文│魏來

如何智慧的建造一座城

文│魏來

魏來中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院、BIM建筑設(shè)計研究所所長

何為智慧城市

智慧城市是應(yīng)用信息技術(shù)，將城市的各項資源進(jìn)行信息化整合，從而形成城市實體和市民需求交互作用和發(fā)展的復(fù)雜體系。在IBM的《智慧的城市在中國》白皮書中，基于新一代信息技術(shù)的應(yīng)用，對智慧城市基本特征的界定是：全面物聯(lián)、充分整合、激勵創(chuàng)新、協(xié)同運作等四方面。即智能傳感設(shè)備將城市公共設(shè)施物聯(lián)成網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)完全對接融合，政府、企業(yè)在智慧基礎(chǔ)設(shè)施之上進(jìn)行科技和業(yè)務(wù)的創(chuàng)新應(yīng)用，城市的各個關(guān)鍵系統(tǒng)和參與者進(jìn)行和諧高效地協(xié)作?！秳?chuàng)新2.0視野下的智慧城市》強調(diào)智慧城市不僅強調(diào)物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新一代信息技術(shù)的應(yīng)用，更強調(diào)以人為本、協(xié)同、開放、用戶參與的創(chuàng)新2.0，將智慧城市定義為新一代信息技術(shù)支撐、知識社會下一代創(chuàng)新（創(chuàng)新2.0）環(huán)境下的城市形態(tài)。智慧城市基于全面透徹的感知、寬帶泛在的互聯(lián)以及智能融合的應(yīng)用，構(gòu)建有利于創(chuàng)新涌現(xiàn)的制度環(huán)境與生態(tài)，實現(xiàn)以用戶創(chuàng)新、開放創(chuàng)新、大眾創(chuàng)新、協(xié)同創(chuàng)新為特征的以人為本可持續(xù)創(chuàng)新，塑造城市公共價值并為生活其間的每一位市民創(chuàng)造獨特價值，實現(xiàn)城市與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。因此，智慧城市的四大特征被總結(jié)為：全面透徹的感知、寬帶泛在的互聯(lián)、智能融合的應(yīng)用以及以人為本的可持續(xù)創(chuàng)新。

智慧城市在全球各國都得到了充分的重視。美國、日本、加拿大、歐洲等國均表示了對智慧城市的關(guān)注。

2009年，奧巴馬政府將智能電網(wǎng)作為經(jīng)濟振興措施之一，在《經(jīng)濟復(fù)興計劃進(jìn)度報告》中宣布，計劃在3年內(nèi)，為美國普通家庭安裝4000萬個智能電表，并巨額投資于現(xiàn)代化電網(wǎng)建設(shè)。同年，英國發(fā)布了《數(shù)字英國》計劃，日本推出了“I-Japan戰(zhàn)略2015”計劃。歐盟行動更早，2005年即開展了“i2010”戰(zhàn)略。諸國展開了城市級別的實踐。這其中的佼佼者有美國迪比克市、圣何塞市，哥倫布市、日本高知縣、橫濱市、加拿大多倫多、斯特拉特福、芬蘭奧盧、愛沙尼亞塔林、荷蘭阿姆斯特丹、法國里昂、英國南安普頓和倫敦等等。

中國也跟上了世界的腳步。截至2013年，中國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了大陸地區(qū)193各智慧城市試點，并頒布了一系列資金策略、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、項目評估等辦法。目前，部分試點逐步進(jìn)入了項目實施期。中國臺灣地區(qū)的臺中市、桃源縣也是全球知名的智慧城市示范。

從技術(shù)基礎(chǔ)上看，智慧城市以數(shù)字城市為核心，以面向市民的互動性智慧應(yīng)用為外殼。數(shù)字城市是基礎(chǔ)，通過對于城市各類信息的數(shù)字化，形成虛擬城市信息系統(tǒng)。基于創(chuàng)新2.0概念的應(yīng)用，強調(diào)城市創(chuàng)新能力的發(fā)展，使城市只能更加人性化，從而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。數(shù)字城市和智慧應(yīng)用相互影響，動態(tài)調(diào)整，形成整個智慧城市系統(tǒng)。

