智能建造背景下利益相關者研究綜述

李世新， 竇玉丹， 袁永博

(大連理工大學 建設管理系， 遼寧 大連 116024)

智能建造一般是指新一代信息技術與工程建造融合形成的工程建造創新模式[1]。隨著數字化、智能化技術的發展，智能建造將會改變傳統建造模式的粗放式管理。2020年7月，住房和城鄉建設部等13部委聯合發布《關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》(以下簡稱“意見”)。意見指出，到2025年，我國智能建造的政策體系和產業體系基本建立，建筑數字化、智能化水平顯著提高，打造“中國建造”升級版。同時意見明確，智慧工地作為智能建造在項目層面的具體應用，要大力推廣BIM技術、大數據技術以及物聯網技術等信息技術在智慧工地的集成應用。意見體現了國家大力發展智能建造的決心和政策導向，也為建筑行業未來的發展指明了方向。

目前我國大多數建筑企業對于智能建造還沒有形成具體的觀念意識，對其認知極其有限[2]，所以在智能建造應用方面，不能較好地實現協調統一的推廣。與此同時，智能建造存在應用碎片化、不連續的問題，如只在部分施工階段使用。這種操作方式不僅無法顯著提升工作效率，在某些應用過程中甚至還會帶來不便[2]?；诖吮尘?，本文引入利益相關者相關研究和協同學理論，關注工程項目全生命周期的相關方協同管理，有利于實現智能建造在多階段多主體中的推廣應用。

智能建造技術是一種以BIM技術為核心的集成技術，需要BIM技術與物聯網技術、云計算技術、大數據技術和人工智能技術等新一代信息技術的集成應用，才能支撐智能建造的實施。智能建造不同技術之間彼此獨立又相互聯系，搭建了整體的智能建造技術體系[3]。在智能建造研究領域，智能建造技術及其應用研究較為豐富，而對智能建造參與主體關注不足。一方面，相比于傳統建造模式，智能建造背景下利益相關者主體會發生改變，它們的復雜性也會增加。利益相關者研究可以為改善智能建造多主體關系管理，有效開展智能建造提供理論參考。另一方面，智能建造在推廣過程中，建筑智能設備得到了一定程度的應用，但建筑類企業與以數據服務、技術服務為代表的新興信息化企業的融合還遠遠不夠[4]，建筑類相關方與信息類相關方沒有充分協作，智能建造的優勢未得到充分發揮。利益相關方協同背景下，由于協調不暢導致的信息不對等問題會通過智能建造技術的應用得以改善，各參與方之間的信息溝通和共享會更順暢，能夠提高各主體實施智能建造的積極性和參與性。

因此，本文首先采用文獻計量學的方法展示智能建造研究的發展趨勢，其中著重介紹智能建造技術與智慧工地的研究進展；然后采用文獻研究法列舉了建設工程項目利益相關者的識別結果和研究方法；再次，智能建造背景下利益相關者的研究現狀分析主要是從利益相關者變化和協同管理兩方面展開，其中也闡述了智能建造新背景下利益相關者的研究不足；最后，立足以上三個板塊的研究現狀，提出我國未來智能建造相關研究的研究機會和建議，以期為智能建造與利益相關者融合研究提供方向和指引。論文框架如圖1所示。

圖1 論文框架

基于上述分析，在本文研究機會與建議的基礎上，智能建造背景下利益相關者及各主體間的交互關系將會明晰，協同學理論也會引入利益相關者管理中，有助于參與方之間的信息溝通和資源共享，有效化解成員間的利益沖突，促進智能建造產業鏈發展。

1 智能建造相關研究現狀

1.1 發展趨勢與研究主題

1.1.1 文獻來源及檢索策略

為研究智能建造相關研究近年來的發展趨勢和研究主題，本文選取中國知網(CNKI)全文數據庫和Web of Science(WOS)核心合集數據庫對國內外文獻進行分析。在CNKI檢索時，本研究采取檢索式SU=智能建造+智能化技術+智慧施工，時間跨度為2011—2020年，限定學科類別為建筑科學與工程，文獻類型選定為學術期刊，共檢索到1007篇文獻；對WOS檢索時，本研究采取檢索式TS=“intelligent construction” or “intelligent technology” or “wisdom construction” or “intelligent building site”，時間跨度為2011—2020年，文獻類型限定為期刊論文，研究方向限定為工程、建筑和建筑技術領域，語種限定為英語，共檢索到2746篇文獻。

