智能建造理论与实践 课件 3.8节 大数据与智能建造管理创新

第三章智能建造平台体系3.8大数据与智能建造管理创新给我提供一些数据，我就能做一些改变。如果给我提供所有数据，我就能拯救世界。——微软史密斯3.8大数据与智能建造管理创新信息化时代“大数据”的内涵数字制造人工智能物联网……大数据机器人云计算智能建造时代下的大数据，不仅是简单的数字叠加和集合，更是价值信息的挖掘和有效集成，这就需要人员的整合、流程系统的整合、以及软硬件资源的整合。智能建造集成人工智能、数字制造等先进技术，确保建筑物生命周期全链条的各阶段、各专业、各参与方之间的协调工作，实现智能化设计、数字化制造、装配式施工和智能化管理。3.8大数据与智能建造管理创新工程大数据推动产业变革（四方面）产品形态的变化市场形态的转变生产方式的变革行业治理的变革数字化背景下建筑设计、建造不再是靠一般的设计，是通过数字建模，基于模型的设计平台经济非常具有生命力，平台价值取决于在这个平台上连接用户数量，平台价值与平台上用户数量平方成正比，数量越多平台价值就越大大数据的出现给人类生产生活方式带来了巨大的变革。诸如建筑模块体系怎么定义、建造资源协同机理与调度优化体系等亟待解决的难题都可以从中获得答案从管理到治理，从单项监管到共生治理，被动受理到主动服务，经验决策到数据驱动，封闭循环到开放进化，必须建立一个开放式行业大数据平台4项支撑技术：工程软件、工程物联网、工程机械和工程大数据3.8大数据与智能建造管理创新大数据思维开启建造新模式工程建造管理模式的变革随着信息化技术水平的提升，“互联网+”通过B1M模型、大数据、物联网、移动技术、云计算等现代信息技术作用于工程建造领域，引起工程建造管理方式和模式的深刻变化工程运维管理的变革从工程生命周期来看，信息技术在运维阶段的应用能够更好地实现工程的应用价值，如BIM模型的使用可以实现设计、施工和运维的信息共享，并辅助工程运营维护管理，有效减少“信息孤岛”现象3.8大数据与智能建造管理创新大数据思维开启建造新模式——工程建造管理模式的变革材料供应管理变革在“互联网+”的环境下，RFID、GPS、G1S等技术可以实时搜集材料供应信息，进而实现实时的识别、定位及跟踪，并通过工程建造平台传递与共享相关信息，为材料供应管理带来新的机遇质量管理变革在“互联网+”的环境下，大数据、BIM模型、人工智能等技术可以实时采集、分析处理与共享工程质量信息，质量管理方式也将发生多方面的变革。如：通过各种先进的质量检测手段和网络技术，获取大规模的工程质量检测数据安全管理变革在“互联网+”的环境下，现场安全感知、定位与跟踪技术的大量应用，改善安全状态和行为实时监测手段不足的问题，而大数据挖掘、仿真模拟和虚拟现实等技术的采用，提高了安全状态和行为的识别能力3.8大数据与智能建造管理创新大数据思维开启建造新模式——工程运维管理的变革工程运维管理的数字化工程运维管理方式从手动转变为数字化，达到工程生命周期内信息共享、协同工作的目的，如工程质量信息的追溯等工程运维管理的可视化运用物联网、BIM以及VR等技术，运维人员可以清晰、直观地了解工程设施的实时状况，解决人工运维巡检易留“死角”的问题工程运维管理的智能化运用大数据等智能技术分析运维数据，对设施故障进行预测预警，并实现精确定位，提高运维管理效率3.8大数据与智能建造管理创新大数据实现智能感知2022近年来随着移动互联网、物联网以及移动设备的广泛使用，大数据来源愈发分散且呈现井喷态势。大数据感知的核心是从大规模、分布式、泛在性的大数据中获取有价值的数据。如何从细粒度的个体层面更有效地感知数据，并利用群体智能来提升大数据的感知能力，成为了研究热点；特别是其中应用到的任务分配、优化、调度等思想，是管理科学长期关注的重点，也是在数据智能时代值得持续关注的科学问题之一。