如何智慧的建造一座城

文│魏来

如何智慧的建造一座城

文│魏来

魏来中国建筑标准设计研究院、BIM建筑设计研究所所长

何为智慧城市

智慧城市是应用信息技术，将城市的各项资源进行信息化整合，从而形成城市实体和市民需求交互作用和发展的复杂体系。在IBM的《智慧的城市在中国》白皮书中，基于新一代信息技术的应用，对智慧城市基本特征的界定是：全面物联、充分整合、激励创新、协同运作等四方面。即智能传感设备将城市公共设施物联成网，物联网与互联网系统完全对接融合，政府、企业在智慧基础设施之上进行科技和业务的创新应用，城市的各个关键系统和参与者进行和谐高效地协作。《创新2.0视野下的智慧城市》强调智慧城市不仅强调物联网、云计算等新一代信息技术的应用，更强调以人为本、协同、开放、用户参与的创新2.0，将智慧城市定义为新一代信息技术支撑、知识社会下一代创新（创新2.0）环境下的城市形态。智慧城市基于全面透彻的感知、宽带泛在的互联以及智能融合的应用，构建有利于创新涌现的制度环境与生态，实现以用户创新、开放创新、大众创新、协同创新为特征的以人为本可持续创新，塑造城市公共价值并为生活其间的每一位市民创造独特价值，实现城市与区域可持续发展。因此，智慧城市的四大特征被总结为：全面透彻的感知、宽带泛在的互联、智能融合的应用以及以人为本的可持续创新。

智慧城市在全球各国都得到了充分的重视。美国、日本、加拿大、欧洲等国均表示了对智慧城市的关注。

2009年，奥巴马政府将智能电网作为经济振兴措施之一，在《经济复兴计划进度报告》中宣布，计划在3年内，为美国普通家庭安装4000万个智能电表，并巨额投资于现代化电网建设。同年，英国发布了《数字英国》计划，日本推出了“I-Japan战略2015”计划。欧盟行动更早，2005年即开展了“i2010”战略。诸国展开了城市级别的实践。这其中的佼佼者有美国迪比克市、圣何塞市，哥伦布市、日本高知县、横滨市、加拿大多伦多、斯特拉特福、芬兰奥卢、爱沙尼亚塔林、荷兰阿姆斯特丹、法国里昂、英国南安普顿和伦敦等等。

中国也跟上了世界的脚步。截至2013年，中国住房和城乡建设部发布了大陆地区193各智慧城市试点，并颁布了一系列资金策略、建设标准、项目评估等办法。目前，部分试点逐步进入了项目实施期。中国台湾地区的台中市、桃源县也是全球知名的智慧城市示范。

从技术基础上看，智慧城市以数字城市为核心，以面向市民的互动性智慧应用为外壳。数字城市是基础，通过对于城市各类信息的数字化，形成虚拟城市信息系统。基于创新2.0概念的应用，强调城市创新能力的发展，使城市只能更加人性化，从而实现可持续发展。数字城市和智慧应用相互影响，动态调整，形成整个智慧城市系统。

智慧城市是指综合利用各类信息技术和产品，以“数字化、智能化、网络化、互动化、协同化、融合化”为主要特征的具有友好自然环境和友好人文环境的城市。然而，“罗马不是一天建成的”。正因为智慧城市概念过于宽泛，体系过于庞杂，因此智慧城市无法一蹴而就。世界各国的智慧城市实践，均是由某个体系或者小的局部作为切入点。美国圣何塞市的起始点是智能道路照明系统，阿姆斯特丹从节约能源入手等等。

智慧建造

在智慧城市相关项目落地实施的过程中，产生了两个层面的问题：一是建造智慧的项目，二是智慧地建造项目。

智慧建造（Smart Construction)，顾名思义，是城市建设过程中，针对项目的实施过程，采用各种信息化手段，使人与建造过程得以互联互通，全面感知，从而显著提高建造效率，提升建造水平，同时兼顾环境的保护、资源的节约等，从而促进城镇的可持续发展。

这里不得不提到的一个概念就是建筑的“全生命周期”。即指从规划开始，一个建筑物的策划、设计、施工、采购、安装、运维全过程。建筑全生命周期体现着建筑物出现并持续直到被拆除的整个周期，在这个周期之内，建筑物本身和与建筑物相关的人力物力资源、过程都是建筑信息的组成部分。狭义的智慧建造是指建筑物从施工到竣工过程中，采用一些智能的手段去实施的处理方法。广义的智慧建造，在城市走向智慧城市的过程中，涵盖城市的所有建设行为，针对建筑全生命周期，即建筑物策划到生产到交付使用之间的过程中，运用各种智慧化手段去实施的方法。

