基于信息化多元融合技术的建筑工业化全生命周期综合协同管理系统研究及应用

1、作者：江湖笑笑生目 录1绪论11.1选题背景11.2国内外研究现状41.3课题实施的意义与必要性82课题研究的目标和内容92.1信息化混凝土流程研究92.2课题实施的主要研发目标112.3.课题研究与开发的主要内容113课题研究的技术路线194课题研究的经济效益分析204.1研究的主要过程：204.1.1技术经济效益分析（经济、社会、环境）204.1.2推广应用前景分析（产业化可行性）204.1.3对公司提高经营业绩的作用205局现有课题研究成果216信息多元化融合技术在项目中的应用216.1设计阶段216.2施工与保修阶段226.3信息多元化融合技术在项目使用阶段应用247展望与总结247.1总结247.2展望241绪论1.1选题背景当今世界的个首要问题就是能源与资源，如何降低对能源的索取以及如何更充分的利用能源已成为世界关注的焦点。在对世界能源的巨大消耗中，建筑又是能源消耗大户，站总能源消耗量的45%。不仅如此，建筑对资源的消耗也是非常巨大的，据统计建筑消耗了全世界17%的净水资源，25%的木材和40%的其他材料。而随着我国经济的飞速发展，建筑行业也呈现出高速发展的态势。据统计，中

2、国年建设量占到了世界总建设量的的40%左右。研究统计，2006年全球建筑业总产量达到4.6万亿，而东亚（主要是中国）就占了1万亿。如何控制建筑全生命周期的能耗是当前的首要问题。然而现进的建筑全生命周期管理模式存在很大弊端，建筑全生命周期的各阶段（包括决策阶段、设计阶段、施工阶段、运营阶段）相互独立，分离。由于各阶段的信息脱离造成建筑全生命周期管理实际操作过程中很难发生作用。信息化是当今世界正在经历的一场信息革命，在社会科技、经济与社会发展的各个领域都随信息技术的发展与渗透，发生了翻天覆地的变化。人类的社会生产力达到了前所未有的新高度。全球的信息化也带来了世界经济的蓬勃发展，一个全面的信息化社会正向我们走来。信息化水平已经成为衡量-一个国家和地区的现代化程度、综合国力和经济增长能力的重要指标。建筑业从事建造环境（buildenvironment）的设计、建设和运行工作。建筑业在大多数国家里都是经济的支柱产业，但又是能源的消耗大户，同时建筑对资源的消耗也是非常巨大的，据统计建筑消耗了全世界17%的净水资源，25%的木材和40%的其他材料。建筑产品建成投入使用后也影响其周边水域、空气质量和社

3、会群体结构。由于建筑作为商品的特殊性，它生产周期长，露天生产过程中的不确定因素多，先购买在生产。建筑业生产过程复杂，涉及行业多，使得建筑业与其他行业相比，它的效率是十分低的。在过去的40多年中，其他行业的生产效率在大幅提高的同时，建筑业的生产效率事实上反而下降了288造成建筑业低效率的原因很多，包括割裂的行业结构、参与方之间的对立关系和信息管理水平差异等。在其他行业，如制造业，信息技术已经渗透到产品全寿命周期生产过程中，极大的推动了生产效率的改进，而在建筑业，信息技术的使用尚处在初级阶段，而且大部分仅限于实现手工过程自动化这方面。虽然信息技术已经用于改进单项任务的生产效率，尤其是在建造环境的设计方面，但是它几乎还没有用于解决贯穿于整个过程的集成与沟通这个更为基本的问题1891。早在20世纪80年代，美国军方为了降低成本，提高效率，发动了“无纸化”运动ContinuousAcquisitionandLifecycleSupport，简称CALS。所有参加项目的企业，以电子文档取代书面文档，即实现在项目工作中必须实现无纸化，同时必须按-定的规则与其他参建方来进行信息交换。因为在项目实施过程

