基于文献计量的建筑业区块链研究态势分析_薛小龙.pdf

建筑经济CONSTRUCTION ECONOMY第 44 卷第 7 期2023 年 7 月Vol.44 No.7Jul.2023摘要：综合分析国内外建筑业区块链相关文献，揭示当前研究进展。研究结果表明：国内外研究热点较为相似，主要集中于区块链与其他技术的集成和应用场景方面。今后国内建筑业区块链研究可向综合技术集成和应用场景拓宽、深化方向发展。关键词：区块链；建筑业；文献计量；知识图谱中图分类号：F426；TP311.13文献标识码：A文章编号：1002-851X（2023）07-0023-07DOI：10.14181/ki.1002-851x.202307023引用本文 薛小龙，付怡静，王玉娜，等.基于文献计量的建筑业区块链研究态势分析J.建筑经济，2023，44（7）：23-29.*基金项目：中国建筑股份有限公司科技研发项目“区块链技术在工程建设领域应用的基础性理论及应用研究”（CSCEC-2020-Z-12）作者简介：薛小龙，教授，研究方向：重大工程管理、数字经济创新管理。王玉娜（通讯作者），副教授，研究方向：智能建造、技术创新管理。1引言区块链（Blockchain）技术具有的去中心化、不可篡改和可追溯性等特点使其已在金融、电子存证、医疗、物流等多个领域广泛应用，许多学者认为区块链技术的特性同样能够对症建筑领域痛点，助力建筑业转型升级。例如，Wang等指出信任是区块链的关键特征，可以考虑将其应用在建筑业合同管理、供应链和资产管理等场景中；Li等认为区块链有潜力为建筑业缺乏协作、生产力低、法规执行不力等方面提供解决方案。鉴于区块链技术是一种重要的信息化技术，且在建筑业已有一定的应用，本文利用可视化软件CiteSpace，聚焦国内外建筑业区块链研究热点，分析研究现状和研究发展趋势，希望帮助该领域学者更好地把握国内外研究发展动态，促进区块链在建筑业的研究应用。2数据来源与研究方法本文以中国知网（CNKI）和Web of Science核心合集为数据来源，检索日期截止到2022年6月30日，检索类型限制为期刊和会议论文，将中文检索主题定为“区块链”和“建筑 或 建设 或 项目 或 工程 或 住宅 或 施工 或管理 或 基础设施”；英文检索主题定为“blockchain”and“build or architecture or project or engineering or housing or 基于文献计量的建筑业区块链研究态势分析*薛小龙1，付怡静1，王玉娜1，王长军2，孙喜亮3（1.广州大学管理学院，广东 广州 510006；2.北京中建建筑科学研究院有限公司，北京 100076；3.中国建筑股份有限公司科技与设计管理部，北京 100029）建 筑 经 济2023年24construction or management or infrastructure”。通过对检索文章进行进一步的审查，最终筛选得到中文文献136篇，英文文献157篇。采用的可视化分析工具CiteSpace是陈超美博士开发的一款知识图谱可视化工具，它创造性地综合了引证分析和共引分析，可以展示特定领域在一定时期内的知识基础与研究前沿。3研究热点分析3.1年度发文量由图1可以看出，2017年国内外开始有建筑业区块链的相关论文发表，随着各个国家对区块链技术和区块链产业的重视，越来越多学者投入到建筑业区块链的研究，国内外相关文献数量快速增长。3.2关键词共现网络关键词共现网络是基于不同关键词及其在每篇文章中同时出现的次数建立的网络，通过关键词的频次和中介中心性可以寻找到网络中的重要节点，在某种程度上反映领域的研究热点（图2）。其中，中介中心性指的是该节点的中介程度，其充当“中介”连接两个不同聚类的次数越高，中介中心度越大，在网络图中也就越重要。根据表1：（1）国内建筑业区块链研究中词频排名第二的关键词是“智能合约（Smart Contract）”，国内建筑业区块链研究多探索将区块链与智能合约相结合，应用在信息管理、合同管理等场景，从而确保数据上链、合同执行的效率和透明。