這篇文章，我們聊聊區塊鏈和建築行業的結合及應用。

在開始正文之前，先解釋一下BIM的概念。

BIM (Building Information Modeling) 建築資訊模型化。美國國家BIM標準裡面對BIM做了如下的解釋：

(1) 以數位化方法表達一個設施的物理和功能特性。

(2) 一個共享的知識資源。

(3) 分享跟這個設施相關的資訊，在設施的整個生命週期中為所有的對策提供可靠依據的過程。

(4) 在建設專案的不同階段中，各參與者經由在資訊模型中嵌入、提取、更新和修改資訊，以支援與反應各自職責的協同作業。

建築行業對國民經濟的重要性

建築業是當今全球範圍最大的行業之一，未來依然將是世界經濟增長的關鍵驅動力。

建築業在我國國民經濟中的地位舉足輕重。國家統計局資料顯示，2020年我國國內生產總值為101萬億元，其中建築業總產值為26萬億，佔比超過25%。

建築業是一個古老的行業，早在2000多年前的古人就修築了萬里長城、古埃及的金字塔這樣的宏偉工程。但是發展至今，建築業的整體管理水平和效率依然很低，其主要原因大概可歸結為以下五點：

1）專案的一次性；

2）組織的鬆散性和臨時性；

3）管理的碎片化；

4）合作的多方性和低效性；

5）生產過程的非標準化和非工業化。

以上原因帶來的問題也顯而易見：

1）信任缺失，由於專案的一次性、組織的臨時性、合作的多方性，帶來不可避免的信任缺失。

2）效率低下，由於組織的鬆散型和臨時性，生產過程的非標準化和非工業化，高耗低效，整個建築行業施工企業的利潤水平平均只有3%左右

3）風險可控性弱，由於缺乏系統性的標準化管理體系、管理碎片化，導致工程延期、設計變更、費用索賠幾乎每個專案都不可避免。

建築行業BIM數字化的意義

國內建築資訊化經歷了三個階段，目前正處於第三階段：

第一階段：設計資訊化，90年代“甩圖板”工程推動國內 CAD 技術應用的普及；

第二階段：企業資訊化管理，2005年計算機輔助管理問題解決實現專案和企業管理資訊化；

第三階段：全生命週期資訊化，2015年BIM 技術的應用助力建築業全生命週期資訊整合。

1.為何要在建築領域實施BIM？

住建部在《住房城鄉建設部關於印發推進建築資訊模型應用指導意見的通知》中對BIM應用的意義有詳細解釋，指導意見指出：BIM要為產業鏈貫通、工業化建造和繁榮建築創作提供技術保障。也就是說BIM是建築業工業化轉型的技術基礎。

2.BIM具體能幹什麼？

1）實現建築全生命期各參與方在同一多維建築資訊模型基礎上的資料共享；

2）支援對工程環境、能耗、經濟、質量、安全等方面的分析、檢查和模擬；

3）為專案全過程的方案最佳化和科學決策提供依據；

4）支援各專業協同工作、專案的虛擬建造和精細化管理。

3.建築工業化的意義

1）工業化生產的材質和裝配式的建造方式更容易形成一套規範化系統，確保產品品質；

2）裝配式建築的大部分構件均在工廠完成，整體交付比傳統建築快 30%~50%；

3）裝配式建築現場以幹法作業為主，可有效減少能源消耗以及環境汙染，低碳環保；

4）裝配式建築由於其可拆除的特性還可以實現重複利用；

5）裝配式建造成本的下降空間就目前而言，遠高於傳統建築，後期運維費用更低，全生命週期具有更大的成本優勢。

建築工業化轉型已成為國家級戰略

住建部等各部位近年來陸續出臺多項促進建築業工業化、數字化、綠色建造、智慧建造的重要政策。

2021年3月，國務院釋出了《十四五規劃和2035年遠景目標綱要》，綱要明確提出要發展智慧建造，推廣綠色建材、裝配式建築和鋼結構住宅，建設低碳城市的發展目標。

4.建築業BIM數字化的重要意義

大力發展建築工業化、數字化、智慧化升級，加大智慧建造在工程建設各環節應用，實現建築業轉型升級是建築業乃至國家近10到20年的戰略目標。因此，BIM數字化技術在本次建築業轉型升級過程中必將起到基礎性重要作用。

