以BIM为本体的建筑工业互联网顶层设计理念研究

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以BIM为本体的建筑工业互联网顶层设计理念研究Research on Top-level Design Idea of Internet in Construction

Industry Based on BIM

唐怀坤1,史一飞2

TANG Huai-kun1,SHI Yi-fei2

(1.中通服咨询设计研究院有限公司；2.北京世纪晟辉咨询服务有限公司)

(1.China Information Consulting&Desighing Institute Co.,Ltd*；

2.Beijing S&S Conslting Service Co.,Ltd.)

【摘要】论文分析了我国工业互联网发展现状与问题，分析了我国建筑工业化的发展现状与瓶颈，提出了建筑工业化与建筑工业互联网的关系，提出了基于BIMCBuilding Information Modeling,建筑信息模型〉为本体的建筑工业互联网顶层设计思路，并提出了构建基于私有云计算架构的时空、数据、人的工业互联网总体架构。

【Abstract】This paper analyses the development status and problems of indust:rial Internet in China,analyses the development status and bottlenecks of construetion industrialization in China,puts forward the relationship between construction industrialization and construetion industry internet,puts forward the top-level design idea of construetion industry internet based on BIM(Building Information Modeling),and puts forward the construction of private cloud computing framework.The overall strueture of industrial Internet of time,space,data and human being.

【关键词】BIM；云计算；建筑工业互联网

[Keywords]BIM;cloud computing;architecture industry internet

1引言

当前，工业互联网发展己在各个行业业纵向渗透，作为建筑行业来说也不例外，2018年，工信部与财政部联合组织实施了工业互联网平台创新发展工程，依托工业转型升级资金，在平台方向支持建设43个工业互联网平台创新发展项目，涉及多个产业。2018年全年国内生产总值900309亿元，比上年增长6.60%。全年全社会建筑业实现增加值61808亿元，比上年增长4.50%,与建筑相关产业产品和服务总值占比达1/4以上。随着数字经济、建筑工业化、装配置建筑、BIM（建筑信息模型）技术的推进，建筑工业互联网发展适当

其时。

当前以BIM为本体的建筑互联网的

学术领域的讨论还比较少，相关技术研

究如杜明芳提出的智慧建筑2.0和建筑

工业互联网的理念和思路⑴；魏子繁提

出的互联网时代建筑产业信息化的阻力

与发展[2];王涛、杜晓辉等人提出的德

国“工业4.0”对我国绿色建筑工业化

和信息化的启示⑶；孙璟璐提出了强强

联合探索前沿创新技术推动建筑产业信

息化发展的观点⑷。总体来说，行业内

主要探索的领域在建筑工业化、建筑信

息化方向，对于建筑工业互联网应该围

绕哪些本体、有哪些顶层设计的思路，

目前还没有论述。论文正是在这个方向

的尝试探讨。

2我国工业互联网发展现状与

问题

1）大型平台重复建设问题

工业互联网理念带来了市场的一哄

而上，每家大型企业都想做工业互联网

平台的拥有者，中国已有接近300个工

业互联网平台，这些平台从一开始定位

就过高，都想基于生态圈的形式来做，

但是不具备大数据存储、计算、智能分

析能力，平台形同虚设，真正有市场前

□ES■

◎BIM技术◎

景的平台不超过50家，结果带来了大量的资源浪费，根本原因是没有以最终客户真正需求为出发点，而是为了做平台而投入开发搭建平台。实际上当工业互联网各参与企业已经有了一定的数字化基础，包括供应链系统、分销系统、工控系统、ERP系统等，企业之间要做的是分享和互联、共建生态，而不是垄断。

2）产业链发展不成熟

一个成熟产业的标志是产业链的各个环节的供应商都相对比较成熟，在工业互联网平台供应商方面，领先的制造企业占比46%；工业软件服务商占比27%；工业设备提供商占比19%；信息通信企业占比8%,这些企业的业务模型、技术能力、商业模式、生态组织等还在探索中。

