張建

中國新興集團有限責任公司 北京 100084

數(shù)字建筑的基本理念指的是利用 BIM 和云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù)引領產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的業(yè)務戰(zhàn)略，它結(jié)合先進的精益建造理論方法，集成人員、流程、數(shù)據(jù)、技術(shù)和業(yè)務系統(tǒng)，實現(xiàn)建筑的全過程，全要素、全參與方的數(shù)字化、在線化、智能化，從而構(gòu)建項目、企業(yè)和產(chǎn)業(yè)的平臺生態(tài)新體系。這也是我國新時代新基建下的一種全新建筑理念的提升。在數(shù)字建筑的發(fā)展過程中要時刻關注科技發(fā)展，增強創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，滿足新時期發(fā)展需求的同時也要展現(xiàn)出良好的數(shù)字賦能應用前景。

1 數(shù)字建筑的發(fā)展背景

1.1 政策背景

2020年9月，國務院印發(fā)《關于加快推進國有企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作的通知》，2021年全國兩會上發(fā)布的《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》中提出，“以數(shù)字化轉(zhuǎn)型整體驅(qū)動生產(chǎn)方式、生活方式和治理方式變革”[1]。2022年7月，住房和城鄉(xiāng)建設部等十三部門聯(lián)合發(fā)布了《關于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展指導意見》，將提升建筑數(shù)字化、智能化作為新的發(fā)展目標。

從國家層面上由于推動當今產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需求，將產(chǎn)業(yè)數(shù)字化作為當前整個社會的發(fā)展建設熱點。新的發(fā)展階段，在國有建筑企業(yè)“十四五”數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略制定和實施中，如何將國有企業(yè)改革和數(shù)字化結(jié)合起來，已經(jīng)成為建筑業(yè)未來規(guī)劃發(fā)展的重點方向之一。

在雙循環(huán)經(jīng)濟新發(fā)展要求的背景下，建筑業(yè)作為當今經(jīng)濟發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)，在數(shù)字化新時代浪潮下剛剛起步，前景依然誘人。我們知道這個前景絕不是靠從事傳統(tǒng)的建樓房、修高鐵路來實現(xiàn)的，新時代下推動建筑業(yè)可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展，只有通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型才能實現(xiàn)目標。

1.2 現(xiàn)實背景

以新一代數(shù)字技術(shù)，通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等手段給傳統(tǒng)建筑業(yè)深度給力，數(shù)字建筑是社會產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的必然結(jié)果，通過資本的支持，研發(fā)新材料的應用、科技力量的聯(lián)合、充分考慮產(chǎn)業(yè)的頂層設計、規(guī)劃、施工、運營等各個領域。高質(zhì)量的實現(xiàn)建筑業(yè)的生產(chǎn)、交易、監(jiān)管等各流程的經(jīng)濟效益，最大程度地保障工程施工質(zhì)量、杜絕不良事故的發(fā)生，實現(xiàn)低碳綠色型，環(huán)保友好型、資源節(jié)約型的需要，給力建筑業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)社會價值再創(chuàng)新高。

最近以來，顯然我國建筑行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級取得明顯發(fā)展，但還是依靠以資源要素的大投入、以實現(xiàn)社會投資拉動經(jīng)濟發(fā)展，數(shù)字化程度偏低的現(xiàn)象是普遍存在。建筑業(yè)數(shù)字化必須要跳出傳統(tǒng)的思維方式，才能實現(xiàn)走向產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)思維。當今的建筑業(yè)系統(tǒng)是一個比較復雜分散單一項目的設計建筑過程。這個產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和流程都是單一串聯(lián)化的社會生產(chǎn)方式：業(yè)主甲方與建筑設計咨詢等單位、項目與各子項目之間，材料商之間及建筑施工乙方都是。這種產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)模型，企業(yè)之間數(shù)據(jù)庫無法共享，產(chǎn)生了數(shù)字信息的社會浪費，從而造成了項目效益的浪費和產(chǎn)能的滯后。未來的建筑產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)通過數(shù)字化，實現(xiàn)一個標準化、統(tǒng)一化和集約化的高效經(jīng)濟行為。建造業(yè)互聯(lián)網(wǎng)使建造企業(yè)信息與互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合（CPSS），通過網(wǎng)絡化及智能化從而實現(xiàn)科學建造。通過分享數(shù)據(jù)、信息和解決方案，人和物，物和物信息對稱，為建筑商，材料供應商，其他物流商，設計單位，開發(fā)商，物業(yè)業(yè)主及流程監(jiān)管者帶來透明的管理方便。從而全程高質(zhì)量實現(xiàn)建設工期的如期化和建造造價的合理性掌控。

