劉洋

本文將當(dāng)前流行的兩大技術(shù)區(qū)塊鏈與BIM技術(shù)相結(jié)合，分析兩者之間的契合度，創(chuàng)建出一種新型建筑項(xiàng)目信息化管理模式，并分析應(yīng)用場(chǎng)景，設(shè)計(jì)了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的建筑信息化管理模型的運(yùn)行方式及實(shí)施途徑，為綠色建筑信息化探索出一條新型的途徑。

一、BIM技術(shù)與區(qū)塊鏈技術(shù)概述

（一）BIM技術(shù)

BIM （Building Information Modeling）技術(shù)為建筑業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化的支撐技術(shù)建筑項(xiàng)目繪圖從傳統(tǒng)的手工繪圖，到CAD軟件二維繪圖，再到BIM的3D（三維模型）、BIM 的4D（四維模型）附加了時(shí)間因素，將建筑物三維模型與施工的進(jìn)度相連接，跟隨著時(shí)間軸變化，以動(dòng)畫(huà)的形式生動(dòng)的展現(xiàn)模型的生成過(guò)程。 BIM的5D（五維模型） 模型以4D模型為基礎(chǔ)，融入成本管理思想，通過(guò)項(xiàng)目成本的管控與其影響因素分析，將項(xiàng)目計(jì)劃與實(shí)際消耗進(jìn)行對(duì)比統(tǒng)計(jì)，綜合清單資源的對(duì)比，從而實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程的自動(dòng)優(yōu)化控制。BIM不僅僅是一種計(jì)算機(jī)軟件，更是一種新型的管理方法。

（二）區(qū)塊鏈技術(shù)

區(qū)塊鏈的概念最早由中本聰在2008年發(fā)表的一篇論文提出。美國(guó)學(xué)者梅蘭妮 斯萬(wàn)將區(qū)塊鏈技術(shù)定義為是一種可以公開(kāi)、透明、去中心化的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)共享數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)營(yíng)者負(fù)責(zé)更新、監(jiān)管。而且所有的參與者都可以隨時(shí)進(jìn)行訪問(wèn)和更新，確保其數(shù)據(jù)是真實(shí)、可靠的。

（三）將區(qū)塊鏈技術(shù)引入到BIM中的必要性

BIM技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到五維模型，如果再增加一個(gè)安全信息維度、智能合約便可實(shí)現(xiàn)建筑全壽命期的安全、自治化智能管控。區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N去中心化、無(wú)需信任的分布式賬簿技術(shù)，具有公開(kāi)透明、防篡改、可追溯、可靠性高等特點(diǎn)，有望解決BIM建筑發(fā)展中的大數(shù)據(jù)管理、信任、安全和隱私等關(guān)鍵問(wèn)題。BIM技術(shù)是目前流行的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)展示的信息技術(shù)手段，主要應(yīng)用于施工管理、協(xié)同設(shè)計(jì)、設(shè)備管理等方面，適用于對(duì)建筑項(xiàng)目全生命周期管理的應(yīng)用領(lǐng)域。本文將區(qū)塊鏈技術(shù)與BIM技術(shù)相結(jié)合，力圖通過(guò)兩者的契合點(diǎn)找到新的方法，助力綠色建筑信息化的發(fā)展。

二、區(qū)塊鏈技術(shù)與BIM技術(shù)的契合性分析

（一）工程數(shù)據(jù)信息量大

BIM中包含的建筑信息是可以模擬和仿真的，BIM平臺(tái)為信息集成管理提供完整和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)支持。從項(xiàng)目生命周期角度看，BIM體現(xiàn)了項(xiàng)目整個(gè)生命周期的規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建設(shè)、交付運(yùn)營(yíng)以及拆除終止的所有信息，信息可謂含量全面而豐富。從施工信息內(nèi)容的角度來(lái)看，BIM中能夠提供建筑項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)整個(gè)過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)、管理、技術(shù)等信息，可以稱(chēng)為一個(gè)富含可視化數(shù)據(jù)信息的綜合型數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠?qū)⒍鄠€(gè)信息源集成到整個(gè)信息庫(kù)中。大量用戶(hù)的參與，積累了大量交易數(shù)據(jù)，這使得基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)分析成為一個(gè)重要且有價(jià)值的研究問(wèn)題。

