数字建筑发展白皮书-22版

数字建筑发展白皮书前 言数字建筑是新一代信息技术、先进制造理念与建筑业全链条全周期全要素间深度融合的产物，是提升建造水平和建筑品质、助推建筑业转型升级的重要引擎。当前，国家高度重视城乡建设绿色发展和高质量发展，加快数字建筑创新布局，对于推动新型建筑工业化、数字化、绿色化发展至关重要。从应用场景看，数字建筑利用BIM字技术，通过在协同设计、智能生产、智慧工地、智慧运维、智能审查、绿色建造等建筑业典型场景中的融合应用，并与智能建造、数字城市等发展需求协同，促进各环节运行提质增效。从未来发展看，我国数字建筑发展虽已取得一定成效，但总体仍处于发展初期，存在诸多痛点亟待攻克。建议加快推进数字建筑技术攻关、应用推广、生态完善、人才培养等，营造数字建筑良好发展环境。目 录一、数字建筑整体态势 1（一）发展态势 1（二）发展意义 7二、数字建筑总体架构 8三、数字建筑典型模式 （一）全链条数字化协同 12（二）全周期集成化管理 15（三）全要素智能化升级 16四、数字建筑典型应用 18（一）协同设计 19（二）智能生产 21（三）智慧工地 23（四）智慧运维 28（五）智能审查 30（六）绿色建造 31五、数字建筑发展建议 34附录缩略语 36图目录图1中央部委指引建筑数字化发展相关政策 2图2全球建筑数字化市场规模 3图3国内BIM相关标准及指南 6图4数字建筑总体架构 9图5数字建筑关键技术和典型模式 12图6数字建筑的全链条数字化协同流程 13图7数字建筑的全周期集成化管理流程 15图8数字建筑的全要素智能化升级体系 17图9南京江北新区精神卫生中心多专业协同建模示例 20图10北京城市副中心行政办公区多专业协同建模示例 21图深化设计与生产加工的数据共享示例 22图12施工劳务人员管理系统示例 24图13施工现场物料管理系统示例 27图14室内环境模拟分析示例 33BIM一、数字建筑整体态势（一）发展态势随着第四次工业革命蓬勃兴起，新一代信息技术在制造业迅速扩张并带来颠覆性变革，其引发的产业转型升级正逐渐影响传统建筑行业。建筑业作为我国国民经济的支柱产业之一，长期存在生产方式落后、生产效率低、资源消耗大、跨专业协同不足等痛点。在新冠疫情防控常态化的冲击下，建筑业传统模式已难以满足新时期建筑行业绿色发展和高质量发展的需求，数字建筑迎来发展契机，正成为驱动建筑业转型升级的重要力量。数字建筑成为政策布局焦点202210年725BIM等建筑业来源：中国信息通信研究院图1中央部委指引建筑数字化发展的相关政策5GBIMCIM数字建筑产业发展正当其时的出现，数字建筑的快速发展推动建筑行业进入数字化时代。据AlliedMarketResearch201998亿美202729118.2%来源：AlliedMarketResearch图2全球建筑数字化市场规模BIM技术是数字建筑的核心驱动。BIMBIMBIM0BMBIM软件企局，产业迎来快速成长。中国建筑科学研究院有限公司研发的PKPM-BIMAPPAECOREBIMBIMAI200+工厂、1000+数字建筑应用创新加速推进BIM限公司基于BIM70%BIM大力推动BIM武区铁北高中新建项目中采用中国建筑科学研究院有限公司PKPM-BIMBIM数字建筑发展环境持续优化BIMBIMBIM技术在建筑领域的规范应用。但目前国内BIMBIMBIMBIM来源：中国信息通信研究院图3国内BIM相关标准及指南相关试验测试环境加快建设。当前，面向数字建筑全链条、全要素的测试验证环境和测试工具需求日益强烈，然而数字建筑测评仍面临诸多难点：一是，平台、安全、应用等测评规范不健全，导GISBIMBIMBIMBIMBIMBIM以及BIMICTBIM（二）发展意义式发展。发展数字建筑为加快建筑数字化转型、助推高质量发展注入强BIMResearchAndMarkets统计数16818.7%二、数字建筑总体架构数字建筑的本质是通过融合新一代信息技术和先进制造理念，聚合建筑行业全要素，构建数字建筑平台，提供贯穿产业全链条、连接工程全参与方的技术、应用和平台服务体系，支撑和赋能建筑行业数字化转型。数字建筑框架体系可总结为“三横•两纵”结构，自底向上分为基础设施层、能力平台层、应用服务层三横平台架构层，以及标准规范、安全防护两纵基础保障体系。