智慧城市是指綜合利用各類信息技術(shù)和產(chǎn)品，以“數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、互動化、協(xié)同化、融合化”為主要特征的具有友好自然環(huán)境和友好人文環(huán)境的城市。然而，“羅馬不是一天建成的”。正因為智慧城市概念過于寬泛，體系過于龐雜，因此智慧城市無法一蹴而就。世界各國的智慧城市實踐，均是由某個體系或者小的局部作為切入點。美國圣何塞市的起始點是智能道路照明系統(tǒng)，阿姆斯特丹從節(jié)約能源入手等等。

智慧建造

在智慧城市相關(guān)項目落地實施的過程中，產(chǎn)生了兩個層面的問題：一是建造智慧的項目，二是智慧地建造項目。

智慧建造（Smart Construction)，顧名思義，是城市建設(shè)過程中，針對項目的實施過程，采用各種信息化手段，使人與建造過程得以互聯(lián)互通，全面感知，從而顯著提高建造效率，提升建造水平，同時兼顧環(huán)境的保護(hù)、資源的節(jié)約等，從而促進(jìn)城鎮(zhèn)的可持續(xù)發(fā)展。

這里不得不提到的一個概念就是建筑的“全生命周期”。即指從規(guī)劃開始，一個建筑物的策劃、設(shè)計、施工、采購、安裝、運維全過程。建筑全生命周期體現(xiàn)著建筑物出現(xiàn)并持續(xù)直到被拆除的整個周期，在這個周期之內(nèi)，建筑物本身和與建筑物相關(guān)的人力物力資源、過程都是建筑信息的組成部分。狹義的智慧建造是指建筑物從施工到竣工過程中，采用一些智能的手段去實施的處理方法。廣義的智慧建造，在城市走向智慧城市的過程中，涵蓋城市的所有建設(shè)行為，針對建筑全生命周期，即建筑物策劃到生產(chǎn)到交付使用之間的過程中，運用各種智慧化手段去實施的方法。

在物理概念上，建造過程是一個從無到有的過程，是在客觀世界所創(chuàng)造的實實在在的建筑。與此相對，在虛擬世界中，建造過程是全生命周期中，充分利用BIM技術(shù)、GIS技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動互聯(lián)技術(shù)、云技術(shù)來講實體建筑及其所承載的信息以數(shù)字化的方式表達(dá)出來，并以此作為大數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘等方式，形成使用者與數(shù)據(jù)之間的互動和感知，從而實現(xiàn)管理精細(xì)化、資源利用高效化、實施過程智能化等多重目標(biāo)。

從某種意義上說，智慧建造是智慧城市實施的一種方式。智慧城市是目標(biāo)和結(jié)果，智慧建造是過程。因此，在看清智慧建造的本質(zhì)之前，需要對智慧城市的理論概念、技術(shù)架構(gòu)以及評價體系等方面有所了解。

在這些技術(shù)當(dāng)中，BIM技術(shù)是一項基礎(chǔ)技術(shù)。BIM即建筑信息模型（Building Information Modeling），英文縮寫為BIM。

BIM發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)不再是一個很新的名詞，但仍然處于初級階段。幾乎所有的人都認(rèn)同，BIM技術(shù)貫穿于建筑全生命周期，意即在建筑的策劃、設(shè)計、建造、運營和維護(hù)、改建以及拆除各階段，都會把建筑的狀態(tài)、與人之間的交互過程等相關(guān)行為，利用信息技術(shù)（Information Technology）進(jìn)行數(shù)字化。然而在諸如房地產(chǎn)開發(fā)領(lǐng)域、運營和維護(hù)領(lǐng)域，BIM依然未受到足夠的重視，甚至還遠(yuǎn)遠(yuǎn)談不上概念的普及。即便是BIM應(yīng)用最為深入的設(shè)計和建造階段，關(guān)于BIM如何應(yīng)用、如何發(fā)展等問題，仍在疑惑、爭論、探索之中，類似于“盲人摸象”。當(dāng)然，這就是初級階段的客觀規(guī)律。

