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南京古河软件有限公司是一家专注于数字建筑运维系统开发和应用的公司,以开放、合作和共赢为经营理念。我们致力于应用BIM(建筑信息模型)、IBMS(智能建筑管理系统)和IOT(物联网)技术,打造数字建筑的创新运维系统。作为行业的先驱者,我们的主要产品是基于IBMS的解决方案。我们深入关注智能建筑系统集成行业的动态,并积极推动先进技术如BIM、物联网和大数据在数字建筑行业的应用。我们的IBMS系统结合了BIM和物联网技术,为建筑运维提供全面、智能的管理和监控。

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基于建筑物联网的设计院战略思考

版权声明:本文刊登于《中国勘察设计》杂志20186期,版权为《中国勘察设计》杂志社及作者所有,欢迎转载,转载请注明作者及出处。

基于建筑物联网的设计院战略思考

■ 中南建筑设计院股份有限公司

党委委员、总会计师 张玮斌

建筑物联网的起点是传感器,终点是智慧生活,起点与终点之间是通过建筑物联网串起的大数据、云计算、人工智能、智能机器人、区块链、BIM技术、3D技术、沉浸式技术等。

伴随着智慧建筑、智慧社区、智慧城市、智慧地球的推进,物联网正在建筑行业兴起,并呈现出巨大的市场空间,具有物联网功能的新型建筑物会升级为智慧建筑的主产品。

物联网给建筑工程领域带来了一场颠覆性的革命,颠覆了我们的传统思维和管理方式。这场革命把人的思维融入到智慧建筑中去,把电子芯片、传感器、控制器等植入到人工难以介入的各类建筑墙体内、夹板中、楼层间等建筑物内部构件中。

建筑物联网的起点是传感器,终点是智慧生活,起点与终点之间是通过建筑物联网串起的大数据、云计算、人工智能、智能机器人、区块链、BIM技术、3D技术、沉浸式技术等。面对建筑物联网等新技术,设计院应该如何前行?

从趋势看眼前,设计院应建立起建筑物联网思维

1999年,麻省理工学院自动化识别系统中心的创建者之一凯文·艾什顿创造了“物联网”这个词,英文Internet of Things,简称IOT。物联网伴随着新技术和新革命的发展,经过20多年的发展,推进速度日益加快,得到了世界的认知、认同。

物联网在新时代已成为世界新潮流、新趋势。趋势不可逆转,潮流不可阻挡,我们要顺势而为,谋势而动。竞争战略之父迈克尔·波特说:“谁看到了一个潜在的‘光明时代’,这个‘光明时代’就是物联网。”

真正加速推进物联网的起点,应从国家层面重视算起。很多国家从宏观层面加强物联网的战略布局,如德国工业4.0、中国制造2025、美国工业互联网等,众多国家把物联网作为战略升级、技术竞争的重要战场。作为设计企业,要从趋势观当前,提前谋划,精心准备,迅速投身,运用好建筑物联网,助推企业的转型升级。笔者认为,要培育具有建筑物联网的5种思维方式:

开放思维

建筑业的信息化程度之低有目共睹,信息不共通、资源不共享、技术不共有,这是思想、思维受限的表现。在万物互联的时代,要抛弃传统守旧的思维方式,建立全方位、多视角、立体式地看待新时代、新技术、新热点的新思维,形成开明、包容的思想。

互通思维

在传统建筑中,每幢房、每层楼、每间室均是信息孤岛,相对封闭,信息难以互通共享。建筑物联网就是依靠新技术,打通阻碍、打开封环,实现万物互联、形成互通的宝岛。

整合思维

建造具有物联网功能的建筑物,设计院作为工程建设产业链的前端,要具有策划本领、谋划能力、筹划水平,将这一切都整合在一张张设计蓝图上。设计师设计的是一次旅行,而非一节车厢,我们要把一次旅行过程中的所有需要安排好、整合好、协调好。

