變監(jiān)管思路和手段的方向。建立監(jiān)管與服務(wù)一體化，動態(tài)記錄工程項(xiàng)目各方責(zé)任主體市場和現(xiàn)場行為做到可記錄、可追溯（住建部2010年8月修訂《房屋建筑和市政基礎(chǔ)設(shè)施工程質(zhì)量監(jiān)督管理規(guī)定》）。有效實(shí)現(xiàn)建筑市場和施工現(xiàn)場監(jiān)管的協(xié)同聯(lián)動和態(tài)勢預(yù)測，全面實(shí)現(xiàn)行業(yè)“數(shù)據(jù)一個(gè)庫，監(jiān)管一張網(wǎng)、管理一條線、服務(wù)一條龍”的目標(biāo)，為管控服務(wù)全過程信息化向數(shù)據(jù)化監(jiān)管模式轉(zhuǎn)型提出新的挑戰(zhàn)。在以服務(wù)經(jīng)濟(jì)健康快速發(fā)展和優(yōu)化營商環(huán)境為主導(dǎo)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用背景下，如何利用大數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)建筑行業(yè)的深度融合凸顯其戰(zhàn)略意義和重要性。

本文通過探究大數(shù)據(jù)融合分析技術(shù)在該行業(yè)建設(shè)工程中材料數(shù)據(jù)化分析模型和決策輔助的應(yīng)用研究，搭建“材料大數(shù)據(jù)”公共服務(wù)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、融合及分析模型，可動態(tài)監(jiān)測建設(shè)工程質(zhì)量安全發(fā)展的態(tài)勢?？蓴?shù)據(jù)脫敏清洗后可為建設(shè)工程參建各方市場主體實(shí)現(xiàn)降本增效和管理效能提升。構(gòu)建形成多贏共享的數(shù)據(jù)監(jiān)管服務(wù)一體化管理創(chuàng)新模式。

本文以下研究第1部分是研究現(xiàn)狀;第2部分是問題提出;第3部分是模型構(gòu)建;第4部分是實(shí)證分析;第5部分是研究結(jié)論及對策。

1 ?研究現(xiàn)狀

本文研究基于以下行業(yè)背景：

（1）信息化進(jìn)程滯后。隨著信息時(shí)代、大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，住建系統(tǒng)根據(jù)國家、省和市的要求，在房產(chǎn)登記、建筑市場管理、住房保障、房改以及房地產(chǎn)市場管理等，相應(yīng)建立僅能滿足單一行政管理需求的管理系信息系統(tǒng)，基本無能服務(wù)企業(yè)的模塊。在數(shù)據(jù)采集、匯聚、分析和運(yùn)用等方面大數(shù)據(jù)管理還存較大差距。同時(shí)因信息化、大數(shù)據(jù)方面的管理技術(shù)人才儲備少，知識更新程度慢等因素，也一定程度影響工作的推進(jìn)。

（2）部門間數(shù)據(jù)壁壘需破冰。住建系統(tǒng)業(yè)務(wù)工作分塊較多，各部門間信息數(shù)據(jù)存在“數(shù)據(jù)煙囪”，特別提出以建設(shè)工程全生命周期進(jìn)行大數(shù)據(jù)管理方面，涉及從房屋征收、建筑設(shè)計(jì)、施工（含材料進(jìn)出、抽樣、檢測和現(xiàn)場管理）、驗(yàn)收以及房地產(chǎn)銷售備案登記、房產(chǎn)登記等數(shù)據(jù)整合，需要打破部門間的條數(shù)據(jù)壁壘，實(shí)現(xiàn)建設(shè)工程全生命周期數(shù)據(jù)融合管理，同時(shí)建立標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)字典知識庫，確保所有數(shù)據(jù)具有可識別性。

（3）缺少有效數(shù)據(jù)融合分析和模型需求預(yù)測?，F(xiàn)有管理信息系統(tǒng)大多是獨(dú)立運(yùn)行，數(shù)據(jù)未能實(shí)現(xiàn)條塊匯聚，形成了原有部門利益格局，也就需用數(shù)據(jù)模式打破。運(yùn)用大數(shù)據(jù)手段，建立了可防、可控、可監(jiān)督的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)防控運(yùn)行保障機(jī)制，打破各部門間的利益分配格局整合難度遠(yuǎn)大于技術(shù)層面的實(shí)施難度，需樹立不破不立理念，以強(qiáng)有力的措施進(jìn)行打破和重塑，進(jìn)一步保障住建系統(tǒng)職能轉(zhuǎn)型升級。

