基于區塊鏈技術的全過程工程咨詢研究

趙慶華，胡超凡

（揚州大學 建筑科學與工程學院，江蘇 揚州 225127，E-mail：yzu.zhaoqh@163.com）

全過程工程咨詢服務指的是工程咨詢單位接受業主單位的委托，并綜合運用工程經濟學、管理學、建筑學、法學等多學科知識及現代項目管理手段，對工程建設項目全生命周期提供涵蓋前期策劃、設計優化、工程采購、工程施工、竣工結算、運營維護及拆除方案等多個階段的項目管理咨詢服務。2017 年，國務院辦公廳發布了《關于促進建筑業持續健康發展的意見》，提出要加強培育全過程工程咨詢以提升工程建設組織模式。2019 年，國家發改委、住建部聯合發布了《關于推進全過程工程咨詢服務發展的指導意見》，明確應大力開發和利用現代信息技術和資源，努力提高信息化應用與管理水平，為開展全過程工程咨詢業務提供保障。隨著全過程工程咨詢服務的發展，如何實現其信息化轉型，加強數字化技術在工程咨詢服務中的應用，是全過程工程咨詢工作發展重點。

陸敏敏[1]以全過程咨詢醫院項目為例，通過構建數字化管理平臺實現項目數據的共享。潘多忠等[2]基于大數據平臺的數據分析技術，實現項目的全生命周期管理。齊霞等[3]通過構建全過程工程咨詢服務數字化轉型的“目標—實施”路徑，對全過程工程咨詢服務數字化轉型進行了初步探討。田志超等[4]運用新技術手段對全過程工程造價咨詢服務理念進行構建。區塊鏈技術（Block Chain Technology，BCT）[5]是近幾年來最受矚目的一項新興技術，給建筑業帶來了新的發展機會，研究方向涵蓋了項目建設全生命周期各個階段。曹建文等[6]通過引入BCT-BIM 系統，構建基于區塊鏈的設計階段BIM 工作流程，提出BCT-BIM 系統架構和實施路徑。尚春靜等[7]實現了以區塊鏈技術為基礎的裝配式建筑質量智能管理平臺的設計，從而完成對裝配式施工全過程的質量缺陷的智能識別。翟偉等[8]指出構建基于區塊鏈技術的工程監理模式來解決雄安新區的長遠建設管理問題。楊偉華等[9]通過運用區塊鏈技術來解決工程項目管理中存在的不足。

通過整理有關的文獻，可以發現已經有部分學者將區塊鏈技術運用到了工程項目的信息管理中，但是以區塊鏈技術為基礎進行項目全生命周期的咨詢管理的研究卻很少。本文針對目前全過程工程咨詢的現存問題，從咨詢服務發展需求的角度提出將“全過程工程咨詢”與“區塊鏈”結合作為有效的技術手段，全過程咨詢單位通過構建全過程工程咨詢管理區塊鏈平臺，打通眾多參建方之間的資源流、工作流和信息流，使參建方能夠實時動態地了解項目建設全過程的生產要素信息，保證項目建設過程中每一個環節都可以高效地運行，提高咨詢服務工作的效率，加強咨詢單位對項目全生命周期的管控能力。

1 全過程工程咨詢現存問題

（1）數據流程效率低下。全過程工程咨詢企業發展的核心是日積月累的項目數據，數字化技術的快速發展能夠在工程項目的整個周期中實現數據和資源共享。但是大多數全過程工程咨詢服務工作仍采用傳統的人工操作方式來進行信息的收集、整理、分析，未能利用數字化手段高效整合數量巨大、來源分散、格式多樣的大數據[10]，使得信息的選擇、共享和查詢功能不能充分發揮作用，從而嚴重影響全過程工程咨詢的效果。建筑行業全過程工程咨詢服務的相關管理人員沒有制定統一的數字化操作標準，咨詢過程的系統化、標準化難以保證，導致全過程咨詢數字化服務無法在建筑行業中得到廣泛的應用。

