智慧建筑和建筑工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念來自于工業(yè)4.0時代，即綠色智能工業(yè)革命時代。如今國家大力發(fā)展建筑工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，以去產(chǎn)能、降成本，促進建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級為目標，發(fā)布了國家十三五規(guī)劃、國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2014—2020)及“關(guān)于促進智慧城市健康發(fā)展的指導(dǎo)意見”等一系列重要政策。由此可見，建筑工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和建筑業(yè)智慧化轉(zhuǎn)型的爆發(fā)點。
 

　　1 工業(yè)4.0背景

 

　　18世紀中葉以來，人類歷史上先后發(fā)生了三次工業(yè)革命，發(fā)源于西方國家及衍生國家。加上今天的第四次工業(yè)革命，迄今為止，人類歷史上總共經(jīng)歷了四次工業(yè)革命：蒸汽技術(shù)革命(第一次工業(yè)革命)，電力技術(shù)革命(第二次工業(yè)革命)，計算機技術(shù)革命(第三次工業(yè)革命)，綠色智能工業(yè)革命(第四次工業(yè)革命)。當前階段的第四次工業(yè)革命的實質(zhì)和特征是：大幅度提高資源生產(chǎn)率，經(jīng)濟增長與不可再生資源要素全面脫鉤、與二氧化碳等溫室氣體排放脫鉤。

 

　　工業(yè)4.0是由德國政府《德國2020高技術(shù)戰(zhàn)略》中所提出的十大未來項目之一。旨在提升制造業(yè)的智能化水平，建立具有適應(yīng)性、資源效率及基因工程學(xué)的智慧工廠，在商業(yè)流程及價值流程中整合客戶及商業(yè)伙伴。其技術(shù)基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)實體系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)。德國工業(yè)4.0是指利用物聯(lián)信息系統(tǒng)(Cyber—Physical System簡稱CPS)將生產(chǎn)中的供應(yīng)，制造，銷售信息數(shù)據(jù)化、智慧化，最后達到快速、有效、個人化的產(chǎn)品供應(yīng)。工業(yè)4.0的目標：建立一個高度靈活的個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。在這種模式中，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并會產(chǎn)生各種新的活動領(lǐng)域和合作形式。創(chuàng)造新價值的過程正在發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。

 

　　2 智能建筑定義回顧

 

　　歷史上來自不同方面的對智能建筑的定義如下：

 

　　國際定義：通過將建筑物的結(jié)構(gòu),系統(tǒng),服務(wù)和管理四項基本要求以及他們的內(nèi)在關(guān)系進行優(yōu)化,來提供一種投資合理,具有高效,舒適和便利環(huán)境的建筑物。

 

　　國家標準定義：《智能建筑設(shè)計標準》GB/T50314-2006)對智能建筑定義：“以建筑物為平臺，兼?zhèn)湫畔⒃O(shè)施系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)等，集結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理及其優(yōu)化組合為一體，向人們提供安全、高效、便捷、節(jié)能、環(huán)保、健康的建筑環(huán)境”。

 

　　Memoori定義：強調(diào)全新建筑物聯(lián)網(wǎng)(BIoT)的出現(xiàn)，將其定義為IP網(wǎng)絡(luò)的疊加、連接整個建筑的服務(wù)，無需人為干預(yù)監(jiān)控、分析并且控制[建筑]。

 

　　歐洲定義：智能建筑“創(chuàng)建了一個環(huán)境，可以最大限度地提高建筑居住者的使用效率，同時通過最低的硬件和設(shè)施壽命周期成本實現(xiàn)高效地資源管理”，將焦點放在通過技術(shù)滿足居住者的需求上，同時通過最低的硬件和設(shè)施壽命周期成本實現(xiàn)高效的資源管理。

 

　　BREEAM守則 和LEED計劃中智能建筑側(cè)重能源效率和可持續(xù)性。智能和綠色為核心特征。

 

　　3 從智能建筑到智慧建筑

 

　　工業(yè)4.0、智慧城市賦予智能建筑新的內(nèi)涵，使之向智慧建筑演進。智慧建筑是在智能建筑基礎(chǔ)上的進一步發(fā)展。

 

　　從時間維度拓展的角度來理解，智慧建筑應(yīng)該是覆蓋和貫穿BIM軟件各階段(規(guī)劃、概念設(shè)計、細節(jié)設(shè)計、分析、出圖、預(yù)制、4D/5D施工、監(jiān)理、驗收、翻新)的智能化建筑。

 

