0-智慧城市的智慧建造-刘刚---文本资料

智慧城市的智慧建造发布时间：2014-08-06文章来源：责任编辑：xiejg城市是一个复杂的综合体，由城市的运营与管理、城市的建筑与基础设施、社会与民生、城市的经济产业五大核心功能系统构成。智慧城市是城市从数字化、网络化向更高阶段—“智慧化”发展的新阶段。它是促进我国实现经济转型升级、促进信息化与城市化、工业化之间的融合，推动新型城镇化、全面建成小康社会的重要举措。城市的特征是人、建筑和交通等的高度集中，作为人衣食住行中很重要角色的基础设施和建筑，如何做到智慧，是城市能否智慧化的关键环节。一智慧建筑与智慧城市的关系随着我国城市化步伐的加速，城市的生态文明建设与可持续发展显得越来越重要，如何在城市建设中“推进绿色发展、循环发展、低碳发展”和“建设美丽城市”乃至美丽中国都对城市建设提出了新的考验。智慧城市是加强现代科学技术在城市规划、建设、管理和运行中的综合应用，整合信息资源，提升城市管理能力和服务水平，促进产业转型，让人们的生活更美好。作为城市重要组成部分的基础设施和建筑，如何做到智慧，是城市能否智慧化和人们在城市中生活能否更美好的关键环节。因此智慧城市要求以“绿色、智能、宜居”的智慧建筑来满足整个城市的可持续发展和智慧运行。1）智慧城市要求绿色的建筑我国目前建设活动造成的污染约占全部污染的三分之一,建筑运营过程中也存在高能耗的问题，造成了大量的能源和资源消耗。发展绿色建筑，倡导节能减排，集约低碳对于发展节能型社会与城市的可持续发展具有重要意义。绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。2）智慧城市要求智能的建筑在信息社会中，人们对于建筑的概念也在发生变化，传统建筑提供的服务和功能已远远不能满足现代社会和工作环境等方面的要求。这就需要把建筑物的结构、系统、服务和管理等基本要素以及它们之间内在联系进行优化组合，结合通讯技术、网络技术、信息技术、自动化控制技术、物联网技术等先进科技手段，从而提供一个投资合理、高效、智能、便利的环境。3）智慧城市要求舒适宜居的建筑舒适宜居的建筑是我国发展“宜居城市”的要求。“十二五”提出我国城市发展思路以改善民生为目的，以降低能耗为基础，以和谐、生态环保、宜居等为原则。宜居的建筑是指安全、舒适、健康、美观等功能健全，能满足节能、生态、环保及可持续发展要求，符合人的生理及心理舒适性需求的时代型建筑。他是城市及世界可持续发展的动力源，是提升居住品质的重要载体。二智慧建造的概念和内涵智慧城市要求智能、绿色、宜居的智慧建筑，并要求有一个集约、高效、绿色、智能的建造过程来支撑，这就需要智慧建造。这也对建筑行业及企业提出的更高要求。图4.4.2.1智慧建造的框架如图4.4.2.1所示，智慧建造就是充分利用新一代信息技术来改变建设参与各方相互交互的方式，以提高交互的明确性、效率、灵活性和响应速度，让我们对建筑有更透彻的感知，让我们之间有更广泛的互联互通，让建筑有更深入的智能化，实现“绿色、智能、宜居”的智慧建筑，来满足整个城市的和谐发展和智慧运行。智慧建造的内涵可以从四个方面理解，如图4.4.2.2所示：图4.4.2.2智慧建造的内涵从范围上来讲，智慧建造包含了一个建筑的全生命周期，就是包含规划设计阶段、招投标阶段、施工阶段、运维阶段以及整个建筑拆除阶段。从技术上来讲，智慧建造是以项目管理（PM）、建筑信息模型（BIM）、大数据管理（DM）、物联网和云计算等为代表的先进技术为支撑建筑全生命周期的智慧化。从特征上来讲，智慧建造充分体现了感知化、互联化/物联化、智能化的特点。通过感知层利用传感器、终端设备等来感知物体和环境的状态并采集数据和信息交互，通过三网（互联网、通信网、广电网）传输到应用层的各种应用系统，实现项目全生命周期的智慧设计、智慧施工、智慧运维、智慧监管等参建各方的智慧管理。最终实现建造全过程以及建成后的智慧、互联、协同的目标。