（2）參與方溝通不協調。全過程項目咨詢服務需要多專業、多環節、多主體深度融合，緊密銜接，因此，會產生不同利益方的驅動及信息孤島等風險。在項目咨詢服務工作中，針對全過程工程咨詢服務的不同專業和不同主體之間存在著一定的技術障礙，缺乏有效的聯系，有關的利益方大多從自己的角度來看待問題，仍然存在著各自為戰、目標不一、信息不暢等問題[11]。另外，建設單位與服務單位之間缺乏足夠的信任，難以進行信息的互通共享，從而造成窩工、機械閑置，人為地進行分割工程建設全過程咨詢服務，導致全過程工程咨詢服務碎片化、松散狀，造成項目管理過程中出現重復和交叉，嚴重影響咨詢效率和質量。

（3）全生命周期服務能力弱。由于我國的全過程工程咨詢行業起步比較晚，工程建設全過程咨詢的政策法規、標準及行業準則不夠完善，我國的工程咨詢公司規模不大，主要采用的是碎片化服務模式，導致工程咨詢概念不明確、跨行業服務能力較弱，提供全生命周期咨詢服務能力不強，對全過程工程咨詢服務的發展造成了很大的阻礙，因而難以達到集成化、一體化的全過程咨詢服務效果。

2 區塊鏈在全過程工程咨詢管理中的可行性分析

2.1 區塊鏈技術解決全過程咨詢問題的特點

區塊鏈是一種擁有去中心化、共識機制、智能合約、不可篡改和可追溯性等獨有特點的數據庫，其在信息數據管理及追溯方面擁有巨大的優勢，可以有效彌補全過程工程咨詢的內在缺陷，這對工程項目的全過程咨詢工作具有積極的意義（見圖1）。

圖1 區塊鏈解決全過程工程咨詢問題的特點

（1）去中心化。傳統的中心化設置是指在建筑行業的交易過程中，由第三方中心機構掌握著項目的核心數據資源，項目參與方依賴于信息管理中心，一旦第三方中介出現差錯，則會出現數據的丟失、泄露、篡改等危險，導致整個系統癱瘓[12]。而區塊鏈的本質就是分布式賬本技術，在區塊鏈中還包括了許多的節點，每個節點都擁有高度的自治，按照時間等邏輯順序相互連接構成彼此獨立的分布式結構。每個節點之間相互獨立，又相互關聯，任何一個節點都可以作為一個階段的中心，不用依靠傳統的強制性中心管控干涉，保證了全過程工程咨詢各階段、各項目參與方數據信息存儲的安全性，有助于工程項目全生命周期數據實現共建、共享、共維護。

（2）公開透明。區塊鏈的數據是公開透明的，可以實現不同程度的信息開放，開放程度取決于區塊鏈的種類和權限設置，是一個在一定范圍內對公眾開放的數據庫，可解決目前咨詢管理過程中出現的信息壁壘和斷層等問題。區塊鏈數據的運行規則和過程都是安全透明的，利用公鑰和私鑰兩個非對稱密碼來進行加密，從而達到了信息數據的安全要求。在工程建設過程中，所有的業務都要被記錄在案，便于監督。除此之外，區塊鏈中的合約雙方，在簽署了合約之后，需要向全網廣播相關參數信息，以尋求全網節點的認可[13]，這樣就可以確保整個網絡節點都能管控新的交易，規避信息不對稱風險。

（3）可追溯性。區塊鏈使用其獨有的非對稱加密技術來對節點的信息進行加密，為數據的全程溯源提供了技術支持，能夠提供完整的信息流，區塊均是按照事項發生的時間順序進行依次連接，每個節點的數據在錄入時都生成時間戳及數字簽名，形成鏈條，按照時間順序能夠快速查詢到某一節點的全部數據[14]。

高校要將上階段形成的內部控制建設成果真正運用到實際工作中、融入進高校實際業務中，考量內部控制體系在實際工作中運轉是否良好，考量控制措施是否得到了準確無誤的執行，以此判斷高校內部控制的執行有效性和執行效果。

（4）智能合約。智能合約是一種代碼式合同，可以在沒有第三方參與的情況下，自動執行合同中的協議和承諾。智能合約能夠在沒有中心管理者的監管下，當賬戶符合觸發條件時合約自動執行[15]，對工程項目全過程的合同實施進行智能化管理，原本需要經過嚴格監管才能做到的事情，基本上都可以通過區塊鏈的智能合約技術來實現。如果在后續交易中出現了問題，智能合約中的追責條款將自動執行。在這個過程中，區塊鏈中的其他節點也會自動對智能合約進行監控，確保交易雙方按照合約要求履行義務，有利于實時跟蹤監督合同履約情況，及時處理設計變更、索賠、工期延誤等爭議。