来源：中国信息通信研究院图4数字建筑总体架构CPUGPU5GCIMBIMBIM作用。BIMGISBIM模型BIM三、数字建筑典型模式数字建筑是新一代信息技术、先进制造理念与建筑业深度融合的产物，通过智能感知技术、先进计算技术、网络通信技术、共性平台技术等多类型技术的集成化创新和协同化应用，构建技术支撑底座，最终形成全链条数字化协同、全周期集成化管理、全要素智能化升级三大典型模式，促进高质量、高效益、低消耗的新型建筑工业化发展。来源：中国信息通信研究院图5数字建筑关键技术和典型模式（一）全链条数字化协同BIM来源：中国信息通信研究院图6数字建筑的全链条数字化协同流程BIMAIAIBIM模造价及复杂造型种类等进行全面了解和评估。（）生成所需BIMBIMBIMBIMBIMBIM在BIMBIMBIMBIMBIM义统一的模型格式作为中间过渡，完成不同开发平台模型与通用数据模型间的翻译转换，实现跨平台模型的互操作。BIM（二）全周期集成化管理全周期集成化管理是指借鉴标准模块化的设计理念和平台化管理模式，依托数字化设计平台等新技术和新平台协同创新，实现覆盖设计、生产、施工、运维、监管等全周期集成化、信息化、精益化管理。来源：中国信息通信研究院图7数字建筑的全周期集成化管理流程BIM次拆分设计，提升设计环节整体效率，又为实现大规模工业化生产制造提供技术支持。在标准生产方面，依托工业互联网、大数据等技术与智能化生产、网络化协同、规模化定制等模式，将建筑构件、部件生产需求与制造能力、工业知识精准匹配，推进标准化、模块化、集成化发展，增强资源高效配臵和产能利用水平，实现工厂制造与现场建造一体化推进。ERP在运管监管方面，依托数字建筑平台搭建数字孪生建筑体，通过链接建筑内广泛分布的智能物联网设备，实施现场设备、环境等数据实时采集、汇聚、分析，提供预测性运维、设备故障诊断、空间异常报警等技术服务，有效降低运维成本。（三）全要素智能化升级BIM、CIM诊断，实现全流程全要素可感知、可分析、可呈现及可优化。来源：中国信息通信研究院图8数字建筑的全要素智能化升级体系AIBIM技物联网等技术，可完成作业人员行为检测、设备实时精准管控、危险环境识别等任务。对建筑项目的建模需要在工程建造领域进行长期积累，提升我国在复杂工程问题分析能力是下一步的发展重点。在可呈现方面，建筑行业上下游产业链延伸较长、参建方众多，CIMBIMGIS四、数字建筑典型应用当前，数字建筑的典型应用主要涵盖协同设计、智能生产、智慧工地、智慧运维、智能审查、绿色建造六大场景，借助数字建筑领域新技术，不断推动数据资源在规划设计、施工、运维等工程建设全过程中的流通，引领建筑全生命周期项目管理提质增效，赋能建筑行业转型升级。（一）协同设计基于BIMBIMBIM专栏1协同设计案例碰撞检查等工作完成全专业模型的创建。来源：北京构力科技有限公司图9南京江北新区精神卫生中心多专业协同建模示例案例2：北京城市副中心行政办公区项目。项目采用基于BIM+GISBIMBIM来源：中设数字技术股份有限公司图图10北京城市副中心行政办公区多专业协同建模示例基于标准化数据实现软件之间的互操作性。数据级协同基于信息数据化、数据模型化、模型通用化的理念，以建筑工程项目的各项信息为数据依托，建立三维建筑信息模型。利用BIM技术，采用标准化模型数据为中心的协同方式，可通过软件间专有数据格式下的直接信息读取或输出中立数据格式进行数据共享交换，实现全专业软件间的数据兼容和流通，有利于重塑全专业设计流程，颠覆传统的文件级设计模式。（二）智能生产方向发展，利用数字建筑无缝连接BIMBIM计生产一体化是装配式建筑行业转型升级的必经之路。通过基于BIMBIM来源：北京构力科技有限公司图11深化设计与生产加工的数据共享示例生产物料智能加工管理。采用数字化加工制造技术，实现自动化钢筋生产线和智能混凝土搅拌站，确保物料的加工质量和生产进度。根据构件生产计划通过算法自动计算钢筋、混凝土等生产物料用量，结合云服务、大数据、物联网、智能控制等核心技术，对物料的生产订单、出入库、废料余料、加工等业务环节进行管理，从而提高原材料利用率，优化物料管理流程，减少管理成本，显著提高物料加工厂的生产效率和可视化、精细化管理水平，为高效、有序生产奠定了坚实的基础。