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    建筑行業大數據時代的源代碼——BIM

    從手工到工業化再到信息化,建筑業正以空前的規模急速發展。BIM問世,使數據庫代替繪圖,“藍圖”永遠成為歷史,信息技術的高速發展推進了BIM的大范圍應用,無疑會給腐朽古老的建筑業帶來新的生機。BIM是一種新的理念和實踐,通過信息技術的應用和創新的商業結構減少建筑業的各種浪費,降低建筑業碳排放。信息科技的快速發展,使建筑創作走向了建筑創新,使智能建造走向了智慧建造??萍简寗拥吞及l展, 低碳科技將顛覆以化石能源為基石的工業文明發展模式,帶來能源利用方式的全新革命。


    一、BIM——建筑行業大數據源代碼


    BIM的核心在于Information,其應用是大數據時代的必然產物。而BIM作為建筑業的源代碼,其不僅能夠處理項目級的基礎數據,最大的優勢是承載海量項目數據。建筑業是數據量最大,規模最大的行業,隨著BIM的發展及普及,勢必會促使建筑行業大數據時代的到來。


    BIM用于仿真模擬工程設計、建造的進度和成本控制,整合業主、設計、施工、貿易、制造、供應商,使工程項目的一體化交付成為可能。而BIM的更高層次應用是提高質量和效率的工作與溝通商業結構,BIM代表著一種新的理念和實踐,即通過信息技術的應用和創新的商業結構來減少建筑業的各種浪費,進而降低建筑業碳排放。


    BIM的迅猛發展,是否會對傳統的設計、建造及管理方式,節能分析和可持續建造等產生巨大的影響?隨著BIM的發展及應用,鼠標指揮施工,移動終端指揮現場,可視產業化建造等等是否能夠引起建筑行業顛覆性革命?BIM、建筑產業化、云計算、物聯網技術以及移動應用等等的發展是否能夠成為新時代建筑行業的代名詞?


    二、建筑產業化——制造方式的回歸


    建筑產業化即是將原有的“設計-現場施工”模式轉變為“設計-工廠制造-現場裝配”的模式。一個建筑的呈現也即一個產品的制造過程,產業化的目的即是將建筑建造過程趨于制造行業的制造過程。在現階段對于鋼結構及一些設備安裝工程已基本實現,現在急需要解決的問題是土建工程的“設計-工廠制造-現場安裝”模式。BIM技術為建筑產業化項目的前期建設與后期管理維護提供一個很好的技術平臺,利用BIM技術建立產業化建筑的戶型庫和裝配式構件產品庫,可以使產業建筑戶型標準化、構件規格化、減少設計錯誤、提高出圖效率,尤其在預制構件的加工和現場安裝上大大提高了工作效率。對于施工階段,比如將RFID辨識技術與BIM模型結合,圍繞構件的制造運輸裝配過程實現預制建筑建造的全過程動態可視化管理等等。


    現有資源的匱乏,能源的高消耗,污染的嚴重,使得建筑行業不得不去面對高速發展期的萬惡行為,尋回古人之路,溫故知新,反思后石油時代的技術應用,尋求最優的低碳之路,尋找可承受的建造技術,使建筑行業由手工轉向制造業,倡導精益建造。產業化建造模式在BIM技術的推動下,使建筑工廠制造成為了可能,BIM技術作為建筑行業的源代碼,賦予每一個構件定義、構件的行為定義、信息傳遞的定義,使機器語言和人的思維產生了很好的溝通。


    建筑產業化必須從標準化開始,傳統的設計及建造方式的弊端就是成果無法固化與進步,BIM技術的應用恰恰彌補了這方面的不足。利用BIM的技術數據,將承重墻、梁、柱、樓板,及樓梯等混凝土構件在工廠預制生產,最后集中到工地進行搭建。利用BIM技術的構件化特點,通過用戶參與,進行空間設計可以將設計細化到門廳收納空間、衛生間收納空間、電視柜兼收納柜等。產業化的預制建造模式,讓原本充滿混凝土、泥砂味道的房屋就像是組裝一批規格各異、品質優良的汽車零件一樣,迅速又充滿工業美感地呈現。


    常規的低碳建造方法,材料替代、循環利用、新施工技術和資源利用等并沒有改變粗放式的建造方式,建筑業由于其產品不標準、復雜程度高、數據量大、獲取數據困難等使得建筑產品生產過程管理粗放,使得窩工、貨物多進退場、設備遲到早到等引起項目上消耗的情況很多。在建筑信息化技術迅猛發展及行業信息化意識不斷提高的今天,運用BIM技術加速整合中國目前建筑市場各專業和各部門的資源,推動我國建筑信息化的進程,從而達到產業升級以及建筑生產與城市建設集約化管理,減少資源的浪費,完成整個生態產業鏈的整合,已經成為主要研究的方向。


    三、跨界——資源整合


    BIM的迅速發展必然引起行業格局的變化,隨著大數據、云計算、物聯網、GIS、移動互聯等信息科技的沖擊,跨界——整合社會資源將是建筑行業需要面對的問題。BIM作為建筑的源代碼,將是建筑業跨界——資源整合的唯一途徑,成為尋找最優資源整合的利器?;贐IM的物聯網應用將使每一塊磚頭、每一片瓦礫都有了自己的身份,使它們在自己的崗位上發揮前所未有的價值;BIM與大數據、云計算等結合,使設計師可以通過數據挖掘的技術,在龐大的數據庫中輕松地找出有價值的信息;BIM和GIS的整合促進了地球村的出現。