数据智能：通过大规模数据挖掘、机器学习和深度学习等预测性分析技术，对现实应用场景的内外部多源异质大数据进行处理和分析，从中提取有价值的信息或知识，并用于提升复杂实践活动中的管理与决策水平。3.8大数据与智能建造管理创新BIM+大数据服务智能建造第一层含义：广义大数据指基于非特定目的，对信息数据的收集和记录“第二层含义：狭义大数据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。大数据4V特点：大量（Volume）、高速（Velocity）、多样（Variety）、价值（Value）3.8大数据与智能建造管理创新BIM——集成数据、信息的工具在智能建造管理中的应用网页三维可视化施工管理成本管理质量管理变更索赔管理安全管理供应链管理运营维护管理BIM在智能建造管理中的八大应用3.8大数据与智能建造管理创新BIM——集成数据、信息的工具在智能建造管理中的应用据统计，美国的Autodesk和国内的盈嘉互联、广联达基本可以实现建筑三维模型的网页可视化，极大地方便了建筑行业的图形交流，改变了传统复杂的预览方式在施工现场进行合理的场地布置，所有施工材料的进场、调度、施工和撤场都可以清晰的实时监控，现场管理人员可以用BIM为相关人员展示和介绍场地布置、场地规划调整情况、使用情况，从而实现更好地沟通利用BIM技术可以通过分析建筑物的结构配筋率来减少钢筋的浪费，与RFID技术结合来加强建筑废物管理，回收建筑现场的可回收材料，减少成本传统的建筑质量管理工作存在数据冗余、无法共享等问题BIM具有信息集成整合，可视化和参数化设计的能力，可以减少重复工作和接口的复杂性网页三维可视化施工管理成本管理质量管理3.8大数据与智能建造管理创新BIM——集成数据、信息的工具在智能建造管理中的应用成功的工程变更管理有助于项目工期和投资目标的实现，BIM技术通过模型碰撞检查工具尽可能完善设计施工，从源头上减少变更的产生PtD方法：通过BIM模型构件元素的危害分析，给出安全设计的建议，对于那些不能通过设计修改的危险源进行施工现场的安全控制基于BIM的建筑供应链信息流模型可有效解决建筑供应链参与各方的不同数据接口间的信息交换问题，电子商务与BIM的结合有利于实现建筑产业化BIM技术具有空间定位和记录数据的能力，将其应用于运营维护管理系统，可以快速准确定位建筑设备组件。BIM可进行建筑物资产管理及空间管理变更索赔管理安全管理供应链管理运营维护管理3.8大数据与智能建造管理创新5DBIM技术实现项目管理“以大管小”以大数据为核心，连接3D模型、时间和成本，项目设计、施工、建材供应、财务预算决算等各个作业产生的工程数据和业务数据都体现在BIM模型上，并随时存储、搜索、计算和追溯，支持项目高管对各部门的下沉式追踪监控，用大数据强化管理精细度5DBIM德国“数字战略”——工业4.0——德国RIB集团iTWO4.03.8大数据与智能建造管理创新BIM与大数据的微妙关系信息的录入、信息的传递、信息的读取交付标准最重要的一个规则就是规定如何录入信息，解决怎么画、怎么建的问题画法主要涉及2D，建法主要涉及3D（3D就是能否在准确的时间把正确的构件放到正确的位置当中）无论是4D还是5D，这一切都是基于3D3D建筑信息模型+“时间进度信息”+“成本造价信息”集成了工程量信息、工程进度信息、工程造价信息建筑业信息化、虚拟建造技术的核心基础模型实现以“进度控制”“投资控制”“质量控制”“合同管理”“资源管理”为目标的数字化三控两管项目总控系统工程造价专业（5DBIM）任何一个企业和个人，都应该先建立起自身数据库，完善造价信息资源整合，做到人人都是数据库，人人都是数据源3.8大数据与智能建造管理创新建筑行业大数据时代的BIM具体内容BIM建筑行业大数据源代码BIM的核心在于信息，其应用是大数据时代的必然产物。