面对“建筑物联网”,设计院该如何布局?

发布时间:2018年07月04日 14:07 来源:中国勘察设计信息网

摘要: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。

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。



相关新闻

发表评论

hackIE
登录后参与评论

返回顶部