3）标准协议缺乏统一

当前我国制造业领域主流的协议应用方面，存在40多种工业现场总线协议和工业以太网协议。

3建筑工业化的新内涵

建筑、交通是大部分发达国家工业化进程中主要推动力量，发展中国家的工业化也不例外，对于我国来说，2007年到2017年间我国GDP的高速发展，建筑业及相关产业的年均贡献率达到了30%以上，房地产经济、土地经济成为支撑地方财政的主要来源。但是我国建筑工业化水平不高，工业化建筑的结构类型主要为剪力墙结构和框架结构。施工工艺的类型主要为预制装配式、工具模板式以及现浇与预制相结合式等。当前国内发展阶段是对建筑施工现场、施工材料实现了机械化、工厂供应，但是从建筑工业化的角度，概念、构成要素是从“设计-生产-施工-运维”等各个环节都要全流程的工业化，而且随着现代工业经济往数字经济、智能经济延伸，呈现工业化+数字化+智能化（此

文中的智能，不是传统意义上的“弱电

智能化”中的智能，是人工智能的简称，

下同）的融合特点。分别呈现装配式建

筑、数字建筑、智能建筑特点。

1）传统工业化建筑

传统意义上的工业化建筑主要是

指装配式建筑，当前，美国、德国、日

本、法国等发达国家在装配式建筑方面

的比例已经达到了80%以上，我国的

政策是力争到2025年，使装配式建筑

占新建建筑的比例达到30%,相对来说

发展还是很缓慢的，当前阻碍我国装配

建筑发展的主要因素是传统作业模式的

路径依赖、产业链发展不成熟、财税体

制（预制构件增值税）不合理等三大

因素。

2）数字建筑

数字建筑是传统工业化建筑的数字

化提升，本文所称数字建筑就是在“设

计-生产-施工-运维”全生命周期中

均已经实现了数字化，比如设计阶段要

根据统一接口协议的在施工阶段，设计

院可以将图纸以数据形式输入工厂工业

互联网接口，工厂可以根据图纸直接生

产建筑所需的预制化构件、配件；在施

工阶段，实施装配式建筑的企业最好熟

悉EPC模式，并有一定的BIM技术，可

以根据设计数据实现数字化建设，更好

的缩小误差，每个施工环节能更好的衔

接，成本管理、进度管理、质量管理结

果可以在线随时可查询和校核。

3）智能建筑

在"设计-生产-施工-运维”等

各个环节是以人工智能技术实现，在设

计阶段，根据大数据结果组织机器学

习，根据输入的建筑规划数据、限定的

高度、体形系数、节能水平、楼层承重

水平、当地地理位置环境、建筑用途等

在线“立等可取”地设计出建筑3D图

纸，图纸数据通过直接与工厂进行互联，

预制化工厂采用工业机器人直接进行生

产预制件、配件，每个构配件采用唯一

的物联网地址，通过无人驾驶物流车辆

运送到施工现场，然后由现场施工机器

人进行施工、组装。维护阶段根据每个

预制构件的状态、整个建筑物的状态都

可以在系统查询，建筑物维护机器人会

根据可能存在的隐患、故障进行提前

修复。

4建筑工业互联网的顶层设计

与长期演进

数字建筑发展要经历三大阶段：建

筑数字化阶段、建筑工业互（物）联网

阶段、建筑信息化阶段，这个发展过程

可以用2维到6维描述，即从2维的平

面电子化图纸，向基于空间、时间、数

据6个维度演进的全产业链、建筑全生

命周期演进，建筑工业互联网顶层设计

是数字建筑的最终模型，必然要经历临

数字化、互联网与物联网、大数据与信

息化三大阶段，因此是一个长期演进的

过程。

建筑工业互联网的顶层设计要基于

一个中心、六大维度、全产业链：

1）一个中心

即以围绕EIM为本体中心，围绕建

筑信息模型为中心，统一信息标识规范、

接口标准、套件和名称。无论何时何地

都能够以一种BIM定义来做信息交互。

2）六大维度

即围绕BIM本体，构建三维空间、

时间、数据、人的完整体系，三维空间

能够对接虚拟化设计、图像化展示、三

维游走、实体化实施。时间维度就是支

持建筑的全生命周期的全过程应用，从

可研、规划、设计、报批、施工、室内

外装饰、建筑维修保养、建筑拆除资源

回收等。数据层面，支持围绕建筑开展

的所有活动的数据记录、所有日志痕迹、

可以跳转到任一时间节点的数据，且数