建筑市场专业技术工人的供求关系受到项目本身的特征以及技术工人的数量和质量两方面的影响。考虑到房屋建筑是建筑业中接纳技术工人种类和数量最多的行业,本文仅以房屋建筑为例研究建筑业专业技术工人的配置标准,安装工程、市政工程、园林绿化工程等其他行业可以参考制定。

从项目本身的特性来看,工程类别、工程规模、工程造价、机械化程度、技术复杂程度、施工工期、施工现场环境等都会影响技术工人的配置水平。具体地,在工程类别确定的情况下工程造价可综合反映项目其他因素,工程规模一般用建筑面积表示,结构形式可以作为工程类别的细分因素,技术复杂程度往往受到施工现场环境的影响,而机械化程度与一定时期内施工技术水平密切相关,所以可以对以上影响因素进行融合。根据Wong J M等^[18]对建筑业劳动力需求的经典预测模型,对需求量影响最大的四个因素分别是:工程类别、工程造价、技术复杂程度、施工现场环境情况。本文在识别项目特征时,以工程类别、工程规模、工程造价、技术复杂程度、施工现场环境作为主要因素。其中,工程类别决定了主要技术工人的类型,工程规模和工程造价决定了工人数量,技术复杂程度和施工现场情况决定了工人质量。

从专业技术工人的种类来看,根据2012年建设部发布的《职业技能鉴定规范工种目录》并结合现场调研,房屋建筑工程的技术工人种类包括木工、抹灰工、油漆工、砌筑工、钢筋工、混凝土工、模板工、架子工、防水工、水暖工、电工、电焊工、预应力工、装配工等,同时还包括与施工机械密切相关的司索工、塔吊驾驶员、升降机或电梯驾驶员、塔吊或升降机安拆工、吊篮安拆工、挖机驾驶员、悬挖钻机驾驶员等。为了更好地统计和反映技术工人施工实况,把一人兼多工的常见工种合并,并将当前由一个队伍连续作业工种中的次要工种去掉,得到房屋建筑工程技术工人种类的初始域,即木工、抹灰工、砌筑工、钢筋工、混凝土工、架子工、防水工、水电工、装配工、土石方机械操作工、垂直运输机械操作工等。并把所有工种按初级、中级、高级划分技术等级。

从该地区一定时期内新增固定资产相关资料(招投标文件、合同、结算文件、决算文件等)中据实提取工程项目相关信息,重点收集工程类别、工程规模、工程造价、技术复杂程度、施工现场环境五项指标,并就每个项目的用工情况详细记录,若空缺可由项目经理或技术经济相关负责人根据经验填写,把以上数据输入BIM-L原始数据库(BIM图已绘)。其中,工程类别主要考虑结构形式和抗震等级,工程规模用建筑面积度量,工程造价以竣工结算价为准,技术复杂程度从低到高分五级评价,施工现场环境由好到坏分五级评价。当然,也可以根据各地区特色和需要增减评价指标。

相似实例检索方法是一种典型的利用以往实例和经验推测求解新问题的机制^[19]。本文基于BIM-L原始数据库,构建了建筑技术工人配置模型(图1)。首先,根据拟建工程项目的五大需求特征,确定它们的可拓域; 其次,在可拓域范围内,在BIM-L原始数据库中检索相似实例; 再次,运用相似性函数评价检索出的备选实例,找到最优实例; 最后,通过综合调整系数获得拟建项目各工种用工数据。

图1 技术工人配置模型

(1)技术工人需求区间——可拓域的确定。根据用户输入的工程特征,BIM-L系统将生成各指标的可拓域。对绝对值指标(工程规模、工程造价等),若工程特征值为a_i,可拓域为A_i; 对评价类指标(技术复杂程度、施工现场环境等),若工程特征值为b_j,则可拓域为B_j; 对符合性指标(工程类别等),若工程特征值为c_k,无可拓域,需求区间为指标本身,记为C_k。对于初始设置的可拓域不满,用户可以根据各指标的重要性程度进行二次修改,但修改后的可拓域不能显著影响技术工人的性能。详见式(1)。

(1)

(2)基于相似性函数的备选实例评价方案。相似度函数是匹配实体之间相似性程度的一种定量度量指标,它是相似实例检索方法的核心。在得到备选实例后,相似度函数构建的准确性直接影响最后的实例库检索结果。已知的相似性函数表达方式很多,包括杰卡德相关系数,适合计算离散型集合的相似度; 余弦相似度,更加注重方向上的相似性而非距离上的; 皮尔森相关系数,利用向量间的线性相关性表示用户相似度; 欧氏距离、曼哈顿距离等,都是计算多维数据空间距离的公式,过程中需要保证各维度指标在相同的刻度级别等。