1.1.2 研究方法

文獻計量學是基于文獻體系和文獻計量特征，應用數學、統計學等計量方法，分析文獻的分布結構、數量關系以及變化規律的科學方法[5]。因此，本文基于CNKI以及WOS的文獻數據，應用科學分析的Office，CiteSpace軟件，進行2011—2020 年國內外智能建造領域的文獻計量與可視化分析，以期完成相關研究文獻的年發表量和研究主題等結果分析。

1.1.3 結果分析

(1)文獻年度分布

2011—2020年智能建造相關文章年發表數量如圖2所示，直觀地展示了近年來相關研究的發展趨勢。由圖2可知，國內外智能建造相關的文章數量整體呈穩步上升的趨勢，表明該領域越來越得到學者的重視。英文發文量在個別年份存在回落的現象，如在2015年和2016年呈現短暫下降趨勢，但是其數量仍有200篇左右，推測是由于智能建造技術的發展造成的阻礙。

圖2 2011—2020年發表的智能建造相關文章數量

(2)研究主題

關于研究主題，通過選取CNKI主要主題分布和WOS關鍵詞聚類分析進行歸納總結。國內智能建造主流研究主題分布如圖3所示。

圖3 CNKI主要主題分布

剔除與智能建造無關字段后，涉及智能化技術、建筑智能化、技術應用分析、物聯網、BIM和建筑工程管理字段，對其進行歸類總結如下：對于建筑智能化，沒有體現出研究內容，對于智能建造研究主題分析作用較??；對于智能化技術、物聯網和BIM，將其歸類為智能建造技術；而技術應用分析和建筑工程管理則是智能建造技術的應用范疇。綜上，國內智能建造研究重點是智能建造技術。

國外智能建造研究主題分析如圖4所示，本研究選取前15個關鍵詞，剔除鈦合金、智能交通系統等無關字段后，列舉如下：質量控制、實體建模、機器學習、施工管理、粒子群算法、人工智能、神經網絡、智能建筑和信息技術字段。機器學習、粒子群算法、神經網絡、決策，都屬于人工智能的范疇；人工智能、實體建模、信息技術，歸類為智能建造技術；而質量控制、施工管理，則是智能建造技術的應用層面。綜上，國外智能建造研究關鍵是智能建造技術。

圖4 WOS關鍵詞聚類分析

基于以上圖文分析，得到國內相關研究的主題包括BIM、物聯網等，國外相關研究的主題包括人工智能等。由此得出，無論是國內還是國外，智能建造技術都是學者們的關注點，只是側重有所不同。

1.2 智能建造技術研究現狀

智能建造技術應用于建筑工程的全生命周期，本文選取土木工程施工過程中應用較多的智能建造技術如BIM、物聯網、大數據和人工智能技術等展開評述?，F有智能建造技術的研究主要從技術開發和應用兩方面展開。

智能建造技術的開發包括技術開發和集成等。Liu等[6]提出了一種擴展BIM技術的新方法，通過引入耐久性因素實現3D可視化RC結構耐久性分析，使得耐久性分析和剩余壽命預測成為可能；李鑫等[7]結合現場實際需求通過Revit二次開發，對施工場地布置技術、標準程序化嵌入技術進行研究和探索，實現了一種基于人機交互的施工場地布置新方法；寇紅平[8]介紹了一種以人工智能、大數據和自動化控制等技術為依托，集合運動控制算法、智能視覺圖像識別與傳感器等技術于一體的砌墻建筑機器人，該產品能夠按指定路徑前往指定區域施工，實現建筑墻體工程的數字化智造；李俊男[9]將建筑設施圖片與BIM模型相關聯，利用有監督學習型的卷積神經網絡進行深度學習，從而快速準確地提取建筑設施圖像的數據特征，實現對建筑設施狀態的識別、判斷和管理，提高BIM模型的使用效率，減少運維成本；Zhao等[10]提出了一種融合RFID和LoRa技術、傳感器網絡、BIM模型和云計算的創新方法，自動收集、分析和顯示PC部件的實時信息，實現施工現場PC構件的定位，并在安裝過程中監測其結構性能。

