本文是一篇信息管理论文,本文考虑将区块链引入建筑工程施工阶段信息管理中,采用DEMATEL-ISM方法对影响因素进行全面分析,希望能为建筑工程施工阶段信息管理探寻更为新颖、高效的方法,以提高信息管理效率,挖掘信息潜在价值。
第1章 绪论
1.1 研究背景
随着新一轮科技革命蓬勃兴起,数字化转型已成为经济社会各领域的主流趋势,数字经济成为推动全球经济发展的重要力量[1]。建筑行业作为国民经济增长的支柱产业,自新中国成立以来对国民经济贡献率持续提升,创造了大量就业机会与收入。建筑工程项目因其周期长、投入大、多参与方以及流动性强等特性[2],使得建筑信息呈现海量、多源异构的特点。特别是施工阶段,作为建筑工程项目中耗时最长、参与方最多的关键环节,其信息管理对于保障工程质量、提升施工效率至关重要,一个结构健全的信息管理系统是施工顺利进行的先决条件[3]。然而,传统的施工阶段信息管理方式存在效率低、共享差、真实性难保证等问题,难以满足不断提高的建筑工程质量、安全和环保等方面的要求,亟需更加高效、透明、可追溯的信息管理方式来确保施工阶段的顺利推进。
区块链在建筑工程施工阶段信息管理中的应用潜力巨大,它能创造一种高效、透明且安全的信息管理方式,简化信息共享流程并降低管理成本,增强建筑行业的协作水平、数据共享效率和可持续性发展能力[4]。作为工业4.0的焦点内容,区块链产业的发展备受国际社会关注,各国政府纷纷将其提升至国家战略层级,并积极推进相关项目的落实。2019年,德国财政部和经济与能源部共同推出了《德国国家区块链战略》,同年美国国会通过了《区块链促进法案》;2022年,欧洲议会通过“欧盟数字十年”政策计划,明确到2030年实现数字化目标,其中涵盖区块链等关键技术;2023年,美国国会通过《区块链监管确定性法案》,明确虚拟货币的法律地位和定义,为数字资产的监管制定了清晰的指导原则。
1.2 研究目的及意义
1.2.1 研究目的
本研究旨在分析区块链应用于建筑工程施工阶段信息管理的影响因素,以期达到以下目的:
(1)分析区块链应用于建筑工程施工阶段信息管理的优势。结合建筑工程施工阶段信息管理的内容、特点及其存在的问题,研究区块链应用于施工阶段信息管理的优势;
(2)构建区块链应用于建筑工程施工阶段信息管理的影响因素体系。依托创新扩散理论和TOE框架,结合文献研究和区块链在施工阶段信息管理中应用现状进行分析,初步确定影响因素清单。基于问卷数据进行系统聚类,确定核心影响因素清单。
(3)探究区块链应用于建筑工程施工阶段信息管理的关键影响因素。基于构建的核心影响因素体系,将问卷数据导入DEMATEL-ISM模型中,计算出各影响因素之间的影响强度和因果关系,并建立因素之间的层级结构图,提取影响区块链应用于建筑工程施工阶段信息管理的关键因素。
(4)提出促进区块链在建筑工程施工阶段信息管理应用的对策。基于影响因素分析,结合关键影响因素,从技术、组织、环境三个维度提出建议,这将有助于改善建筑工程施工阶段信息管理现状,加快建筑行业应用新技术的进程,对建筑行业的数字化转型也具有重大意义。
第2章 相关概念及理论基础
2.1 区块链相关理论
2.1.1 区块链的定义
区块链是计算机科学、密码学和经济学的交叉学科,是第四次工业革命的基础技术[50],其集成了P2P网络技术、数字签名、哈希算法、共识机制、时间戳等底层技术[51],构建了一个分布式、透明、可公开访问的可靠安全数据库[52],用于在分散式对等网络中维护交易数据的永久和防篡改记录[53]。实质上是一种新型信息传输方式,基于互联网实现多个信息系统间的广播式信息交互[54]。在充满竞争和信任度低的环境中,区块链提供了一种新颖且低成本的计算范式和协作模式,凭借其独特的信任构建机制,实现了信任逐级传递和穿透式监管[55]。
区块链的基本结构是多个由链连接的存储信息的区块,这些区块主要由区块头和区块主体组成。交易数据上传到区块后,通过哈希算法生成对应的哈希值(Hash)。在处理这些哈希值时,遵循一个特定的规则:如果交易总数为偶数,则直接进行两两配对并计算新的哈希值;而当交易总数为奇数时,需复制无法配对的单个哈希值,再将其与复制后的哈希值配对计算。这些新的哈希值会继续配对计算新的哈希值,重复此步骤,直至得出最后一个根哈希值。这种特定的数据结构被称作默克尔(Merkle)树,根哈希值被称为默克尔根。区块主体存储交易数据和默克尔树的树干,而区块头则包含默克尔根、前一区块的哈希值(Prev Hash)、时间戳(Timestamp)、随机数(nonce)、版本号(version)等信息。不同的区块通过哈希指针按照时间戳顺序链接在一起[56],同时采用加密算法保障信息的更新、生成、传输以及访问安全,通过自动化脚本、智能合约操作信息。