2 數(shù)字建筑發(fā)展現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

2.1 發(fā)展現(xiàn)狀

2.1.1 生產(chǎn)率低下

建筑業(yè)是世界上最大的產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)業(yè)鏈占全球GDP的13%，但在過去的20年中，建筑業(yè)的生產(chǎn)率僅以每年1%的速度緩慢增長，年生產(chǎn)率的增長僅為整個經(jīng)濟平均增長水平的三分之一。盡管建筑行業(yè)存在明顯的經(jīng)營風險，工期和造價超支是常態(tài)，但息稅前利潤（EBIT）也僅為5%左右。

圖1 建筑相關支出占全球GDP比例圖

2.1.2 數(shù)字化進程滯后

建筑業(yè)內(nèi)參與方對于風險的規(guī)避、工程項目及工期碎片化等特點使得該行業(yè)難以吸引數(shù)字化專業(yè)人才，減緩了創(chuàng)新的進程；建筑行業(yè)的數(shù)字化水平幾乎低于其他任何行業(yè)，如建筑信息建模（BIM）的采用率在35年內(nèi)僅達到60%到70%。相比之下，許多技術(shù)（如云客戶關系管理、磁共振成像、腹腔鏡手術(shù)、鋰離子電池和微波爐）在上市后的8到28年內(nèi)達到了90%的采用率。

2.1.3 疫情沖擊

2020年的新冠肺炎疫情是又一個危機，它給所有周期性行業(yè)造成了嚴重破壞，如經(jīng)濟動蕩、需求延遲，和施工限制以及安全作業(yè)程序。新冠肺炎疫情正在逐步發(fā)展并加速產(chǎn)生影響，推動建筑產(chǎn)業(yè)向“下一個新的業(yè)態(tài)”。

2.2 存在挑戰(zhàn)

一是由于建筑產(chǎn)業(yè)鏈長、參與從業(yè)方眾、經(jīng)濟運營周期久。產(chǎn)業(yè)鏈的各個流程產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)及信息難以良性流動，故信息容易形成單極不對稱。

二是在總項目下的各子項目數(shù)量繁雜，各施工隊伍整體素質(zhì)高低不一，管理層面上大都是勞動密集型經(jīng)濟粗放型偏多，使得信息化管理難以實現(xiàn)。

三是除了建筑產(chǎn)業(yè)落后的文化及管理體系之外，整個建筑產(chǎn)業(yè)存在工業(yè)化、數(shù)字化、智能化等各方面素養(yǎng)水平普遍偏低。

四是建筑技術(shù)工程師及產(chǎn)業(yè)技術(shù)工人的短缺，物聯(lián)網(wǎng)利用和商業(yè)經(jīng)濟安全，數(shù)據(jù)和數(shù)字流程方法論不一等問題，特別是傳統(tǒng)建筑企業(yè)的生產(chǎn)方式出于對經(jīng)濟運營成本考慮，市場缺乏創(chuàng)新性以及企業(yè)之間的無序競爭，彼此缺乏價值認同和理解，使得建筑業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化的應用困難重重。

3 數(shù)字建筑總體思路

3.1 總體思路及框架

中國建筑業(yè)在當今新時代全社會產(chǎn)業(yè)升級環(huán)境下，要充分把握產(chǎn)業(yè)科技進步的空間時機，認真學習貫通新時代下的產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化對建筑工程智造的飛越性進步，制定高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展的自身行業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃，實現(xiàn)工程建造良好的轉(zhuǎn)型升級，促進工程智造業(yè)的經(jīng)濟效益高穩(wěn)快發(fā)展。

