建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)研究綜述

邱建偉 鐘波濤 駱漢賓

（1. 華中科技大學(xué) 國家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心，武漢 430074；2. 華中科技大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，武漢 430074）

引言

建筑業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、緩解就業(yè)壓力等方面具有重大意義。住建部在《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中，將打造建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)作為智能建造與新型建筑工業(yè)化的主要任務(wù)之一，以提升建筑全產(chǎn)業(yè)鏈的現(xiàn)代化水平[1]。建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)橫跨多個(gè)實(shí)施層級(jí)，由多個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)組合而成，共同實(shí)現(xiàn)單系統(tǒng)不具備且多個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單疊加也無法實(shí)現(xiàn)的綜合能力與整體效能[2]。

然而，目前建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在研究上存在一些不足，如缺乏明確的定義、系統(tǒng)的體系架構(gòu)、統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、完善的商業(yè)模式以及成功的應(yīng)用示范等。其中，缺乏系統(tǒng)的體系架構(gòu)這一問題，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

（1）對(duì)建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)整體認(rèn)識(shí)不足。建筑業(yè)信息化是利用信息技術(shù)提高效能、降低成本，而建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要形成建筑產(chǎn)業(yè)生態(tài)，從而變革業(yè)務(wù)模式和商業(yè)模式[3]。對(duì)建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)整體認(rèn)識(shí)不足會(huì)限制系統(tǒng)體系架構(gòu)的提出與發(fā)展；

（2）已有研究中的體系架構(gòu)較為局限。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)包含多個(gè)層級(jí)，從多維視角研究體系架構(gòu)的組成，但沒有涉及到建筑領(lǐng)域，而已有的建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)研究局限于平臺(tái)層面[4]，不夠系統(tǒng)和完善。

針對(duì)以上兩點(diǎn)，本文從建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念出發(fā)，根據(jù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與已有的研究，總結(jié)出具有共識(shí)性的概念，強(qiáng)化對(duì)建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的整體認(rèn)識(shí)；比對(duì)各類體系架構(gòu)的特點(diǎn)，并總結(jié)出適用于建筑業(yè)的一個(gè)通用化的體系架構(gòu)以探索建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在智能建造、工業(yè)化轉(zhuǎn)型、平臺(tái)化建設(shè)以及商業(yè)模式變革之間的系統(tǒng)性布局，從而更好地推動(dòng)建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新發(fā)展與落地應(yīng)用。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1 建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究現(xiàn)狀

國際上對(duì)建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)并沒有明確的定義，但是有關(guān)工業(yè)4.0 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、建筑業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型以及建筑業(yè)平臺(tái)的研究較為豐富。Sch?nbeck[5]認(rèn)為工業(yè)4.0 側(cè)重于管理、戰(zhàn)略和端到端流程，而建筑4.0 專注于設(shè)計(jì)階段和項(xiàng)目流程中的建筑信息建模。Zhang[6]研究了產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的實(shí)施路徑與參考框架。Louis[7]與Kong[8]等將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入建筑業(yè)流程，優(yōu)化了建造施工管理。Tetik[9]通過數(shù)字模型指導(dǎo)建筑生命周期的增值服務(wù)，從而提高設(shè)計(jì)的重復(fù)利用和流程的自動(dòng)程度，優(yōu)化建筑供應(yīng)鏈的生命周期。Kochovski[10]研究了霧計(jì)算平臺(tái)的體系架構(gòu)并分析了它在建筑領(lǐng)域的作用。Xu[11]研究了云資產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)在精益預(yù)制建造效率方面的提升，并探討了其商業(yè)模式與體系架構(gòu)。國內(nèi)學(xué)者對(duì)建筑業(yè)數(shù)字化、建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主題進(jìn)行了一些研究。鄧夏揚(yáng)[12]分析了建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的四層級(jí)應(yīng)用場(chǎng)景，提出了可能面臨的挑戰(zhàn)與建議。葉浩文[13]提出從價(jià)值主張、價(jià)值創(chuàng)造、價(jià)值關(guān)系與價(jià)值實(shí)現(xiàn)四個(gè)方面對(duì)建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)模式進(jìn)行研究。馬智亮[14]探究了智能建造的發(fā)展熱點(diǎn)，將建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)劃分為智能化協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)、工程造價(jià)全過程智能化管理平臺(tái)、智能化供應(yīng)采購平臺(tái)、建造全過程智能化管理平臺(tái)以及智能化行業(yè)監(jiān)管服務(wù)平臺(tái)五種類型。桑培東等[15]將“互聯(lián)網(wǎng)+”思維與建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展相融合，分析建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展存在的問題。程夢(mèng)圓[16]采用扎根理論識(shí)別了建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的制約因素與優(yōu)化路徑。杜勇勇[17]和徐婭[18]分別從平臺(tái)戰(zhàn)略和客戶關(guān)系兩方面對(duì)兩家公司的建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展進(jìn)行了研究。