從技術(shù)角度上看，BIM技術(shù)是智慧城市建造過程的關(guān)鍵路線之一。應(yīng)用BIM數(shù)據(jù)，可以促進(jìn)建筑工程當(dāng)中的生產(chǎn)模式發(fā)生轉(zhuǎn)變，基于BIM數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)中心將起到核心作用。依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建筑工程各參與方能夠更多、更快地掌握所需要的信息，從而使決策更加科學(xué)。如果BIM技術(shù)與企業(yè)自身的生產(chǎn)系統(tǒng)和管理系統(tǒng)緊密結(jié)合在一起，將會極大地提高生產(chǎn)力。

大數(shù)據(jù)是一種現(xiàn)象。由于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)已經(jīng)被巨量的數(shù)據(jù)包圍。這些數(shù)據(jù)被人們所使用的同時，也在產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的輸入者是不確定的，甚至是數(shù)據(jù)輸入者毫無意識的，然而這些數(shù)據(jù)被記錄下來，形成了PB級的相關(guān)數(shù)據(jù)。

大數(shù)據(jù)是一個非常寬泛的概念，從自然界的狀態(tài)到人類生產(chǎn)生活，理論上都可以數(shù)字化、數(shù)據(jù)化。因此，大數(shù)據(jù)有兩個層面的含義，一曰廣義大數(shù)據(jù)，指基于非特定目的，對信息數(shù)據(jù)的收集和記錄。這類似于圖書館，只是用來存儲一切可以數(shù)字化的事物狀態(tài)以及人類思考的成果。這并非毫無意義，因為很多正在發(fā)生的事件，如果現(xiàn)在不進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，將來很難再去追溯，甚至根本無法追溯。次曰狹義大數(shù)據(jù)，是針對某種或多種既定的應(yīng)用目的，按照一定的規(guī)則，對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、梳理、組合，形成結(jié)構(gòu)化或半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫，然后利用數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計、運算和分析結(jié)果，可提供依據(jù)以輔助決策。大數(shù)據(jù)具有“4V”特點：數(shù)據(jù)量大（Volume）；類型繁多（Variety）；價值密度低（Value）；速度快時效高（Velocity）。

大數(shù)據(jù)與BIM最為相關(guān)。在建筑工程領(lǐng)域，基于BIM的應(yīng)用，其核心就是能夠形成數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫存儲著與建筑相關(guān)的信息，這些信息足夠有效，使建筑工程各參與方能夠得到必要的決策依據(jù)。

BIM技術(shù)提供了一個非常好的城市數(shù)字化解決方案，而且解決的非常徹底。傳統(tǒng)的智慧城市實踐，對于城市的虛擬化，大多通過遙感技術(shù)，對城市的空間形態(tài)和使用情況進(jìn)行數(shù)字化重現(xiàn)。這種途徑只是在“大體上”摸清了城市信息。而BIM技術(shù)，可將城市建筑信息精細(xì)化到構(gòu)件級別，使得數(shù)據(jù)庫更為精確的還原了現(xiàn)實狀況，這意味著人類有可能更加精細(xì)地安排自身的活動，使關(guān)于智慧城市的種種幻想都有了信息基礎(chǔ)。

智慧城市和BIM，畢竟是不同層面的問題。智慧城市面向生產(chǎn)生活的各個方面，從保健醫(yī)療到城市管理，數(shù)據(jù)更加廣泛，更加復(fù)雜。BIM技術(shù)更多的面向城市建設(shè)領(lǐng)域，從空間上來說，也是關(guān)注局部建筑工程?？梢赃@樣設(shè)想：智慧城市就像人類的機體，由很多智慧細(xì)胞組成，而BIM技術(shù)解決的是細(xì)胞問題。

BIM技術(shù)是信息技術(shù)與建筑工程相結(jié)合的必然，也是與其他信息類技術(shù)相互促成的結(jié)果。我們也有理由期待，這些交叉技術(shù)也會逐步走向某種程度上的融合，從而發(fā)展出更為先進(jìn)的概念、理論、做法，甚至是體系。