3.2 工作思路

（1）產(chǎn)品形態(tài)：從實物產(chǎn)品到實物產(chǎn)品+數(shù)字產(chǎn)品。

（2）經(jīng)營理念：從產(chǎn)品建造到服務建造。

（3）市場形態(tài)：從產(chǎn)品交易到平臺經(jīng)濟。

（4）建造方式：從建筑施工到“制造+建造”。

（5）行業(yè)管理：從管理到治理。

圖3 建筑產(chǎn)業(yè)規(guī)劃工作思路

3.3 全生命周期集成

所有建筑建造行業(yè)的前、中、后三期段中，我們可把它的流程細化為四個時段：項目的規(guī)劃期、工程的設計期、項目施工期、運營管理期。項目的規(guī)劃期，主要是項目的立項前期，建筑建模、資金概算、環(huán)境規(guī)劃、國土熟化、空間布局等；工程的設計期，主要是對工程內(nèi)容方案的設計進行科學辯論，包括設計方案總評、工程造價分析、項目對環(huán)境能耗評估、工程規(guī)范標準實施等；項目施工期，主要是業(yè)主方，施工方，設計方及監(jiān)理方三方協(xié)調(diào)施工的過程，包括施工場地、勞務系統(tǒng)合理安排、材料綜合調(diào)配、數(shù)字化管理維度的調(diào)控等；在運營管理期，主要是施工過程資料收集及建模記錄，包括施工過程的維護方案、對建筑整體系統(tǒng)流程的集約化、資產(chǎn)管理經(jīng)營、安全生產(chǎn)的事前事中事后管理跟蹤、防止災害及突發(fā)事件的發(fā)生等。充分發(fā)揮數(shù)字建筑產(chǎn)業(yè)化科學化，有利提升建筑業(yè)業(yè)務管理水平，降低運營成本，提高經(jīng)濟效益，在建筑過程周期中實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的良性循環(huán)高質(zhì)量發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)應用為建筑項目全生命周期價值穩(wěn)健創(chuàng)造帶來了機遇和挑戰(zhàn)。

4 數(shù)字建筑關鍵技術(shù)及策略

4.1 建筑行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關鍵技術(shù)

（1）建筑領域的信息化理念及平臺

BIM技術(shù)平臺信息化的層次由低到高是：產(chǎn)品信息化——企業(yè)信息化——產(chǎn)業(yè)信息化——國民經(jīng)濟信息化——社會生活信息化的全過程信息化。信息化的關鍵和基礎是產(chǎn)品信息化和產(chǎn)業(yè)信息化。因此，建筑信息化需要集成整個行業(yè)的生產(chǎn)組織活動，需要相應匹配的產(chǎn)品，逐步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)和企業(yè)的信息化。BIM技術(shù)（建筑信息模型技術(shù)）就是實現(xiàn)建筑業(yè)產(chǎn)品的信息化的技術(shù)，它是建筑領域的信息化平臺和實現(xiàn)工具。我們應該廣泛地推廣和應用BIM技術(shù)[2]，BIM技術(shù)平臺信息化打破了信息孤島，為項目全生命周期帶來了根本性變革，有效實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，從而有效提升了建筑品質(zhì)，實現(xiàn)建筑業(yè)生產(chǎn)組織方式上突破性改進。通過有效集成人力、材料、設備和信息，提升工作現(xiàn)場效率。更多使用預加工、預裝配、模塊化技術(shù)，以及非現(xiàn)場的制造技術(shù)。更有效地進行績效測量，驅(qū)動效率提升。最終通過BIM技術(shù)打造整個建筑生態(tài)的BIM平臺，實現(xiàn)整個建筑產(chǎn)業(yè)的信息化。

（2）從制造業(yè)發(fā)展獲得的借鑒與啟發(fā)

2015年9月，西門子編寫《工業(yè)4.0實戰(zhàn)：裝備制造業(yè)數(shù)字化之道》，以基于模型的數(shù)字化產(chǎn)品（ Model Based Definition，MBD） ）和數(shù)字化企業(yè)（Model Based Enterprise，MBE）為主線，全面闡述數(shù)字模型技術(shù)在企業(yè)全流程和全產(chǎn)業(yè)鏈中的應用。

其中MBE技術(shù)是基于模型定義技術(shù)，將產(chǎn)品的所有相關設計定義、工藝描述、屬性和管理等信息都附著在產(chǎn)品三維模型中的先進的數(shù)字化定義方法。MBD技術(shù)是基于現(xiàn)代產(chǎn)品制造過程對產(chǎn)品進行數(shù)字化建模、模擬仿真和產(chǎn)品定義，然后對產(chǎn)品的定義數(shù)據(jù)從設計的上游向零件制造、部件裝配、產(chǎn)品總裝和測量檢驗的下游進行傳遞、拓延和加工處理的過程。這一過程同樣可以應用于建筑產(chǎn)品的設計與生產(chǎn)實施過程。如今，我們可以將BIM技術(shù)與MBD、MBE的技術(shù)相結(jié)合，建立建筑數(shù)字孿生模型。通過建筑產(chǎn)品和生產(chǎn)系統(tǒng)的全數(shù)字化的建模和仿真，在工程設計領域應用大數(shù)據(jù)和預測性工程分析技術(shù)，逐步實現(xiàn)建筑智慧工廠的目標，實現(xiàn)向建筑數(shù)字化和智能制造的轉(zhuǎn)型。這是建筑行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的一個重要方向[2]。