跨界思维

随着新技术和物联网的不断发展,许多技术、产业、经济的边界越来越不清晰,这就要求设计师除了有本专业的能力思维外,还需要有邻近专业、关联专业、其他专业的能力思维,达到跨专业、跨领域,形成交叉思维。

生态圈经济思维

建筑物联网涉及软件开发商、硬件制造商、技术集成商、设计方、施工方、材料供应方、资金提供方等。各利益相关方,本着共建、共享、共赢的原则,形成建筑物联网生态圈。其中,一方利益受损,必然导致生态圈整体利益受伤,而受损方终将出局。因此,建筑物联网时代下的设计院要形成生态圈经济思维。

从业外看业内,设计院应储备起建筑物联网知识

国内外企业在物联网这个世界级的战场各展其技能,攻城掠地。在应用层面,IBM的物联网、海尔的工业互联网、阿里的商业互联网、腾讯的车联网、无锡物联小镇等已成为行业标杆,当德国工业4.0以智能制造为中心、海尔COSMOPlat以创造用户为中心开展物联网工作时,德国一名官员说:“德国最怕两件事:智能机器人和海尔物联网平台”。在网络层面,中国电信专注的物联网领域是智慧城市,中国移动专注的物联网领域是包括智慧建筑、智慧城市在内的8大垂直领域。

一些先知先觉的企业,预见到物联网领域的重大机遇,开始了巨额投资:5月11日,富士康工业互联网获得中国证监会IPO批文,该公司称将聚焦的下一代业务包括云计算、物联网、AI制造、自动化、5G,预计投资273亿元。

4月4日,微软宣布,计划在4年内向物联网相关的各种项目投资50亿美元,用于提供智能化服务。之前,谷歌计划用5000万美元收购物联网平台Xively,高调进军AI+物联网行业。

外面的世界很精彩,建筑行业却很平静。要发展建筑物联网,必定会面临诸多问题,首先是缺乏建筑物联网的设计人才。作为设计院,要在建筑物联网时代有所建树,必须进行必要的知识储备,主要包括以下几方面:

了解物联网

何为物联网

物联网简言之就是万物相连的互联网,它是通过智能感识、识别技术与普适计算等通信感知技术,广泛应用于万物相连之中,实现智能化识别、监控、生产、管理和销售的一种开放式网络。其核心是业务和应用的创新,满足人们日益丰富的物质和生活需要。

世界银行全球ICT(信息、通信、技术)发展中心的首席技术官克丽丝·艾伦·维恩说,“物联网是世界经济游戏规则的改变者——能加速生产、克服基础设施缺口以及驱动创新”。李开复说,“万物互联是大趋势”。雷军说,“物联网是风口”、“站在风口上,猪都会飞”。

互联网与物联网的关系

互联网的延伸、发展是物联网;物联网包含通信互联网、能源互联网、物流互联网。互联网与物联网的区别在于:

(1)目的不同。互联网着重信息的互联、互通、互享,解决人与人的信息沟通问题;物联网的侧重点是通过人与人、人与物、物与物的互联沟通,解决信息化的智能管理和决策控制问题。

(2)终端系统接入方式不同。互联网是通过台式机、笔记本、移动终端访问互联网;物联网是依据应用的需要,通过电子芯片、传感器等网络终端连接互联网。

(3)交互方式不同。在进行交互上,互联网是通过人来控制物品(手机、遥控器、电脑等),实现交互活动;物联网是通过电子芯片、传感设备等进行自控,实现交互活动。

知晓建筑物联网

何为建筑物联网

建筑物联网就是物联网在建筑领域的应用。它是通过电子标签、红外传感器、控制器、全球定位系统、激光扫描器等信息仪器设备,依照人类的美好生活愿景,遵照智慧城市、智慧建筑的顶层构筑方案,按照一定的应用场景设计,把建筑物内外的设备、构件、环境、空间、甚至人与互联网连接起来,进行通信、信息、能源、物流的交换与运行,以实现建筑物适应人群的工作环境而实施的一种开放网络。

