原文發(fā)表于《科技導報》2025年第 9 期 《智能建造數(shù)字化平臺相關技術研究進展 》

智能建造數(shù)字化平臺作為建筑行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關鍵支撐，在建筑信息模型（BIM）、云計算和大數(shù)據(jù)等核心技術的驅(qū)動下實現(xiàn)了突破性發(fā)展?！犊萍紝蟆费埾嚓P領域?qū)＜覐南嚓P研究總體特征、相關研究現(xiàn)狀和平臺案例分析3個維度對2010—2023年的相關研究進行分析，提出存在問題，并對未來發(fā)展提出建議。

建筑行業(yè)在國民經(jīng)濟中占據(jù)著重要的支柱地位，對中國經(jīng)濟建設有著不可替代的作用。隨著中國經(jīng)濟社會發(fā)展步入新常態(tài)，建筑行業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)與機遇也日益突出。在轉(zhuǎn)型升級的道路上，智能建造成為推動建筑行業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要推動力。

智能建造是運用現(xiàn)代信息技術、自動化技術和智能化系統(tǒng)來提升建筑和基礎設施建設過程中的效率、質(zhì)量和可持續(xù)性的方法。目前已有研究人員針對智能建造及其相關技術進行研究。這些研究為工程領域推動智能建造，提供了寶貴的理論依據(jù)。然而，鮮有研究從智能建造數(shù)字化平臺的視角對智能建造的相關技術進行綜述。為此，我們以智能建造數(shù)字化平臺為出發(fā)點，全面分析與該領域相關的技術研究現(xiàn)狀，并從技術層面和已有平臺案例層面對研究成果進行深入剖析，分析目前存在的問題，并對未來發(fā)展進行了展望。

1 智能建造數(shù)字化平臺研究總體特征

為系統(tǒng)、全面地把握國內(nèi)外對智能建造數(shù)字化平臺的研究現(xiàn)狀，分別在中國知網(wǎng)（CNKI）及Web of Science（WOS）中檢索有關智能建造數(shù)字化平臺的論文。2010—2023年關于智能建造數(shù)字化平臺相關文獻每年的發(fā)文數(shù)量如圖1所示，該圖可以直觀地表現(xiàn)出近年來對于智能建造數(shù)字化平臺的研究趨勢。

圖1 年度發(fā)文量趨勢

聚焦于智能建造數(shù)字化平臺的研究熱點，從圖2、圖3國內(nèi)外關鍵詞共現(xiàn)圖中可以發(fā)現(xiàn)智能建造相關技術物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等是研究的熱點。這些技術的集成應用提高了建筑項目的效率和質(zhì)量。此外，智能建造數(shù)字化平臺的數(shù)字管理也是研究熱點之一，通過上述相關技術實現(xiàn)項目全生命周期的數(shù)據(jù)融合與數(shù)字化管控。

圖 2 國內(nèi)關鍵詞共現(xiàn)圖

圖 3 國際關鍵詞共現(xiàn)圖

2 智能建造數(shù)字化平臺相關技術研究現(xiàn)狀

基于上述結(jié)果，進一步對檢索到的相關文獻進行篩選，以獲取與平臺相關技術的文獻。經(jīng)分析，發(fā)現(xiàn)智能建造數(shù)字化平臺中主要應用的相關技術包括BIM技術、云計算技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、大數(shù)據(jù)技術、人工智能技術等。其中，對BIM技術、云計算技術和大數(shù)據(jù)技術的研究文獻較多，高達80%以上。

2.1 BIM技術在平臺中的應用

BIM是建設項目和設施的數(shù)字化表達，這一概念標志著建筑領域的革命性技術進步，可視為繼計算機輔助設計（CAD）技術之后的又一重大進展。它實現(xiàn)了傳統(tǒng)建筑行業(yè)的范式轉(zhuǎn)變，從簡單的圖形表達轉(zhuǎn)向更為綜合的數(shù)據(jù)模型，同時也從二維的表現(xiàn)方式過渡到了三維。目前，BIM技術在智能建造數(shù)字化平臺中的應用取得了巨大的進展，正在逐步改變著建筑行業(yè)的面貌。