建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念源于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的啟發(fā)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)領(lǐng)域由傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化加速轉(zhuǎn)型升級(jí)的戰(zhàn)略，與之對(duì)應(yīng)的有德國工業(yè)4.0 戰(zhàn)略、美國工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略以及日本工業(yè)價(jià)值鏈戰(zhàn)略等。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過人—機(jī)—物的全面互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈的全面連接，其內(nèi)涵不局限于將互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)簡(jiǎn)單應(yīng)用至工業(yè)領(lǐng)域，更需打造新型基礎(chǔ)設(shè)施，構(gòu)建工業(yè)生態(tài)。目前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已從理論與技術(shù)驗(yàn)證走向了應(yīng)用推廣的階段，為建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。總結(jié)了一些學(xué)者對(duì)建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念的見解如表1 所示。

表1 建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念辨析表

1.2 體系架構(gòu)研究現(xiàn)狀

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，構(gòu)建參考體系架構(gòu)往往是各國轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的首要工作，如德國工業(yè) 4.0 參考架構(gòu)RAMI4.0、美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu) IIRA、日本工業(yè)價(jià)值鏈參考架構(gòu)IVRA 以及中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0 等，德國、美國與中國相關(guān)戰(zhàn)略的體系架構(gòu)如圖1~圖3 所示。

圖1 德國RAMI4.0

圖2 美國IIRA

圖3 中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0

德國的參考架構(gòu)RAMI4.0 從產(chǎn)品生命周期/價(jià)值流、活動(dòng)層次和系統(tǒng)級(jí)別三個(gè)維度，分別對(duì)工業(yè)4.0 進(jìn)行多角度的描述[22]。

美國的參考架構(gòu)IIRA 從商業(yè)視角、使用視角、功能視角與實(shí)現(xiàn)視角解讀工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，把數(shù)據(jù)分析作為核心，注重跨行業(yè)的通用性和互操作性[23]。

我國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.0 以業(yè)務(wù)視圖、功能架構(gòu)、實(shí)施框架三大板塊為核心，提出了具有我國特色的綜合性架構(gòu)[24]。

構(gòu)建參考體系架構(gòu)有助于凝聚產(chǎn)業(yè)各方共識(shí)，指導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)企業(yè)探索，制定規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)推進(jìn)戰(zhàn)略發(fā)展起到了積極作用。目前已有一些研究對(duì)建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)體系架構(gòu)進(jìn)行了探索。杜明芳[25]分析了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵，提出了一個(gè)五粒度四層級(jí)的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建方法。王勇[26]的平臺(tái)架構(gòu)包含提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集層；為上層應(yīng)用提供云基礎(chǔ)設(shè)施的IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）層；提供技術(shù)支撐平臺(tái)的PaaS（平臺(tái)即服務(wù)）層；面向不同對(duì)象和場(chǎng)景提供相應(yīng)服務(wù)的SaaS（軟件即服務(wù)）層。陸飛澎[27]從邊緣層、基礎(chǔ)層、管理層和應(yīng)用層四個(gè)層次建立了建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)體系架構(gòu)，并分析了平臺(tái)下的建筑業(yè)新場(chǎng)景與平臺(tái)體系關(guān)鍵技術(shù)。這些架構(gòu)的層次要點(diǎn)如表2所示。