2.2 可行性分析

根據開放程度，區塊鏈可以被劃分為公有鏈、聯盟鏈和私有鏈，主要差異如表1 所示。根據項目全過程工程咨詢的特征，在工程項目中采用聯盟鏈進行咨詢服務的管理。聯盟鏈將公有鏈的高度開放性和私有鏈的高度集權相結合，能夠保證項目參與主體間信息交流的安全性和透明性。每個節點利用共識機制生成智能合約，在P2P 網絡中傳輸數據，利用哈希算法生成具有可溯源性和不可篡改性的區塊，并按照時間順序生成區塊鏈。以聯盟鏈為基礎的業務流程，可以有效地處理在工程咨詢工作中所生成的海量信息。將區塊鏈技術應用于項目全過程工程咨詢的管理上，減少了參與主體之間的溝通成本，改善了咨詢服務工作的效率。

表1 各類型區塊鏈主要差異

3 基于區塊鏈技術的全過程工程咨詢管理系統

3.1 模型構建

全過程工程咨詢管理區塊鏈聯盟節點模型如圖2 所示。區塊鏈中的聯盟節點根據全過程工程咨詢中參與方的不同劃分為施工方節點、業主方節點、咨詢方節點、勘察設計方節點、材料與設備供應商節點和其他節點。每個節點都要經過P2P 網絡的認證，獲得對應的節點身份標識IP 和密鑰，并在整個網絡中廣播自己的參數信息和公共密鑰，并將其他節點的信息保存下來。在聯盟節點中，施工方節點由承建工程的總承包商或分包單位組成；業主方節點由對項目進行安排規劃的單位組成；咨詢方節點由能夠為項目建設全生命周期提供咨詢服務的單位組成；勘察設計方節點由負責項目前期勘察和項目設計的單位組成；材料與設備供應商節點由為項目提供材料和機械的單位組成；其他節點則是由參與工程項目運行和維護的政府單位等組成。

圖2 全過程工程咨詢管理區塊鏈的聯盟節點

3.2 系統架構

基于區塊鏈的全過程工程咨詢系統模型架構如圖3 所示。

圖3 全過程工程咨詢管理區塊鏈平臺架構

（1）數據層。通過非對稱加密技術及哈希算法實現了數據的不可篡改性、可追溯性，對項目全過程進行跟蹤，每個節點都可隨時查看整個項目的相關信息。區塊鏈中，最根本的技術就是數據層。數據層保存著區塊鏈上所有的信息，所有塊構成鏈式結構，利用哈希值、時間戳、公鑰等技術保證區塊鏈上數據的穩定性，此結構可以從根源上保障區塊鏈賬本的安全性。

（2）網絡層?；谖词褂弥醒敕掌鞯狞c對點網絡，網絡層利用非對稱加密技術進行各階段的身份驗證，使整個過程的數據都公開透明且可追溯。網絡層可以支持項目相關方通過區塊鏈進行通訊，將相關信息進行公開，創建和添加塊，并且每個節點都可在該交易的有效性上取得一致。

（3）合約層。通過智能合約的方式嵌入到區塊鏈中，由經過授權的各參與方節點簽署并調用，無需第三方信任背書。在搭建區塊鏈的過程中，項目的參與方根據一些合同條款達成一致意見，并將合同代碼化嵌入區塊中，當交易滿足合約條件時，系統自動執行，實現工作流程被自動化、強制化地執行。

（4）共識層。通過運用共識算法封裝網絡節點，提高節點對信息真實性認證的效率和質量，解決各節點之間的信任問題，減少了因為信息不對稱帶來的工程變更和返工，項目運行過程中的專業化程度得到了提升。

（5）應用層。主要是工程項目咨詢管理應用場景的實現，涵蓋人員身份管理、項目資料、數據監督、問題的溯源改進、權限設置等。每一位項目相關方都要經過應用層的認證，從而得到唯一的數字身份，利用手機、PC 端、APP 應用端等進行信息交互。每進行一次交易都會生成與交易信息相對應的哈希值，有助于實現橫縱向數據信息的協同融合，提高項目全過程的透明度和效率。