4、中，各方之间的信息交换是不可缺少的，而进行无纸化的信息交换，没有规则是不可想象的。而这样的规则就是CALS规程，该规程实际上包含了一系列的标准和规定。所带来的好处是，可以实现项目信息的及时共享，从而不仅可以缩短工期，还可以降低成本。据报道，美国军方实施CALS项目后，平均成本降低了30%。在日本，近年来大力推进建筑全生命周期信息化，即CALS/EC.其特点是，以建筑的全生命周期为对象，信息全部实现电子化：利用因特网进行信息的提交、接收；所有电子化信息均储存在数据库实现共享、再利用。达到降低成本、提高质量、提高效率和增强建筑业竞争力的目的。1997年，在英国牛津大学的“国际建筑论坛”上，与会的全世界三十多位专家一致认为，建筑业在过去5年的变革大于前50年，主要表现在信息革命给建筑业带来了翻天覆地的变化。在全球建筑业的范围内，利用信息技术所带来的巨大冲击对工程设计、管理的思想、组织、方法和手段进行了持续的改进、变革和创新已成为提高业主满意度、增强企业核心竞争能力的主要手段。据1999年英国Latham报告指出，英国建筑业在5年内，通过更好地运用信息技术、新的方法、加强培训等可节省约30%的

5、建筑项目成本。而由于网站的使用，英国建筑市场每年可以节约大量资金，同时施T工期缩短15%。美国的招标网和建造网都宣称通过将建筑业带入互联网可以节约30%-35%的项目成本。2001年2月，建设部颁发了“建设领域信息化工作的基本要点”,明确提出了“用信息技术等高新技术改造和提升传统的建筑行业，用信息化带动工业化：以工业化促进信息化，同时在建设领域中培育新的经济增长点”的目标。信息技术的使用可以极大的提高建筑业的生产效率，这样可以使得建筑业与其他行业如制造业同步1921建设部在2003年发布了2003-2008年我国建筑业信息化发展规划纲要，提出了建筑业信息化发展的总体目标，主要包括：运用信息技术全面提升建筑业管理水平和核心竞争力，实现建筑业跨越式发展：提高建设行政主管部门的管理、决策和服务水平：促进建筑业软件产业化；跟踪国际先进水平，加快与国际先进技术接轨的步伐，形成一批具有国际水平的现代建筑企业。目前，我国的建设规模堪称世界之最。通过促进这一领域的信息化来提高该产业的竞争力，其重要性不言而喻。可持续性思想在建筑领域的发展虽然已有将近百年，但遗憾的是，一方面可持续发展的主题被广泛地使用，

6、另一方面其操作性概念却依然模糊。这大体是因为可持续发展概念新，内涵复杂广泛，时常过于概括，没有一个统一的技术体系来支持，而且在当今最大经济效益为最终目的建筑市场中，在设计者、开发商、承包商、制造商各司其职的建筑管理模式下，没有办法把环境与建筑设计切实有效的结合起来，更没有办法从建筑活动的全过程，即从项目构思、可行性研究、设计、施工、使用、改建、直至拆除的整个生命周期来考虑建筑的经济效益与环境效益。建筑可持续性发展的实质在于处理好几方面的关系，即当前与未来的关系、人与自然的关系以及发展经济与保护环境的关系。可持续发展的目标也必须通过包括业主、设计者、承包商、开发商、制造商、教育单位、研究机构、政府、国际组织在内的各个方面的共同努力才能实现。建筑可持续性发展的实施需要在社会、经济、技术、环境等四个方面综合考虑，在建筑方案设计方面，立足于“全寿命周期，从建筑项目构思、可行性研究、设计、施工、使用、改建、直至拆除的整个生命周期来考虑建筑可持续性设计技术与经济的关系。建筑信息模型技术的实现使得传统的建筑CAD向建筑信息化转变并进一步促进建筑设计和建造人力与物力的节约。建筑信息模型超越建筑设计中的