4.2 建筑業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的路徑

（1）建筑產(chǎn)品數(shù)字化

提升企業(yè)核心競爭力產(chǎn)品數(shù)字化主要意義一方面是提升產(chǎn)品的服務價值，另一方面是創(chuàng)新。降本增效是傳統(tǒng)制造業(yè)大國的思維模式，要變成制造業(yè)強國，需要的是創(chuàng)新能力。建筑企業(yè)將BIM技術(shù)運用于設計環(huán)節(jié)到建筑產(chǎn)品生產(chǎn)全工程中，實現(xiàn)建筑模式創(chuàng)新的同時，實現(xiàn)了建筑管理模式的改善和提升，從而獲得了數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來的新價值，提升了行業(yè)的競爭力。

（2）企業(yè)數(shù)字化

提升企業(yè)敏捷性建筑行業(yè)進行基于建筑模型（BIM）的數(shù)字化產(chǎn)品（MBD）和數(shù)字化企業(yè)（MBE）為主線的技術(shù)革新，全面提升數(shù)字模型技術(shù)在建筑企業(yè)全流程和全產(chǎn)業(yè)鏈中的應用。運用上述技術(shù)革新全面提升建筑企業(yè)的敏捷性，體現(xiàn)以客戶為中心、市場為核心的快速反應能力。無論在銷售、服務，還是產(chǎn)品迭代上企業(yè)能從數(shù)字化轉(zhuǎn)型中獲益。同時通過管理革新，從超強的感知能力、明智的決策能力和快速的執(zhí)行能力來提升企業(yè)組織的敏捷性。建筑企業(yè)只有擁有了良好的敏捷性，才能適應不斷變化的市場形勢，甚至提前預知市場的變化，搶得先機；建筑企業(yè)也可以維護自己的核心市場，主動向客戶提供有吸引力的價值主張，在數(shù)字化中求生存和先機[2]。

（3）人員數(shù)字化

人員數(shù)字化是提升企業(yè)里每個員工的積極性和生產(chǎn)力，對于高語境、尊重層級的文化和國家而言尤其具有挑戰(zhàn)性。層級制的企業(yè)文化容易扼殺創(chuàng)造力，降低效率，喬布斯：“企業(yè)應該由創(chuàng)意和想法來管理，讓最佳的創(chuàng)意和想法脫穎而出”。完善培養(yǎng)企業(yè)員工基礎素養(yǎng)管理及從業(yè)技能力提升，數(shù)字化管理是實現(xiàn)員工創(chuàng)新的保證，加強員工新技能的學習實現(xiàn)數(shù)字化管理能力和實踐應用能力，最終提高員工主觀能動性和智創(chuàng)能力。加強數(shù)字化管理能力的提升，減少層級和內(nèi)圈，充分發(fā)揮企業(yè)整體的核心競爭力起到積極作用。

（4）建筑交易平臺數(shù)字化

建筑標準統(tǒng)一化、產(chǎn)業(yè)渠道標準化實現(xiàn)建筑業(yè)資源共享為目的，從項目的立項審批，設計標準化，建筑材料采購統(tǒng)一化、建材價格數(shù)據(jù)的透明化、建筑企業(yè)資信數(shù)據(jù)化、第三方質(zhì)量監(jiān)督平臺的數(shù)字化，整個建筑產(chǎn)業(yè)用大數(shù)據(jù)、云計算、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息平臺，設立公平公正“去中心化的數(shù)字交易中心”平臺，服務可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展的市場資源交易中心，優(yōu)化工程交易途徑，把業(yè)務流程、施工規(guī)范和質(zhì)量監(jiān)督有機統(tǒng)一起來，降低企業(yè)運營管理成本，建立一個規(guī)范合法的信用體系：在可溯源，可復制，可核查的數(shù)字化交易平臺上各利益方所有交易效益最大化，從而確保建筑業(yè)市場交易穩(wěn)健高效發(fā)展。

5 數(shù)字建筑應用場景

5.1 設計階段應用

（1）多專業(yè)協(xié)同

使用BIM對三維數(shù)據(jù)模型進行建模和仿真，同時可以隨時跟蹤模型的動態(tài)變化，實現(xiàn)信息的多方協(xié)同共享，可以通過底圖參照、合并工程、模型之間的鏈接等多種方式，滿足專業(yè)內(nèi)和專業(yè)之間的互相提升，有效促進參與者之間的工作效率和設計質(zhì)量，有利于規(guī)范化對項目進行管理，同時也有助于避免由于施工滯后產(chǎn)生的沖突問題。

（2）軟件互操性

利用BIM技術(shù)采用標準化模型數(shù)據(jù)中心的協(xié)同方式，可以有效進行軟件之間的數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)全專業(yè)軟件之間的數(shù)據(jù)交流和溝通，有利于對專業(yè)化的設計流程進行監(jiān)控和塑造。

