肖建平，李杭，劉宇輝

（1.廣州市設計院集團有限公司；2.廣州市捍御者信息科技有限公司；3.筑博設計股份有限公司）

1 引言

隨著智能時代的到來，“智能+”和“智慧+”已經(jīng)取代“互聯(lián)網(wǎng)+”成為新的主流用語。在建筑智能化領(lǐng)域，智慧建筑逐步取代智能建筑，頻頻出現(xiàn)在各類大眾媒體、專業(yè)廠商的解決方案、行業(yè)會議和學術(shù)刊物中。在行業(yè)大趨勢的推動下，智慧建筑的相關(guān)設計標準也不斷出臺，紛紛宣稱智慧建筑時代已經(jīng)來臨。但透過喧囂浮躁的背后，我們也應該看到，智能化工程領(lǐng)域的設計人員在面對充滿了“自適應”、“自組織”、“自進化”以及“數(shù)字孿生”、“智慧建筑操作系統(tǒng)”這類玄妙術(shù)語的設計標準時的茫然和無所適從，最終在設計工作中還是只能回歸到《智能建筑設計標準》GB 50314，以確保智能化工程設計的底線。

正因為如此，中國勘察設計協(xié)會在2021年啟動了團體標準——《智慧建筑設計與評價標準》的編寫工作。希望通過這個標準，使智能化工程的設計理念既要符合當今時代發(fā)展的智慧化趨勢，又要具有可落地性，能指導設計人員的設計過程和設計工作。

目前這個設計標準已經(jīng)基本編寫完成，處于即將發(fā)布的狀態(tài)。本文是這個標準系列解讀文章的第一篇，編制團隊通過對建筑智能化設計行業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢的研究與分析，結(jié)合當下相關(guān)設計標準應用情況及存在問題，力求通過本標準的編制，明確智慧建筑的定義，引領(lǐng)智慧建筑設計前行之路，加快和促進智慧建筑設計的落地和實施。同時結(jié)合建筑智能化專業(yè)的特點，完善建筑智能化設計之頂層規(guī)劃與運營維護管理需求的缺項。本文對標準的編寫路線進行了說明，并對標準未來的應用前景和演進進行了展望。

2 本標準立項及編制背景

行業(yè)技術(shù)標準是將行業(yè)相關(guān)的理論框架和科技成果與最佳實踐相結(jié)合的產(chǎn)物，需要凝聚系統(tǒng)性的領(lǐng)域知識，還要能夠有效指導生產(chǎn)實踐活動。理論框架抽象程度不能過高或過低，涉及的業(yè)務邊界也不能過寬或過窄。任何行業(yè)技術(shù)標準既存在著固有的局限性，也在不斷演進和發(fā)展。

現(xiàn)行的《智能建筑設計標準》GB 50314-2015版是建筑智能化系統(tǒng)的頂層設計規(guī)范，在建筑智能化設計領(lǐng)域發(fā)揮了根基性的指導作用，是智能化設計人員需要掌握和遵循的首要標準。但隨著技術(shù)的進步與行業(yè)的發(fā)展，此標準的局限性日益顯現(xiàn)。

第一，沒有將建筑智能化領(lǐng)域的設計范式清晰地總結(jié)出來。所謂的范式，從本質(zhì)上講是一種理論體系或理論框架。智能化系統(tǒng)設計從設計過程和設計內(nèi)容這兩個方面都存在著規(guī)律性的東西，這種規(guī)律性的東西可以稱為智能化系統(tǒng)設計的“范式”。GB 50314-2015版中，通過工程架構(gòu)對智能化系統(tǒng)的通用架構(gòu)進行了提煉和總結(jié)，但工程架構(gòu)中設計要素的歸類和彼此之間的關(guān)系不甚合理，加上市場上主流智能化產(chǎn)品廠商都只關(guān)注自己本專業(yè)，造成設計人員容易從彼此孤立的系統(tǒng)的角度去看待智能化系統(tǒng)整體。