而BIM作为建筑业的源代码，其不仅能够处理项目级的基础数据，最大的优势是承载海量项目数据。将原有的“设计-现场施工”模式转变为“设计-工厂制造-现场装配”的模式。一个建筑的呈现也即一个产品的制造过程，产业化的目的即是将建筑建造过程趋于制造行业的制造过程。跨界整合社会资源将是建筑行业需要面对的问题，BIM作为建筑的源代码，将是建筑业跨界资源整合的唯一途径，成为寻找最优资源整合的利器。建筑产业化制造方式的回归跨界资源整合3.8大数据与智能建造管理创新建筑行业大数据时代的BIM具体内容大数据云计算BIMGIS物联网大数据、云计算、物联网、GIS、移动互联等信息科技信息科技的快速发展，使建筑创作走向了建筑创新，使智能建造走向了智慧建造BIM与信息科技的跨界整合城市和景观规划、建筑设计、旅游和休闲活动、3D地图、环境模拟、热能传导模拟、移动电信、灾害管理、国土安全、车辆和行人导航、训练模拟器、移动机器人、室内导航等应用领域GIS的着重于地理空间信息的应用，BIM关注于建筑物内部的详细信息BIM和GIS整合移动互联3.8大数据与智能建造管理创新BIM与大数据融合是大势所趋ABIM正向设计趋势显现；施工BIM应用项目数量继续高速增长；跨专业的融合呈现延伸趋势面向工程全生命周期服务的趋势更加明显，跨专业集成应用更多BIM是数字化技术的支撑，

也是数字化的基座B在数据方面互联互通，能够有效提升行业整体的数字化水平实现数据互联，首先要有比较坚实的开放的数字化平台发挥数据的价值，便要求平台一定要有融合能力真正数字化技术不在于

数据的产生而在于应用传统技术与信息化、数字化相互融合实现数据互联互通，打造生态平台3.8大数据与智能建造管理创新“BIM+大数据”集成研究现状研究热点发展趋势主要关注点在智能建造、智慧城市、智慧决策等方面，相关技术研究主要包括信息化平台构建、系统设计研发、各项应用技术的研究创新国内研究趋势较为规律，响应国家政策方针，服务智慧城市建设、装配式建筑发展；国外趋势不太明显，但研究动向集中于大数据分析下的建筑能耗评估、监测数据分析与可视化、安全管理等3.8大数据与智能建造管理创新DCIM平台服务智能建造运维管理帮助梳理数据中心日益密集的机电管线和网络线路，让运维管理人员从平面的图纸及网络跳线表中解脱出来，能够更加直观地了解数据中心管线分布及走线情况集成了数据中心机电各系统的内在逻辑关系，帮助DCIM基础设施管理系统清晰梳理机电各子系统，在运维管理时故障定位更加便捷、高效集成了数据中心各机电设备的运维信息及资产信息，帮助DCIM系统开展机电设备管理及资产管理BIM三维可视化BIM运维模型BIM信息模型DCIM是一种数据中心基础设施全面管理的方式和方法，更加关注数据中心各专业子系统的模型标准化、业务逻辑化，处于各专业化子系统的上层，能够根据提取的信息分析数据中心内基础设施运行的影响，提供从规划、调优、预测到变更等多个维度的数据支撑，并进行BIM可视化管理3.8大数据与智能建造管理创新DCIM平台服务智能建造运维管理DCIM平台通常应用在大中型数据中心，采用分布式数据处理方式，管理对象涵盖数据中心IT设备及各类机电设备系统架构图如左图所示包含模块：IT设备管理、IT设备监控、动力监控、环境监控、安防监控、资产管理、容量管理、能源管理、备品备件管理、管线管理、知识库管理、日常维护管理3.8大数据与智能建造管理创新智能建造大数据的采集与获取采集渠道——BIM数据中心BIM数据形成过程所有的工程建造服务会生成涉及成千上万个工程构件的海量工程项目数据。不同的工程建造服务过程信息与数据中心的交互形成不同类型的BIM数据3.8大数据与智能建造管理创新采集渠道——BIM数据中心服务类型支持数据与BIM模型的关系设计服务空间几何数据、材料信息、造价信息、设备信息等形成设计信息模型