作为英文文献中的共现频次最高的关键词，智能合约在国际建筑业区块链研究中同样受到了强烈的关注，不同的是，国际学者们考虑应用的场景更为丰富，比如智能建筑、智能支付、合约管理、智能施工等。（2）相较于传统的中心化体系结构，区块链技术减少了对第三方机构的依赖，是“去中心化”的，因此能解决多参与主体下的建筑业数据安全保障、责任溯源等问题。同时，去中心化的区块链技术需要依靠“共识机制”来让各个节点的数据库保持一致，国内学者们在构建建筑业区块链相关管理平台时会考虑对“共识机制”进行改进。（3）“工程管理”“信息共享”“供应链”等图1国内外建筑业区块链研究年度发文量表1国内外建筑业区块链关键词词频统计国内国际关键词频次中介中心性关键词频次中介中心性区块链831.38smart contract590.12智能合约140.05technology450.13去中心化90.09construction industry240.21建筑工程70management240.25工程管理70.01blockchain technology230.13信息共享50bim230.07供应链50system210.13智慧水利50.03model200.12应用场景40.05built environment180.15共识机制40internet170.15第 44 卷第 7 期25薛小龙，等基于文献计量的建筑业区块链研究态势分析关键词是国内建筑业区块链应用层面较为热门的研究主题。相较于国内的研究，国际建筑业区块链研究更关注“技术（Technology）”“系统（System）”和“模型（Model）”。3.3关键词聚类网络基于关键词共现图谱，可以对关键词进行聚类分析。CiteSpace采用模块值（modularity，Q值）和平均轮廓值（silhouette，S值）两个指标来评判图谱绘制的效果。一般来说，Q值0.3代表划分出来的社团结构是显著的，S值0.5代表聚类是合理的，S值0.7代表聚类是令人信服的。如图3所示，对中文关键词进行聚类得到了11个模块，分别是共识机制、智能合约、去中心化、建筑工程、应用场景、架构、大数据、平台设计、安全监测、建筑营造、哈希值，其中Q=0.5668说明聚类结构显著，S=0.9275说明聚类结果可信。聚类#0、聚类#2和聚类#11是区块链本身的技术构成和显著特点；聚类#1和聚类#6体现国内研究着眼于推动建筑业信息化、数字化、智能化转型；聚类#3、聚类#4、聚类#8和聚类#9涉及区块链在建筑业的应用场景；聚类#5和聚类#7表明国内现有研究成果多为区块链的架构和应用平台的设计。相较于国内，国际关键词聚类更加突出区块链与先进技术的集成以及案例研究。3.4内容分析根据关键词聚类图谱可以发现，总体而言，国内外热门研究方向仍有一定的相似之处。国内研究者关注的以区块链推动建筑业信息化、数字化、智能化转型，与国际关注的区块链与先进技术的集成，重点都在于区块链与其他技术集成；国内研究者关注的区块链在建筑业的应用场景与国际研究者关注的案例研究，都可以归纳为建筑业区块链应用场景。因此，以下将从这两方面对比分析国内外建筑业区块链研究现状。（1）区块链与其他技术集成国内外筛选文献中涉及区块链与其他技图2国内建筑业区块链关键词共现网络图3国内建筑业区块链关键词聚类网络建 筑 经 济2023年26表2与区块链同时集成的技术BIMIoTAI数字孪生国内国际术集成的研究均占比最高，相关技术包括建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）、物联网（Internet of Things，IoT）、人工智能（Artificial Intelligence，AI）、数字孪生（Digital Twin，DT）等。内容上主要涉及以下三方面的研究：为解决建筑业已应用的数字信息技术的难点提供新方向、改善当前业务工作流程、克服技术集成障碍。