在物流运输行业大力推行精细化管理、以科技创新成果带动整个行业效率及效益的今天，对基础设施领域的工程建设及运营期进行系统性的智慧化管控探索，具有积极示范意义。2016年8月，住房和城乡建设部在《2016—2020年建筑业信息化发展纲要》中提出“十三五”发展目标:“全面提高建筑业信息化水平，着力增强BIM、大数据、智能化、移动通讯、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，初步建成一体化行业监管和服务平台”。2017年2月，国务院办公厅发文《关于促进建筑业持续健康发展的意见》(国办发(2017)19号)，要求“加快推进建筑信息模型(BIM)技术在规划、勘察、设计、施工和运营维护全过程的集成应用，实现工程建设项目全寿命周期数据共享和信息化管理，为项目方案优化和科学决策提供依据，促进建筑业提质增效。”

　　 在此背景下，设计开发一种智慧化建管平台，探讨物资管理在基础设施建设领域或生产行业中的应用，包括物资与BIM关联管理、物资GPS管理、信息化协同管理、各参建方信息化生态圈等，是具有研究意义的课题。本文在智慧化建管平台的构架下，对物资管控系统的应用构架进行研究。

　　 结合工程建设的实际情况，智慧化建管平台的功能需求主要包括综合展示、施工组织、设计管理、进度管理、质量管理、安全管理、物资管理、评价管理和系统管理等。其中，综合展示需求由GIS全景展示、三维模型展示和轻量化移动平台应用展示需求组成，模型内需挂接物资编码以关联模型与物资;施工组织需求由WBS管理、管控点管理、WBS资源配置和施工模拟需求组成;设计管理需求由计划填报、成果交付、设计变更管理、模型管理等组成;进度管理需求由关键路线分析、进度偏差分析和进度预警等组成;质量管理需求由统计分析、质量验评和质量巡检等组成;安全管理需求由安全制度管理、应急预案管理、隐患排查、安全事故管理、工程施工现场巡检等组成;物资管理需求由物资提醒、物料核对和智慧仓储管理等组成;评价管理需求由设计评价、施工评价、监理评价和供应商评价等组成;系统管理需求由账户管理、角色管理、权限管理等组成。

　　 基于功能需求分析、业务架构和数据架构的设计，智慧化建管平台研发需进一步进行技术架构及技术路线的选择，并进行系统逻辑分层。

　　 技术架构反映平台的层次和构成，包括访问层、业务应用层、应用服务层、基础服务层4层，与外部系统、业主已有系统进行横向交互，可对由其他系统支撑的业务提供接口与交互服务，体现可扩展性及友好性，如图1所示。

　　 1)访问层支持对功能应用的访问和使用，包括大屏展示、PC终端、移动终端。

　　 2)业务应用层为实现具体的业务应用功能模块，包括综合展示、智慧工地、设计管理、物资管理、进度管理、质量管理、安全管理、施工组织、资料管理、评价管理、综合管理、APP及PAD应用等。

　　 综合展示模块提出需求包括GIS全景展示、三维模型叠加、轻量化移动平台应用等。可将WBS信息、物资信息在建模初期与模型挂接。

　　 智慧工地业务可接入第三方智慧工地系统，集成作业人员、作业车辆、作业机械、现场环境、现场安全、现场视频业务，基于GIS和轻量化技术对规划信息、项目信息、现场信息进行综合、多层次、链式的全景展示。

　　 设计管理模块可实现供图计划、设计交付、设计交底、设计变更和现场签证业务，实现基于智慧化建管平台的图纸和模型交付管理。

　　 物资管理业务实现物资与BIM模型核对、物资资料管理、物资供应计划、监造管理、物资调配、物资运输跟踪、供应商现场服务、物资仓库管理、出入库信息管理。配有仓库管理、外部用户管理等，与业主已有物资管理系统相集成，多业务维度管控整体建管期间物资内容，可导入、整合相关数据。