智能建造技術的應用研究可以分兩個方面：技術應用和項目管理應用。技術應用包括施工現場的具體技術應用，項目管理應用包含實現進度、成本、質量等項目目標的應用等。

對于技術應用：BIM技術在智能建造中的應用涵蓋了施工方案優化、碰撞檢查、機電管線綜合布置、凈高分析、三維場地分析等多個方面[11]；物聯網技術在智能建造中的應用主要是用于實現人與人、人與物、物與物之間的信息交互[3]；大數據技術在智能建造中的作用是實現建筑生命周期中大量數據的存儲、計算、處理和分析[12]；云計算技術通常與大數據技術融合應用，通過云計算技術搭建建設項目云服務平臺，結合大數據分析搭建項目管理系統，在施工現場實現人臉識別、移動考勤、塔式起重機管理、粉塵管理、設備管理、危險源報警、人員管理等多項功能[3]；機器學習作為人工智能領域的重要板塊，在施工現場監督、智能檢測和智能運維中發揮重要作用[13]。作為人工智能子領域的機器人技術已應用于現場監控和性能評估、異地組裝以及建筑材料、廠房和設備的管理[14]。

在項目管理方面，智能建造技術的應用有助于項目進度、質量、成本目標的協調與優化，為項目管理者提供決策方案?；贐IM的項目管理研究包括項目的進度計劃、成本管理、質量管理等。Li等[15]進一步建立了物聯網和BIM協作平臺，用于預制建筑的現場裝配服務，實現了施工現場進度和成本信息的實時監督。AWOLUSI等[16]提出了一種集成可穿戴傳感器和系統的模型，用于在施工中進行多參數安全性能監測。蘇世龍[17]團隊研發的智能建造機器人能夠完成裝配輕鋼龍骨隔墻的整套工序，并完成異形墻面建造、地板鋪設等作業工序，能夠實現建筑工地的安全、質量和效率管理。

隨著智能建造的發展，智能建造技術及其應用成為熱門話題，研究成果豐碩。本研究表明，在智能建造實施過程中，智能建造技術主要涉及BIM技術、大數據技術、云計算技術、物聯網技術以及人工智能技術等，其開發與集成探索了技術在施工現場的創新應用，拓展了技術的應用范疇，其應用支撐著工程建造全過程的轉型升級。

1.3 智慧工地研究現狀

通過查閱文獻可知，智慧工地近年來在國內外受到廣泛關注，智慧工地可以作為智能建造的重要板塊進行研究。

對于智慧工地的實際推進，各地已陸續發布智慧工地建設的目標。遼寧省人民政府辦公廳提出積極推進“智慧工地”建設；江蘇省住房和城鄉建設廳發布消息，將從200多個智慧工地中遴選出7個，試點升級版的“智慧工地”；山東省住房和城鄉建設廳明確從2021—2023年年底逐步推進一星級、二星級、三星級智慧工地。智慧工地建設已經成為時下工程建設的熱門與趨勢。

智慧工地相關研究主要包括智慧工地管理平臺的構建、智能設施的應用以及施工現場管理等，其中以安全生產管理[18]和綠色施工管理[19]為重點。Bucchiarone等[20]基于物聯網技術搭建了大型土木工程智能建設云平臺，該平臺允許項目經理同時遠程管理多個施工地點，并根據實時數據分析結果及時反饋；Jin等[21]提出通過智能安全帽、便攜式RFID觸發器、基于Web的管理平臺、智能手機APP和云服務器五個智能設施的應用，實現智慧工地的檢測、定位和報警功能。Yu等[22]提出了一種基于互聯網、三維掃描、數字化建模、虛擬現實和增強現實的BIM智慧工地管理模式，該模式可用于智能化現場管理，包括人力資源管理、機械和資源配置管理、材料監督、質量控制和安全管理等，從而提高施工的整體質量。

目前智慧工地相關研究不夠多元化，這可能直接導致智慧工地的應用障礙。王惠芬[23]從智慧工地現狀出發，用文獻調查法和因子分析法識別出影響智慧工地推行的關鍵障礙因素。本研究提出智慧工地發展障礙因素可以從利益相關者視角出發，引領相關方轉變傳統建造觀念和行為，助力智慧工地發展。

