行业必看！智能建造数字化平台的最新研究

建筑行业在国民经济中占据着重要的支柱地位，对中国经济建设有着不可替代的作用。随着中国经济社会发展步入新常态，建筑行业所面临的挑战与机遇也日益突出。在转型升级的道路上，智能建造成为推动建筑行业实现数字化转型的重要推动力。

智能建造是运用现代信息技术、自动化技术和智能化系统来提升建筑和基础设施建设过程中的效率、质量和可持续性的方法。目前已有研究人员针对智能建造及其相关技术进行研究。这些研究为工程领域推动智能建造，提供了宝贵的理论依据。然而，鲜有研究从智能建造数字化平台的视角对智能建造的相关技术进行综述。为此，我们以智能建造数字化平台为出发点，全面分析与该领域相关的技术研究现状，并从技术层面和已有平台案例层面对研究成果进行深入剖析，分析目前存在的问题，并对未来发展进行了展望。

为系统、全面地把握国内外对智能建造数字化平台的研究现状，分别在中国知网（CNKI）及Web of Science（WOS）中检索有关智能建造数字化平台的论文。2010—2023年关于智能建造数字化平台相关文献每年的发文数量如图1所示，该图可以直观地表现出近年来对于智能建造数字化平台的研究趋势。

图1 年度发文量趋势

聚焦于智能建造数字化平台的研究热点，从图2、图3国内外关键词共现图中可以发现智能建造相关技术物联网、区块链、云计算、大数据、人工智能等是研究的热点。这些技术的集成应用提高了建筑项目的效率和质量。此外，智能建造数字化平台的数字管理也是研究热点之一，通过上述相关技术实现项目全生命周期的数据融合与数字化管控。

图 2 国内关键词共现图

图 3 国际关键词共现图

基于上述结果，进一步对检索到的相关文献进行筛选，以获取与平台相关技术的文献。经分析，发现智能建造数字化平台中主要应用的相关技术包括BIM技术、云计算技术、物联网技术、大数据技术、人工智能技术等。其中，对BIM技术、云计算技术和大数据技术的研究文献较多，高达80%以上。

2.1 BIM技术在平台中的应用

BIM是建设项目和设施的数字化表达，这一概念标志着建筑领域的革命性技术进步，可视为继计算机辅助设计（CAD）技术之后的又一重大进展。它实现了传统建筑行业的范式转变，从简单的图形表达转向更为综合的数据模型，同时也从二维的表现方式过渡到了三维。目前，BIM技术在智能建造数字化平台中的应用取得了巨大的进展，正在逐步改变着建筑行业的面貌。

例如，金季岚提出了以BIM为纽带，在构建相关标准体系的基础上，搭建建设信息资产管理平台（图4），对建设项目全过程的信息进行采集、流转、沉淀，通过建立BIM模型关联机制，将模型与设计资料、内业资料、清单文件、施工进度等信息关联，实现资产的可视化定位及动态、在线化管理。

图4 融合BIM的建设信息资产管理平台架构

包胜等开发了一款基于云技术的BIM协同设计平台（图5），该平台引入了创新的核心理念，旨在将工程建设所需的大量设计资料和信息存储在云端。

图5 基于云技术的BIM协同设计平台架构

由此可见，BIM技术作为数字化集成交付的重要基础，通过数字化建模、全过程管理、智能化决策支持和信息化协同作业等特点，为实现建筑项目的数字化集成交付提供了必要的技术支持和手段。

2.2 云计算技术在平台中的应用

云计算（cloud computing）是分布式计算的一种，指的是通过网络“云”将巨大的数据计算处理程序分解成无数个小程序，然后通过多个服务器组成的系统进行处理和分析这些小程序得到结果并返回给用户。基于云计算技术，可以使智能建造数字化平台的数据处理计算能力大幅提升，从而提高现场管理的速度以及扩大管理的范围。在当今智能建造的领域探索中，云计算技术的应用尤为突出，尤其在其与BIM技术的紧密结合上呈现出显著的发展态势。

Sacks等提出并阐述了一种新的BIM模式（图6），称为“CBIM”。该平台利用BIM+云计算技术实现。CBIM的目的是促进设计之间的多方协作，使目前保持跨领域模型一致性所需的大部分辅助工作自动化。

总体而言，云计算技术为平台的实现提供了强大的技术支持和基础设施，包括数据存储与共享、计算资源和处理能力、协同作业与远程访问、安全性和可靠性等方面，促进了建筑行业的数字化转型和智能化发展。