5.2 施工階段應用

（1）人員管理

勞務人員實名制度化管理系統(tǒng)：對勞務人員實名制度化管理系統(tǒng)的建立應用，對所有入場的勞務人員對其勞動技能、從業(yè)時間以及資格證書等各方面進行制度化登記，從而系統(tǒng)地建立起勞務信息數(shù)據(jù)庫，科學地系統(tǒng)化對人員管理監(jiān)督。

（2）設備管理

建筑行業(yè)也順應時代發(fā)展潮流，將智慧工地系統(tǒng)引進到建筑施工管理之中，利用信息化技術(shù)提升施工管理工作效率與質(zhì)量，并逐漸規(guī)范建筑施工的管理工作。

傳統(tǒng)的建筑工地往往缺少對機械設備怠速、油耗等的有效監(jiān)控，而智慧工地系統(tǒng)內(nèi)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將“物”，也就是施工機械進行聯(lián)網(wǎng)，人工智能算法則把傳感器采集的繁多數(shù)據(jù)進行智能分析，將可靠的結(jié)果輸出給管理者。兩者相結(jié)合，將機械設備運行狀態(tài)數(shù)字化、數(shù)據(jù)化，由此改變傳統(tǒng)設備人員現(xiàn)場直管的粗獷模式。智慧工地承載的數(shù)字化物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)以建設工地的信息化管理為工程機械的核心，通過信息化的技術(shù)讓機械設備的操作得到狀態(tài)的監(jiān)控，有效提升工作效率、降低項目成本。在使用的過程中如果遇到異常情況會及時警報，不僅能夠提高管理效率，還能有效減少機械設備的安全事故發(fā)生。

（3）安全管理

運用數(shù)字建筑領域技術(shù)手段，實時監(jiān)控施工現(xiàn)場各個監(jiān)管要素的狀態(tài)，通過VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)，通過三維動態(tài)的方式對現(xiàn)場施工場景進行模擬，體驗者利用VR眼鏡等先進設備對施工流程進行熟悉和了解，通過對所“發(fā)生”的安全事故進行體驗，來加深對安全生產(chǎn)的感受和理解[3]。實現(xiàn)快速發(fā)現(xiàn)安全隱患信息，有效防止安全事故的發(fā)生。

5.3 運維階段應用

（1）生態(tài)可視化

例如環(huán)境揚塵監(jiān)測系統(tǒng)，應用了無線傳感器技術(shù)，配備激光粉塵測試設備，有效實現(xiàn)在線監(jiān)測揚塵的各項指數(shù)。設備還能通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實時傳輸各測試點監(jiān)測數(shù)據(jù)至監(jiān)測系統(tǒng)后臺，便于通過數(shù)據(jù)視圖直觀了解項目環(huán)境數(shù)據(jù)情況，提升建筑品質(zhì)，將綠色和生態(tài)的方式和數(shù)字建筑融為一體。

（2）一體化運維管理

目標考核與評價是目標管理的重要一環(huán)，核心內(nèi)容包括目標完成情況、數(shù)量、質(zhì)量和時限等。韓建峰告訴記者，目前目標考核將過程管理和結(jié)果管理相結(jié)合，形成了日?？己撕湍杲K考核。

以BIM為三維可視化載體，將隱蔽工程在內(nèi)的項目實際竣工狀態(tài)可視化，精確完整體現(xiàn)施工過程中的深化設計信息；以建設工程項目為內(nèi)容，有效集成設計、施工、竣工交付過程中的多源信息，完善建筑生態(tài)環(huán)境信息，形成孿生的數(shù)字資產(chǎn)[4]，為智慧運維打下良好基礎。后續(xù)的運維階段，以工單為流程運轉(zhuǎn)基礎，將整個運維工作納入平臺進行線上管理，平臺將提供詳細的運維指導信息：問題描述、問題影響、原因診斷、費用估算、運維建議等，將管理人員和運維人員的日常工作以流程化的業(yè)務體系進行呈現(xiàn)，使得各個業(yè)務點相互關聯(lián)，使運維工作有計劃、易執(zhí)行。

6 數(shù)字技術(shù)賦能綠色建造

6.1 使用BIM技術(shù)的原因

建設項目中BIM建筑信息模型在各階段都適用。它應用于項目全程領域。為了更好的發(fā)展建筑行業(yè)我們必須掌握BIM技術(shù)。發(fā)展低碳綠色建筑是未來建筑業(yè)發(fā)展的方向及責任擔當。