（3D模型）生产采购服务生产信息、质量监测信息、存储信息、运输信息等形成生产采购信息模型施工服务进度信息、质量信息、成本信息、安全信息、资源信息及施工方案等形成施工信息模型

（包括4D、5D等）相关支持服务服务提供者、服务流程、服务的信息支持类型及管理对象等BIM模型的基本信息、并支持BIM模型的形成工程建造服务主要分为四大类：设计服务、生产采购服务、施工服务和相关支持服务。从工程建造服务的基本属性可以看出，不同类型的服务拥有不同的数据。3.8大数据与智能建造管理创新采集渠道——BIM数据中心不同类型服务的动态数据通过数据中心为实现各种工程建造管理提供了决策支持。BIM数据支持各类工程建造管理的过程3.8大数据与智能建造管理创新采集渠道——BIM数据中心工程建造管理与BIM数据的关系BIM模型对工程建造管理的支持设计管理进行数字化、参数化三维建模、形成3D模型支持设计模型检查、设计方案可视化及设计方案模拟等进度管理进度信息与3D模型结合，形成4D模型可以对工程建造进度动态跟踪，找出实际进度与预计进度的差距，及时予以纠正质量管理质量信息与4D模型结合，形成包含质量信息的BIM模型将BIM模型与信息采集技术相结合，实现质量的实时跟踪和控制安全管理安全信息与4D模型结合，形成包含安全信息的BIM模型通过BIM模型和现场传感器采集的实时信息相结合，实现安全风险的预警成本管理成本信息与4D模型相结合，形成5D模型可以实现成本的实时监控，并分析偏差产生发的原因，实现项目成本的精细化管理材料供应管理材料供应信息与4D信息结合，形成包含材料供应信息的BIM模型将BIM模型与信息采集技术相结合，实现对工程材料的实时追踪工程建造管理主要包括设计管理、进度管理、质量管理、安全管理、成本管理和材料供应管理等BIM数据与工程建造管理的关系3.8大数据与智能建造管理创新获取方式——信息支撑技术——信息采集技术RFID技术GPS、GIS技术视频监控技术三维激光扫描技术典型的RFID系统主要由阅读器、电子标签、RFID中间件和应用系统软件四部分构成。RFID技术可用于工程建造的质量管理、进度管理、安全管理和材料与设备管理GPS可以用于工程建造现场具体对象的室外定位和跟踪。GPS与RFID结合可提供工程构件和材料的定位信息；GIS和BIM相结合可为工程大型施工设备确定可行施工区域由现场摄像机采集视频信号，通过网络线缆或视频电缆将图像传输到控制主机，控制主机再将视频信号分配到各监视器及录像设备，将需要传输的语音信号同步录人录像机内全自动高精度立体扫描技术，利用高速激光扫描测量的方法。进度管理：准确衡量工程进度；质量管理：提高质量检测效率；安全管理：得出危险源变化趋势；竣工验收：提高准确性3.8大数据与智能建造管理创新获取方式——信息支撑技术——互联技术物联网是通过信息传感设备，按约定的协议，把任意物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络物联网CPS通过物联网将RFID、传感器等技术采集的建造过程动态信息实时传送，实现建造过程中的人、设备、资源等的互联互通CPS是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，能够通过3C（computer、communication、control）技术的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务CPS能够改造传统的施工技术，在感知工程建造环境变化的基础上，通过建造和计算过程的融合，自主适应环境的动态变化，实现工程建造过程的信息交换、资源共享和协同控制3.8大数据与智能建造管理创新基于大数据的智能建造管理平台智能建造作为一种新的工程建造模式，运用ICT手段，实现工程建造中的人、机器、资源、环境的实时连通、相互识别和有效交流，通过大数据处理平台建立各类标准化的应用服务，实现共享，使相关参与方协同合作，实现安全、高效及高质量的现场施工。