表2 體系架構(gòu)研究表

觀察表2 可知，各國工業(yè)轉(zhuǎn)型創(chuàng)新戰(zhàn)略都從多維度探索體系架構(gòu)的組成，而建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)研究多停留在平臺(tái)層面。實(shí)際上，全要素、全過程、全產(chǎn)業(yè)鏈連通的特征與多學(xué)科、多系統(tǒng)交叉的復(fù)雜結(jié)構(gòu)對(duì)構(gòu)建統(tǒng)一的體系架構(gòu)提出了新的需求，即探索建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在智能建造、工業(yè)化轉(zhuǎn)型、平臺(tái)化建設(shè)以及商業(yè)模式變革之間的系統(tǒng)性布局，以充分指導(dǎo)企業(yè)實(shí)踐，形成業(yè)界共識(shí)、協(xié)作共贏的通用化的體系架構(gòu)。建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型面臨著建筑業(yè)數(shù)字化的一系列問題，如大量設(shè)備連接產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存與流通、異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合與交互、更低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及企業(yè)與用戶敏感數(shù)據(jù)的隱私保護(hù)等。同時(shí)也面臨著企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、業(yè)務(wù)鏈條重塑以及商業(yè)模式創(chuàng)新等產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新型挑戰(zhàn)。

2 建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)認(rèn)知

2.1 建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)認(rèn)知與建議

結(jié)合各國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新戰(zhàn)略的概念以及上述學(xué)者對(duì)于建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的定義研究，本文認(rèn)為建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在建筑行業(yè)這一垂直領(lǐng)域的延伸，是以互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的廣泛連接、深度融合為技術(shù)驅(qū)動(dòng)，通過對(duì)建筑工程全要素、全過程、全產(chǎn)業(yè)鏈的人—機(jī)—物的泛在感知和互聯(lián)互通，構(gòu)建支撐工程大數(shù)據(jù)管理、建模與分析、決策優(yōu)化及反饋控制的數(shù)字化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)基于數(shù)字孿生體的全周期生產(chǎn)運(yùn)作協(xié)調(diào)優(yōu)化和基于競(jìng)合共生生態(tài)的全價(jià)值鏈共享共贏，促進(jìn)建筑業(yè)向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展，加速工程建造模式、產(chǎn)品服務(wù)模式、商業(yè)模式的創(chuàng)新變革，提高全產(chǎn)業(yè)鏈效益水平，推動(dòng)全行業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

基于以上對(duì)建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的整體認(rèn)識(shí)，同時(shí)充分參考了相關(guān)體系架構(gòu)的設(shè)計(jì)理念與構(gòu)成要素，本文認(rèn)為建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)構(gòu)建應(yīng)遵循以下兩點(diǎn)建議：

（1）關(guān)注數(shù)字化技術(shù)發(fā)展。建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)結(jié)合新技術(shù)的發(fā)展方向，完善能力維度體系中的技術(shù)原理，以平臺(tái)建設(shè)作為建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的主線；

（2）關(guān)注全產(chǎn)業(yè)協(xié)作共贏。與建筑業(yè)需求結(jié)合，完善業(yè)務(wù)能力與商業(yè)能力建設(shè)，強(qiáng)化全層級(jí)、全領(lǐng)域的實(shí)施維度架構(gòu)部署。