（4）監(jiān)管平臺無社會服務(wù)模塊。當(dāng)前，行業(yè)監(jiān)管已運(yùn)行的大部分信息化系統(tǒng)基本不具有社會服務(wù)功能，造成大量外部可識別分析數(shù)據(jù)無法實(shí)現(xiàn)資源共享運(yùn)用。造成無法多維度采集有效數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合研判和預(yù)測。形成數(shù)據(jù)價(jià)值。

2 ?問題的提出

大數(shù)據(jù)分析模型的基礎(chǔ)是信息化系統(tǒng)，只有建立在信息化基礎(chǔ)上，通過建立數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺，將住建系統(tǒng)涉及建設(shè)工程項(xiàng)目部門的各類相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、歸類，實(shí)現(xiàn)內(nèi)外部結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化海量數(shù)據(jù)資源的收集和融合，滿足數(shù)據(jù)多樣性、海量的要求。再搭建基于云計(jì)算架構(gòu)的數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘的平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算和模型分析，真正達(dá)到大數(shù)據(jù)“4V”特性，才可能真正滿足建立一套針對行政部門、企業(yè)、個(gè)人的分析監(jiān)管平臺，實(shí)現(xiàn)行業(yè)內(nèi)權(quán)力運(yùn)行可監(jiān)管、可分析、可追溯。并整合行業(yè)知識信息資源，打破數(shù)據(jù)條塊分割、數(shù)據(jù)壁壘的粗放信息數(shù)據(jù)管理模式。

對內(nèi)聯(lián)通數(shù)據(jù)“孤島”，對外實(shí)現(xiàn)條塊融合，打造透明、高效公共服務(wù)窗口。推進(jìn)網(wǎng)上公開、受理、辦理、監(jiān)管“一條龍”“一站式”全網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，做到全透明、可核查。同時(shí)，通過政府?dāng)?shù)據(jù)的深度開放，進(jìn)一步破解社會公眾監(jiān)督難題，有效提升政府部門公信力、執(zhí)行力。

堅(jiān)持從實(shí)際出發(fā)，循序漸進(jìn)運(yùn)用大數(shù)據(jù)手段構(gòu)建運(yùn)行機(jī)制。本文是依托貴陽住建大數(shù)據(jù)案例為基礎(chǔ)。在大數(shù)據(jù)“4V”特性方面的海量數(shù)據(jù)、多樣性數(shù)據(jù)及高計(jì)算能力均已由住建部門提供，因此，本文研究重點(diǎn)是對工程項(xiàng)目材料的低密度價(jià)值數(shù)據(jù)部分進(jìn)行分析模型設(shè)計(jì)，并進(jìn)行實(shí)證分析最終實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)在住建行業(yè)中建設(shè)工程項(xiàng)目材料管理的深度融合運(yùn)用目的。

3 ?模型構(gòu)建

通過現(xiàn)狀梳理和問題提出，本文將主要通過文獻(xiàn)查閱、現(xiàn)場調(diào)研和分析模型設(shè)計(jì)的方式開展研究和實(shí)證分析。然后通過大數(shù)據(jù)方法，實(shí)現(xiàn)建設(shè)工程材料的可查詢、可追溯、可分析、可預(yù)測。做到標(biāo)準(zhǔn)透明、結(jié)果透明、預(yù)測透明、監(jiān)督透明的目標(biāo)。具體模型構(gòu)建方法和步驟如圖1所示。

3.1 ?數(shù)據(jù)識別和預(yù)處理

本文從住建“數(shù)據(jù)倉庫”共享服務(wù)平臺互通接入，抽取建設(shè)工程材料相關(guān)固化和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。其中固化數(shù)據(jù)包括：項(xiàng)目名稱、地點(diǎn)、建設(shè)工程量、投資規(guī)模、參建五方責(zé)任主體基本信息等。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括工程進(jìn)度、材料檢測數(shù)據(jù)、現(xiàn)場監(jiān)督結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和音視頻記錄非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。由于存在數(shù)據(jù)不規(guī)范和缺失，故按照大數(shù)據(jù)項(xiàng)目建設(shè)規(guī)范對數(shù)據(jù)進(jìn)行了預(yù)處理，即數(shù)據(jù)識別、字典標(biāo)注、查漏補(bǔ)缺工作。