例如，金季嵐提出了以BIM為紐帶，在構(gòu)建相關標準體系的基礎上，搭建建設信息資產(chǎn)管理平臺（圖4），對建設項目全過程的信息進行采集、流轉(zhuǎn)、沉淀，通過建立BIM模型關聯(lián)機制，將模型與設計資料、內(nèi)業(yè)資料、清單文件、施工進度等信息關聯(lián)，實現(xiàn)資產(chǎn)的可視化定位及動態(tài)、在線化管理。

圖4 融合BIM的建設信息資產(chǎn)管理平臺架構(gòu)

包勝等開發(fā)了一款基于云技術的BIM協(xié)同設計平臺（圖5），該平臺引入了創(chuàng)新的核心理念，旨在將工程建設所需的大量設計資料和信息存儲在云端。

圖5 基于云技術的BIM協(xié)同設計平臺架構(gòu)

由此可見，BIM技術作為數(shù)字化集成交付的重要基礎，通過數(shù)字化建模、全過程管理、智能化決策支持和信息化協(xié)同作業(yè)等特點，為實現(xiàn)建筑項目的數(shù)字化集成交付提供了必要的技術支持和手段。

2.2 云計算技術在平臺中的應用

云計算（cloud computing）是分布式計算的一種，指的是通過網(wǎng)絡“云”將巨大的數(shù)據(jù)計算處理程序分解成無數(shù)個小程序，然后通過多個服務器組成的系統(tǒng)進行處理和分析這些小程序得到結(jié)果并返回給用戶?；谠朴嬎慵夹g，可以使智能建造數(shù)字化平臺的數(shù)據(jù)處理計算能力大幅提升，從而提高現(xiàn)場管理的速度以及擴大管理的范圍。在當今智能建造的領域探索中，云計算技術的應用尤為突出，尤其在其與BIM技術的緊密結(jié)合上呈現(xiàn)出顯著的發(fā)展態(tài)勢。

Sacks等提出并闡述了一種新的BIM模式（圖6），稱為“CBIM”。該平臺利用BIM+云計算技術實現(xiàn)。CBIM的目的是促進設計之間的多方協(xié)作，使目前保持跨領域模型一致性所需的大部分輔助工作自動化。

總體而言，云計算技術為平臺的實現(xiàn)提供了強大的技術支持和基礎設施，包括數(shù)據(jù)存儲與共享、計算資源和處理能力、協(xié)同作業(yè)與遠程訪問、安全性和可靠性等方面，促進了建筑行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化發(fā)展。

圖6 “CBIM”平臺架構(gòu)

2.3 大數(shù)據(jù)技術在平臺中的應用

大數(shù)據(jù)技術在智能建造數(shù)字化平臺中的應用可以極大地提高建筑行業(yè)的效率、安全性和可持續(xù)性。大數(shù)據(jù)分析可用于監(jiān)測建筑工地的各種參數(shù)，如工人活動、設備性能、材料使用情況等。通過對這些數(shù)據(jù)的分析，可以預測潛在問題，及早采取措施，降低風險，提高工程進度；還可幫助智能建造數(shù)字化平臺優(yōu)化資源分配，包括人力、設備和材料。通過實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，確保資源最佳利用，減少浪費，提高效率；大數(shù)據(jù)技術有助于了解和管理能源使用情況，減少能源浪費，提高建筑能效，對可持續(xù)建筑和綠色建筑實踐至關重要。綜上所述，大數(shù)據(jù)技術為實現(xiàn)平臺的數(shù)字化集成交付提供了強大的數(shù)據(jù)處理、分析和應用能力，可以幫助建筑行業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化管理和優(yōu)化建筑運營。