　　 进度管理业务可实现工程进度管理、施工周报及与进度相关的查询及统计、关键路线展示、进度偏差展示、进度预警等业务。

　　 质量管理业务可实现质量验评、质量巡检、标准工艺应用业务的管理;安全管理业务可实现安全风险点管理、安全巡查、现场安全员配置、安全资料管理和安全质量量化考核，能集成基建管理系统、智慧工地管理系统，可导入、整合相关数据。

　　 施工组织管理模块可实现节点管理、WBS计划管理、施工方案演示管理业务，可完成工程施工组织信息化资源的组织。

　　 评价管理业务可实现工程等级评价及业主项目部、设计单位、施工单位、监理单位和供应商等各参加方的评价管理，可反映参建单位素质水平和工程难度、工地现场的管理情况及各参建单位于建设中的综合表现情况。

　　 3)应用服务层提供应用公共服务支撑的平台应用，包括调度服务、权限服务、业务服务、采集接口、三维GIS服务、APP及PAD接口服务、监控平台。

　　 4)基础服务层提供数据存储和运行环境，包括共享文件系统、三维模型、二维GIS、数据库、网络、存储、操作系统、运行环境、容器。

　　 平台可采用成熟的前端页面模板引擎Thymeleaf渲染页面，采用主流的Spring Boot作为控制层框架，采用灵活的MyBatis作为后端OR映射框架。具体技术路线如图2所示。

　　 平台建议遵从微服务架构规范要求，推荐使用Spring Cloud微服务技术。平台内部由多个数据微服务构成，不同微服务面向不同的业务数据，每个微服务均是独立、业务完整的，服务间是松耦合的。各数据微服务均结合自身业务，将数据分为原子级的业务数据单元，提供业务服务的独立配置与管理操作。

　　 相较于传统的单体应用架构，微服务架构具有易开发和维护、单个模块启动较快、局部修改易部署、技术栈不受限、可按需收缩等优点，但也存在运维要求较高、接口调整成本高、重复劳动等缺点，同时还面临分布式系统固有的复杂性，对设计开发和部署实施的整体资源投入提出更高要求。

　　 智慧化建管平台基于微服务架构，系统内部的每个数据微服务都可独立开发实现，彼此间的依赖性低，使系统易于扩展、稳定性高。微服务架构接口以RESTful API形式提供，以满足各平台、各终端业务系统对资源的使用，即以任何技术实现的业务系统，均可无缝使用服务中心的接口服务，支持Web端业务系统、移动端业务系统及接口服务集成。

　　 以BIM模型数据为核心、以三维数字化设计为先导，智慧化建管平台在包括电网、水电及抽水蓄能工程、轨道交通等各工程建设领域均有广阔的应用前景。

　　 目前，在水电、水利、新能源、轨道交通、水处理等领域，三维数字化设计已获得广泛应用，BIM模型的迭代与深化，贯穿可研、招标、技施设计到竣工的各阶段，抽水蓄能电站已在三维设计及安装工艺控制的基础上实现数字化移交。但BIM与其他技术的融合度、参建各方各业务线间的集成度、项目管理的智慧化水平等仍有待提升。

　　 在三维数字化设计等应用的基础上，基于智慧化建管平台，可探讨囊括参建各方、覆盖工程各阶段的一体化解决方案。一体化解决方案以智慧化建管平台为依托、以BIM模型为媒介，贯穿规划、设计、施工、竣工移交各阶段，优化整体工程规划、设计、施工方案，管控工程进度，提升工程质量，保障工程安全，控制工程实际成本。

　　 一体化解决方案基于网络平台(包括B/S架构和C/S架构)及专业软件，通过BIM建模、碰撞检查、进度模拟、轻量化发布及展示、模型挂接WBS计划、施工演示等技术，跨专业、跨标段、跨系统，实现技术应用和管理应用的数据一体化协同，从而实现立体式数据集成、可视化精细管理、大场景三维展示，构建各参建方的信息化生态圈。核心技术流程的逻辑框架如图3所示。