建筑物联网的技术架构

建筑物联网的技术架构一般分为3个层级:

(1)感知层。感知层是技术架构的底基,包括二维码标签和识读器、RFID标签、读写器、摄像头、GPS、传感器、终端和传感器网络等,主要用于识别物体和采集信息。着重表现温度、湿度、力度、硬度、深度、广度和角度,类似人体五官。

(2)网络层。该层是技术架构的中间层,包括通信网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等,网络层将感知层获取的信息进行传递和处理。着重展现宽度、速度、深度,类似体育比赛的跑道。

(3)应用层。该层是技术架构的最高层,是建筑物联网与各种类型建筑物的结合,形成每类建筑物和单体建筑物的智慧运用。着重体现适应度、体验度、自我度,类似体育比赛时的感觉。

把握高新技术的新趋势

本文仅讨论建筑物联网与云计算、大数据、人工智能、BIM技术之间的关系。

如把建筑物联网类比为人体,传感器好比人的五官和四肢,是建筑物联网的神经末梢。云计算犹如人的大脑,是建筑物联网的神经中枢。大数据仿佛是人的大脑从小到大的海量知识储存。这些知识(数据)经过吸收、消化、再创造产生庞大的价值,是建筑物联网的贮存中心。从技术层面看,云计算与大数据的关系类似一枚硬币的正反面,不可分离。人工智能是建筑物联网的智能大脑,其作用如同一个人从小学到大学,吸收了大量的各类知识(数据),不断地深度学习、自我进化,由一名小学生成长为博士生。BIM技术如同人体三维模型,是建筑物联网建造、运维的指挥中心。

从策划看场景,设计院应担当建筑物联网建设大任

互联网、物联网的应用讲究场景。场景设计一切以人的美好生活为核心,根据人在不同建筑物里的运动周期,设计不同的应用场景。在家庭中,依据人在家中处于休息、娱乐、进餐、学习和睡觉等不同的运动周期,进行建筑物联网场景设计;在办公场所,依据人在办公场所处于驾车或步行进入办公场所、乘坐电梯、进入办公室办公、会议室会客和午休等不同的运动轨迹,进行办公场所物联网场景设计。要策划好建筑物联网,解决好应用场景,需做好以下“五个化”。

系统化

建筑物联网要从设计入手,进行系统策划、顶层谋划、项目计划。要从两个方面下功夫:一是要从建筑物联网内部着手,从全生命周期上考虑,从设计、制造、施工、运维全过程设计;同时,从技术融合上考虑,使物联网、BIM、大数据、云计算、人工智能、沉浸式技术完全相融。二是要从建筑物联网与外部物联网相连着手。建筑物联网不是一个孤岛,是物联网生态中的一个子系统,必须考虑与外界的信息相通、技术相连、管理相近,这样更能发挥好建筑物联网的作用。

精益化

美国麻省理工学院教授詹姆斯·P·沃麦克等专家提出精益化生产、精益化管理理念,在各个行业得到广泛运用。在建筑物联网中,“精益”就是精细、精确、精准地设计,产生较高的效益、利益,即“以最小的成本,取得最大价值”。这符合经济学原理。设计院如果在设计中达不到精益化的要求,必定提高后期的制造、施工、运维、管理成本。在设计阶段,基于建筑信息模型的物联网应用,对每一个构件均设计信息编码并进行精准定位,让每个构件都在建筑物联网下运转。通过这样的方式便捷施工管理,合理安排工序,缩短建设工期。工期缩短,意味着建设单位投入资金的时间成本降低、市场竞争能力更强。