7、工具性，将在建筑全寿命周期各阶段带来体系和专业观念的现代化跃升，而对建筑全寿命周期中动态、零散的信息整合将使建筑设计本身更具可持续意义。建筑设计是信息处理的过程，完成对建筑信息的设计描述。传统零散设计信息延续在施工、运营维护阶段，使得建筑全寿命周期中“信息孤岛”造成信息断层、信息丢失，重复构建信息的资源浪费，为各阶段各专业之间协作造成困难，不利于实现建筑全寿命周期目标。建筑信息模型技术实现了对设计信息的集成，突破了传统图纸工具维数的缺陷，参数化的建筑设计大大提高了工作效率。建筑信息模型对信息的处理帮助设计师对方案进行全寿命周期评价，实现全寿命周期设计，更好的实现建筑的可持续发展。同时建筑全寿命周期信息模型是一“个综合性的信息模型，是对建筑项目的设计、施工和运营管理等信息的集成可视化表示，作为统-的信息平台使得全寿命周期各阶段、各组织能够实现信息共享，保证信息的完整性与时效性。信息模型的建立是从建筑设计开始，各专业不断完善、修改、补充的持续过程，达到成为真实表达信息的虚拟建筑。建筑工业化是我国建筑业发展的必然趋势，也是绿色建筑、结构优化、产业升级和进行重大产业创新的必经之路。信息技术是建

8、筑工业化的重要工具和手段，为推进建筑工业化、建筑转型升级需要，实现建筑工业化中的设计、生产、物流、施工、运维环节全流程的有效管理，我们提出开发研究以信息化多元融合技术为支撑的建筑工业化全生命周期综合协同管理系统，并以绿色建筑科技产业园的建筑工业化构件厂为协同管理系统应用示范。本课题首先分析了建筑全寿命周期各阶段运作流程、信息管理现状，并分析了现状中存在的问题，在此基础上引入建筑信息模型概念，提出建立信息模型在建筑全寿命周期中的作用以及思路和原则。根据建筑信息模型的特点，文章提出了在建筑设计阶段建立信息模型是利用信息模型实现全寿命周期管理的前提和基础。并重点探讨了引入建筑信息模型后对建筑设计各过程产生的变革，对建筑设计过程性工作和智能性工作的影响以及新的工作方式。同时在建筑前期的信息基础建设，以及全寿命周期成本控制的信息化，建筑施工、运营维护阶段对建筑信息模型的应用进行了探索。1.2国内外研究现状在当今的建筑设计中，建筑设计专业处于龙头地位，在多专业配合中具有重要作用。所以在建筑界提出建筑设计信息化的概念。建筑设计信息化是指在项目的设计阶段建立建筑的信息模型，信息模型是以三维数字技术在基

9、础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型。模型中不仅包含了建筑的几何信息还包含了更多的非几何信息。随着信息技术的发展，建筑设计信息化已经从一个理想的概念发展到今日在现实中的应用，这给建筑全生命周期中的各阶段都带来了多方面的机遇与挑战。我国自建设部1999年印发了全国工程勘察设计行业20002005年计算机应用工程及信息化发展规划纲要“以来，对勘察设计行业信息化的发展产生了巨大的推动作用，科研单位，软件商对勘察设计信息化投入了大量的人力物力，中国土木工程学会、中国建筑学会建筑结构分会及各级行业学会定期召开信息化专题学术交流会议，总结推进行业信息化建设，取得了不小的成效。自2000年以来，各单位逐步实现了绘图100%CAD化，现在各单位均已达到了全面甩图板的目标，部分单位已逐步实现管理信息化。相关软件开发单位也开发了整合办公与生产管理的MIS系统。但由于企业管理模式的多样性、需求的多变性，更关键的是管理及生产方式的改变遭受习惯阻力的因素，全面实施管理信息化需要一个相对漫长的过程。2002年开始，Autodesk提出建筑信息模型的概念，随后提出工程生命周期管理概念。国内的信息技术近几年才真正兴起，由鲁班软件率先提出和定义概念。国内厂商在信息建造阶段有了良好的开端，特别是鲁班软件、PKPM等软件公司在工程量计算领域取得了一-定进展，已发展有数万用户，并有大量成功案例。虽然为全面信息建造系统的推广应用打下了技术储备和市场基础，但国内厂商的推广领域还仅限于工程量计算，为项目管理提供工程量清单等。这些信息模型还仍限于阶段性专业与领域，很难贯穿与建筑全生命周期，成为信息链条。要解决信息交换并保证信息的完整性等诸多问题首先要确定一-个统-的数据表示和交换的标准，使不同的应用软件谁家基于一个标准的数据接口，才能实现信息交互。由此，1994年12家美国公司聚集在一-起研讨试用不同应用软件协同I作的可能性。在多方共同努力并攻克核心技术问题后，在1995年的AEC（ArchitectureEngineeringan

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