　　傳統(tǒng)智能建筑是基于“信息-建筑”二元空間的系統(tǒng)，智慧建筑是基于“人-信息-建筑”三元空間的系統(tǒng)。如圖3所示。在“信息(Cyber)”這一維度上，智慧建筑1.0即第一代智慧建筑更多的依賴于物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)，智慧建筑2.0即第二代智慧建筑更多的依賴于人工智能技術(shù)。這也正是區(qū)分智慧建筑1.0和智慧建筑2.0的本質(zhì)所在。在智慧建筑2.0的三元空間系統(tǒng)圖中，“人(Human)”與“信息(Cyber)”之間由于引入了AI，會更多的體現(xiàn)出“人-機”共融特征。

 

　　4 智慧建筑工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

 

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)(Industrial Internet)是指全球工業(yè)系統(tǒng)與高級計算、分析、感應(yīng)技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)連接融合的結(jié)果。它通過智能機器間的連接并最終將人機連接，結(jié)合軟件和大數(shù)據(jù)分析，重構(gòu)全球工業(yè)、激發(fā)生產(chǎn)力，讓世界更美好、更快速、更安全、更清潔且更經(jīng)濟(GE公司)。簡單的說就是將機器、人連接在一起的互聯(lián)網(wǎng)。其本質(zhì)是要有數(shù)據(jù)的流動和分析。

 

　　“互聯(lián)”是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基本功能，在此基礎(chǔ)上通過數(shù)據(jù)流動和分析，進一步實現(xiàn)：智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、個性化定制、服務(wù)化延伸。最終實現(xiàn)新模式，催生新業(yè)態(tài)。

 

　　智能建筑系統(tǒng)集成(Intelligent Building System Integration)指以搭建建筑主體內(nèi)的建筑智能化管理系統(tǒng)為目的，利用綜合布線技術(shù)、樓宇自控技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)、多媒體應(yīng)用技術(shù)、安全防范技術(shù)等將相關(guān)設(shè)備、軟件進行集成設(shè)計、安裝調(diào)試、界面定制開發(fā)和應(yīng)用支持。智能建筑系統(tǒng)集成實施的子系統(tǒng)的包括綜合布線、樓宇自控、電話交換機、機房工程、監(jiān)控系統(tǒng)、防盜報警、公共廣播、有線電視、門禁系統(tǒng)、樓宇對講、一卡通、停車管理、消防系統(tǒng)、多媒體顯示系統(tǒng)、遠程會議系統(tǒng)。海信網(wǎng)絡(luò)科技公司在智能建筑領(lǐng)域有10余年的工程經(jīng)驗，業(yè)務(wù)涉及商場、酒店、寫字樓、住宅小區(qū)、學(xué)校、體育場館、醫(yī)院等多個領(lǐng)域。

 

　　傳統(tǒng)智能建筑系統(tǒng)集成采用的是集散型計算機控制系統(tǒng)，也稱分布式控制系統(tǒng)(Distributed control systems，DCS)，如圖5所示。

 

　　智慧建筑系統(tǒng)集成架構(gòu)基于建筑工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)(Building Industrial Internet)。

 

　　描述建筑工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有兩個方法。方法一：基于物理層級的建筑工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)；方法二：基于建筑云腦的建筑工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

 

　　建筑云腦層的“人工智能平臺”模塊適宜采用類腦計算模型相關(guān)理論和技術(shù)，是一個開放的生態(tài)平臺。人工智能平臺目前落地較好的核心機器學(xué)習(xí)算法包括深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、強化學(xué)習(xí)等。核心AI功能包括：語音、視頻、增強現(xiàn)實、機器視覺、機器學(xué)習(xí)、文本智能。供應(yīng)鏈層由于AI的使用，大大簡化了供應(yīng)流程、減少了匹配環(huán)節(jié)、縮短了供應(yīng)周期，最終促使生產(chǎn)和工作效率得到大幅提升，故可認為是“大數(shù)據(jù)+AI”驅(qū)動的敏捷供應(yīng)鏈。其中，產(chǎn)品供應(yīng)鏈是智慧建筑供應(yīng)鏈的核心，建造供應(yīng)鏈是主線，服務(wù)供應(yīng)鏈是產(chǎn)業(yè)模式變革的引擎。

 

　　5 實現(xiàn)案例——森林城市中的裝配式建筑工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

 

　　由預(yù)制部品部件在工地裝配而成的建筑，稱為裝配式建筑。裝配式建筑，是建筑工業(yè)化的一種類型，也是建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必由之路。裝配式建筑符合綠色建筑的要求，節(jié)能環(huán)保，是當前打造森林城市的核心元素。據(jù)統(tǒng)計，相比傳統(tǒng)建造方式，裝配式建筑可以節(jié)水90%，降低70%的廢物、廢渣以及大氣污染。