余弦距离计算的是相似程度,而欧氏距离计算的是相同程度。对绝对值指标来说,相似程度更重要,可以用具体而微的工程项目来预测相似的拟建项目; 对评价类指标,水平在同一层次上更重要,可以在BIM-L中检索需求特征级别一致的已建项目。所以,对绝对值类指标(工程规模A1、工程造价A2等)的相似性,选择余弦相似性函数; 对评价类指标(技术复杂程度B1、施工现场环境B2等)的相似性,选择欧式距离相似性函数。为了使不同量纲实现标准化,分别采用修正的余弦函数和标准化欧式距离。暂时只考虑已有的需求特征指标,后续可按需增减,并假设通过可拓域搜索,可得N个备选实例。

绝对值类指标(工程规模A1、工程造价A2等)相似性函数为:

式中,A^-为A_i的均值。

评价类指标(技术复杂程度B1、施工现场环境B2等)相似性函数为:

(3)

式中,S_n为B_j的标准差。

对式(2)、式(3)进行归一化处理,即令:

dA'=(1+dA)/2(4)

dB'=1/((1+dB))(5)

通过归一化处理,得到相同的规律,即值越大,相似度越高。

各备选实例与拟建工程的综合相似度为:

(6)

式中, f_A、 f_B表示对拟建工程各类指标的看重程度。

实际中,工程项目各属性的相对重要度会因相关参与方的认知而异。在满足条件的情况下,有些参与方认为绝对值类指标更重要,有些参与方认为评价类指标更重要,这些都与当时的项目背景密切相关。为了更客观地反映各参与方的意见,对同一个拟建工程邀请各参与方派一名代表评估f_A、 f_B,用其平均数作为最终值。

一个地区的拟建项目在相关部门都有备案。把这些记录汇总后录入BIM-L进行分析,可以了解该地区在短期、中期、甚至长期的工程项目总量、各类工程的比例和特点等。在此基础上,根据上一节建筑业技术工人的配置模型,利用BIM-L原始数据库预测各拟建项目的用工数量和质量。同时,通过对在建项目的实时监测动态补充BIM-L的用工数据,为建筑业技术工人的缺额开发提供准确的方向。技术工人缺额开发流程如图2。

图2 专业技术工人缺额开发流程

缺额开发目标确定后,需要制定具体的实施策略。一方面,当地政府应利用财政补助资金提供免费的建筑工人职业培训,重点实现新施工工艺的推广和紧缺工种的供给。另一方面,企业要发挥职业培训的主体地位,采取自主培训或委托培训的方式。总包企业可以利用计提的培训经费与长期协作的专业分包、劳务分包企业共同开展建筑工人的缺额开发,也可以按市场化要求委托社会团体、职业院校、专业培训机构等社会力量承担高水平专业技术工人的培训。在专业技术工人缺额开发的过程中,最核心的问题是建立健全动态的监督考核机制。通过BIM-L的三维监测技术规范考核过程,通过BIM-L的动态数据收集与分析找到最有效的缺额培训方法,并建立培训信息系统管理各技术工人的培训档案。

考虑到建筑技术工人存在着明显跨区域流动性的特点,地方政府在推动缺额开发时,可有限开放BIM-L原始数据库给域内建筑劳务公司、委托培训机构等,并敦促其与域内有用工缺口的建筑施工企业签订劳务派遣合同。根据技术工人缺额情况,有的放矢地供给质量合格的技术工人。

(1)制定典型工程项目的确定原则,并建立动态监控体系。为了减少全面监测的运营成本,需要对域内在建工程进行梳理,挑选有代表性的项目作为典型工地。可以循序渐进地多次采用ABC分析法,直到抓住“关键的少数”。首先对域内工程项目按照前述符合性特征进行分类,找到本地区主要工程类别; 其次,以同一类别的不同工程项目为对象,找到各主要工程类别的典型工地。过程中,累计频率指标可以选取建筑面积、工程造价等(图3)。在确定了典型工程项目后,需运用实时监控技术在BIM-L平台下实现各关键工作面技术工人的作业监控。可以选择不同时段开启监控,可以根据不同工种,设定监控点。重点监控各工作面上不同作业人员的操作程序、工作效率和成果质量,并周期性地把相关的视频、图片等文件传输到BIM-L平台进行数据处理和分析。

图3 典型工程项目的确定方法

(2)技术工人示范开发流程。通过对典型工地各工种的作业监控以及BIM-L平台对相关数据的处理与分析,获得各类工程项目各工种的最优作业方案和最优技术工人。这些作业方案和技术工人能够在域内在建和拟建项目上发挥示范效应。对最优作业方案,可在运用BIM-L技术处理后进行分解,制定出简单易学的示范文本,作为专业技术工人示范开发的教程; 对最优技术工人,可通过演示、甚至在线教学的方式培训其他技术水平较低的工人。具体操作中,政府基于提高地区就业数量和质量的目标会大力支持,并给予政策倾斜、财政补贴等来引导该开发体系的完善; 企业作为示范开发主体,基于劳动力成本的节约和工作进度、质量的优化也积极参与到技术工人示范开发中,接受监控并提供一手数据。其示范开发流程如图4。

图4 专业技术工人示范开发流程