区块链技术在建筑工程项目管理中运用

2022-09-21 16:46:12 来源:写作指导

摘要:由于建筑项目日益复杂化,人们越来越重视新技术在建筑工程项目中的整合与运用;但在采用创新技术方面,建筑行业比大多数行业更落后。文中通过对区块链概念及其特性的剖析,探讨了区块链技术在信息管理、建筑项目管理、建筑信息模型与区块链技术的融合、智能建筑合约等方面的应用潜力。最终得出利用区块链去中心化、不可改变的特点可以很好地应对建筑行业当前面临的挑战,并有可能改变建筑工程项目管理这个行业。

关键词:区块链;建筑业;建筑工程;项目管理;数字化;信息

0引言

近年来,建筑新结构和综合系统的复杂化已成为大型结构项目的一个显著特点,设计的复杂性需要建筑行业对性能需求重新进行思考。随着技术发展速度呈指数级增长,作为建筑工程项目的管理者必须学会通过采用新的实践和技术来适应不断变化的环境。目前,区块链就是这样一种技术,在金融、征信、政务、知识产权保护等方面进行了探索利用[1-3]。尽管它在多个行业中获得了良好的发展势头,但为了充分理解其在建筑行业中的潜力,还需进行更深入的研究。目前,区块链技术在全球各行各业工作流程中的实施都受到了广泛的关注。但截至目前,建筑行业在区块链的实现方面进展缓慢。据估计,与其他行业相比,建筑行业的工作效率在过去五十年中只提升了一半。建筑工程项目经常受到一系列项目执行问题的困扰,特别是协作、信任、透明度和监管的问题。目前,区块链技术在建筑工程项目管理中的应用还处于起步阶段,因此探讨其在实际建筑工程项目管理中的应用具有重要的理论和现实意义。

1区块链概述

区块链的核心可描述为由按时间顺序排列的“区块”组成的一个链式数字账本,其中每个新区块都是网络活动的记录并被添加到现有区块链的末端。因此,区块链的基本单位是涉及一个或多个实体的单一交易,这可能是一个支付过程,也可能是一个信息转移的过程[4-5]。区块链中的每个区块都可以定义为一个加密的信息,这些信息被存储、打上时间戳,同时自动分发到多个服务器,并将多笔交易合并成一个区块,区块由网络参与者或“矿工”验证,它们部署计算资源、相互竞争,以创建下一个区块。如果一个区块被成功验证,它便会被附加到以前的链上,因此被称为区块链[6]。由于区块链上的交易是按时间顺序连接的,所以数据一旦被验证便不能更改;并且该链越长,越难对之前的区块进行修改,相对应数据的信任度越高。此外,区块链在去中心化的网络上运行,在公共区块链中验证交易和添加区块的过程是完全分布式的,这便消除了对第三方中介的需求,消除了各类价值交换中可能出现的成本、风险、信息和控制等方面的摩擦。综上,区块链技术具有不可篡改、公开透明、去中心化、安全性等特点[7],而建筑行业中区块链的应用也正是基于这些特性。

2当前的区块链应用

区块链首先被运用于金融技术领域,现在已经扩展到其他工业部门,特别是供应链管理应用。金融科技中已实际报道过很多实际应用案例,例如数字货币(比特币、Ethereum等)中的区块链。

2.1自动化文书处理

自动化文书在贸易流动中得到了广泛的应用。例如,将冷藏货物从东非运到欧洲,需要大约30个人和组织的盖章和批准,这些人和组织必须在200多个场合相互交流,在每一次互动中文件都有可能受到不同程度的不公平对待。而在实际文书处理中,与贸易相关的文书处理成本约为实际运输成本的15%~50%。为了解决这些效率低下的问题,实现纸质记录的数字化,2015年IBM和Maersk经过联合调查和研究,最终确定了命名为“Tradelens”的区块链解决方案,以此来连接托运人、承运人、港口和海关的庞大全球网络。在这些试点中,每一个批准的相关文件都有区块链的影子,这意味着传统的IT系统没有被取代,而是得到了增强,但供应链中大量的文书工作却阻碍了所有种类的贸易流动,这表明区块链是一个有前途的领域。

2.2可追溯性

使用当前的企业资源规划系统,零售商和公共卫生监管部门很难确定食源性疾病爆发的源头,这意味着可能需要更多的时间来追踪受污染食材的来源以及它们被运送的地点。为了方便追踪食品的原产地点,沃尔玛与IBM合作,通过上位区块链账本追踪食品的动向,在这个新系统中农场产地、批号、工厂数据、到期日期和运输细节等数据都被写在区块链上,并立即向所有网络成员开放。如果在其中一条区块链增强的供应链内爆发食源性疾病,通过这些数据能够在几秒钟内追踪到产地。此外,沃尔玛认为区块链还可以减少食品浪费,因为新获得的数据被用作优化订单数量的参数。与此同时,区块链技术还在提高交易效率、保证交易公平等方面有广泛的应用。