2.2 建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)整體模式

如圖4 所示的建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)整體模式結(jié)合了上述兩點(diǎn)建議，展現(xiàn)了建筑業(yè)結(jié)合新技術(shù)發(fā)展與全產(chǎn)業(yè)協(xié)作共贏的整體認(rèn)識(shí)。

圖4 建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)整體模式

平臺(tái)是建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展與應(yīng)用的主體，是多種新技術(shù)融合的載體。供應(yīng)鏈金融為建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提供高效、安全的資金保障；集采供應(yīng)通過感知庫存與采購需求，高效匹配供給方；智慧物流根據(jù)集采供應(yīng)服務(wù)智能調(diào)整，實(shí)現(xiàn)資源的高效配置；工程機(jī)械采取各類智能算法實(shí)現(xiàn)無人化施工與預(yù)測(cè)性維護(hù)；智慧工地集成各類軟硬件，在高效施工的同時(shí)保障安全；產(chǎn)業(yè)工人建設(shè)從工人實(shí)名制著手，通過工人全生命周期服務(wù)促進(jìn)工人向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)變；協(xié)同設(shè)計(jì)充分利用云服務(wù)緩解工程設(shè)計(jì)中的信息不透明，降低溝通成本。建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)整體模式有助于形成全產(chǎn)業(yè)協(xié)作共贏的態(tài)勢(shì)。

3 建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

綜合考慮體系的全面性、合理性與可操作性，形成了如圖5 所示的建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)。該架構(gòu)由建造技術(shù)和信息技術(shù)支撐，通過實(shí)施、能力及平臺(tái)三維度結(jié)合，最終形成智能化建造、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、服務(wù)化延伸與個(gè)性化定制的新型服務(wù)。

圖5 建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

其中，實(shí)施維度是全要素物理實(shí)體與全過程運(yùn)用場(chǎng)景，范圍廣、要素多，既是數(shù)據(jù)采集的來源又是反饋控制的對(duì)象。能力維度由需求與目標(biāo)構(gòu)成，為新型服務(wù)提供保障與動(dòng)力，包含構(gòu)建建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)需要的基礎(chǔ)能力與目標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn)的能力總和。平臺(tái)維度是全要素集成的樞紐與資源配置的中心，是數(shù)據(jù)分析和決策控制的大腦，涵蓋平臺(tái)搭建的承載實(shí)體與軟硬件結(jié)構(gòu)。實(shí)施與平臺(tái)二者反映出實(shí)體要素的采集映射與數(shù)字孿生體的反饋控制，能力是二者溝通聯(lián)系的橋梁。

3.1 技術(shù)支撐

建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)以建造技術(shù)和信息技術(shù)為支撐，如圖6 所示。建造技術(shù)代表傳統(tǒng)建筑產(chǎn)業(yè)需要的各項(xiàng)技術(shù)，分為人、機(jī)、料、法、環(huán)等。建筑工人的施工技能以及管理人員的組織協(xié)調(diào)能力等有關(guān)人的技術(shù)為建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了主觀能動(dòng)性；工程機(jī)械的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)對(duì)應(yīng)不同工況選型的技術(shù)，主動(dòng)性監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù)等關(guān)于機(jī)械的技術(shù)為建筑產(chǎn)業(yè)提供了裝備支持；建筑材料的創(chuàng)新技術(shù)，如采購、倉儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)忍岣吖?yīng)鏈效率的技術(shù)，以及工程材料性能質(zhì)量檢測(cè)的技術(shù)等關(guān)于材料的技術(shù)是建筑生產(chǎn)的基礎(chǔ)；法包括施工工藝技術(shù)以及優(yōu)化工序流程和操作規(guī)程的技術(shù)，是建筑領(lǐng)域知識(shí)積累的成果；環(huán)包括環(huán)境安全、環(huán)境污染及環(huán)境變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)等。這五類建造技術(shù)是建筑專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)和知識(shí)基礎(chǔ)的總和，是建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的出發(fā)點(diǎn)。

