基于区块链技术的全过程工程咨询研究

赵庆华，胡超凡

（扬州大学 建筑科学与工程学院，江苏 扬州 225127，E-mail：yzu.zhaoqh@163.com）

全过程工程咨询服务指的是工程咨询单位接受业主单位的委托，并综合运用工程经济学、管理学、建筑学、法学等多学科知识及现代项目管理手段，对工程建设项目全生命周期提供涵盖前期策划、设计优化、工程采购、工程施工、竣工结算、运营维护及拆除方案等多个阶段的项目管理咨询服务。2017 年，国务院办公厅发布了《关于促进建筑业持续健康发展的意见》，提出要加强培育全过程工程咨询以提升工程建设组织模式。2019 年，国家发改委、住建部联合发布了《关于推进全过程工程咨询服务发展的指导意见》，明确应大力开发和利用现代信息技术和资源，努力提高信息化应用与管理水平，为开展全过程工程咨询业务提供保障。随着全过程工程咨询服务的发展，如何实现其信息化转型，加强数字化技术在工程咨询服务中的应用，是全过程工程咨询工作发展重点。

陆敏敏[1]以全过程咨询医院项目为例，通过构建数字化管理平台实现项目数据的共享。潘多忠等[2]基于大数据平台的数据分析技术，实现项目的全生命周期管理。齐霞等[3]通过构建全过程工程咨询服务数字化转型的“目标—实施”路径，对全过程工程咨询服务数字化转型进行了初步探讨。田志超等[4]运用新技术手段对全过程工程造价咨询服务理念进行构建。区块链技术（Block Chain Technology，BCT）[5]是近几年来最受瞩目的一项新兴技术，给建筑业带来了新的发展机会，研究方向涵盖了项目建设全生命周期各个阶段。曹建文等[6]通过引入BCT-BIM 系统，构建基于区块链的设计阶段BIM 工作流程，提出BCT-BIM 系统架构和实施路径。尚春静等[7]实现了以区块链技术为基础的装配式建筑质量智能管理平台的设计，从而完成对装配式施工全过程的质量缺陷的智能识别。翟伟等[8]指出构建基于区块链技术的工程监理模式来解决雄安新区的长远建设管理问题。杨伟华等[9]通过运用区块链技术来解决工程项目管理中存在的不足。

通过整理有关的文献，可以发现已经有部分学者将区块链技术运用到了工程项目的信息管理中，但是以区块链技术为基础进行项目全生命周期的咨询管理的研究却很少。本文针对目前全过程工程咨询的现存问题，从咨询服务发展需求的角度提出将“全过程工程咨询”与“区块链”结合作为有效的技术手段，全过程咨询单位通过构建全过程工程咨询管理区块链平台，打通众多参建方之间的资源流、工作流和信息流，使参建方能够实时动态地了解项目建设全过程的生产要素信息，保证项目建设过程中每一个环节都可以高效地运行，提高咨询服务工作的效率，加强咨询单位对项目全生命周期的管控能力。

1 全过程工程咨询现存问题

（1）数据流程效率低下。全过程工程咨询企业发展的核心是日积月累的项目数据，数字化技术的快速发展能够在工程项目的整个周期中实现数据和资源共享。但是大多数全过程工程咨询服务工作仍采用传统的人工操作方式来进行信息的收集、整理、分析，未能利用数字化手段高效整合数量巨大、来源分散、格式多样的大数据[10]，使得信息的选择、共享和查询功能不能充分发挥作用，从而严重影响全过程工程咨询的效果。建筑行业全过程工程咨询服务的相关管理人员没有制定统一的数字化操作标准，咨询过程的系统化、标准化难以保证，导致全过程咨询数字化服务无法在建筑行业中得到广泛的应用。