MES系统，ERP系统，结合PDARFID及BIM、BIM（三）智慧工地AIGPS水平。专栏2施工现场人员管理案例深圳（BIM5D平台智慧15实时掌握各项目人员分布情况，迅速定位人员异常问题并及时解来源：广联达科技股份有限公司图12施工劳务人员管理系统示例施工现场设备管理。数字建筑的出现为塔吊等建筑工程机械设备的高效、科学管理提供了有力的技术支撑，有效减少和预防了安全事故的发生。一是，通过前端摄像头及监控传感器等物联网技术进行数据采集，可对施工现场塔吊运行过程中关键数据进行实时监测，包括起吊重量、高度、幅度、回转、力矩等数据，实时掌控塔吊的运行状态。二是，利用三维群塔防碰撞算法和塔臂区域保护机制，监视塔机的运行状态，防止碰撞发生，并根据实时监测信息自动判断异常，报告相关安全隐患，以便于项目及时处理。三是，通过对施工现场设备的远程监控，便于项目管理人员查看设备的实时数据、报警记录、工效分析等多维度分析数据，随时随地了解现场情况，及时进行远程沟通，实现对设备的实时精准管控，保障工地的安全生产。专栏3施工现场设备管理案例案例112施工现场塔吊设备的实时监控和智能化管理。一是，利用塔吊上安装的高空摄像头精确识别违规作业现象，通过数字广播及时提醒工人改正违规作业，达到更有效的实时现场管控效果。二是，运用平台预警信息统计分析功能，对塔吊管理提供塔机循环次数、载重、报警信息等多维度数据分析，及时对塔司和信号工进行针对性的安全教育，避免安全事故的发生。5G智能建造监管平台项目采用智能建造平台，实现施工现场塔吊及吊钩可视化管控。平进度管理。AIoTUPS专栏4施工现场物料管理案例武汉市金银湖大厦建设项目中采用智慧工地物料管理系统，实现对地磅材料进场验收及信息录入、移动端材料进场验收及信息录入、车辆皮重情况分析、综合数据分析等功能，对施工现场物料验收进行数字一体化管控，显著提升验收效率。根据项目统计数据分析显示，通过智慧工地物料管理系统，使得该项目材料使用量与其它同类型项目相比节约20%左右。来源：广联达科技股份有限公司来源：广联达科技股份有限公司图13施工现场物料管理系统示例BIM专栏5施工现场质量管理案例宜宾市三江口中央商务区一期工程项目中采用数字工地质量检查系统，实现可视化展示项目施工情况和现场信息，记录质量检查统计，通过数字工地质量检查系统进行施工质量管理，现场共发起86695%高整改的效率。高整改的效率。利用AI专栏6施工现场安全管理案例石家庄市儿童医院项目中采用智慧工地安全管理系统，进行施工现场远程监控、录像回看、广播联动及远程调度，实现对施工场地安全隐患的有效排查、迅速反应、实施决策等。在施工过程未出现一例质量、安全事故，充分提高建设工程的施工安全及现场处臵能力，有效实现了安全管理升级。（四）智慧运维BIM、PM2.5、PM10、CO、甲醛、噪声，对建筑空气、噪声等环境健康pH专栏7建筑全域运营在线监测案例实际运行数据，实现绿色示范园区的绿色低碳示范效果。实际运行数据，实现绿色示范园区的绿色低碳示范效果。BIM基于大数据挖掘分析实现超前预警和实时报警。对现场设备实时运行数据进行分析和深度挖掘，便于发现潜在故障因素，提前采取相应预防措施。针对系统状态异常情况可进行判断并发起实时报警，通过多维度数据可视化展示告警信息，实现事件的实时监测、故障分析、智能预测，能够有效检测系统异常并追根溯源，为建筑后期运营维护的实时决策和应急处理提供保障。（五）智能审查BIMBIMBIM的BIMAI不同专业的BIMBIM专栏8AI智能审图案例BIM+AIAI智能BIM4秒，一键审查环节用时只需1分50秒，显著提升审图效率。BIMBIMBIMBIM（六）绿色建造绿色建造应用贯穿建筑项目全生命周期，其中重点体现在绿色和优化。BIMBIM专栏9绿色建筑室内环境模拟分析系统通过建立待建项目的建筑详细BIM和优化，实现建筑绿色可持续发展。来源：北京构力科技有限公司来源：北京构力科技有限公司14（左上（右上、光系数分布图（左下）、光照度达标小时图（右下）五、数字建筑发展建议我国数字建筑发展态势良好，但整体仍处于发展初期，仍面临关键技术缺失、应用渗透不足、生态建设不完善、高端人才缺失等严峻挑战。“十四五”时期是我国推进建筑业全面转型升级的关键时期，也是数字建筑发展的重大机遇期，应坚持以新一代信息技术为驱动，加快数字建筑技术攻关