第二，對智能化系統(tǒng)的組成和基本功能進行了規(guī)定，但對決定智能化系統(tǒng)配置的前提因素——需求分析過程缺乏相應的指導。GB 50314-2015版通過規(guī)定不同業(yè)態(tài)建筑的系統(tǒng)配置，保證了智能化設計基本功能的完整性，但缺乏對用戶業(yè)務和系統(tǒng)需求分析過程的指導。設計人員在與用戶溝通的過程中，難以全面地理解用戶業(yè)務，獲取和分析用戶需求缺乏系統(tǒng)性，使設計工作成為“無源之水，無本之木”。容易導致設計人員誤解智能化設計就是照本宣科、不斷重復的制圖工作。

第三，對智能化系統(tǒng)軟件部分的設計缺乏整體性的要求和規(guī)定。傳統(tǒng)的大型智能化系統(tǒng)設計中，各個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式、編程思想、遵循協(xié)議均不相同。為滿足智能建筑的各項功能需要，智能化設計人員往往只能將其機械地堆疊在一起，構(gòu)建出一種煙囪式的智能化工程架構(gòu)。

為打通信息孤島、解決各子系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通問題，傳統(tǒng)辦法是在眾煙囪之上疊加智能化集成系統(tǒng)。然而，這種集成方案數(shù)據(jù)既不及時也不完整，操作的完整性、可靠性、安全性也得不到保障，大多只能起到信息集中展示的功用，難以達到系統(tǒng)整合的目的。由于其實用效果欠佳，智能化集成系統(tǒng)往往建成不久即被閑置。

打破上述的設計套路，以用戶需求為導向，從整體上規(guī)劃和設計智能化系統(tǒng)軟件架構(gòu)，通過“軟件定義、軟件先行”以及OT與IT的融合已成為智能化技術(shù)發(fā)展的主流，并且理應在智能化設計中占有一席之地。但在目前的智能化設計過程中，設計人員基本上只完成智能化系統(tǒng)物理層面和硬件部署的設計，軟件部分的架構(gòu)設計和部署方案因多方因素的制約基本上是難以顧及。

另外，我們也注意到近幾年行業(yè)內(nèi)的頭部廠家，紛紛進入建筑智能化領(lǐng)域，基于自身在信息化領(lǐng)域或互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)品沉淀以及先進的架構(gòu)理念，提出了基于“云大物移智”技術(shù)的智慧建筑管理系統(tǒng)以及全新的智慧建筑設計理念和標準，這類標準存在的問題有：①不是面向智能化設計人員，沒有設計方法的指引，將智能化設計標準變成了技術(shù)方案和各類新技術(shù)的應用字典；②缺少與現(xiàn)行的智能建筑設計標準尤其是GB 50314的繼承與兼容，缺少對適用范圍的匹配，力圖通過一種架構(gòu)模式來適應所有的建筑業(yè)態(tài)；③過于強調(diào)人工智能的作用，提出了所謂“自適應”、“自進化”、“自學習”的智慧建筑，但缺乏具體的操作指引。

為解決上述問題，適應當今數(shù)字經(jīng)濟、數(shù)字社會和數(shù)字文明的發(fā)展趨勢，規(guī)范和指導智慧建筑工程的設計，提高智慧建筑工程的設計質(zhì)量，評價建筑所提供服務的智慧化水平，引領(lǐng)智慧建筑的設計發(fā)展方向，完善智慧建筑頂層規(guī)劃，促進建筑工程智慧化落地，為智慧建筑的各參與方提供具有延續(xù)性的、科學實用的設計標準已經(jīng)迫在眉睫。

3 關(guān)于智慧建筑的定義

《智慧建筑設計與評價標準》的設計對象就是“智慧建筑”，因此對智慧建筑的概念進行定義就成為本標準的首要任務，并直接引導標準的整體編寫路線。那么本標準中的智慧建筑與GB 50314中的智能建筑定義區(qū)別在什么地方？

GB 50314中對智能建筑的定義如下：以建筑物為平臺，基于對各類智能化信息的綜合應用，集架構(gòu)、系統(tǒng)、應用、管理及優(yōu)化組合為一體，具有感知、傳輸、記憶、推理、判斷和決策的綜合智慧能力，形成以人、建筑、環(huán)境互為協(xié)調(diào)的整合體，為人們提供安全、高效、便利及可持續(xù)發(fā)展功能環(huán)境的建筑。