三智慧建造的信息化解决方案实现智慧建造需要信息化手段来支撑，需要结合建筑行业特点和核心业务规划适用的解决方案。智慧建造的信息化解决方案就是以PM（项目管理）为核心，以BIM为支撑，以DM为持续改进和提升的基础，充分利用云计算和移动应用、物联网等先进技术，实现智慧建造的过程，使建设项目效益最大化，最终实现智慧建筑。即智慧建造信息化应用架构4MC。图4.4.3.1智慧建造信息化应用架构如图4.4.3.1所示，智慧建造信息化应用架构4MC主要包括平台层、应用层、终端层三个层。平台层可基于云计算技术（CloudComputing）实现传统平台向云服务平台转化。应用层始终围绕以提升项目管理（ProjcetManagement）这一关键业务为核心，实现项目全生命周期的信息化，实现管理效益的提升。从生产作业的角度来讲，通过“专业工具软件支撑（BIM）”和“数据服务产品支撑（DM）”的支撑实现项目建造与运维的生产效率提高。终端层实现信息化的人机交互，实现从传统PC终端向移动终端（Mobile）和物联网应用拓展。1、4MC—PM项目全生命周期管理（ProjectManagement）项目管理业务是建筑行业的核心业务，围绕项目开展生产经营和管理活动是建筑行业业务形态的显著特点。图4.4.3.2参建各方的项目管理对于建筑行业，项目管理水平的好坏决定了企业的发展好坏，决定了行业发展的水平，建筑行业的信息化要围绕项目管理（PM）核心业务开展，才能取得价值的最大化。项目管理业务信息化是基于项目全过程的信息化，也是支持集约化经营和精益化管理思想的落地。2、4MC—BIM建筑信息模型（BuildingInformationModeling）在项目建设过程中，单独的项目管理系统很难发挥作用，最大的问题就在于缺乏真实、实时的数据支持，数据之间难以建立有效关系。因此需要BIM技术及产品的支撑，满足作业层的生产需要，并产生真实有效的基础数据。BIM（BuildingInformationModeling）建筑信息模型，是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型。BIM是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。一个完善的信息模型，能够连接建筑项目生命期不同阶段的数据、过程和资源，是对工程对象的完整描述，可被建设项目各参与方普遍使用。BIM的可视化、参数化、数据化、可模拟化、可优化的特性让建筑项目的管理和交付更加高效和精益。图4.4.3.3BIM技术应用如图4.4.3.3所示，基于项目全生命周期的BIM技术应用是以BIM服务器为基础，建模为输入，以协同为方向，实现项目各阶段、不同专业、不同软件产品之间的数据交换、集成与共享，为建设项目目标的实现做有力支撑。3、4MC—DM数据管理（DataManagement）随着项目管理系统和BIM系统的深入应用，会产生各种各样的结构化和非结构化数据，面对海量的大数据，如何让这些数据进一步发挥价值，需要DM数据管理系统的支撑。如图4.4.3.4所示，DM数据管理包括两个层面：一个是数据和知识的复用和分析。我们在工作和生产过程中需要数据的支持和服务，需要复用经验数据，历史案例工程数据，需要对数据进行科学分析，以辅助工作和决策支持。例如需要查询和获取市场材料价格，需要获取工程造价指标支持造价估算，通过数据分析找出管理和生产的问题。另一方面是知识管理。在生产和管理过程中，会积累下很多数据和信息。需要进行加工、处理并形成知识进行复用。应该说建筑行业分散性的特点本身就不利于管理的标准化，各项目的一些好的经验、标准、指标无法有效积累和复用。因此更需数据的管理来支撑企业持续提高，发挥数据的价值。图4.4.3.4项目全过程的DM数据管理4、4MC—云平台（CloudComputing）各系统中处理的复杂业务，产生的大模型和大数据如何提高处理效率？这对服务器提供高性能的计算能力和低成本的海量数据存储能力产生了巨大需求。