3.2 ?數(shù)據(jù)融合清洗

經(jīng)過數(shù)據(jù)識別和預(yù)處理后，導(dǎo)入?yún)⑴c實(shí)驗(yàn)企業(yè)BIM平臺共享模擬數(shù)據(jù)，包括材料清單、價(jià)格、用量、供求、進(jìn)度等數(shù)據(jù)。按照大數(shù)據(jù)分析模型的基于“時(shí)間序列法模型”標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合與清洗，經(jīng)過數(shù)據(jù)清洗任務(wù)后。按時(shí)間（月、季度、年）屬性信息進(jìn)行量化處理。定義建設(shè)工程材料供求計(jì)劃實(shí)際值;建設(shè)工程材料價(jià)格趨勢值。同時(shí)運(yùn)用“因果分析法預(yù)測模型”定義建設(shè)工程材料指標(biāo)使用差異值、材料檢測合格率值和材料用量差異值。

3.3 ?模型設(shè)計(jì)

針對建設(shè)工程材料供求計(jì)劃與實(shí)際值，通過時(shí)間序列法分析模型，對單個(gè)材料樣本變量進(jìn)行分析預(yù)測，再導(dǎo)入第n 個(gè)樣本進(jìn)行綜合分析，可以預(yù)測找到最佳擬合直線目標(biāo)值。如圖2所示。

材料使用差異分析。根據(jù)材料的計(jì)劃使用數(shù)量與實(shí)際使用數(shù)量進(jìn)行對比，通過數(shù)據(jù)因果分析法的單方程計(jì)量模型，對材料使用差異變量與材料使用變化因子間數(shù)量關(guān)系，分析是否存在差異，并判斷存在差異的原因。如圖3所示。

材料合格率分析。通過材料檢測數(shù)據(jù)采集，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析模型分析各類型的建筑材料的合格率與不合格率，進(jìn)而追蹤不合格材料流向，主要分布區(qū)域和工程項(xiàng)目，以此作為工程質(zhì)量安全監(jiān)管數(shù)據(jù)支撐和宏觀數(shù)據(jù)可視化管理。

材料價(jià)格變化趨勢分析。分析材料采購或生產(chǎn)成本的變化趨勢，生產(chǎn)企業(yè)或施工企業(yè)可根據(jù)該價(jià)格趨勢進(jìn)行計(jì)劃生產(chǎn)或計(jì)劃采購。對未來材料價(jià)格量間態(tài)勢。如圖4所示。

材料使用行為分析。將建筑工程進(jìn)場材料數(shù)據(jù)與工程驗(yàn)收監(jiān)督實(shí)際使用數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行綜合分析，以此判斷施工單位是否存在偷工減料等行為。如圖5所示。

4 ?實(shí)證分析

通過模型構(gòu)建和設(shè)計(jì)，導(dǎo)入建設(shè)工程材料監(jiān)管服務(wù)平臺進(jìn)行驗(yàn)證表明。通過數(shù)據(jù)的動態(tài)抽取后，與材料來源、材料用途、材料管理責(zé)任人員、材料監(jiān)督員、見證員、檢測機(jī)構(gòu)、檢測人員等多維海量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)證分析驗(yàn)證，可以在GIS地圖上實(shí)時(shí)顯示將材料分析模型5項(xiàng)核心指標(biāo)進(jìn)行動態(tài)結(jié)果展示和預(yù)測。與現(xiàn)場數(shù)據(jù)比對后，實(shí)現(xiàn)了建設(shè)工程項(xiàng)目工地的材料情況態(tài)勢可視化展示和材料情況的預(yù)測。保證了材料質(zhì)量的全過程可記錄、可追溯，實(shí)現(xiàn)了大數(shù)據(jù)分析模型的材料管理應(yīng)用研究預(yù)期效果。如圖6所示。

具體達(dá)到了對行業(yè)監(jiān)管行政行為全過程進(jìn)行跟蹤。對現(xiàn)場材料全過程進(jìn)行監(jiān)督，使辦理程序、執(zhí)法行為更加科學(xué)規(guī)范。與現(xiàn)有業(yè)務(wù)辦理服務(wù)平臺融合，更方便服務(wù)對象，辦事群眾可通過手機(jī)掃描二維碼、實(shí)時(shí)查詢材料供求及檢測合格情況。同時(shí)，對辦理中不作為、亂作為，吃、拿、卡、要和冷、硬、橫、推等潛在違紀(jì)違法行為反向監(jiān)督，將權(quán)力運(yùn)行關(guān)進(jìn)數(shù)據(jù)的籠子。