（1） BIM技術(shù)提供數(shù)據(jù)支持

綠色建筑體系建立，必定需要在各個環(huán)節(jié)的實施和各項工作的推進中，通過科學的信息統(tǒng)計，在成本的計算和資金的應用上進行科學的規(guī)劃，有了BIM技 術(shù)的支持,整個建筑項目施工中的各個細節(jié)和具體環(huán)節(jié)都能夠在有由數(shù)據(jù)支持 背景下構(gòu)建起來的模型的模擬觀察和實驗下的得到最細致的觀察和控制。反過 來講，每一個施工的細節(jié)都可以視作是一個數(shù)據(jù)信息庫的集合。可見，對于整個的建筑工程項目來說，BIM技術(shù)可以通過精準的數(shù)據(jù)支持，為提高項目的綠色環(huán)保建設程度提供依據(jù)[5]。

二者融合技術(shù)特點與應用效果，建筑數(shù)字化給項目施工和管理提供了更科學更便捷的技術(shù)支持；在項目施工管控中提供了動態(tài)模型參考依據(jù)；利用網(wǎng)絡和大數(shù)據(jù)，充分利用BIM技術(shù)更加精準的實現(xiàn)低碳綠色建筑愿景。

（2）綠色建筑、建筑產(chǎn)業(yè)化與BIM技術(shù)聯(lián)系緊密

綠色建筑、建筑產(chǎn)業(yè)化、BIM技術(shù)作為近年來建筑行業(yè)的新興話題和轉(zhuǎn)型目標，之間存在著千絲萬縷的關系，從某種程度上講，其結(jié)合發(fā)展將早日實現(xiàn)建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型。依據(jù)十八屆三中全會提出的全面深化改革目標，及綠色建筑發(fā)展趨勢，可以窺見綠色建筑、建筑產(chǎn)業(yè)化與BIM技術(shù)之間存在著千絲萬縷的關系。這也在國內(nèi)掀起了對于BIM技術(shù)與綠色建筑的融合研究、BIM技術(shù)在裝配式建筑上的應用研究熱潮，但究其最終目標和發(fā)展方向，他們是一致且密不可分的。他們的發(fā)展是必定聯(lián)系在一起的。

① 生命周期趨于一致

從建筑生命周期上來看，三者均關注建筑的全生命周期。BIM的概念不斷擴展，對建筑生命周期的關注就差建筑死亡這部分了。我國的綠色建筑標準和LEED等國外綠建標準也都覆蓋了建筑生命周期的設計、施工和運行階段;德國的DGNB綠色建筑標準更加擴展，其關注的建筑全生命周期是從搖籃到墳墓，向上擴展到建筑材料的生產(chǎn)和原料，向下擴展到建筑壽命終結(jié)時的拆除、回收和利用，似乎比目前BIM關心的周期更長[6];而項目前期開發(fā)，方案的設計、施工生產(chǎn)、驗收交工等形成建筑業(yè)完整的系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)鏈條，完成了建筑業(yè)一個集約型流程全過程。從現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景來看，BIM技術(shù)和低碳綠色、建筑成本節(jié)約化整個生命周期將同步，如表1所示。

表1 建筑全生命周期工作過程

② 信息集中管理

從信息管理角度來講，BIM是最好的建筑信息載體，利用這個載體可以將建筑在各階段需要的信息集中管理。BIM的建模方法和信息概念目標是信息的完整度、準確度、一致性和可控性，用于控制造價、保證質(zhì)量和提高效率;綠色建筑也要求各種建筑材料、設備和系統(tǒng)信息的完整、準確和可控，以便得到更加節(jié)約資金、材料、能源、土地、水源和降低總體碳排放量[6]。而建筑產(chǎn)業(yè)化作為以信息化管理為主要特征的生產(chǎn)方式，需要強大的信息載體。因此，相對而言，BIM類似于實現(xiàn)手段，綠色建筑、建筑產(chǎn)業(yè)化類似于一種期望目標，盡管角度不同，兩者的方向和目的基本是一致的。

③ 研究方法相關聯(lián)

從研究方法來講，BIM用模型作為信息的載體，綠色建筑、建筑產(chǎn)業(yè)化要求的模擬預測以模型為基礎。BIM模型技術(shù)和綠色建筑、建筑產(chǎn)業(yè)化的模擬技術(shù)將是完美的結(jié)合。如果BIM模型只作為信息載體而不是模擬基礎，就僅是一種三維統(tǒng)計學數(shù)據(jù)庫，其對信息利用只是簡單的粗放利用;從而喪失了其作為計算依據(jù)和模擬載體的大部分優(yōu)勢，意義必將大打折扣。綠色建筑、裝配式建筑如果沒有一個統(tǒng)一可靠的信息模型作為載體，性能模擬的基礎都建立在各種簡化模型上，不同人建立的簡化模型的區(qū)別將造成模擬結(jié)果的區(qū)別，所以其成果將只能作為一種相對的參考[6]。