智慧化

随着高新技术的研发、推广、应用,大数据、云计算、人工智能、沉浸式技术、3D技术在各个行业进行广泛的融合,特别是AI和物联网的深度融合,建筑物联网也在其中受益。设计院要充分利用AI和物联网的深度融合技术,设计好应用场景,运用好高新技术,使得人、物、建筑、环境自然融合。

绿色化

中共中央国务院《关于加快推进生态文明建设的意见》提出“五化”同进,其中就包括绿色化。建筑物是生态文明中的重要一环,谋划建筑物联网必须落实绿色化,把绿色发展、循环发展、低碳发展作为设计的理念,结合可再生能源技术,充分利用新建建筑和既有建筑,构建能源互联网,从而把建筑物联网打造成科技含量高、资源消耗低、环境污染少的新型产业。

实用化

建筑物联网的实用化讲求经济、实用。不追求经济,容易导致成本过高,推广价值有限;不追求实用,仅是花架子,容易叫好、叫奇,但不叫座。在建筑物联网推进过程中,受电子芯片成本、高新技术发展的限制,在进行建筑物联网策划时,多构想应用场景,依据成本、技术分步推进,根据场景搭起建筑物联网的技术底层构架,再根据需要增加模块、硬件。

从财务看业务,设计院应考虑建筑物联网的建设期成本消化和运维期的价值提升

从财务看业务,笔者认为应关注两个维度:第一个维度是项目的甲方。甲方需要什么?一是总投资不超预算,甚至能够节省总投资;二是工程的建设周期缩短,节省货币的时间价值,提前运营,产生新的价值;三是在总投资不变的情况,能够增加工程项目的附加值(新功能)。第二个维度是项目的乙方,这里特指设计院。设计院需要什么?一是投标前算利润,企业生存之本在于预计经济增加值的存在;二是中标后依合同进度催回设计费。回款不按进度,导致现金流紧张。经济危机来临,或宏观资金趋紧,首先倒下的企业多是由现金流紧张导致信用危机而引起的。设计院要在建筑物联网中大展宏图,就得研究上述的交集,既要项目中标,又要有利润,同时给甲方带来超值感受。

建筑物联网需要在实施工程中增加一定量的硬件和软件,这就会在常规建筑成本之外,增加一定量的成本支出,加大了总投资。虽然在这个环节增添了成本,但是建筑物联网能带来一缩短、二提升、三降低的好处,即缩短工程建设周期;提升工程管理效率和建筑物的品质和功能;降低资金的货币时间成本、施工和物资采购成本、建筑物运营和管理成本。

从财务角度看,有必要研究建筑物联网建设期的成本降低,控制运维期的成本下降,把握整体的价值提升。从历史经验数据获知,工程项目成本的降低,按阶段划分,设计阶段可降低70%左右,施工阶段可降低30%左右。因此,设计院就要充分发挥在设计阶段降低工程成本的作用,既能争取到甲方项目,又能为甲方带来超值感受。

迈克尔·波特在其《竞争优势》一书中指出,低成本领先战略是竞争优势三大战略之首。在建筑物联网中要充分利用5个“新”,降低成本及提升价值:

利用新科技进步,降低软硬件价格

随着时间的推移、技术的进步,建筑物联网的软硬件价格会大幅下降。在美国,2012年-2013年间用于监视和追踪“物”的射频识别芯片成本下降了40%

利用新咨询,优化成本

住建部大力提倡全过程工程咨询,要让设计师与造价工程师联手并进,从项目前期开始就全过程参与项目,实行全过程工程咨询,采取单次招标方式,使得合同成本大大低于传统模式下设计、造价、监理等分别多次发包的成本。同时,通过限额设计、优化设计控制预算,达到总投资比概算低的水平。

利用新模式,节省投资成本

设计院要大力宣传EPC,让业主知晓EPC的好处,对于项目业主来讲,实行EPC工程总承包模式,采取一次集中招标,避免传统模式下的多次招标,通过新模式,大大节省成本、缩短工期、提升价值。