4 ?結(jié) ?論

通過本文研究實(shí)證結(jié)果，達(dá)到了利用搭建的大數(shù)據(jù)分析模型的建設(shè)工程材料管理數(shù)據(jù)服務(wù)。積極推進(jìn)住建系統(tǒng)各部門間的材料相關(guān)信息共享與數(shù)據(jù)交換，即了解到的不僅僅是過去材料價(jià)格多少、采購多少、用了多少、是否合格等信息，更重要的是可以預(yù)測未來將會有什么樣的變化，從而可以更準(zhǔn)確、快速地制定出相應(yīng)對策，進(jìn)一步提升材料管理效能和服務(wù)質(zhì)量。對整個(gè)行業(yè)管理優(yōu)化和大數(shù)據(jù)深度融合傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)都具有很好的實(shí)用性和戰(zhàn)略意義。同時(shí)，通過研究我們也發(fā)現(xiàn)過程中存在的一些不足，因此我們建議：

構(gòu)建材料行業(yè)誠信檔案。實(shí)現(xiàn)建筑材料檢測數(shù)據(jù)、使用數(shù)據(jù)、進(jìn)場數(shù)據(jù)等可以與市安全監(jiān)督系統(tǒng)、市質(zhì)量監(jiān)督系統(tǒng)、執(zhí)法系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)對接，將產(chǎn)生違規(guī)檢測或使用不合格材料的施工單位信息納入誠信檔案。幫助行業(yè)形成“好的更好，差的退場”行業(yè)自律生態(tài)凈化新模式。

搭建監(jiān)督人員風(fēng)險(xiǎn)分析。通過外業(yè)人員配備執(zhí)法終端，采集派單、定位、現(xiàn)場記錄外業(yè)人員在監(jiān)管工地現(xiàn)場材料質(zhì)量的執(zhí)法過程，對其分析超期率、偏離度、親密度、工作量、申述糾正，綜合研判外業(yè)人員綜合風(fēng)險(xiǎn)分值。同時(shí)，通過對內(nèi)業(yè)工作人員辦理材料備案的時(shí)限、辦件量、服務(wù)對象占比、辦理結(jié)果等關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，抓取工作量、親密度（對特定企業(yè)、機(jī)構(gòu)或個(gè)人未按順序辦件，過快辦件）、異常件（過快件、超期件、打回件）等指標(biāo)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)分析。研判內(nèi)業(yè)工作人員工作效率和風(fēng)險(xiǎn)值，從而建立預(yù)警處置、動態(tài)管理、檢查評估為主要指標(biāo)的保障機(jī)制。根據(jù)新排查出來的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，設(shè)置職權(quán)的邊界，分類制定防控措施。系統(tǒng)可拓展到建筑行業(yè)檢測機(jī)構(gòu)人員，進(jìn)行有效分析，可以判別出是否存在檢測過程瞞報(bào)、漏報(bào)的可能性。

打造行業(yè)監(jiān)管與服務(wù)全過程管控機(jī)制。以實(shí)施基于云計(jì)算的大數(shù)據(jù)深度融合傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用、構(gòu)建行業(yè)誠信服務(wù)體系為主線，搭建大數(shù)據(jù)融合分析模型監(jiān)測與服務(wù)平臺，依托行業(yè)擁有海量數(shù)據(jù)優(yōu)勢，加快數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用，通過大數(shù)據(jù)商業(yè)，實(shí)現(xiàn)行業(yè)監(jiān)管與社會服務(wù)全程數(shù)字化，透明化、公開化，處處留“痕跡”，讓權(quán)力在“陽光”下運(yùn)行的同時(shí)又服務(wù)于社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)，不斷提高治理能力和服務(wù)水平。

全面推進(jìn)數(shù)據(jù)監(jiān)測分析服務(wù)、數(shù)據(jù)決策研判的監(jiān)管與服務(wù)并舉模式，全面推進(jìn)大數(shù)據(jù)管理成為住建行業(yè)提升行政服務(wù)能力的有效手段和政府管理創(chuàng)新的新途徑。通過應(yīng)用大數(shù)據(jù)平臺，進(jìn)一步加強(qiáng)服務(wù)創(chuàng)新力度，加大績效評估考核范圍，讓權(quán)力在法制軌道上運(yùn)行。在新思維下，提升行政服務(wù)，變“要我干”為“我要干”，從“被動服務(wù)”為“主動服務(wù)”。同時(shí)形成的分析模型預(yù)測結(jié)果向企業(yè)公開，幫助企業(yè)更好的經(jīng)營和降本增效。營造高質(zhì)量的社會營商環(huán)境。

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作者簡介：尹家明（1976.12—），男，漢族，貴州大方人，高級工程師，項(xiàng)目管理碩士，研究方向：大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略及項(xiàng)目管理、數(shù)據(jù)商業(yè)智能挖掘研究;費(fèi)清（1994.10—），女，漢族，貴州貴陽人，大數(shù)據(jù)工程師，本科，研究方向：大數(shù)據(jù)項(xiàng)目管理、數(shù)據(jù)算法設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)挖掘。