區塊鏈技術+BIM如何實現智慧建造

建築工業化轉型的方向是標準化+工廠化+裝配式，BIM解決的是這個過程中的數字整合及視覺化問題。

雖然BIM是建築業工業化轉型過程中不可或缺的技術，但是它並不能有效解決生產關係的問題，比如協作多方之間的信任、效率、複雜體系下的碎片化管理等問題。

而解決信任、協作、效率、複雜體系下的碎片化管理恰恰是區塊鏈技術的天然優勢，能夠很好的與BIM技術形成互補。

因此我們說：工業化生產（BIM支援）+數字化協作（區塊鏈支援）+大資料決策（AI技術)=智慧建造

我們把建築全壽命週期分為規劃設計、建造、運維三個階段來舉例說明

1.規劃設計階段

跨部門協作審批將是區塊鏈技術應用的主要場景。

規劃設計階段的特點是行政監管角色多，協作審批手續多，區塊鏈技術的去中心化特徵恰好適配此類場景，可以極大的提高協作審批效率（多地政府已開始了區塊鏈政務審批系統的試點）。

我們假設規劃設計階段的監管單位有發改委、國土、交通、住建、水利等，再者相關單位包括建設單位、規劃設計等諮詢單位，他們在區塊鏈上都有各自的節點，並且各自都有自己的資訊化管理系統。

當諮詢單位建立好第一階段的BIM概念模型（比如適用於專案建議書），並載入GIS資訊、規模、佔地、造價等各項經濟指標，將模型資料上區塊鏈。

BIM概念模型及專案建議書經建設單位確認後，由建設單位向發改委啟動審批手續，區塊鏈智慧合約自動發起所有稽核流程。

發改委透過金鑰訪問區塊鏈上BIM概念模型，必要時載入周邊基礎設施的BIM模型及GIS資訊，分析該專案是否符合城市發展總體規劃及專案的可行性，將審批結果上區塊鏈，智慧合約自動將審批結果的資料檔案傳送回建設單位。

同樣，建設單位啟動土地預審相關手續辦理，智慧合約啟動，國土部門透過金鑰訪問區塊鏈上的BIM佔地模型，並進行審查，將審批結果上區塊鏈，智慧合約將批覆結果的資料檔案傳送回建設單位。

與此同時，任何監管部門都可透過金鑰驗證發改委、國土等部門審批結果的真實性。

隨著後續可行性研究、初步設計、施工圖設計不斷對模型的完善，發改委、國土、交通、住建等行業監管部門隨時可以透過金鑰訪問區塊鏈上該專案的BIM模型資料，實時監測專案有沒有違規設計、建造。

所有審批工作的流程在線上自動執行，但不再是基於一箇中心化的平臺，而是基於去中心化的區塊鏈技術，可有效降低協作成本，提高協作效率，並保證資料的隱私和安全。

2.建造階段

同樣我們假設施工單位、監理單位及其他第三方諮詢機構在區塊鏈上也有自己的節點，也都有自己的資訊化系統，那麼他們都可以透過金鑰訪問區塊鏈上該專案的BIM模型資料。

我們簡單地把建造過程分為計劃、採購、生產、驗收、支付幾個環節。並且假設模型和施工階段的WBS分解結構是一一對應的。

· 計劃環節：

承包人可以透過Office系列的Projec軟體，或者國內廣聯達的斑馬進行計劃編制，將計劃資料檔案匯入區塊鏈上的BIM模型，BIM模型就有了4D的進度視覺化屬性（如Autodesk系列的InfraWorks可展示），資料中還可以包括資源、資金等計劃。所有參建方都可以基於該BIM模型同步開展專案管理。