圖6 技術(shù)支撐

信息技術(shù)分為通信、計(jì)算及應(yīng)用等技術(shù)。在通信技術(shù)中，標(biāo)識(shí)解析技術(shù)為工程設(shè)備提供標(biāo)識(shí)地址，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集海量工程大數(shù)據(jù)，區(qū)塊鏈技術(shù)保障工程數(shù)據(jù)的可信，使數(shù)據(jù)傳輸互聯(lián)互通；邊緣計(jì)算、云計(jì)算以及人工智能等計(jì)算技術(shù)為不同場(chǎng)景提供分布式、低成本數(shù)據(jù)計(jì)算能力，充分發(fā)揮工程數(shù)據(jù)的價(jià)值；應(yīng)用能力包括采用數(shù)字孿生優(yōu)化工程建設(shè)，利用可視化改變建筑業(yè)的交互模式，通過云端協(xié)同改變建筑業(yè)軟件開發(fā)集成模式。推動(dòng)信息技術(shù)向建筑業(yè)的發(fā)展融合，有助于優(yōu)化建造技術(shù)，加速建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的落成。

3.2 實(shí)施維度

實(shí)施維度是建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)實(shí)世界的反映，由人機(jī)料法環(huán)層、工廠工地產(chǎn)品服務(wù)層、企業(yè)層、供應(yīng)鏈層以及產(chǎn)業(yè)鏈層五大層級(jí)組成，其架構(gòu)如圖7 所示。其中，人機(jī)料法環(huán)、工廠工地產(chǎn)品服務(wù)屬于微觀層，關(guān)注具體的生產(chǎn)要素，目標(biāo)是改善建造生產(chǎn)管理服務(wù)環(huán)節(jié)；供應(yīng)鏈與產(chǎn)業(yè)鏈屬于宏觀層，關(guān)注建筑業(yè)整體情況，目標(biāo)是調(diào)節(jié)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同運(yùn)作；企業(yè)介于微觀層和宏觀層二者之間，既關(guān)注自身的建設(shè)生產(chǎn)與盈利水平，又關(guān)注市場(chǎng)整體運(yùn)作水平。

圖7 實(shí)施維度體系架構(gòu)

人、機(jī)、料、法、環(huán)的基礎(chǔ)層是建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全要素感知對(duì)象，通過傳感器、物聯(lián)網(wǎng)與建筑控制系統(tǒng)對(duì)人機(jī)狀態(tài)、材料供應(yīng)儲(chǔ)備以及環(huán)境特征等生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，為后續(xù)應(yīng)用提供基礎(chǔ)；工廠、工地、產(chǎn)品、服務(wù)的場(chǎng)景層通過平臺(tái)將數(shù)據(jù)分析結(jié)果結(jié)合至建筑行業(yè)不同工作場(chǎng)景，指導(dǎo)生產(chǎn)與服務(wù)；企業(yè)層面向企業(yè)決策者，指導(dǎo)建造生產(chǎn)與運(yùn)營管理，同時(shí)關(guān)注企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)、商業(yè)模式及市場(chǎng)需求等企業(yè)戰(zhàn)略；供應(yīng)鏈層關(guān)注全產(chǎn)業(yè)中的供應(yīng)計(jì)劃、資源調(diào)配及快速交付等問題，通過各企業(yè)各層級(jí)要素的全面互聯(lián)，對(duì)各類數(shù)據(jù)智能反饋，助力產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的安全保障與強(qiáng)化管理；產(chǎn)業(yè)鏈層是建筑業(yè)轉(zhuǎn)型的宏觀視角，面向政府部門與建筑行業(yè)管理者，促進(jìn)上下游協(xié)同并打破信息壁壘，實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)控，保障建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的健康平穩(wěn)運(yùn)行，保護(hù)建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全發(fā)展與維護(hù)治理，實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