3 北京城市副中心智能建造數(shù)字化平臺案例分析

以北京城市副中心智能建造數(shù)字化平臺為例，這些技術在實際應用中展現(xiàn)了顯著的優(yōu)勢，助力政府投資項目的數(shù)字化集成交付與管理。北京城市副中心智能建造數(shù)字化平臺是通過云計算、物聯(lián)網(wǎng)、BIM數(shù)據(jù)管理、大數(shù)據(jù)分析和區(qū)塊鏈等技術實現(xiàn)的產(chǎn)業(yè)級數(shù)字化平臺，以期達成政府投資項目的數(shù)字集成交付與管理。該平臺提供數(shù)據(jù)交換與共享、項目管理、協(xié)同設計、在線審批和仿真評審等功能，從而打造一個功能完備的數(shù)字化應用生態(tài)，促進技術、知識和經(jīng)驗的跨項目流通共享，最終實現(xiàn)項目的高效執(zhí)行和管理。

該平臺具有如下3項主要創(chuàng)新點。

1）提出適用于我國政府投資項目的數(shù)字集成交付模式。創(chuàng)新提出引入數(shù)字化技術的解決思路，通過與現(xiàn)有政策制度相配套的系統(tǒng)性改進，將傳統(tǒng)“鏈式”項目組織方式變?yōu)椤碍h(huán)狀”集成交付，構(gòu)建完整的、適用于我國政府。

2）研發(fā)產(chǎn)業(yè)級數(shù)字化平臺支撐數(shù)字集成交付。提出面向產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化資源供給與配置邏輯，利用信息化技術手段，研究搭建數(shù)字集成交付產(chǎn)業(yè)級平臺，促進技術、知識和經(jīng)驗跨項目流通共享，為政府投資項目中進一步應用提供支撐。該平臺的架構(gòu)如圖7所示。

圖7 “智能建造數(shù)字化平臺”產(chǎn)業(yè)級架構(gòu)

3）建設數(shù)字集成交付在政府投資項目中應用的示范項目。從審批提效、投資管控、決策支持、變更消除、進度優(yōu)化、資源調(diào)度等方面，綜合分析實現(xiàn)成效，驗證該創(chuàng)新模式解決“三超”等問題的可行性，平臺數(shù)字化集成交付流程如圖8所示。

圖8 “數(shù)字化平臺”數(shù)字集成交付項目實踐流程

4 存在的問題

研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段智能建造數(shù)字化平臺具有促進產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)融合、信息高效協(xié)同、保護數(shù)據(jù)資產(chǎn)安全、企業(yè)降本增效、催生新產(chǎn)業(yè)等優(yōu)勢，但仍然存在缺陷需要繼續(xù)完善。

1）現(xiàn)階段智能建造數(shù)字化平臺相關應用局限于項目層面，受技術條件和個人能力影響較大，相關案例研究也多為點狀的“盆景”式應用，且研究多分散在不同建設環(huán)節(jié)，缺乏站在行業(yè)角度，通過產(chǎn)業(yè)化思維將技術要求進行規(guī)模整合的產(chǎn)業(yè)級智能建造數(shù)字化平臺。

2）智能建造數(shù)字化平臺研究和開發(fā)缺乏普遍接受的標準。不同的研究團隊和公司使用不同的技術和方法，標準化的缺乏意味著在不同平臺之間共享和集成數(shù)據(jù)變得復雜，限制了系統(tǒng)的可擴展性和可維護性。

3）智能建造涵蓋了多項重要技術，包括BIM、人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、數(shù)字孿生等，然而，目前研究的重點主要集中在BIM、云計算和大數(shù)據(jù)方面，導致其他相關技術的研究相對較少，這在一定程度上限制了領域的全面發(fā)展，建筑全生命周期應用未能得到實現(xiàn)。

4）數(shù)據(jù)隱私也可能限制數(shù)據(jù)的共享和使用，智能建造數(shù)字化平臺處理大量敏感數(shù)據(jù)，包括建筑設計、計劃和施工數(shù)據(jù)。確保這些數(shù)據(jù)的安全性和隱私是一個重要挑戰(zhàn)。