④ 總結(jié)

總而言之，利用BIM技術(shù)作為信息載體，是實現(xiàn)綠色建筑、建筑產(chǎn)業(yè)化的手段，綠色建筑的發(fā)展趨勢是建筑產(chǎn)業(yè)化，實現(xiàn)低碳綠色建筑的保證是建筑產(chǎn)業(yè)化。在低碳綠色建筑的整個中都可以采用BIM技術(shù)。如圖2為BIM工作過程及綠色建筑工作階段對應圖。

圖2 新冠肺炎疫情對建筑產(chǎn)業(yè)影響分布圖

圖4 BIM工作過程及綠色建筑工作階段對應圖

6.2 BIM技術(shù)在綠色建筑全生命周期中的應用

（1）設計階段① 設計階段所遇問題

近年來我國的建筑設計一直注重外觀而忽視了建筑物的能效設計，建筑物的能效設計是一種被動式的節(jié)能設計，即：通過建筑設計初期對建筑物進行的能效設計形成的不同方案模擬分析結(jié)果進行比較，最終選出最合適的方案[7]。設計對于建筑的生產(chǎn)、使用、排棄、再活用的全過程的資源的消耗，水和空氣的污染，排棄物的發(fā)生有著直接的影響。

這就要求設計師對于環(huán)境有著深刻性的認識并積極找尋解決對策，利用BIM技術(shù)在設計初期實現(xiàn)親環(huán)境設計。但目前國內(nèi)親環(huán)境建筑設計的情況，親環(huán)境重要技術(shù)及技法部分的導入的親環(huán)境建筑設計的認識大眾化，對于親環(huán)境分析業(yè)體和人力的不足，分析結(jié)果的信賴性不足以及活用方案的困難等分散著。并且因為需要大量的費用和時間的親環(huán)境分析和設計期間的不足等一些問題點從設計階段一開始就帶有問題。如圖5為親環(huán)境設計所遇瓶頸。

圖5 親環(huán)境設計所遇瓶頸

② BIM技術(shù)解決的問題

為了上述親環(huán)境設計所遇問題，BIM方案能針對性的有效解決這些問題。將BIM靈活運用的綠色建筑設計的最大的優(yōu)點是能從設計階段實時的對建筑物的能源消費性能進行分析，可使建筑物的環(huán)境性能增加，特別是從以自然能源設計的側(cè)面使建筑物外表面的能源性能增加。具體可表現(xiàn)在以下三個方面。

一、將綠色設計相關技術(shù)及技法從設計階段開始就統(tǒng)合起來。通過BIM對建筑物的整個生命周期生成的信息和過程進行統(tǒng)合的管理，以效率極大化的過程，構(gòu)筑活用3D個體模型的合作團體，通過統(tǒng)合的設計追求最適的效果。因為BIM廣范圍的包含建筑物的整個生命周期的所有信息，過程和參與者間的行為，靈活運用這些特征進行綠色建筑設計與現(xiàn)存的方法相比來看是更統(tǒng)合的，更具效率的。

二、提高效率，節(jié)約時間。一般項目很難有時間和費用對建筑各種性能指標進行多方案分析模擬，BIM技術(shù)為建筑性能分析的普及應用提供了可能性。將BIM工具及分析/模擬實驗裝置工具、3維假象模型靈活運用在綠色建筑設計過程中，能使設計案的模型和可持續(xù)分析同時快速的實現(xiàn)；從而大大的提高效率，節(jié)約時間。

三、而對于可持續(xù)分析的結(jié)果，設計案的修正和設計變更案的可持續(xù)分析需要花費的努力也減少了，這大大減輕了設計師自身的消極影響，使得結(jié)果更加科學合理，自然就增強了結(jié)果的可信賴性。

如表2，為親環(huán)境設計所遇問題與使用BIM技術(shù)解決問題對應關系表：

表2 使用BIM技術(shù)親環(huán)境設計所遇問題對應表

③ BIM技術(shù)在設計階段的應用

綠色建筑不斷發(fā)展，在綠色建筑設計的過程中各項目參與方之間的聯(lián)系、相互協(xié)調(diào)配合至關重要，在建筑的設計初級階段，結(jié)構(gòu)工程師、暖通工程師、設備工程師等將起到更加積極的作用。工程師們通過自己的技術(shù)和經(jīng)驗再加上專家的意見將對初級階段綠色建筑的設計起到積極的作用，有利于在控制工程投入的同時提高建筑設計的質(zhì)量。結(jié)合 BIM技術(shù)進行的綠色建筑設計是以各階段的設計為出發(fā)點，以各階段的設計結(jié)論作為完成的目標。