3.3 能力維度

能力是建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心驅(qū)動(dòng)力，由需求能力與目標(biāo)能力組成，如圖8 所示。需求能力指數(shù)據(jù)能力、安全能力和網(wǎng)絡(luò)能力，是建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行所需要的基礎(chǔ)能力；目標(biāo)能力指業(yè)務(wù)能力和商業(yè)能力，是利用建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生成變革的創(chuàng)新能力。

圖8 能力維度體系架構(gòu)

數(shù)據(jù)能力是建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心，通過各種智能算法與云計(jì)算的強(qiáng)大算力，將采集到的工程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為建筑施工、管理及運(yùn)維提供優(yōu)化決策、積累科學(xué)經(jīng)驗(yàn)，通過知識(shí)發(fā)現(xiàn)、知識(shí)傳遞和知識(shí)地圖等方式實(shí)現(xiàn)知識(shí)管理，使知識(shí)和信息成為企業(yè)優(yōu)勢(shì)；安全能力是網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)應(yīng)用的重要保障，核心任務(wù)是通過監(jiān)測(cè)預(yù)警、應(yīng)急響應(yīng)及隱私保護(hù)等手段確保設(shè)備、人員和數(shù)據(jù)的安全可靠，如通過設(shè)備硬件的部署管理、工程軟件的研發(fā)測(cè)試等實(shí)現(xiàn)可靠，通過通信保密、信息保密及數(shù)據(jù)保護(hù)等實(shí)現(xiàn)可信；網(wǎng)絡(luò)能力是建筑業(yè)數(shù)據(jù)傳輸交換的支撐基礎(chǔ)，如利用嵌入式技術(shù)、微電子技術(shù)以及傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)泛在感知的能力，通過應(yīng)用通信、語義互操作等實(shí)現(xiàn)要素之間的互聯(lián)互通，通過標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)采集、解析、處理及建模，形成建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)識(shí)解析與異構(gòu)數(shù)據(jù)溝通解決方案；業(yè)務(wù)能力是從建筑產(chǎn)品鏈、建筑價(jià)值鏈和建筑資產(chǎn)鏈出發(fā)，對(duì)建筑生產(chǎn)流程、價(jià)值流動(dòng)效率和全生命周期進(jìn)行業(yè)務(wù)創(chuàng)新；商業(yè)能力是從商業(yè)生態(tài)邏輯、價(jià)值創(chuàng)造邏輯、共享共創(chuàng)邏輯和社會(huì)責(zé)任與公共利益出發(fā)，建立新型商業(yè)模式，形成商業(yè)生態(tài)、平臺(tái)經(jīng)濟(jì)和共享經(jīng)濟(jì)等更具可持續(xù)發(fā)展特性的商業(yè)模式。

3.4 平臺(tái)維度

平臺(tái)是建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)硬件或軟件的操作系統(tǒng)與環(huán)境，是傳統(tǒng)建筑產(chǎn)業(yè)云平臺(tái)的升級(jí)，同時(shí)也是各類信息資源集聚共享的有效載體。如圖9 所示，平臺(tái)維度體系包含端點(diǎn)層、邊緣層、IaaS 層、PaaS 層和SaaS 層。

圖9 平臺(tái)維度體系架構(gòu)