· 採購環節：

建築行業具有高度分散和複雜的供應鏈體系，供應商和承包人的合作可能是臨時性的或者一次性的，因此信任較難建立、協作效率較低。

我們先說區塊鏈是如何解決交易的信任問題的。

區塊鏈是用智慧合約來完成交易的，比如對於買方，交易之前智慧合約首先檢測買方數字錢包（央行數字人民幣）的餘額（抑或者銀行授信、擔保額度）是否滿足交易標的，如果滿足則鎖定，當買方驗收並簽收了賣方的貨物後，智慧合約將鎖定的數字人民幣點對點自動匯入賣方的數字錢包。

因此區塊鏈解決的並不是買賣雙方的互信問題，而是信任已經不再是問題了。

建築工程中砂石材料用量大，而且採購頻繁、來源分散，是建材供應鏈中最不易掌控的材料之一。

我們假設承包人在料倉中安裝了攝像頭，承包人的採購系統透過攝像頭檢測出料倉餘料低於預定的閾值（計算機視覺識別技術），系統呼叫計劃資料（Project匯入BIM模型的資料）發現未來的用量需求大於料倉總容量，則啟動智慧合約自動完成砂石料的訂單，甚至可以從多個供應商中選擇價格最低的。

砂石料供應商不需要加入任何系統，只需要在區塊鏈節點上建立自己的賬戶就可以完成與承包人的自動化交易協作。

在運輸過程中，供應商將運輸車輛或船舶的GPS位置透過IOT硬體實時上區塊鏈，承包人的採購系統就可以透過金鑰實時追蹤到貨物的位置，系統可以對材料供貨時間是否對生產計劃造成影響進行分析（搜尋演算法），以便重新啟動智慧合約進行補救。

每一批材料的採購批次、到貨時間都可以寫入BIM模型對應的位置並寫入區塊鏈賬本，智慧合約將提醒監理單位按材料到場批次組織驗收或試驗檢測工作。

系統可以把專案經理從繁雜的訂單、詢價、賬務處理中解脫出來，更好的投入到更重要的事項上。

· 生產環節：

生產過程必然離不開人和裝置。

工業化的一個必然的結果就是效率和質量的提高，而人和裝置的過程行為質量將決定產品質量的形成過程。

因此過去以結果為導向的施工過程管理必然要轉向工業化的以過程為導向的施工管理，那麼每一個分項工程由哪些個班組生產，對每一組混凝土的施工配合比引數進行實時（IOT硬體）監測並寫入BIM模型對應的位置，同時將這些資料寫入區塊鏈賬本，永久儲存、不可篡改，生產過程的所有資料應該真實、可信。

我們假設大型構建由吊裝裝置進行安裝，再假設如果在暴雨天氣、或者風力超過六級的情況下不適合吊裝作業，那麼吊裝裝置透過IOT硬體（或者網路通訊）感應到這種極限狀態後，區塊鏈智慧合約將提醒現場管理人員將裝置恢復到安全狀態，直至危險狀態解除。

生產過程中每一臺裝置執行的油耗、用電將透過IOT硬體進行監測，並將這些資料寫入區塊鏈賬本。

區塊鏈智慧合約自動對耗能進行碳排放指標計算（GBT 51366-2019），一旦發現碳排放超過了核定指標，自動在碳交易市場購買新的指標。

前面提到的所有生產裝置上的IOT硬體都無需接入參建各方的系統，參建各方只需要透過裝置的金鑰就可以進行資料訪問。也許這個金鑰被裝置開發商設計成了一個客戶端（如APP），那麼參建各方只需要安裝一個客戶端就可以訪問裝置生成的所有資料。

· 驗收環節

我們假設混凝土構建的強度由試驗裝置（IOT硬體）將資料直接寫入BIM模型對應的位置，並寫入區塊鏈賬本。

構建的外觀尺寸、鋼筋數量或許可以利用三維鐳射掃描裝置生成點雲，與BIM設計模型進行比對，可以根據質量檢驗評定標準精確計算出蜂窩麻面的百分比，驗收精度將遠高於人工計算的精度，寫入BIM模型的對應位置和區塊鏈賬本。