5）BIM模型作為未來數(shù)字化集成交付的標的物，其本身也是一種數(shù)據(jù)資產(chǎn)。而大多數(shù)平臺缺少數(shù)據(jù)資產(chǎn)交易功能，進行數(shù)據(jù)資產(chǎn)交易伴隨而來的就是面臨數(shù)據(jù)資產(chǎn)定價、質(zhì)量、版權(quán)等問題。

5 展望

針對上述不足，支持項目全生命周期數(shù)字化集成交付的產(chǎn)業(yè)級智能建造數(shù)字化平臺可以著重從以下方面取得進展。

1）多功能需求。智能建造數(shù)字化平臺應具備協(xié)同工作、應用軟件共享、應用軟件實訓、數(shù)據(jù)資產(chǎn)交易、虛擬仿真服務等功能。

2）標準化和互操作性提升。未來的發(fā)展應該著眼于建立統(tǒng)一的標準和協(xié)議，以確保各個智能建造數(shù)字化平臺之間可以互相操作。這將促進更廣泛的數(shù)據(jù)共享和集成，提高系統(tǒng)的可擴展性和靈活性。

3）多技術融合。智能建造數(shù)字化平臺應綜合應用各種智能建造相關技術，以使平臺適應各種領域，并擴大其應用范圍，促進不同領域之間的經(jīng)驗交流和技術共享。

4）數(shù)據(jù)安全與隱私保護。智能建造數(shù)字化平臺需要更加強大的數(shù)據(jù)安全和隱私保護機制，防止數(shù)據(jù)泄露和未經(jīng)授權(quán)訪問。

5）數(shù)據(jù)資產(chǎn)交易。智能建造數(shù)字化平臺需具備數(shù)據(jù)資產(chǎn)交易功能，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)資產(chǎn)的便捷交易，簡化交易流程，確保交易的合法性。

智能建造數(shù)字化平臺在推動數(shù)字化建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面發(fā)揮著重要作用，對提高建筑行業(yè)的效率、質(zhì)量和可持續(xù)性至關重要。政府、行業(yè)從業(yè)者和技術提供商需要共同努力，以確保數(shù)字化建筑行業(yè)朝著創(chuàng)新、智能化和可持續(xù)的未來發(fā)展。

本文作者：曾勃、馬智亮、李帥勇、曲寒冰、孟凡銀、趙琉濤

作者簡介：曾勃，清華大學土木工程系，北京市通州區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設委員會，高級工程師，研究方向為工程管理、智能建造；馬智亮（通信作者），清華大學土木工程系，教授，研究方向為工程信息、智能建造、BIM技術、IPD和數(shù)字化精益建造。

文章來 源 ： 曾勃, 馬智亮, 李帥勇, 等. 智能建造數(shù)字化平臺相關技術研究進展[J]. 科技導報, 2025, 43(9): 84?92.

內(nèi)容為【科技導報】公眾號原創(chuàng)，歡迎轉(zhuǎn)載
白名單回復后臺「轉(zhuǎn)載」

《科技導報》創(chuàng)刊于1980年，中國科協(xié)學術會刊，主要刊登科學前沿和技術熱點領域突破性的研究成果、權(quán)威性的科學評論、引領性的高端綜述，發(fā)表促進經(jīng)濟社會發(fā)展、完善科技管理、優(yōu)化科研環(huán)境、培育科學文化、促進科技創(chuàng)新和科技成果轉(zhuǎn)化的決策咨詢建議。常設欄目有院士卷首語、科技新聞、科技評論、專稿專題、綜述、論文、政策建議、科技人文等。

友情鏈接

中國科協(xié)之聲

中國科協(xié)官方公眾平臺。傳播科協(xié)聲音，凝聚價值共識，弘揚創(chuàng)新文化，展示科協(xié)形象。