結(jié)合《綠色建筑評價標準》提出的七大指標，在設計初期，各方建筑師協(xié)調(diào)設計，通過BIM技術(shù)實現(xiàn)綠色建筑標準，如表3，為我國綠色建筑設計評價階段P-BIM數(shù)據(jù)的分專業(yè)拆解及BIM技術(shù)支撐。

表3 我國綠色建筑設計評價階段P-BIM數(shù)據(jù)的分專業(yè)拆解及BIM支撐

根據(jù)各專業(yè)情況，將BIM進行分組，各組設計師協(xié)調(diào)工作，以BIM軟件作為信息平臺，根據(jù)實際需要建立信息轉(zhuǎn)換接口，實現(xiàn)信息的共享互通及利用。但這一切需要滿足以下條件，第一，支持中國綠色建筑標準和規(guī)范，第二，不改變中國設計師的習慣，第三，只要建好一次模，綠色指標全覆蓋，第四提供綠色建筑集成化設計。也就是說，數(shù)據(jù)的輸出及轉(zhuǎn)換需要共同的標準，NBIMS 的 IFC 標準在BIM 技術(shù)中發(fā)展最為成熟，IFC 標準是被國際標準化組織（ISO）認證為“建筑和設施管理產(chǎn)業(yè)共享數(shù)據(jù)的工業(yè)基礎類”的 OPENBIM 國際標準，包括了四個主要的層面，利用 EXPRESS 數(shù)據(jù)定義進度、造價、空間等概念模式，并利用該數(shù)據(jù)定義建筑物的構(gòu)配件，如：門、窗、墻等構(gòu)件。IFC 標準一方面促進了各應用系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交流的發(fā)展，另一方面也對建筑項目的數(shù)據(jù)實現(xiàn)了全生命周期內(nèi)的管理。在建筑模型建立成功之后可以將模型數(shù)據(jù)的文件拓展名改為 DXF、IFC、Gbxml 等形式，導入 Autodesk Ecotect Analysis、PHOENICS 等一系列綠色建筑能耗分析軟件中進行建設項目環(huán)境分析，最后以圖表的形式直觀的顯示出分析結(jié)果，根據(jù)分析結(jié)果確定建筑的設計方案。

之后根據(jù)建筑性能化分析，進行環(huán)境模擬，如表4為利用BIM技術(shù)進行建筑性能化模擬及其效果對應表：

表4 BIM技術(shù)建筑性能化模擬及其效果對應表

圖6 P-BIM數(shù)據(jù)綠色在綠色建筑設計軟件中的傳遞流程

（2） 施工階段

施工階段綠色建筑的目標主要是落實模型，保證工程完成。根據(jù)最終版施工圖，建立包含建筑、結(jié)構(gòu)、機電等完整的BIM模型，且模型深度滿足施工圖深度規(guī)范要求后，進行碰撞檢查、提出優(yōu)化建議給項目公司，根據(jù)設計院提交的更新后圖紙復核更新模型。

這樣就可在施工前提前將相關問題發(fā)現(xiàn)并解決，有效提高設計質(zhì)量，有利于項目成本和工期的控制。

（3）運維和推廣階段

由于基于施工圖的BIM模型是工程在設計階段的信息集成，可以為后續(xù)深化設計調(diào)整提供準確的各專業(yè)匯總信息，更新模型為重大工程調(diào)整和中小工程調(diào)整提供信息整合的數(shù)據(jù)平臺和工作節(jié)點，有助于工程各相關方在準確的項目信息的基礎上進行深化調(diào)整、施工研討、成本預估，作出準確的決策。

6.3 結(jié)論

國內(nèi)的綠色建筑工相關研究起步較晚，但近年來綠色建筑工程項目呈現(xiàn)出不斷增多的態(tài)勢。BIM技術(shù)與綠色建筑在關注建筑全生命周期、研究方法、信息集成度上具有高度一致性，因而，以BIM技術(shù)為手段，能針對性突破綠色建筑工程項目瓶頸。因此，設計人員可在綠色建筑設計中，對 BIM 技術(shù)進行合理運用，在提高設計效率和質(zhì)量的同時，使綠色建筑發(fā)揮出節(jié)能、節(jié)材、節(jié)地、環(huán)保的優(yōu)勢，這對于推動我國建筑業(yè)的持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。