（2）参与方沟通不协调。全过程项目咨询服务需要多专业、多环节、多主体深度融合，紧密衔接，因此，会产生不同利益方的驱动及信息孤岛等风险。在项目咨询服务工作中，针对全过程工程咨询服务的不同专业和不同主体之间存在着一定的技术障碍，缺乏有效的联系，有关的利益方大多从自己的角度来看待问题，仍然存在着各自为战、目标不一、信息不畅等问题[11]。另外，建设单位与服务单位之间缺乏足够的信任，难以进行信息的互通共享，从而造成窝工、机械闲置，人为地进行分割工程建设全过程咨询服务，导致全过程工程咨询服务碎片化、松散状，造成项目管理过程中出现重复和交叉，严重影响咨询效率和质量。

（3）全生命周期服务能力弱。由于我国的全过程工程咨询行业起步比较晚，工程建设全过程咨询的政策法规、标准及行业准则不够完善，我国的工程咨询公司规模不大，主要采用的是碎片化服务模式，导致工程咨询概念不明确、跨行业服务能力较弱，提供全生命周期咨询服务能力不强，对全过程工程咨询服务的发展造成了很大的阻碍，因而难以达到集成化、一体化的全过程咨询服务效果。

2 区块链在全过程工程咨询管理中的可行性分析

2.1 区块链技术解决全过程咨询问题的特点

区块链是一种拥有去中心化、共识机制、智能合约、不可篡改和可追溯性等独有特点的数据库，其在信息数据管理及追溯方面拥有巨大的优势，可以有效弥补全过程工程咨询的内在缺陷，这对工程项目的全过程咨询工作具有积极的意义（见图1）。

图1 区块链解决全过程工程咨询问题的特点

（1）去中心化。传统的中心化设置是指在建筑行业的交易过程中，由第三方中心机构掌握着项目的核心数据资源，项目参与方依赖于信息管理中心，一旦第三方中介出现差错，则会出现数据的丢失、泄露、篡改等危险，导致整个系统瘫痪[12]。而区块链的本质就是分布式账本技术，在区块链中还包括了许多的节点，每个节点都拥有高度的自治，按照时间等逻辑顺序相互连接构成彼此独立的分布式结构。每个节点之间相互独立，又相互关联，任何一个节点都可以作为一个阶段的中心，不用依靠传统的强制性中心管控干涉，保证了全过程工程咨询各阶段、各项目参与方数据信息存储的安全性，有助于工程项目全生命周期数据实现共建、共享、共维护。

（2）公开透明。区块链的数据是公开透明的，可以实现不同程度的信息开放，开放程度取决于区块链的种类和权限设置，是一个在一定范围内对公众开放的数据库，可解决目前咨询管理过程中出现的信息壁垒和断层等问题。区块链数据的运行规则和过程都是安全透明的，利用公钥和私钥两个非对称密码来进行加密，从而达到了信息数据的安全要求。在工程建设过程中，所有的业务都要被记录在案，便于监督。除此之外，区块链中的合约双方，在签署了合约之后，需要向全网广播相关参数信息，以寻求全网节点的认可[13]，这样就可以确保整个网络节点都能管控新的交易，规避信息不对称风险。

（3）可追溯性。区块链使用其独有的非对称加密技术来对节点的信息进行加密，为数据的全程溯源提供了技术支持，能够提供完整的信息流，区块均是按照事项发生的时间顺序进行依次连接，每个节点的数据在录入时都生成时间戳及数字签名，形成链条，按照时间顺序能够快速查询到某一节点的全部数据[14]。

高校要将上阶段形成的内部控制建设成果真正运用到实际工作中、融入进高校实际业务中，考量内部控制体系在实际工作中运转是否良好，考量控制措施是否得到了准确无误的执行，以此判断高校内部控制的执行有效性和执行效果。

（4）智能合约。智能合约是一种代码式合同，可以在没有第三方参与的情况下，自动执行合同中的协议和承诺。智能合约能够在没有中心管理者的监管下，当账户符合触发条件时合约自动执行[15]，对工程项目全过程的合同实施进行智能化管理，原本需要经过严格监管才能做到的事情，基本上都可以通过区块链的智能合约技术来实现。如果在后续交易中出现了问题，智能合约中的追责条款将自动执行。在这个过程中，区块链中的其他节点也会自动对智能合约进行监控，确保交易双方按照合约要求履行义务，有利于实时跟踪监督合同履约情况，及时处理设计变更、索赔、工期延误等争议。