3区块链技术在建筑业的应用

建筑项目的实施是一个高度规范的过程。近年来,各国政府均针对建筑项目实施了一系列规范和条例,并为项目中的各种要素规定了最低实施标准,这些标准需要个人和权威机构的联合认证和批准。同时,也暴露出建筑行业内很常见的信任问题,这种信任冲突的产生是由于项目的高度复杂性、风险性和不确定性造成的。由此可见,信任和透明度正在成为施工管理者面临的巨大挑战。

3.1信息管理

近几年,区块链的潜力在建筑行业得到了广泛关注,能够为建筑行业的信息管理问题提供有效的解决方案。在过去,建筑过程在一定程度上是分散的,企业要么专攻信息流程,要么专攻材料流程。信息流程由一连串的纸质文档和人们以紧密合作的方式创建,然后再通过整理与合并成为大型的完整文档,但存在的问题是信息的共享并不频繁。如今,数字技术使施工过程进一步碎片化,数字化沟通导致公司规模越来越小,跨越组织和法律边界的信息交流更加频繁。现在规划和设计过程几乎完全数字化,信息以数字格式共享。目前,区块链技术在建筑领域的使用案例有维护数字财产记录、时间戳行为或交易、多签名交易等。

3.2建筑项目管理

区块链可以为建筑项目生命周期各个阶段的信息管理提供可靠的基础保障。如建筑管理的数字化,即“建筑4.0”,指的是建筑行业内正在进行的工作实践数字化。在这里,数字技术从本质上改变了工作流程的基本原理,其重要性在整个建筑行业得到了认可。德国工商协会指出,93%的建筑公司认为数字技术将很快被整合到他们的每一个工作流程中,虽然这对“建筑4.0”的认识有所提高,但企业仍在努力理解其实施背后的原理。为了理解建筑业数字化的潜力,国外研究者确定了4个关键指标:数字数据、自动化、连接性和数字访问[8]。这些关键指标具有高度的通用性,可以实施在建筑的任何领域,特别是在物流、采购和生产方面。但由于人们对其实施缺乏认识和理解,在建筑企业中数字化程度非常低,因此建筑企业必须了解如何实施这些新技术。

3.3建筑信息模型与区块链技术的融合

BIM是一种基于3D模型的智能流程,它不仅为建筑、工程和施工专业人员提供了极大的便利,同时还有助于更加高效地进行规划、设计、施工和管理建筑。BIM技术正因它的协作特点和建立数据共享的方法在彻底改变建筑过程。但从法律的角度看,输入到BIM的大量信息都具有相关性,因此可以说BIM也是指对具有法律意义的信息进行管理。针对此问题,有人提出法律和安全问题是BIM采用的主要障碍。目前,国外一些公司正在开发一个基于区块链的解决方案,该方案要将BIM革新为一个具有法律约束力的协作平台。这个平台的最终目的是创建一个去中心化的BIM版本,它旨在将分布式账本技术整合到BIM流程、工具和数据中。如今已经在三维数字建模以及与项目管理、建筑控制、保险和支付相关的正式且具有法律约束力的纸质流程之间建立了联系。从交易的角度来看,BIM的区块链不同于传统的区块链应用,如比特币。比特币涉及数十亿个1千字节的交易,而BIM的区块链则由数百个千兆字节的交易组成。“BIM交易区块链”将区块链的去中心化、不可改变的特性充分整合在BIM服务器中,而且区块链方案内存储的数据量明显大于当前的BIM方案,这便使得信息共享量大大增加。同时,运用区块链技术可以使拥有者和后来者均无法删除或篡改曾经做过的任何记录,也使得项目更加透明,避免了合同纠纷等问题[9]。

3.4智能建筑合约

区块链技术在建筑施工管理中的其他方向也有实施的潜力,如智能合约。建筑行业的大部分纠纷均由支付、风险、责任和合约演变而来。智能合约被描述为“一种执行合同条款的计算机化交易协议”,是一种位于区块链数据账本上的计算机程序,具有驱动、可运行和可复制的特点[10]。它的实施过程可以理解为将合同条款转化为代码,并将代码输入软件中自动执行而不需要中间人。智能合约技术可以通过消除律师等中间人的需求,建立信任和透明度来影响建筑业。

4结语

本文全面剖析了建筑行业内工作流程的数字化。通过分析区块链技术的基本原理,对区块链技术在建筑业工作流程中的潜在影响进行了概念化的分析。针对目前建筑行业面临着大量的问题,特别是围绕效率、信任、透明度和监管,提出利用区块链的去中心化和不可改变的特点来应对挑战。目前,建筑行业在行业转型方面已经落后,通过在工作流程中实施区块链技术,“建筑4.0”不仅是可行的,而且有可能改变这个行业。

作者:张振华 单位:兰州交通大学 建筑与城市规划学院