 

　　2016年9月14日召開的國務(wù)院常務(wù)會議，決定大力發(fā)展裝配式建筑，推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級。2016年9月27日國務(wù)院出臺《國務(wù)院辦公廳關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》，對大力發(fā)展裝配式建筑和鋼結(jié)構(gòu)重點區(qū)域、未來裝配式建筑占比新建筑目標、重點發(fā)展城市進行了明確。按照推進供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的要求，大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)、混凝土等裝配式建筑，具有發(fā)展節(jié)能環(huán)保新產(chǎn)業(yè)、提高建筑安全水平、推動化解過剩產(chǎn)能等一舉多得之效。目前，京津冀、長三角、珠三角城市群和常住人口超過300萬的城市都已將裝配式建筑作為發(fā)展重點，裝配式建筑占新建建筑面積的比例正在快速提高。目前全國已有30 多個省市出臺了裝配式建筑專門的指導(dǎo)意見和相關(guān)配套措施。很多智慧城市項目也已紛紛引入了裝配式建筑。按照目前的規(guī)劃，未來雄安新區(qū)百分之八九十都將采用裝配式建筑。

 

　　裝配式建筑的設(shè)計、生產(chǎn)、現(xiàn)場作業(yè)、管理可以采用建筑工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的通用思維進行一體化設(shè)計與協(xié)同，關(guān)鍵環(huán)節(jié)包括：集成化設(shè)計、工業(yè)化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修。可將智慧城市中的裝配式建筑基地設(shè)計成為一個集精益化設(shè)計、智能化工廠、數(shù)字化物流、信息化現(xiàn)場全產(chǎn)業(yè)鏈于一體的建筑工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心。在工廠車間中預(yù)制生產(chǎn)裝配式建筑構(gòu)件(構(gòu)件種類主要有：外墻板，內(nèi)墻板，疊合板，陽臺，空調(diào)板，樓梯，預(yù)制梁，預(yù)制柱等)，集中運送到施工現(xiàn)場組裝；建筑、裝修一體化設(shè)計、施工，理想狀態(tài)是通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云腦的統(tǒng)一調(diào)配，實現(xiàn)裝修與主體施工同步進行，提高效率；健全與裝配式建筑相適應(yīng)的發(fā)包承包、施工許可、工程造價、竣工驗收等制度，實現(xiàn)工程設(shè)計、部品部件生產(chǎn)、施工及采購統(tǒng)一管理和深度融合。強化全過程監(jiān)管，確保工程質(zhì)量安全。最終實現(xiàn)建筑工業(yè)化與信息化的兩化深度融合。

 

　　6 總結(jié)與展望

 

　　十三五規(guī)劃指出我國經(jīng)濟社會發(fā)展的“五大任務(wù)”為：去產(chǎn)能、去庫存、去杠桿、降成本、補短板。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有望成為去產(chǎn)能、去庫存、去杠桿、降成本的有力工具。

 

　　當前，智能制造和智慧城市都已上升為核心國家戰(zhàn)略。國家多部委聯(lián)合發(fā)布《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2014—2020)》《關(guān)于促進智慧城市健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出到2020年建成一批特色鮮明的智慧城市。2014年中國智慧城市的市場規(guī)模已達到800多億元。2016年住建部十三五規(guī)劃中對智慧城市的投資總規(guī)模逾5000億元，這對中國相關(guān)行業(yè)企業(yè)來說將帶來數(shù)萬億元的市場大蛋糕。根據(jù)相關(guān)預(yù)測數(shù)據(jù)，建筑業(yè)市場將在2020年增長超過10萬億美元。可以預(yù)見，建筑工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將成為下一個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和建筑業(yè)智慧化轉(zhuǎn)型的爆發(fā)點。以此推算，建筑工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的市場至少在數(shù)千億元。而且，隨著工業(yè)4.0時代的開啟，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與建筑傳統(tǒng)行業(yè)的融合發(fā)展將逐步走向深入，建筑工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將成為新的藍海。

 

　　互聯(lián)網(wǎng)與建筑行業(yè)的融合發(fā)展具有廣闊前景和無限潛力，已成為不可阻擋的時代潮流。2017年9月工信部發(fā)布了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺白皮書》，11月國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng) 先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》。從這些政策的出臺可以看到“智能時代的到來”工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將成為時代的潮流，建筑業(yè)已經(jīng)到了一個要銳意蛻變的年代。