2.2 可行性分析

根据开放程度，区块链可以被划分为公有链、联盟链和私有链，主要差异如表1 所示。根据项目全过程工程咨询的特征，在工程项目中采用联盟链进行咨询服务的管理。联盟链将公有链的高度开放性和私有链的高度集权相结合，能够保证项目参与主体间信息交流的安全性和透明性。每个节点利用共识机制生成智能合约，在P2P 网络中传输数据，利用哈希算法生成具有可溯源性和不可篡改性的区块，并按照时间顺序生成区块链。以联盟链为基础的业务流程，可以有效地处理在工程咨询工作中所生成的海量信息。将区块链技术应用于项目全过程工程咨询的管理上，减少了参与主体之间的沟通成本，改善了咨询服务工作的效率。

表1 各类型区块链主要差异

3 基于区块链技术的全过程工程咨询管理系统

3.1 模型构建

全过程工程咨询管理区块链联盟节点模型如图2 所示。区块链中的联盟节点根据全过程工程咨询中参与方的不同划分为施工方节点、业主方节点、咨询方节点、勘察设计方节点、材料与设备供应商节点和其他节点。每个节点都要经过P2P 网络的认证，获得对应的节点身份标识IP 和密钥，并在整个网络中广播自己的参数信息和公共密钥，并将其他节点的信息保存下来。在联盟节点中，施工方节点由承建工程的总承包商或分包单位组成；业主方节点由对项目进行安排规划的单位组成；咨询方节点由能够为项目建设全生命周期提供咨询服务的单位组成；勘察设计方节点由负责项目前期勘察和项目设计的单位组成；材料与设备供应商节点由为项目提供材料和机械的单位组成；其他节点则是由参与工程项目运行和维护的政府单位等组成。

图2 全过程工程咨询管理区块链的联盟节点

3.2 系统架构

基于区块链的全过程工程咨询系统模型架构如图3 所示。

图3 全过程工程咨询管理区块链平台架构

（1）数据层。通过非对称加密技术及哈希算法实现了数据的不可篡改性、可追溯性，对项目全过程进行跟踪，每个节点都可随时查看整个项目的相关信息。区块链中，最根本的技术就是数据层。数据层保存着区块链上所有的信息，所有块构成链式结构，利用哈希值、时间戳、公钥等技术保证区块链上数据的稳定性，此结构可以从根源上保障区块链账本的安全性。

（2）网络层。基于未使用中央服务器的点对点网络，网络层利用非对称加密技术进行各阶段的身份验证，使整个过程的数据都公开透明且可追溯。网络层可以支持项目相关方通过区块链进行通讯，将相关信息进行公开，创建和添加块，并且每个节点都可在该交易的有效性上取得一致。

（3）合约层。通过智能合约的方式嵌入到区块链中，由经过授权的各参与方节点签署并调用，无需第三方信任背书。在搭建区块链的过程中，项目的参与方根据一些合同条款达成一致意见，并将合同代码化嵌入区块中，当交易满足合约条件时，系统自动执行，实现工作流程被自动化、强制化地执行。

（4）共识层。通过运用共识算法封装网络节点，提高节点对信息真实性认证的效率和质量，解决各节点之间的信任问题，减少了因为信息不对称带来的工程变更和返工，项目运行过程中的专业化程度得到了提升。

（5）应用层。主要是工程项目咨询管理应用场景的实现，涵盖人员身份管理、项目资料、数据监督、问题的溯源改进、权限设置等。每一位项目相关方都要经过应用层的认证，从而得到唯一的数字身份，利用手机、PC 端、APP 应用端等进行信息交互。每进行一次交易都会生成与交易信息相对应的哈希值，有助于实现横纵向数据信息的协同融合，提高项目全过程的透明度和效率。