上述對智能建筑的定義基本是從系統(tǒng)實現(xiàn)、功能以及使用者的角度進行了定義，應該說很完整并且非常有遠見和超前性。但這個定義過于強調(diào)建筑本身的智能性和人、建筑、環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系，對于建筑利益相關(guān)方的服務關(guān)系沒有清晰地說明，導致設計人員難以從建筑的運營組織及其所處的社會、經(jīng)濟環(huán)境去思考智能化的設計，很容易就陷入到就功能而功能、就技術(shù)而技術(shù)的境地。

本標準對智慧建筑的定義如下：

我們認為，建筑是一個典型的他組織人工系統(tǒng)，需要運營組織有意識、有目的的以數(shù)智化手段推動業(yè)務的變革和數(shù)字化轉(zhuǎn)型，從而為用戶提供更好的服務體驗，更綠色、更健康的工作或生活環(huán)境，以及更低的運營成本，更高的運營效率，最終實現(xiàn)可持續(xù)運營的愿景。而數(shù)智化是在企業(yè)數(shù)字化基礎(chǔ)上，用數(shù)據(jù)和智能化技術(shù)，賦能企業(yè)管理和業(yè)務，是數(shù)字化、人工智能和業(yè)務三個要素的交集，數(shù)字化是基礎(chǔ)，人工智能與業(yè)務的融合是核心。可持續(xù)運營既包括運營組織自身運營的可持續(xù)性，同時也要將運營管理和可持續(xù)發(fā)展相結(jié)合，即在企業(yè)運營活動中要充分考慮環(huán)境和社會要素。

在本標準的定義中，我們繼承了GB 50314中智能建筑的內(nèi)涵，同時明確了用戶與運營組織的服務關(guān)系、人與建筑空間和環(huán)境的關(guān)系以及運營組織對業(yè)務發(fā)展的愿景。

在智慧建筑定義的基礎(chǔ)上，本標準將圍繞著信息智能化頂層規(guī)劃與企業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃相結(jié)合、業(yè)務規(guī)劃及管理需求、智能化服務場景設計、智能化系統(tǒng)功能和架構(gòu)設計、智能化服務配置、設計評價指南等方面逐項展開。

4 本標準的編寫路線

本標準吸收和融合了當代信息、通信和自動控制等領(lǐng)域的科技發(fā)展成果、系統(tǒng)分析和設計理論，補充了信息智能化頂層規(guī)劃與運營管理這一頭一尾的設計環(huán)節(jié)，為智慧建筑的設計活動提供了完整的系統(tǒng)和過程參考框架。本標準是新時代下對GB50314的繼承與發(fā)展，完全兼容GB50314的各項規(guī)定。

本標準的主要章節(jié)包括智能化系統(tǒng)參考架構(gòu)、設計過程、評價指南、智能化服務配置等部分，其中智能化系統(tǒng)參考架構(gòu)和設計過程是本標準的核心。

4.1 智能化系統(tǒng)參考架構(gòu)

以參考架構(gòu)的形式凝結(jié)行業(yè)共識、技術(shù)成果和領(lǐng)域知識，是業(yè)界的通行做法。例如美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IIC）發(fā)布的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)IIRA（Industrial Internet Reference Architeture）。參考架構(gòu)能夠使設計人員從頂層規(guī)劃的角度看待建筑智能化系統(tǒng)，快速開展設計工作。產(chǎn)品開發(fā)商和系統(tǒng)集成商可為系統(tǒng)選取所需要素，明確市場方向，從而更快地交付系統(tǒng)實現(xiàn)。在本標準中，我們采用智能化參考架構(gòu)取代了GB 50314中的工程架構(gòu)。

智能化系統(tǒng)參考架構(gòu)章節(jié)面向設計人員，總結(jié)和提煉智能化系統(tǒng)的構(gòu)成和設計要素之間的關(guān)系，為智能化系統(tǒng)提供了通用架構(gòu)支持和交流語言，給予設計人員清晰、明確的整體概念，使設計人員可以在此基礎(chǔ)上較易展開具體的設計工作（見圖1）。