基于以上分析，智能建造領域備受關注，存在大量的研究，目前關于智能建造的研究主要集中于智能建造技術及其應用，對智慧工地的研究也集中在平臺搭建等技術層面?？傮w來看研究主題較為單一，不夠豐富，拓寬研究主題對智能建造的推廣有重要意義。

2 利益相關者研究現狀

利益相關方源自英文“stakeholder”一詞，利益相關方原本是企業管理的范疇，近年來工程領域也引入了利益相關者理論，用于工程項目參與方的管理,利益相關者的需求和期望對于工程項目來說是非常值得關注的[24]。

2.1 建設項目利益相關者界定

關于建設項目利益相關者的界定，王蕊[25]將Freeman[26]對利益相關者的定義引入到建設項目中：在建筑工程項目實現的全過程中，能夠影響項目的實現或受項目影響的團體或個人。對于工程項目而言，所涉及到的利益相關者眾多，會難以充分協調各方利益，對利益相關者進行分類管理能夠簡化上述過程。

根據利益相關者與項目的不同影響關系，建筑工程項目利益相關者可以分為主要利益相關者和次要利益相關者[27]。主要利益相關者是指那些與項目有合法契約合同關系的團體或個人，如業主方、承包方等；次要利益相關者是指與項目有隱性契約，但并未正式參與到項目交易中的團體或個人，如環保部門以及社會公眾等。Mitchell等[28]從權力性、合法性和緊迫性3個角度將利益相關者劃分為確定型利益相關者、預期型利益相關者以及潛在型利益相關者。

目前關于建設項目利益相關者的識別分類都是采取項目調研、文獻總結和專家訪談的方法，本文采取文獻總結的方式，結合國內外高被引論文對利益相關者進行識別分類，識別分類的結果如表1所示。特別指出，表格中所涉及的利益相關者僅限于一般建設項目的建造過程。由表格所示，用戶和環保組織涉及較少，可能由于其對建設項目影響較小，部分文獻不予考慮。

表1 利益相關者分類

2.2 建設項目利益相關者研究方法

除以上研究利益相關者分類的Mitchell評分法[28]，利益相關者管理還有其他多元化方法。

對于工程項目來說，一個重要的問題是確定利益相關者對項目的影響程度，權力 - 利益矩陣和利益相關者環是確定相關方影響力的有效方法。權力 - 利益矩陣法是通過利益相關者的權力大小和利益要求程度來確立各類利益相關者位置的方法，該方法可以對相關方進行分類治理[33]。利益相關者環是一種可視化利益相關者管理方法，該工具提供了一個有效的機制，以評估項目利益相關者的相對影響[34]。兩類方法均存在自身的局限性：揭示了每一個利益相關者對項目的影響程度，而未考慮各個利益相關者彼此之間的關系。

利益相關者并不是孤立存在的，他們之間有著千絲萬縷的聯系，具有一定的復雜性[25]。他們組成了關系網絡，在其中各相關方相互作用，相互影響，交換信息、資源和成果。研究各利益相關者之間的復雜網絡關系可以采用社會網絡分析的方法，它提供了不同于研究個體的方式，使人們認識到社會網絡的影響[35]。社會網絡分析可以描繪關系網絡的構成要素和整個關系結構，同時利用可測量的指標，量化利益相關者之間的溝通、協作等關系[36]。陳光輝等[37]構建了地鐵PPP項目的網絡圖關系，并對出現的沖突進行分析和驗證，值得一提的是該學者將利益相關者關系進行{0,1,2,3,4}的有向多值賦權，表示其關系強度。

除以上社會網絡分析之外，演化博弈方法也常用于利益相關者選擇決策。桑培東等[38]選取政府、開發商和消費者作為核心利益相關者，對三方之間的利益關系進行博弈分析，以此探究綠色住宅的協同推廣機理。Yang等[39]構建了政府、重點企業和公眾三個相關方演化博弈模型，以模擬和分析其在基礎設施項目不同階段的行為策略。

還有部分學者采取社會網絡分析方法和演化博弈方法相結合的方式，孫琳等[40]構建了特大型工程投資項目利益相關者矩陣，測算出項目的關鍵利益主體：施工方、項目法人、地方政府及移民，然后基于博弈理論，對關鍵利益主體利益沖突進行博弈分析，以找出影響博弈均衡的關鍵因素，并提出相應對策。