区块链与BIM的集成是国内外学者最关注的研究，区块链可以改进基于BIM工作流程，保护BIM的版权，溯源BIM修改和错误的责任，确保BIM数据的完整性、可靠性和透明度等。基于此，国内研究主要提出了基于区块链的BIM模型知识产权和共享、安全等信息管理相关应用架构，也有小部分学者探讨了区块链与BIM集成应用的方式。相较之下，国际学者的区块链研究同样包括了BIM信息管理和集成方式，且较集中于增强基于BIM的协同设计，还涉及了区块链与BIM集成障碍的解决方案。区块链与物联网的集成也受到了较多国内外学者的关注。当前国内研究涉及智能建筑设备管理、工程监管和数据监测、克服技术集成障碍等，国际研究场景与之较为相似，但更集中在智能建筑应用场景，区块链、物联网以及其他技术集成的应用场景。物联网感知层涉及射频识别（Radio Frequency Identification Devices，RFID）、二维码、传感器、GPS等技术，网络层涉及ZigBee、5G、无线通信等技术，而云计算主要为应用层服务，也有国内外学者将这些物联网核心技术与区块链进行集成研究，例如，邱凯等利用RFID技术对每个构件进行唯一标识，提出基于区块链的预制构件管理系统。AI包括机器学习（Machine Learning，ML）、深度学习（Deep Learning，DL）等，其可以在一定程度上模仿人类认知，并基于收集的信息不断对自身能力进行改进。当前国内研究较少将区块链与AI直接进行集成，而主要是将区块链、AI与IoT、BIM等同时进行集成研究，涉及主要应用场景为质量管理，区块链能保证信息的永久存储和追溯，AI则一般起到智能识别的作用。国际研究中有学者将区块链与AI直接进行集成，例如Adel等提出了基于区块链的去中心化人工智能系统以估算道路项目的建设成本。多种技术集成中，AI的应用与国内类似。数字孪生技术可以在虚拟世界中构建与物理实体相对应的虚拟实体，并借助对虚拟数字实体的分析实现对现实物理实体的优化。因此，通过集成区块链和数字孪生技术，可以对数字建筑的性能数据进行实时存储和评估。当前很少有国内学者进行数字孪生与区块链的集成研究。如表2所示，相较于国内，更多国际学者进行区块链与多种技术集成的研究，其中与BIM、物联网集成的研究最多，在该类研究中，BIM将建筑信息数字化，IoT将现实物体与互联网连接，区块链在分布式网络上传输数据，通第 44 卷第 7 期27过这三种互补技术可以实现建筑施工、运维数据和信息的安全存储和管理。（2）建筑业区块链应用场景从整体上看，当前国内建筑业区块链研究主要从建筑业实际问题出发，研究如何使当前业务更加信息化、数字化以及智能化，其研究主题较为丰富，但研究较不深入。基于此，下面从国内较多学者关注的建筑业区块链研究场景出发，分析其研究现状，并对比国际研究。1）招投标管理。针对建筑业招投标可能存在的信息虚假、围标串标、信任危机等问题，国内已有学者开始探索利用区块链保证电子招投标全过程数据真实性、招标控制价审核、投标企业资格预审、集成AI的无人化智能评审等，但大都只是一些构想。国际相关研究较少，但有学者提出了基于区块链智能合约系统的框架并进行了试点测试，以解决购买投标和兜售的问题。2）质量管理。国内该类研究集中在工程质量的实时监督和建筑材料溯源管理上，柯常伟等提出的区块链建设工程质量检测报告存证系统已取得较好的实践效果，其他相关研究大多提出一个概念模型。相较之下，国际质量管理研究更为深入，相关研究还涉及基于智能合约的质量自动合规性检查。3）信息管理。国内该类研究主要包括施工、监管、运行等数据的信息共享和电子存证两小类，目的是为了提高信息的真实性、透明度、可追溯性以及安全性，例如，为解决铁路大数据在流转过程中组织架构信任成本高和信息数据安全性差等问题，卢睿等提出了基于区块链技术的信息共享框架。该主题下研究较为深入，概念模型、仿真、案例评估皆有所涉及。国际信息管理研究则更加强调区块链技术可以