（二）信息關(guān)聯(lián)性管理

BIM技術(shù)基于工業(yè)基礎(chǔ)類(lèi)數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)，而且有聯(lián)動(dòng)修改的功能。當(dāng)輸入施工參數(shù)時(shí)，則會(huì)自動(dòng)生成結(jié)構(gòu)、建筑、裝飾、成本、工程量、材料需求量等相關(guān)信息。比如更改某一項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)，后期的采購(gòu)信息、施工信息也會(huì)隨之改變。如果，材料供應(yīng)商在交互平臺(tái)上更新由于建筑材料市場(chǎng)的供求關(guān)系造成材料價(jià)格浮動(dòng)相關(guān)信息，設(shè)計(jì)方、投資方、建設(shè)方也能同時(shí)共享信息。

眾所周知，區(qū)塊鏈上的節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)某一次的交易內(nèi)容、交易時(shí)間戳、交易順序針對(duì)需要進(jìn)行溯源的信息進(jìn)行追蹤。信息一旦得到驗(yàn)證，將被永久保存。區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)綁定了交易者的信息，記錄了每一筆交易記錄，而且交易傳遞路徑被標(biāo)記，可以完整的記錄和追溯，不能被第三方任意篡改。

（三）支持多方協(xié)同工作

BIM技術(shù)為施工企業(yè)提供一個(gè)良好的信息共享平臺(tái)和技術(shù)協(xié)作平臺(tái)，參與項(xiàng)目建設(shè)的各方協(xié)同管理。BIM中記錄項(xiàng)目管理過(guò)程，在承包人、業(yè)主、設(shè)計(jì)人、投標(biāo)、監(jiān)測(cè)、授權(quán)、安裝和運(yùn)營(yíng)方執(zhí)行智能合約。建設(shè)項(xiàng)目中各方從協(xié)同平臺(tái)中獲取自己所需要的信息，進(jìn)行各種樣式的信息傳送與共享，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目各階段信息共享，使項(xiàng)目各專(zhuān)業(yè)協(xié)同工作協(xié)同有效，從而實(shí)現(xiàn)從建筑工程項(xiàng)目階段性工作到全壽命周期多階段協(xié)同的轉(zhuǎn)變。

區(qū)塊鏈技術(shù)基于共識(shí)的規(guī)范和協(xié)議，在這個(gè)系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)都在受信任的環(huán)境中，可以自由地、安全地交換數(shù)據(jù)。通過(guò)設(shè)置寫(xiě)入軟件代碼信息的智能合約，在其規(guī)定的智能合約的判定條件下以及其合約中雙方需要履行的義務(wù)。區(qū)塊鏈技術(shù)會(huì)對(duì)該合約的執(zhí)行條件進(jìn)行自動(dòng)判斷，如果所有的判定條件都滿(mǎn)足，則區(qū)塊鏈將自動(dòng)執(zhí)行合約條款。

三、基于區(qū)塊鏈的BIM建筑信息管理架構(gòu)

本文設(shè)計(jì)了基于區(qū)塊鏈的BIM建筑信息管理架構(gòu)，該框架總共由五部分組成：信息存儲(chǔ)服務(wù)、信息節(jié)點(diǎn)服務(wù)、信息共識(shí)服務(wù)、BIM全局信息服務(wù)以及區(qū)塊鏈平臺(tái)監(jiān)管。

（一）信息存儲(chǔ)服務(wù)

基于 Fabric存儲(chǔ)機(jī)制，信息存儲(chǔ)服務(wù)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分為三個(gè)部分：賬本存儲(chǔ)、賬本模型和數(shù)據(jù)接口。區(qū)塊鏈技術(shù)通過(guò)對(duì)項(xiàng)目狀態(tài)數(shù)據(jù)的建模，定義數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)類(lèi)型，按照賬本模型把該項(xiàng)目所涉及到的所有數(shù)據(jù)信息打包成區(qū)塊，并將其記錄到建筑項(xiàng)目的賬本中，即存儲(chǔ)在節(jié)點(diǎn)文件系統(tǒng)中，以此提供系統(tǒng)數(shù)據(jù)檢索和更新接口，供上幾層模型調(diào)用。