端點(diǎn)層通過傳感器、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，是平臺(tái)建設(shè)的基礎(chǔ)，通過實(shí)時(shí)采集人、機(jī)、料、法、環(huán)的設(shè)備數(shù)據(jù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)及軟件數(shù)據(jù)，為后續(xù)應(yīng)用服務(wù)建立數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；邊緣層利用本地化的新型邊緣計(jì)算設(shè)備采集數(shù)據(jù)信息并匯聚和邊緣處理，實(shí)現(xiàn)深層處理應(yīng)用，具備更快的響應(yīng)速度，也減少了云端數(shù)據(jù)的泄露風(fēng)險(xiǎn)；IAAS 層是一種云基礎(chǔ)設(shè)施層，將IT 基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)外提供，在這一階段需要對(duì)云基礎(chǔ)設(shè)施、云平臺(tái)服務(wù)器、存儲(chǔ)資源及網(wǎng)絡(luò)配置等進(jìn)行部署；PAAS 層具備多種服務(wù)和開發(fā)功能，將云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)與建筑業(yè)技術(shù)、知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)等結(jié)合，把數(shù)據(jù)資源轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢浦驳拈_發(fā)工具或可重復(fù)利用的微服務(wù)，為用戶帶來建筑業(yè)數(shù)據(jù)的集成管理與價(jià)值挖掘；SaaS 層是建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)服務(wù)的輸出層，能夠部署各種工程創(chuàng)新應(yīng)用，為企業(yè)提供各種定制化的建筑業(yè)智能應(yīng)用和生產(chǎn)問題解決方案，如招投標(biāo)、設(shè)計(jì)、采購、施工、交付及運(yùn)維等建筑產(chǎn)業(yè)全過程業(yè)務(wù)場(chǎng)景服務(wù)，以及市場(chǎng)監(jiān)管、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管、信用監(jiān)管與資金監(jiān)管等數(shù)字化監(jiān)管服務(wù)，服務(wù)建筑業(yè)各環(huán)節(jié)，加快建筑產(chǎn)業(yè)軟件和新型建筑產(chǎn)業(yè) APP 開發(fā)，加速建筑產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。

4 結(jié)論與展望

建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要內(nèi)容。體系架構(gòu)的提出有助于為建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的下一步研究指明方向。本文通過總結(jié)建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)的研究，結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中多層次、多維度的優(yōu)點(diǎn)，初步提出了一種以建造技術(shù)和信息技術(shù)為支撐，實(shí)施、能力和平臺(tái)三維度結(jié)合的建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)。然而，有關(guān)研究剛剛起步，仍存在許多不足：

（1）有關(guān)實(shí)施維度的研究不夠深入。在實(shí)施維度中，僅列舉五大層級(jí)的作用，并簡(jiǎn)單串聯(lián)，實(shí)際上各層級(jí)聯(lián)系緊密，缺乏對(duì)各層級(jí)之間的協(xié)作機(jī)制與實(shí)施路徑的探究；

（2）技術(shù)原理研究不足。在技術(shù)支撐和能力維度中，僅對(duì)涵蓋的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了介紹，未對(duì)技術(shù)原理進(jìn)行深入研究；

（3）應(yīng)用成功案例較少。相較于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)而言，建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展較慢，應(yīng)用的成功案例較少。

目前，建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展仍處于探索階段，距離全產(chǎn)業(yè)大規(guī)模應(yīng)用仍舊遙遠(yuǎn)。在此背景下，建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展可從以下三個(gè)方面入手：

（1）加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)與關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為跨行業(yè)、跨專業(yè)的建設(shè)領(lǐng)域，涉及主體眾多、技術(shù)復(fù)雜，研究標(biāo)準(zhǔn)體系和關(guān)鍵技術(shù)有助于各主體之間的融合與打通，促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全面落地；

（2）加強(qiáng)專業(yè)技術(shù)人員培養(yǎng)。建筑行業(yè)數(shù)字化水平較低，企業(yè)、高校應(yīng)強(qiáng)化專業(yè)技術(shù)人員的培訓(xùn)與培養(yǎng)，促進(jìn)部分人才向復(fù)合型人才轉(zhuǎn)型，從而為建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展提供人員保障；

（3）循序漸進(jìn)培育產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。建筑產(chǎn)業(yè)鏈條長(zhǎng)，上下游企業(yè)眾多，應(yīng)利用建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)匯聚上下游企業(yè)，培育產(chǎn)業(yè)生態(tài)，降低協(xié)作成本，提高資源配置效率，實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展。