    物聯網就是以互聯網為基礎進一步延伸及擴展的物物相連的網絡,進行信息交換和通信。BIM技術與物聯網的結合,將各種如射頻識別(RFID)裝置、紅外感應器,GPS、激光掃描、GIS等裝置及系統集成形成一個巨大的網絡系統,將使整個建筑產業鏈充分融合,使建筑業的發展和實施更加完善及有序。


    建筑業的物聯網離不開BIM,BIM作為建筑信息的源代碼,是物聯網的核心及靈魂,為物聯網數據的提取、更新提供了廣闊的信息來源。建筑業BIM與物聯網的結合將開創智慧建筑業的新時代?;贐IM和物聯網應用,使物理基礎設施與IT基礎設施的結合成為了可能。在物聯網的時代,將芯片嵌入到裝備和構件物體中,應用物聯網將其整合,實現人類社會與物理系統的整合,使得人們能夠對網絡中的裝備和構件物體進行檢測、管理和控制。


    BIM與大數據結合,使主要依靠題目、摘要及關鍵詞來搜索信息的圖紙等建筑檔案等的存檔及檢索方式成為過去。通過采用BIM模型進行組織的建筑檔案,可檢索的信息將會大大增加,并支持“全文檢索”,快速定位到各種屬性層次的構件。工程數據和業務數據加載到BIM上,不僅提高了工作效率和工作質量,而且大幅增加了管理的功能,使數據可存貯、可搜索、可計算和可追溯等。海量BIM案例數據倉庫的建立,使其所蘊含的信息在廣度和深度兩方面迅速膨脹,同時拓展到相關的其他領域,減少了知識的獲取成本,降低了跨界的門檻,夯實了創新的基礎。


    云計算使各參建方可以根據自身需求,通過互聯網租用計算基礎設施、軟件和系統,從而將設計和建筑公司從昂貴又麻煩的IT基礎設施建設中解放出來。Jonathan Mallie 說:“BIM實現了虛擬設計和建造,而云計算可以幫助我們更好的實現這個過程?!?


    BIM和GIS整合已經成為人們的焦點,GIS的著重于地理空間信息的應用,BIM關注于建筑物內部的詳細信息,BIM和GIS整合以后的應用領域也很廣闊,包含城市和景觀規劃、建筑設計、旅游和休閑活動、3D地圖、環境模擬、熱能傳導模擬、移動電信、災害管理、國土安全、車輛和行人導航、訓練模擬器、移動機器人、室內導航等。


    四、低碳科技化


    低碳科技是建立低碳社會的重要支撐。社會對低碳科技的需求、政府的低碳科技政策、企業的低碳科技研發、低碳科技文化引領,是科技驅動低碳發展的必要條件。BIM、建筑產業化、物聯網使低碳建筑成為了可能。在全球開始步入低碳經濟時代的背景下,建筑工程行業必須認識到科技驅動低碳發展,低碳科技將顛覆以化石能源為基石的工業文明發模式,帶來能源利用方式的全新革命。


    建筑物全生命周期中的碳排放具體包括建筑物材料本身,建筑物規劃設計、建筑物施工安裝、建筑物使用維護及建筑物拆除與清理五個部分。通過BIM技術改善整個全生命周期的碳排放及能源消耗;通過BIM技術實現類似于制造業的標準化設計、精細化施工,信息化管理,產業化生產從而減少更多的資源、能源消耗,減少碳排放,實現更高水平的節約與低碳。同時,利用BIM技術進行建筑的模擬數據分析,運用先進技術手段實現節能低碳、質量保障。從根本上降低建筑建造和居民生活中的碳排放,并不是像以往建筑一樣盲目追求復雜高能耗的節能技術,而是通過模擬分析,有效地利用自然資源、可再生能源等。例如利用BIM技術對通風、采光、空氣質量進行模擬和優化,盡量利用自然通風與采光,從根本上降低建筑建造和居民生活中的碳排放。信息科技的利用,使低碳發展可以是低成本的、質樸的,同時形成一套自然循環的“生態系統”,成就新的低碳理念。


    BIM與大數據、云計算、物聯網、GIS、移動互聯等信息科技的跨界整合,使古老的建筑行業走上了科技之路,資源可以重新調配,能源可以有效利用及計量。信息科技的高速發展打造了建筑行業橫向和縱向的信息對稱??萍紩r代的低碳建筑不僅需要從全生命周期角度考慮低碳建筑管理模式,而且需要從低碳目標規劃、低碳組織保障、低碳技術保障、低碳節能效果測評等方面開展低碳建設,全方位保障我國建筑業低碳化的順利進行。信息科技的快速發展,使建筑創作走向了建筑創新,使智能建造走向了智慧建造。


    也許不久的將來,BIM、建筑產業化、云計算、物聯網技術以及移動應用等會成為新時代建筑行業低碳科技化的代名詞。

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