3.3 系统应用功能模块设计

为了加强对项目实施过程中咨询服务的全过程管控，可分成“数据收集分析”“数据跟踪识别”“数据调用纠偏”3 个模块（见图4）。

图4 基于区块链技术的全过程工程咨询工作流程图

（1）数据收集分析模块。咨询单位将有关项目施工全过程的各阶段、各专业、各参与方等数据信息，包括施工图纸、各类别合同、工程质量验收记录、单位来往信件、施工过程中所有的合同、票据等信息全部输入到区块链系统，每一笔交易都被系统记录，保证项目建设过程中货权交易透明化，避免出现资金挪用等问题。咨询单位对项目实施的目标、过程、资源、组织等进行数据的挖掘、优化并上链，对项目全生命周期内各个阶段的咨询业务进行经验积累和实时反馈，对数据进行更新管理，形成具有参考意义的全过程工程咨询科学化的数据库（见图5），数据库根据各方需求与权限设计，对项目数据进行规范化、日常化的管理。数据库采用云盘形式，使项目的参与者能够进行信息交流、协作工作。运用区块链技术对项目实际场景进行数字化表达，确保项目各参与方能够及时掌握项目全生命周期内的工程信息，运用智能合约实现数据自分析与自决策[16]，区块链系统中智能合约能够事先设定触发场景和规则，项目参建方将工程项目从立项审批、施工管理到竣工验收等过程中的全部数据进行上传、验证后，存储至数据库，当后续施工过程中出现问题时，能够及时查找问题源头，大量节省人力成本和时间成本。

图5 基于区块链技术的数据库管理

（2）数据跟踪监督模块。在施工阶段，通过对工地现场图像采集及施工人员图像数据的获取及筛选，对建筑工地施工是否安全进行评估，若评估结果未达到估计值，则可将此行为认定成危险行为，相关数据将反馈至区块链节点并产生预警，从而保证建筑施工的安全；建筑材料从出厂、运输、堆放、使用全过程数据都记录至区块链网络中，保证建筑材料各个环节都有据可查，避免出现偷工减料、吃回扣等现象，加强项目各参建方之间的信任。咨询单位对工程节点、项目资源等进行实时跟踪、监督反馈和调整优化，为项目各参建方提供科学可靠的数据支持，有助于咨询单位实现对项目的主动控制，对项目从前期策划、施工到运营维护等多个阶段的数据信息进行管控。

（3）数据调用纠偏模块。区块链运用密码学中加密和签名来进行相关数据的查看，能够明确各方责任。智能合约可以自动实现信息化验证，可以使咨询人员的工作效率得到很大的提升，编程人员要以合同文本、法律依据等为基础，编写出可以被计算机识别的结构化数据，并利用程序设计，自动识别、监控工程数据，如图6 所示。通过区块链技术可溯源和永久验证的特点，能够快速清晰地查证到究竟是哪一步未按照规范实施，应当由谁负责。业主方节点能够更好地查看管控咨询方节点服务的实施情况，有利于增强业主方对全过程工程咨询单位的信任，从而减少因权责不清、信息不对称等因素造成的项目咨询服务全过程管理效率低下等问题。

图6 智能合约技术

4 结语

本文基于区块链去中心化、安全透明、可追溯性及智能合约等特点，提出将区块链技术运用到全过程工程咨询服务管理中，建立全过程工程咨询区块链模型，并分析了5 个层级的系统架构，以工程项目全生命周期集成化管理的数据库为支撑，实现对项目建设全生命周期的数据信息进行集中统一的管控，从而解决全过程工程咨询过程中存在的数据化普及率不高、整体服务能力不强、全生命周期服务能力弱等问题，有效地促进了全过程工程咨询服务的集成化管理和精确化管理，实现数据信息的传递整合，为开展全过程工程咨询服务提供保障。