綜上所述，利益相關者管理作為企業管理內容，在建設工程項目中已經得到了較為廣泛的應用。其研究方法也非常成熟，適用于各背景下利益相關者研究，有效解決多主體的分類管理、關系管理以及策略選擇等問題。

3 智能建造背景下利益相關者研究現狀

3.1 智能建造背景下利益相關者變化

3.1.1 智能建造背景下利益相關者識別

現階段對于智能建造利益相關者的研究較少，而對于建筑工業化相關研究比較成熟，其研究內容包含利益相關者識別[41～43]、利益相關者分類和利益相關者關系[41]等方面，建筑工業化利益相關者的顯著特征在于裝配施工單位、構件供應商、構件運輸單位的加入。

而對于智能建造而言，沒有ICT企業的參與，建筑工地將無法實現智慧化。對此，毛超等[44]提出了智能建造產業的核心企業供應鏈，涉及到建筑設計軟件及平臺提供商、智慧工地系統供應商、無人機供應商和軟件開發商等信息化企業。陳立文等[45]也提出了電信運營商、軟硬件供應商等ICT企業。

3.1.2 智能建造與建筑工業化協同發展背景下利益相關者變化

智能建造不僅是對規劃、設計、施工等建造各階段的升級，更是在過程中融合了工業化、信息化元素[46]，智能建造與建筑工業化協同發展是未來建筑業大方向。目前對于智能建造與建筑工業化協同研究主要涉及BIM技術與裝配式建筑的結合。周文波等[47]較早地將BIM技術與預制裝配式建筑結合；Kumar[48]提出BIM在PC制造環節的應用，對PC構件生產制作過程進行數據采集和提??；李子濛[49]提出利用BIM技術可以構建出綠色建筑的預制構件數據庫，從而推進裝配式建筑結構的應用。

在實現智能化建造過程中，部分企業將建筑工業化與智能建造分別推進，技術人員也沒有將建筑工業化與智能建造有效關聯起來[50]，以上做法不利于智能建造與建筑工業化協同推進。在此背景下，建筑行業從業者要以智能化系統工程思維，實現對建筑工業化的智能化建造。在智能建造與建筑工業化協同發展背景下，利益相關者將會變得更加復雜。智能建造項目相關方和建筑工業化項目相關方會在一個項目中出現，他們之間的關系也會發生改變。而智能建造與建筑工業化協同發展也絕不是二者簡單的相加，智能建造技術的介入會將裝配施工單位轉化為自動化裝配單位，構件供應商轉化為智能化生產工廠等，同時也會帶來新的參與方如建筑機器人供應商、3D打印提供商、裝配式建筑全產業鏈智能建造平臺提供商[51]等。

3.2 智能建造背景下利益相關者協同管理

智能建造參與方研究除了可以借助利益相關者理論分析外，也可以從協同角度出發，研究利益相關者協同管理。

協同學的核心在于子系統從無序到有序的變化引起整個系統自組織發展方向向有序變化[52]。建筑業領域的協同與上述類似，建筑業參與方眾多，企業也具有多樣性，建筑工序復雜，協同學理論能夠有助于建立工程項目復雜參與方之間的穩定協同系統，促進工程項目又好又快建設[53]。從現有文獻研究看，建設項目協同機制主要從組織、管理和利益三個角度出發進行研究。

從組織角度，各主體通過相關的契約或其他約束形式，建立穩定的交易關系，主體間良好的組織關系是系統資源合理配置和能力有效發揮的基礎。目前組織協同相關研究主要涉及建筑項目多主體協同組織模式的確立，張鈺璇[54]闡述了適合裝配式建筑產業鏈多主體協同的兩種組織模式，即裝配式建筑產業集團組織模式和裝配式建筑戰略聯盟組織模式，并對這兩種協同組織模式進行對比。曹新穎[55]提出SI住宅多主體協同合作的兩種主要組織模式：住宅產業集團和虛擬企業，并對兩種組織模式中主導企業、合作強度、生產方式、市場環境等方面進行比較分析。