在物理概念上，建造过程是一个从无到有的过程，是在客观世界所创造的实实在在的建筑。与此相对，在虚拟世界中，建造过程是全生命周期中，充分利用BIM技术、GIS技术、物联网技术、移动互联技术、云技术来讲实体建筑及其所承载的信息以数字化的方式表达出来，并以此作为大数据，采用数据分析、数据挖掘等方式，形成使用者与数据之间的互动和感知，从而实现管理精细化、资源利用高效化、实施过程智能化等多重目标。

从某种意义上说，智慧建造是智慧城市实施的一种方式。智慧城市是目标和结果，智慧建造是过程。因此，在看清智慧建造的本质之前，需要对智慧城市的理论概念、技术架构以及评价体系等方面有所了解。

在这些技术当中，BIM技术是一项基础技术。BIM即建筑信息模型（Building Information Modeling），英文缩写为BIM。

BIM发展到现在，已经不再是一个很新的名词，但仍然处于初级阶段。几乎所有的人都认同，BIM技术贯穿于建筑全生命周期，意即在建筑的策划、设计、建造、运营和维护、改建以及拆除各阶段，都会把建筑的状态、与人之间的交互过程等相关行为，利用信息技术（Information Technology）进行数字化。然而在诸如房地产开发领域、运营和维护领域，BIM依然未受到足够的重视，甚至还远远谈不上概念的普及。即便是BIM应用最为深入的设计和建造阶段，关于BIM如何应用、如何发展等问题，仍在疑惑、争论、探索之中，类似于“盲人摸象”。当然，这就是初级阶段的客观规律。

从技术角度上看，BIM技术是智慧城市建造过程的关键路线之一。应用BIM数据，可以促进建筑工程当中的生产模式发生转变，基于BIM数据库的数据中心将起到核心作用。依托互联网技术，建筑工程各参与方能够更多、更快地掌握所需要的信息，从而使决策更加科学。如果BIM技术与企业自身的生产系统和管理系统紧密结合在一起，将会极大地提高生产力。

大数据是一种现象。由于网络的发展，人们发现已经被巨量的数据包围。这些数据被人们所使用的同时，也在产生新的数据，这些数据的输入者是不确定的，甚至是数据输入者毫无意识的，然而这些数据被记录下来，形成了PB级的相关数据。

大数据是一个非常宽泛的概念，从自然界的状态到人类生产生活，理论上都可以数字化、数据化。因此，大数据有两个层面的含义，一曰广义大数据，指基于非特定目的，对信息数据的收集和记录。这类似于图书馆，只是用来存储一切可以数字化的事物状态以及人类思考的成果。这并非毫无意义，因为很多正在发生的事件，如果现在不进行数据记录，将来很难再去追溯，甚至根本无法追溯。次曰狭义大数据，是针对某种或多种既定的应用目的，按照一定的规则，对数据进行整理、梳理、组合，形成结构化或半结构化数据库，然后利用数据库的统计、运算和分析结果，可提供依据以辅助决策。大数据具有“4V”特点：数据量大（Volume）；类型繁多（Variety）；价值密度低（Value）；速度快时效高（Velocity）。

大数据与BIM最为相关。在建筑工程领域，基于BIM的应用，其核心就是能够形成数据库，该数据库存储着与建筑相关的信息，这些信息足够有效，使建筑工程各参与方能够得到必要的决策依据。

BIM技术提供了一个非常好的城市数字化解决方案，而且解决的非常彻底。传统的智慧城市实践，对于城市的虚拟化，大多通过遥感技术，对城市的空间形态和使用情况进行数字化重现。这种途径只是在“大体上”摸清了城市信息。而BIM技术，可将城市建筑信息精细化到构件级别，使得数据库更为精确的还原了现实状况，这意味着人类有可能更加精细地安排自身的活动，使关于智慧城市的种种幻想都有了信息基础。

智慧城市和BIM，毕竟是不同层面的问题。智慧城市面向生产生活的各个方面，从保健医疗到城市管理，数据更加广泛，更加复杂。BIM技术更多的面向城市建设领域，从空间上来说，也是关注局部建筑工程。可以这样设想：智慧城市就像人类的机体，由很多智慧细胞组成，而BIM技术解决的是细胞问题。

BIM技术是信息技术与建筑工程相结合的必然，也是与其他信息类技术相互促成的结果。我们也有理由期待，这些交叉技术也会逐步走向某种程度上的融合，从而发展出更为先进的概念、理论、做法，甚至是体系。