2.2 施工阶段信息管理
施工阶段信息管理是一个复杂且庞大的框架体系。本次关于区块链在建筑工程施工阶段信息管理的影响因素研究,聚焦于信息管理的透明性、安全性及效率提升等方面,其中的建筑工程包括房建、桥隧和轨道交通等类型的建筑工程项目。针对施工阶段的信息管理范围是以施工阶段为核心,包括与全施工阶段信息活动相关的人员、机构、材料、设备等全部信息。
1962年美国社会学家埃弗里特·罗杰斯(E. M. Rogers)在研究新农业技术在美国中西部地区的传播中,发现农民接受新技术的速度和程度存在差异。于是他发表了《创新的扩散》一书,并在其中提出了传播效果研究的经典理论之一——创新扩散理论,他认为创新是指被某个人或团体认定为新颖的观点或物体[70]。创新扩散则是新事物在社会网络体系中随时间广泛传播的过程,包含认知、说服、决策、实践、确认五个阶段[71]。前三个阶段决定了决策者的应用行为[72],说服阶段最关键,在这个阶段,决策者会分析创新技术各方面属性以及与企业需求、能力的匹配度。根据创新扩散的定义,创新扩散理论由创新、传播、时间和社会系统四大要素构成。其中,创新是创新扩散的起点,传播是创新得以共享的渠道,时间决定着创新最终是否被应用,社会系统则是创新扩散的载体,整个扩散过程都发生在该系统中,其结构影响着创新扩散的过程。
第3章 区块链应用于建筑工程施工阶段信息管理的优势分析 ........ 19
3.1 建筑工程施工阶段信息分类 ........................ 19
3.1.1 进度信息 ................................ 19
3.1.2 成本信息 ................................ 19
第4章 区块链应用于建筑工程施工阶段信息管理的影响因素识别.............27
4.1 影响因素识别原则 ................................ 27
4.2 影响因素识别 ................................. 28
4.3 调查问卷的设计与有效性分析 ..................... 30
第5章 区块链应用于建筑工程施工阶段信息管理的影响因素分析.................41
5.1 DEMATEL-ISM方法的介绍 ............................ 41
5.1.1 理论基础 .............................. 41
5.1.2 适用性分析 ............................. 42
第5章 区块链应用于建筑工程施工阶段信息管理的影响因素分析
5.1 DEMATEL- ISM方法的介绍
5.1.1 理论基础
决策实验室法(DEMATEL)由E.Fontela和A.Gabus于1971年在日内瓦的一次会议中提出的,为了解决现实世界中复杂、困难的问题而提出的方法论[132]。该方法的核心目标在于借助有向图和矩阵,将因素间的相互依存关系转换为因果关系,从而分析出复杂系统中的关键因素[75]。
DEMATEL方法的主要工作程序见图5-1。
解释结构模型(ISM)起源于结构建模,是由美国学者Warfield于1971至1973年之间,为分析复杂系统结构而开发的一种系统分析方法。该方法是一个交互式学习的过程,充分利用专家的专业知识,梳理因素之间纷繁复杂的关系,并以多级递阶结构模型图的形式直观的展示出来。
第6章 结论与建议
6.1 结论
在国家大力强调建筑业信息化发展的背景下,BIM、数字孪生等创新技术在建筑领域广泛使用,同时也为建筑工程施工阶段信息管理带来了新的需求,传统的信息管理方式已然难以满足建筑业高质量发展的需求,因此本文考虑将区块链引入建筑工程施工阶段信息管理中,采用DEMATEL-ISM方法对影响因素进行全面分析,希望能为建筑工程施工阶段信息管理探寻更为新颖、高效的方法,以提高信息管理效率,挖掘信息潜在价值。本文研究成果如下:
(1)在对建筑工程施工阶段信息内容、特点和信息管理存在问题分析的基础上,创新性地引入区块链,通过对区块链特性的分析,结合当前信息管理工作存在的问题,明确了区块链应用于建筑工程施工阶段信息管理的优势。
(2)构建了区块链应用于建筑工程施工阶段信息管理的影响因素体系。基于TOE框架,分别从技术、组织和环境三个维度总结了目前区块链应用于建筑工程施工阶段信息管理的16个影响因素。
(3)结合DEMATEL-ISM方法,对核心影响因素进行建模分析,构建了影响因素的因果关系图和递阶解释结构模型图。结果表明:确定的16个影响因素中,中心度排名前四的影响因素为F