圖1 智能化系統(tǒng)參考架構(gòu)

本參考架構(gòu)相對于傳統(tǒng)智能化系統(tǒng)參考架構(gòu)有兩個特點。

1）系統(tǒng)功能與實現(xiàn)載體分離

隨著技術(shù)的不斷演進，相同的系統(tǒng)功能，會采用全新的技術(shù)架構(gòu)來實現(xiàn)，這種變化往往會為使用者和維護人員帶來更好的用戶體驗和更低的維護成本。隨著新一代信息、通信和自動控制技術(shù)的飛速發(fā)展和成熟，傳統(tǒng)的彼此獨立的智能化應用系統(tǒng)的設計、建設和應用模式被打破，以智能化前端設備、邊緣計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、平臺化、云計算等技術(shù)為基礎(chǔ)，在此之上構(gòu)建智能化應用的新一代智能化系統(tǒng)架構(gòu)也得到廣泛認可。正因為如此，為了給不斷出現(xiàn)的新技術(shù)和新架構(gòu)預留成長的空間，在本參考架構(gòu)中，將系統(tǒng)功能與實現(xiàn)載體進行了分離。

2）承載功能實現(xiàn)的物理載體與信息載體分離

隨著科技的進步，越來越多的感知控制設備向小型化、集成化、智能化方向發(fā)展和演進，也為運行在這些設備之上的嵌入軟件提供了更為強大的計算、存儲和通信能力。

智能化應用系統(tǒng)的邊緣設施和后端設施以及信息與通信網(wǎng)絡設施、信息安全物理設施層面，通過軟件與硬件解耦，在通用硬件上實現(xiàn)原來在專有硬件上才能實現(xiàn)的各種功能，以及通過“軟件定義”實現(xiàn)計算虛擬化、網(wǎng)絡虛擬化、存儲虛擬化已成為技術(shù)發(fā)展的主流趨勢，這也是本參考架構(gòu)中將物理載體和信息載體分離的原因。

4.2 智能化系統(tǒng)設計過程

本標準中的設計過程包括企業(yè)運營規(guī)劃、智能化系統(tǒng)規(guī)劃、智能化系統(tǒng)設計等核心業(yè)務活動，這些核心業(yè)務活動規(guī)定了智能化設計的工作內(nèi)容，這些活動可與組織相應的管理活動或質(zhì)量管理體系相匹配，形成結(jié)構(gòu)化的設計過程（見圖2）。

圖2 智能化系統(tǒng)設計過程

在本標準的設計過程中，引入了企業(yè)架構(gòu)（EA）理論作為運營規(guī)劃的核心方法，引入服務設計的理論來指導服務場景的設計，引入系統(tǒng)架構(gòu)設計方法為設計人員提供系統(tǒng)架構(gòu)模式的評估和選擇，使智能化設計的各項活動都有了業(yè)界相應領(lǐng)域成熟方法論的支撐。

5 本標準應用前景和演進展望

本標準適用于新建、擴建和改建的住宅、辦公、文化、博物館、觀演、會展、教育、金融、交通、醫(yī)療、體育、商店等民用建筑及通用工業(yè)建筑的智能化系統(tǒng)工程設計和評價，以及多功能組合的綜合體智能化系統(tǒng)工程設計和評價。

本標準的編寫原則是為智能化系統(tǒng)設計建立通用的系統(tǒng)框架和過程框架，而不是與具體的技術(shù)深度綁定，真正實現(xiàn)“授人以漁”而不是“授人以魚”。這種原則將確保本標準在未來更有持續(xù)的生命活力。

6 結(jié)語

《智慧建筑設計與評價標準》順應時代的發(fā)展，將為智能建筑設計注入新的內(nèi)涵，我們認為：智慧建筑設計應面向建筑的用戶和運營組織，基于服務設計的理念和方法，圍繞智能化服務開展設計工作，實現(xiàn)優(yōu)化成本結(jié)構(gòu)、提升服務效率、改進服務體驗以及綠色節(jié)能的目標。