從管理角度，主要研究多主體協同管理平臺的構建，平臺的構建增加了主體之間溝通和信息共享的機會，有利于合作主體之間傳播信息、交換資源。耿小平等[56]以事件作為不同參與方之間信息傳遞媒介，充分融合云技術、三維建模等信息技術，建立施工過程協同管理模型。Zhou等[57]以港珠澳大橋海島隧道工程為例，建立了智慧工地信息支撐平臺，對不同參與者的施工進度進行協同管理，從而實現施工現場所有參與者的協同工作，達到成本和工期的施工管理目標。

從利益角度，多主體利益協同是其他協同的前提條件。利益協同不僅要把握整體利益，并且要協調各相關方的利益訴求，達到相關方的利益均衡。智能建造各主要參與主體均為企業，他們以追求利益最大化為基本目標，成本投入、利潤收入、風險等級及利益分配方式都直接決定各主體參與智能建造的意愿。就利益角度而言，研究相關方的利益分配模型是至關重要的。利益分配模型直接關系到相關方利益分配的結果，較為典型的有基于Nash均衡的利益分配模型和基于Shapley值法的利益分配模型。孫東川等[58]提出在動態聯盟采用Nash談判模型的利益分配方法，使合作伙伴對利益分配結果感到滿意。Teng等[59]通過引入經營風險、經濟風險、利潤風險和市場風險四類風險因素，建立了一個修正的Shapley價值模型，為IPD項目的利益相關者之間制定了公平的利潤分配方案。

將協同理論引入到智能建造領域，可以研究構建智能建造多主體組織、管理和利益協同機制。對于組織協同機制，可以從智能建造復雜參與方之間的協同關系特點和組織協同原則出發，探索適合智能建造多方參與協同發展的組織模式；對于管理協同機制，可以研究建立智能建造多方參與的信息管理協同平臺，利用BIM技術搭建設計、施工和運維管理協同平臺；對于利益協同機制，可以在多主體利益協同原則下，研究構建合理的利益分配模型，提升各主體參與智能建造的意愿。

4 智能建造背景下利益相關者研究機會與建議

基于以上智能建造和利益相關者的評述，針對現有研究的不足，對我國未來智能建造相關研究提出5個研究機會和建議，如圖5所示。

圖5 研究機會與建議

(1)目前工程項目利益相關者研究非常廣泛，涉及傳統建筑、裝配式建筑和綠色建筑等領域，但是對于智能建造相關方的研究問題還亟待解決。與傳統模式相比，智能建造背景下利益相關者構成和相關關系勢必會發生較大的變化，如ICT企業的介入。ICT企業作為智能建造重要參與方，對其相關研究還較少，研究開展時應重點關注ICT相關企業的識別和與其他相關方關系。

(2)智能建造作為建筑行業的發展趨勢，對于其利益相關者的研究是十分關鍵的。核心問題是梳理智能建造項目各階段的復雜參與方，并利用社會網絡分析方法研究其相關方的交互關系，并據此對其進行優化。

(3)智能建造參與方研究可以從協同學角度出發，建立工程項目復雜參與方之間的穩定協同系統，保證項目成本、進度和質量目標的實現，如構建智能建造復雜參與方協同發展的組織模式，探索建造過程各階段信息協同平臺，尋求協同各方利益的分配模型。

(4)在智能建造與建筑工業化協同發展未來圖景下，二者融合發展是比較重要的，不能割裂開來，而此背景下的參與方絕不是智能建造利益相關者與建筑工業化利益相關者的簡單相加。探索智能建造與建筑工業化協同發展背景下多主體之間的合作關系、商業模式將會為工程實踐提供指導意見。

(5)目前智能建造的發展存在一系列社會、技術等方面的影響因素，如系統不兼容，相關方不重視等，從利益相關者角度識別出智能建造發展的影響因素，可以對各類利益相關者提出改進建議，進而推動智能建造的發展。

5 結 論

智能建造作為一種新型建造模式，為建筑行業未來的發展指明了方向。但是目前針對智能建造的研究集中在智能建造技術和智慧工地兩方面，對于其參與方即利益相關者關注不多。本文對智能建造和利益相關者相關研究展開系統回顧，并引入協同學理論，提出研究參與方相關關系和利益相關者協同的必要性。最后，本文提出了5點研究機會和建議，豐富了未來的研究路徑。智能建造背景下利益相關者研究有助于拓寬智能建造的研究領域，并為利益相關者管理提供理論依據。