图6 “CBIM”平台架构

2.3 大数据技术在平台中的应用

大数据技术在智能建造数字化平台中的应用可以极大地提高建筑行业的效率、安全性和可持续性。大数据分析可用于监测建筑工地的各种参数，如工人活动、设备性能、材料使用情况等。通过对这些数据的分析，可以预测潜在问题，及早采取措施，降低风险，提高工程进度；还可帮助智能建造数字化平台优化资源分配，包括人力、设备和材料。通过实时监测和数据分析，确保资源最佳利用，减少浪费，提高效率；大数据技术有助于了解和管理能源使用情况，减少能源浪费，提高建筑能效，对可持续建筑和绿色建筑实践至关重要。综上所述，大数据技术为实现平台的数字化集成交付提供了强大的数据处理、分析和应用能力，可以帮助建筑行业实现数字化转型、智能化管理和优化建筑运营。

以北京城市副中心智能建造数字化平台为例，这些技术在实际应用中展现了显著的优势，助力政府投资项目的数字化集成交付与管理。北京城市副中心智能建造数字化平台是通过云计算、物联网、BIM数据管理、大数据分析和区块链等技术实现的产业级数字化平台，以期达成政府投资项目的数字集成交付与管理。该平台提供数据交换与共享、项目管理、协同设计、在线审批和仿真评审等功能，从而打造一个功能完备的数字化应用生态，促进技术、知识和经验的跨项目流通共享，最终实现项目的高效执行和管理。

该平台具有如下3项主要创新点。

1）提出适用于我国政府投资项目的数字集成交付模式。创新提出引入数字化技术的解决思路，通过与现有政策制度相配套的系统性改进，将传统“链式”项目组织方式变为“环状”集成交付，构建完整的、适用于我国政府。

2）研发产业级数字化平台支撑数字集成交付。提出面向产业的数字化资源供给与配置逻辑，利用信息化技术手段，研究搭建数字集成交付产业级平台，促进技术、知识和经验跨项目流通共享，为政府投资项目中进一步应用提供支撑。该平台的架构如图7所示。

图7 “智能建造数字化平台”产业级架构

3）建设数字集成交付在政府投资项目中应用的示范项目。从审批提效、投资管控、决策支持、变更消除、进度优化、资源调度等方面，综合分析实现成效，验证该创新模式解决“三超”等问题的可行性，平台数字化集成交付流程如图8所示。

图8 “数字化平台”数字集成交付项目实践流程

研究发现，现阶段智能建造数字化平台具有促进产业链数据融合、信息高效协同、保护数据资产安全、企业降本增效、催生新产业等优势，但仍然存在缺陷需要继续完善。

1）现阶段智能建造数字化平台相关应用局限于项目层面，受技术条件和个人能力影响较大，相关案例研究也多为点状的“盆景”式应用，且研究多分散在不同建设环节，缺乏站在行业角度，通过产业化思维将技术要求进行规模整合的产业级智能建造数字化平台。 

2）智能建造数字化平台研究和开发缺乏普遍接受的标准。不同的研究团队和公司使用不同的技术和方法，标准化的缺乏意味着在不同平台之间共享和集成数据变得复杂，限制了系统的可扩展性和可维护性。 

3）智能建造涵盖了多项重要技术，包括BIM、人工智能、云计算、大数据、区块链、数字孪生等，然而，目前研究的重点主要集中在BIM、云计算和大数据方面，导致其他相关技术的研究相对较少，这在一定程度上限制了领域的全面发展，建筑全生命周期应用未能得到实现。 

4）数据隐私也可能限制数据的共享和使用，智能建造数字化平台处理大量敏感数据，包括建筑设计、计划和施工数据。确保这些数据的安全性和隐私是一个重要挑战。 

5）BIM模型作为未来数字化集成交付的标的物，其本身也是一种数据资产。而大多数平台缺少数据资产交易功能，进行数据资产交易伴随而来的就是面临数据资产定价、质量、版权等问题。

针对上述不足，支持项目全生命周期数字化集成交付的产业级智能建造数字化平台可以着重从以下方面取得进展。

1）多功能需求。智能建造数字化平台应具备协同工作、应用软件共享、应用软件实训、数据资产交易、虚拟仿真服务等功能。 

2）标准化和互操作性提升。未来的发展应该着眼于建立统一的标准和协议，以确保各个智能建造数字化平台之间可以互相操作。这将促进更广泛的数据共享和集成，提高系统的可扩展性和灵活性。 

3）多技术融合。智能建造数字化平台应综合应用各种智能建造相关技术，以使平台适应各种领域，并扩大其应用范围，促进不同领域之间的经验交流和技术共享。 

4）数据安全与隐私保护。智能建造数字化平台需要更加强大的数据安全和隐私保护机制，防止数据泄露和未经授权访问。 

5）数据资产交易。智能建造数字化平台需具备数据资产交易功能，能够实现数据资产的便捷交易，简化交易流程，确保交易的合法性。 

智能建造数字化平台在推动数字化建筑产业发展方面发挥着重要作用，对提高建筑行业的效率、质量和可持续性至关重要。政府、行业从业者和技术提供商需要共同努力，以确保数字化建筑行业朝着创新、智能化和可持续的未来发展。