利用新技术,减少成本支出

利用新技术代替传统技术。运用装配式建筑的新技术,缩短工期,实现环保,降低工程造价,提升整体价值;运用BIM技术,实现一模多用,从规划、设计、施工到运营全行业协同工作;BIM协同工作技术的应用可减少70%的建模工作,降低信息沟通成本,提升行业效率,提高建筑的建造、运营水平。同时,在设计阶段通过BIM技术,进行碰撞检查,避免施工阶段发生的设备管线冲突,减小成本支出。例如,降低设备管线层的高度,从而可实现公共建筑的层高降低0.1-0.2米,直接节省工程造价3%,同时可减小后期空调系统负荷,降低物业运营成本。

利用新产品,提升整体价值

利用性价比高的产品代替性价比低的产品。例如,使用纤维增强复合材料(FRP)代替传统材料;使用新型墙体材料代替传统材料;使用太阳能发电设备代替传统石化能源设备。思科公司预测,到2020年,物联网将通过节约成本和增加收益创造14.4万亿美元的价值。

从生态看个体,设计院应找准建筑物联网的定位

生态系统发展的重要性,从谷歌眼镜与苹果手表可窥一斑,据调查显示,美国苹果手机用户有40%的人愿意购买苹果手表,而谷歌眼镜在昙花一现之后无疾而终。原因在哪里?谷歌眼镜对于搜索引擎的谷歌是一种“独立发明”,苹果手表对于苹果手机是一种“关联发明”,这是生态系统的差别。

建筑物联网是一个庞大的生态系统,它由软件开发商、硬件供应商、技术集成服务商、通信服务商、设计服务商等共同构成,更广义的还可以包括传统建筑物所需要的施工方、物资供应方、运维方等。

而对博大精深的生态系统,设计院的定位在哪里?笔者认为,大致可分为5个侧重点或倾向性。

专项型

以建筑物联网专项设计为主,是中小型设计院的侧重点,重点在做“专”。例如,可专注设计新能源建筑物。杰里米·里夫金在《第三次工业革命》一书中提到第三次工业革命中有5大支柱,其中有两项与建筑物有关,可将建筑物设计成发电厂,可把建筑物设计成电能贮存器。德国在过去10年,已有100万平方米的建筑转化为布局绿色微功率的电厂。

综合型

借助物联网技术实现建筑综合设计,是大中型设计院的关注点,建议成立物联网设计院(室)或高新技术院(室),研究高新技术与建筑设计的技术融合,重点在做“全”。

总包型

以集成物联网技术的建筑工程EPC为主,是大型设计院的突围点,将建筑物联网与EPC生产周期交汇,重点在做“大”。

总包型

以建筑物联网的PPP为主,是拥有央企背景的设计院或已上市的设计院的发展点,用资本牵引建筑物联网,重点在做“广”。

平台型

以网络平台为主,是转型为平台公司的设计院的升华点,用网络平台连接建筑物联网,形成庞大的工程生态圈,重点在做“圈”。

为顺应时代变革、推动转型升级、解决行业痛点、促进行业发展、实现与行业内各企业共荣共赢的目标,贯彻“三个转型,三个升级”的企业发展战略,中南建筑设计院股份有限公司应时研发了大A工程网,打造成为全国首家工程全产业链服务互联网平台。

平台启用资源交易、数据共享、智能协同三大系统,达到全链条、全要素、全方位3个集成,构成行业生态圈。平台业务涉及工程业主、工程资本、工程咨询、工程设计等12大板块。现已有诸多服务商入驻,并成功发布多类型专项服务,并吸引众多专家签约入驻,逐步形成“1+N工程”全产业链服务生态圈。

现代政治学之父,《君主论》作者马基雅维利曾说过,“任何一件事情如果不能使参与者都获利,那么都不成功,即使成功也不会长久”。因此,在建筑物联网时代,企业一定要打造共创共赢的生态圈。

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