3.3 系統應用功能模塊設計

為了加強對項目實施過程中咨詢服務的全過程管控，可分成“數據收集分析”“數據跟蹤識別”“數據調用糾偏”3 個模塊（見圖4）。

圖4 基于區塊鏈技術的全過程工程咨詢工作流程圖

（1）數據收集分析模塊。咨詢單位將有關項目施工全過程的各階段、各專業、各參與方等數據信息，包括施工圖紙、各類別合同、工程質量驗收記錄、單位來往信件、施工過程中所有的合同、票據等信息全部輸入到區塊鏈系統，每一筆交易都被系統記錄，保證項目建設過程中貨權交易透明化，避免出現資金挪用等問題。咨詢單位對項目實施的目標、過程、資源、組織等進行數據的挖掘、優化并上鏈，對項目全生命周期內各個階段的咨詢業務進行經驗積累和實時反饋，對數據進行更新管理，形成具有參考意義的全過程工程咨詢科學化的數據庫（見圖5），數據庫根據各方需求與權限設計，對項目數據進行規范化、日?；墓芾?。數據庫采用云盤形式，使項目的參與者能夠進行信息交流、協作工作。運用區塊鏈技術對項目實際場景進行數字化表達，確保項目各參與方能夠及時掌握項目全生命周期內的工程信息，運用智能合約實現數據自分析與自決策[16]，區塊鏈系統中智能合約能夠事先設定觸發場景和規則，項目參建方將工程項目從立項審批、施工管理到竣工驗收等過程中的全部數據進行上傳、驗證后，存儲至數據庫，當后續施工過程中出現問題時，能夠及時查找問題源頭，大量節省人力成本和時間成本。

圖5 基于區塊鏈技術的數據庫管理

（2）數據跟蹤監督模塊。在施工階段，通過對工地現場圖像采集及施工人員圖像數據的獲取及篩選，對建筑工地施工是否安全進行評估，若評估結果未達到估計值，則可將此行為認定成危險行為，相關數據將反饋至區塊鏈節點并產生預警，從而保證建筑施工的安全；建筑材料從出廠、運輸、堆放、使用全過程數據都記錄至區塊鏈網絡中，保證建筑材料各個環節都有據可查，避免出現偷工減料、吃回扣等現象，加強項目各參建方之間的信任。咨詢單位對工程節點、項目資源等進行實時跟蹤、監督反饋和調整優化，為項目各參建方提供科學可靠的數據支持，有助于咨詢單位實現對項目的主動控制，對項目從前期策劃、施工到運營維護等多個階段的數據信息進行管控。

（3）數據調用糾偏模塊。區塊鏈運用密碼學中加密和簽名來進行相關數據的查看，能夠明確各方責任。智能合約可以自動實現信息化驗證，可以使咨詢人員的工作效率得到很大的提升，編程人員要以合同文本、法律依據等為基礎，編寫出可以被計算機識別的結構化數據，并利用程序設計，自動識別、監控工程數據，如圖6 所示。通過區塊鏈技術可溯源和永久驗證的特點，能夠快速清晰地查證到究竟是哪一步未按照規范實施，應當由誰負責。業主方節點能夠更好地查看管控咨詢方節點服務的實施情況，有利于增強業主方對全過程工程咨詢單位的信任，從而減少因權責不清、信息不對稱等因素造成的項目咨詢服務全過程管理效率低下等問題。

圖6 智能合約技術

4 結語

本文基于區塊鏈去中心化、安全透明、可追溯性及智能合約等特點，提出將區塊鏈技術運用到全過程工程咨詢服務管理中，建立全過程工程咨詢區塊鏈模型，并分析了5 個層級的系統架構，以工程項目全生命周期集成化管理的數據庫為支撐，實現對項目建設全生命周期的數據信息進行集中統一的管控，從而解決全過程工程咨詢過程中存在的數據化普及率不高、整體服務能力不強、全生命周期服務能力弱等問題，有效地促進了全過程工程咨詢服務的集成化管理和精確化管理，實現數據信息的傳遞整合，為開展全過程工程咨詢服務提供保障。