　　 智慧化建管平台整体管控系统众多，以物资管控系统为对象探讨应用层的开发思路，根据多方对物资管控的需求分析，发散出多种类型的实际管理功能点。

　　 物资管理业务实现物资与BIM模型核对、物资资料管理、物资供应计划、监造管理、物资调配、物资运输跟踪、供应商现场服务、物资仓库管理、出入库信息管理。配有仓库管理、外部用户管理等，与业主已有物资管理系统相集成，多业务维度管控整体建管期间物资内容，可导入、整合相关数据。物资应用框架设计如图4所示。

　　 以往建设设计中，设计方给业主提供的图纸和报告中包含材料供应表及设备型号选型表。业主根据设计方的要求，招标选中物资生产厂家，后由厂家通过采购管理平台添加物资采购信息。随着BIM三维技术的应用，除二维出图的方式外，设计方在BIM三维模型内添加物资编码。数据接入数字化管理平台后，匹配核对采购管理平台的物资数据与对应物资编码，确认采购的物资类型、数量、规格与厂家内容相符。

　　 采购管理平台录入厂家提供的生产资料后，根据合同要求提供生产完成交货时间的节点。所有物资根据实际类型产生不同的监造节点名称与监造节点数量，由业主物资管理人员填报各监造节点的时间。以国家电网系统下主变压器类型为例，监造节点包括线圈制作、绝缘装配、器身装配、器身干燥、总装配、出厂试验、出厂前器身检查、油箱制作、铁芯制作和包装待运10个节点。

　　 物资供应计划时间填写完毕后，由对应合同安排的监造单位人员将整体物资监造过程填写至每个物资监造节点中，包括监造流程签署的表格、监造过程对物资的现场照片、图纸上传。数据流转完毕后，进入物资台账界面，便于后续对整体监造流程的质量把控和数据追溯。

　　 物资完成所有的监造流程后，进入等待发货的状态，之后供货商按最初创建的预计发货时间进行发货，物资在发货运输前需完成几个前置条件:(1)物资供应商应在所有的运输车辆上安装GPS模块，通过GPS设备供应商的云平台将GPS运输信息同步至智慧化建管平台;(2)物资公司人员在智慧化建管平台上新建物资仓库信息，确保物资的收货信息正确。

　　 物资供应商通过智慧化建管平台APP或Web端对物资进行发货流程操作，除填写上方2项前置条件内包含的GPS设备厂家、GPS设备编码、目标仓库名称外，还需填写发货车辆车牌号、驾驶员名称、驾驶员联系方式、发货地址、预计到货时间，添加已监造完成的物资进入发货。系统显示单项物资的采购和已发货数量，供应商操作人员填写本次发货数量及配件数量，操作完成确认后发货。

　　 物资在发货流转过程中，物资管理人员、供应商及项目经理都可在智慧化建管平台上实时查询物资运输的GPS信息，同时可根据仓库实时物资存储量修改目的地。

　　 物资运输车辆到达指定仓库后，驾驶员与仓库管理员交接货物并清点车辆货物，通过智慧化建管平台APP或Web端对物资进行物资到货确认流程操作。物资到货界面显示之前发货中填写的内容。根据实际到货填写本次到货数量及配件到达数量。如运输过程中缺少配件或运输总件数不满足发货数量，则开启补货流程。

　　 物资补货是物资运输过程中完成全生命周期的必要流程。当物资到货确认数量不足或物资配件不足的条件下，物资状态可转换为物资补货流程。物资补货流程基本与发货流程相同，但需从选中的补货物资列表中选择补货物资、所属工程、本次补货数量。物资补货工序根据实际情况进行多次补货操作，当本条物资发货数据的所有物资数量满足发货数量时，物资补货流程完成。物资补货后，系统自动产生补货单号，直接与物资发货相关联，可通过物资台账查询整体物资运输流程状态与多次补货的运输台账展示。

　　 1)物资仓库管理主要负责物资仓库基本信息的维护，包括物资仓库地址、管理单位、仓库类型、所属工程项目、仓库地址、物理坐标、仓库容量、仓库主要用途、仓库所属特性、仓库主要管理员及联系方式。