所有參與驗收的人員和資料寫入區塊鏈賬本後永久儲存，不可篡改。

假如發生質量問題，區塊鏈上的賬本記錄就像按時間順序排列的一筆流水賬，從當前記錄開始一直向前追溯，誰驗收的？誰製造的？誰運輸的？誰採購的？誰供應的一目瞭然。

· 支付階段：

隨著數字人民幣的正式發行，並且支援可程式設計性，當數字人民幣進入工程款支付領域後，可以說每一筆工程款的去向已基本固定，都可以在區塊鏈進行追蹤，根本不可能發生工程款挪用現象。那麼當工程質量經過驗收合格，符合智慧合約設定的條件，則自動觸發智慧合約點對點的支付操作。不再經過銀行，還可以降低企業的財務成本。

因此根據基本建設程式的規定，未來資金未落實的專案必然得不到開工審批，獲得開工審批的專案，承包人、專業分包人、材料供應商甚至勞務人員再也無需擔心拖欠工程款的問題了。

當BIM模型與實體建築物實施錨定，實現數字資產化後，數字資產的所有權在區塊鏈就可以實現流動。

我們假如一個實體工程構件在業主尚未支付工程款以前的所有權還暫時保留在承包人手裡，當一個承包人資金出現困難，恰好區塊鏈上的BIM數字資產（錨定了實體工程構件）證明了一定的未來收益（業主未來支付的一筆工程款），那麼承包人完全可以將這部分數字資產的所有權進行抵押貸款，智慧合約可以鎖定未來業主支付的那一筆工程款，用於承包人贖回該筆數字資產的所有權。

3. 運維階段

在運維階段很好的一個場景就是裝置與裝置之間的智慧互動。

我們假設一臺無人駕駛的巡邏車透過計算機視覺識別系統發現公路上瀝青路面的一處缺陷，觸發智慧合約啟動另外一臺瀝青路面維修車，該維修車同樣用智慧合約自動下單採購所需要的瀝青混合料修復材料，並自動行駛至缺陷處完成修復，在此過程中只有少量的或者根本無需人的干預。

綜上所述，區塊鏈技術+BIM可以更好地實現智慧建造，反過來BIM模型又可以作為區塊鏈技術的資料儀表盤，隨著IOT硬體的不斷湧現（尤其在運維階段），資料的不斷填充，模型的不斷重新整理，維度越來越飽滿，所見即所得，區塊鏈+BIM將會成為一個更加智慧的智慧建造決策系統。

總結

文章中我們列舉了規劃設計、建造、運維三個階段中一些點的應用，而現實中的應用場景遠不止這些例子，這些例子也僅僅起到以點帶面的探討。

文章中提到的所有技術都是現今已有的或是已經實現的功能（如區塊鏈政務系統、供應鏈追蹤，質量溯源等），欠缺的只是把這些技術整合起來，就像區塊鏈技術原本也不是一項新技術，而是把分散式儲存、非對稱加密、共識演算法等計算機現有技術整合起來，成就了這一偉大發明。

也許有人會說，BIM正向設計在我國建築行業還未普及，基於BIM的4D、5D數字化建造管理才開始普及，此時探討區塊鏈技術+BIM的智慧化建造是不是為時過早？

而我想說的是，

BIM的概念早在1975年美國喬治亞理工大學ChuckEastman博士就提出了，2002年Autodesk公司正式提出BIM理念和技術，從3D的視覺化開始已經發展到了今天8D的概念。

區塊鏈技術也是早在2008年由中本聰提出，至今除了數字貨幣，在其他非數字貨幣領域也有了極為廣泛的應用。

就像人工智慧技術，

1956年由計算機專家約翰·麥卡錫首次提出，但一直受限於計算機技術和硬體止步不前，直至2012年的ImageNET挑戰賽中視覺識別準確率達到95%以上，超越人眼的極限，在突破了計算機硬體和技術限制之後人工智慧技術的應用迎來了大爆發，才有了近年來我們手機中美顏相機、語音識別、智慧推送等生活應用的集中爆發。

所以說，任何一項技術，在它大規模應用爆發前，能量一直在積累，這是一個必經的過程。一方面可能是技術、硬體的限制，另一個很重要的原因就是懂得人太少、參與的人太少，一旦大家都懂了、都會了，這種爆發力就會自然而然的蓬勃出來。

就像我們在不停地吹一個氣球，總有一天它會炸開。

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