（二）信息節(jié)點(diǎn)服務(wù)

信息節(jié)點(diǎn)服務(wù)主要內(nèi)容有：賬戶(hù)管理、數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)和智能合約管理，是為區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)。賬戶(hù)管理服務(wù)是指利用認(rèn)證機(jī)制提供系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的注冊(cè)、簽發(fā)登記證書(shū)、簽發(fā)交易證書(shū)、證書(shū)撤銷(xiāo)和需求等服務(wù)。數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)是為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)上的合約或者其他的應(yīng)用管理提供賬本數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)。智能合約管理是對(duì)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)上的合約進(jìn)行管理。例如智能合約的觸發(fā)、安裝、調(diào)用、部署等。

（三）信息共識(shí)服務(wù)

該服務(wù)是數(shù)據(jù)管理的核心。通過(guò)共識(shí)機(jī)制從而實(shí)現(xiàn)建筑項(xiàng)目參與各方對(duì)信息的背書(shū)，并且保證分布在不同系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)上的建筑項(xiàng)目數(shù)據(jù)信息保持容錯(cuò)性和同步性。基于Fabric機(jī)制建議在應(yīng)用過(guò)程中，結(jié)合具體應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)選擇某一種算法進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化與配置，為不同類(lèi)型的交易建立單獨(dú)通道機(jī)制，確保交易間的數(shù)據(jù)信息隔離保密。

（四）信息全局服務(wù)

基于區(qū)塊鏈的存儲(chǔ)信息進(jìn)行信息全局服務(wù)，通過(guò)對(duì)項(xiàng)目全過(guò)程以及物料狀態(tài)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目生命周期的信息進(jìn)行整理、抽取、處理、分析以及可視化展示。這個(gè)過(guò)程與制造業(yè)經(jīng)營(yíng)的過(guò)程一樣，隨著原材料的采購(gòu)、運(yùn)輸和裝配等一系列活動(dòng)，供應(yīng)鏈企業(yè)之間產(chǎn)生信息、物料、資金的流動(dòng)。以滿(mǎn)足業(yè)主的需求為主要目標(biāo)，通過(guò)對(duì)整個(gè)建筑項(xiàng)目的信息流、物流、資金流的有效控制，將分包商、設(shè)計(jì)方、承包商、材料商以及設(shè)備供應(yīng)商組成一個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，全面集成信息統(tǒng)一管理。

（五）區(qū)塊鏈平臺(tái)監(jiān)管

通過(guò)此平臺(tái)監(jiān)管可以監(jiān)督整個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)行狀況，通過(guò)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并立即預(yù)警，從而做到事前控制。具體內(nèi)容包括：事務(wù)監(jiān)控、存儲(chǔ)監(jiān)控、合約監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)監(jiān)控。其中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)監(jiān)控主要監(jiān)控系統(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)賬本信息情況，并對(duì)存儲(chǔ)信息的摘要進(jìn)行展示。事務(wù)監(jiān)控是結(jié)合智能合約查看事務(wù)運(yùn)行的基本信息。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)監(jiān)控主要展示當(dāng)前基本的各節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫螒B(tài)等。

四、總結(jié)與展望

本文通過(guò)分析區(qū)塊鏈技術(shù)與BIM技術(shù)的契合性，分析這兩個(gè)目前流行的技術(shù)特點(diǎn)的相似性，給出了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的建筑信息化管理模型，使建筑行業(yè)現(xiàn)有的技術(shù)和管理相結(jié)合，為建筑行業(yè)注入新鮮信息科技力量，更快更好地將區(qū)塊鏈技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行落實(shí)，為下一步建立基于區(qū)塊鏈的建筑信息管理平臺(tái)奠定基礎(chǔ)。