通过云计算与信息化系统及软件的整合，使得建筑的建造过程与运维更加便捷、集约、灵活和高效。云计算是分布式处理、并行处理、网格计算、网络存储和大型数据中心的进一步发展和商业实现。如图4.4.3.5所示，基于“云”的服务平台、服务模式以让项目参建各方可以通过公有云和私有云，更自由的访问数据，更高效处理数据，更便捷的协作。图4.4.3.5云平台5、移动应用及物联网（MobileApplication）图4.4.3.6移动应用及物联网应用建筑行业的项目分散性、人员的移动性、管理的离散性等特点，对信息化的应用造成了很多障碍。如何有效的进行现场管理、移动办公、数据采集，解决信息化最后“几十米”的问题？可以说以往传统的信息化是“办公室”的信息化，我们需要插上网线，利用PC电脑终端来访问数据和使用软件。尤其建筑施工现场环境复杂，项目管理人员多是在现场作业和管理，抱着笔记本电脑下工地也是不方便的。因此要想实现全面的信息化应用，真正的实现智慧建造，必须关注项目现场的应用问题，利用移动应用技术、物联网等技术切实解决现场人员与信息化系统的交互问题，才能保障数据来源及时、准确。如图4.4.3.6所示，通过PAD、手机等移动终端，结合BIM技术手段，在PAD上进行建筑模型和图纸浏览，进行变更洽商、设计交底、施工指导、质量检查、模型浏览、沟通管理、设施管理等都非常高效。充分利用物联网技术提高现场管控能力，针对建筑的全生命周期对各阶段、各部位、各实体，通过RFID、电子标签、测量器、传感器、摄像头等终端设备，实现对项目建设过程和运维管理的实时监控、智能感知、数据采集和有效管理，提高作业现场的管理能力，加强了人与建筑的交互。四智慧建造的关键价值城市的每个建筑是智慧化的，城市的基础设施与建筑的建造过程与运维也是智慧化的，才能有效支撑智慧城市的蓝图实现。智慧建造主要有三个受益主体和服务对象，那就是政府、企业和民众。1)对于政府的价值对于政府来讲，智慧建造提供两方面的价值。一方面是有效推进了城市管理与服务流程的重塑和优化。智慧建造为政府的监管提供了协同高效的基础性平台，数字化的建筑使得单独的建筑物纳入城市综合管理平台更加快捷方便，让建筑乃至城市的建造过程都能够协同、节能、高效，实现智慧化。可以帮助政府在整个建设过程中，高效协同各个单元、各个单位、不同部门之间的工作，同时可以最终形成一个节能的、绿色的、环保、智能的建筑物，促进城市的运营与服务能力的提升。另一方面是有效推动了产业科技创新和和智能产业的迅速发展。智慧建造是BIM、物联网和云计算等技术的综合应用的过程，也是先进科学技术被充分应用的过程，在这个过程中，必将极大地促进企业科技创新能力，加快整个行业的转型升级步伐。带动城市经济朝着高附加值的新兴产业转型。2)对于企业的价值第一，对于建造过程的各参与方来讲，智慧建造实现建筑全生命周期的智慧化，让企业各方受益，实现绿色、集约、精益的管理。让工程质量提升，大幅减少资源损耗和降低碳排放，降低成本、减少浪费、减少返工、提高进度。第二，智慧建造有助于促使企业主动提高自主创新能力、核心竞争力和科技创新能力。促进建筑企业加快转变发展方式，由产值和数量扩张型向注重质量的内涵型转变，劳动密集型向科技密集型转变，由速度型向效益型转变，由粗放型向集约型转变。第三，有助于改变我国建筑行业浪费严重的问题，有效实现绿色建筑、绿色施工。推进节能减排，实现企业的可持续发展。3)对于公众的价值智慧建造是保障和改善民生的重要举措之一。建筑与民众生活息息相关，通过智慧建造可以实现智慧建筑、智慧家居、智慧小区等切实改进公众生活方式，为民众提供一个绿色、智能和宜居的建筑环境，提高民众幸福指数，让人们的生活更美好。总之，随着行业的快速发展，随着智慧城市的推进，利用以4MC为核心的信息化先进手段，促进行业向集约化、精益化、现代化转型升级，让人们尽享更便利生活，并与环境和谐相处，从而构建智慧的城市，促进建筑行业进入智慧建造的新时代！作者单位系广联达软件股份有限公司城市是一个复杂的综合体，由城市的运营与管理、城市的