　　 2)物资库存管理物资库存实时显示在物资库存管理页面，包括当前仓库的基础使用状态、已占有空间总量、预计到货后仓库占有空间总量，下方现有仓库中的物资列表，内容与物资台账相同，并在单一物资显示仓库的储存位置及占用容量。单一仓库内除通过到货确认的物资外还有一个列表可查询已经发货且目的地为此仓库的发货信息，根据时间分析预计到达进库状态。

　　 物资每日的仓库库存信息都作为历史数据存储在数据库中，以提供物资库存历史数据分析，如对物资在库时间的分析和在库资金、在库库存容量热力图。

　　 3)出入库信息管理物资到货入库后，物资管理从制造运输阶段进入库存管理阶段。根据业主实际使用出现需要调拨的情况，仓库间的物资进行转运操作，一旦转运流程开始，会同时在出库仓库与到达仓库产生对应的出库物资单与入库物资单。流程管理等同物资发货与物资到货，原物资发货流程中的供应商角色由仓库管理员担任。

　　 为响应智慧工地要求，供应商与现场需满足工地全封闭、人员全定位、进出全记录管理方式。当施工方发起对物资安装需求流程后，供应商通过智慧化建管平台对施工提出的需求人员、到场时间进行回复。双方确认完毕后，由现场项目经理进行人员到场确认、人员进出闸机制卡安排。完成后供应商需填写现场服务流程报告，然后由监理方验收现场服务，并对供应商人员进行打分，用于后续评价管理系统使用。

　　 整体物资管理涉及流程或相关的各参建方人员，在整体管理上有很多节点需要控制，单一节点控制整体影响工程建设的时间流程安排。在整体管理方式上，通过智慧化建管平台梳理各类环境下需提前预警的时间点或条件情况，进行批量告知，从而在各类风险初步形成期间就能做出决策。

　　 以物资发货为例，物资完成监造后，应在填写的预计发货时间前进行装箱发货。超过预计发货时间后未发货，智慧化建管平台将通过APP及短信提醒对应物资管理员。每类物资都有1个默认的最低运输周期，当该物资的安装时序和当前时间差小于该类物资的运输周期时，预警报告达最高级别，该物资的延误时间已开始影响工程进度，属于重大风险，系统将直接推送至项目经理、项目监理及该物资相关方。

　　 智慧化建管平台有很多基础的参数由各参建方的工作数据设置，如物资种类的编写、每项物资的基础数值(包括物资监造的节点数量、名称、时长、物资发货最低周期、物资对应单位等)。

　　 智慧化建管平台为集中控制统筹调度，在指挥中心用大屏方式进行全方面展示。物资模块的大屏展示可根据项目、物资类型、仓储管理进行显示方式区分，显示各类物资信息在整体城市/地区/流域内的整体数据及各类信息分析。通过二维或三维地图内容展示整体运输情况，实时监控物资运输、物资仓储管理状况，提供调拨工作的信息支撑。

　　 智慧化建管平台包括常规电子管理模式中包含的物资台账管理、物资资料管理、物资统计分析。

　　 本文研究内容基于华东院“智慧化建管平台关键技术研究”课题，应用于某城市的建设，现研究课题已完成建管平台及应用层的技术线路架构，硬件环境搭建完成并已投入试运行，各应用功能模块的研究开发处于优化完善阶段，物资管控模块将在2020年度内进行试用。

　　 本文阐述智慧化建管平台物资管理全生命周期中的一些研究思路及设计内容，在施行过程中会因实际工程的类别不同而略有区分，但管理理念是相通的。随着科技进步及普及化，希望RFID电子标签、三维GPS定位系统等技术更多地应用扩展在相关智慧化建管平台中，实现物资管控的精细化管理。

　　 长远看，智慧化建管平台的架构方案和技术路线将随着信息通信技术的发展进步、工程建设需求的演化变迁不断迭代更新。同时，也将看到更多类型的智慧化平台在各基础设施建设中的应用，以取得更好的管理效益、经济效益、社会效益。