3.8大数据与智能建造管理创新基于大数据的工程造价信息管理平台——平台的总体架构数据集成层数据存储层数据处理分析层数据输出展示层主要处理平台的数据来源，数据可以是oracle.MySql数据库或其他数据库;数据结构多样化，包括结构化的数据、非结构化的数据及半结构化的数据文件存储层使用Hadoop技术体系的HDFS.HCatalog及Hbase等组件，通过HDFS的分布式文件技术，将不同地方的存储设备组织起来主要包括Hadoop技术体系的Mapreduce、Hive及Pig等技术;其中Mapreduce是数据处理的核心，它主要负责大数据的并行处理终端通过Web服务器、PC、手机、平板电脑等进行数据的展示输出考虑到技术的合理性可行性，采用Hadoop大数据处理架构。考虑到工程造价信息的大数据背景，本平台分数据集成层、数据存储层、数据处理分析层、数据输出展示层，同时用相关的标准和规范来约束、支撑架构设计3.8大数据与智能建造管理创新基于大数据的工程造价信息管理平台——平台的组织架构平台应用支撑主要为支撑平台应用的一组服务，包括数据管理服务、注册服务、用户管理、消息服务等数据交换服务主要为数据交换服务的相关组件，包括接口服务、工作流配置服务、规则管理服务、数据转换服务等平台应用主要包括平台的信息采集、信息发布、信息检索、决策支持等相关应用。IT基础部署平台的硬件和软件环境，支撑整个平台的正常、高效运行，主要包括主机、存储、网络等设备，及操作系统、系统相关软件等业务系统接入主要接入外部投资决策、设计、招标采购、施工、竣工结算等阶段相关系统，将业务数据整合到平台数据资源中心数据资源中心整合了工程造价信息资源数据，主要包括政策法规库、人材机价格信息库、工程造价指标库行业信息数据库等3.8大数据与智能建造管理创新基于大数据的工程造价信息管理平台——平台的技术体系架构Hadoop技术是当下处理大数据的王者技术，它具有低成本、高性能等优点，在众多商业机构和科研院所广泛应用。在基于大数据平台的组织架构设计中，平台应用Hadoop技术来进行组织架构，选用的是Mater-slaves架构首先通过数据组件，从外部业务系统收集数据信息并将收集到的图片、视频等非结构化数据存储在分布式集群Hadoop的HDFS上接着通过消息组件将收集到的数据信息交由数据查询组件进行查询操作在查询的基础上会进行数据分析数据查询分析结束后，由消息中间件将数据的操作返回给客户端3.8大数据与智能建造管理创新基于大数据的工程造价信息管理平台——平台功能设置1工程造价信息数据采集系统3工程造价信息数据检索系统4工程造价信息数据分析系统5平台维护系统该模块主要用于采集工程造价相关基础数据，主要包括工程造价相关政策、法规及建设行业标准规范、图集定额等该模块主要是发布人材机价格分析，同时对材料的价格趋势进行综合对比分析主要为工程造价相关单位提供工程造价信息检索该模块主要通过应用程序与数学模型，对工程造价中的数据进行提取、整理、分析，主要包括基于灰色关联的投资估算、工程造价指数预测主要为平台管理员对工程造价信息管理平台进行管理维护，包括基础数据管理、业务状态修改、用户权限管理、日志管理及数据的恢复与备份等2工程造价信息数据发布系统3.8大数据与智能建造管理创新华西集团智能建造管理系统工程指挥中心针对“人、机、料、法、环”等多要素实现数字孪生，利用互联网、物联网、云计算、人工智能、BIM等新一代信息技术赋能于华西集团建设施工全过程华西集团智能建造管理系统3.8大数据与智能建造管理创新满足政策，统一管理，全国适用“1+N+M”模式统一数据中心，实时数据联动和传输统一的开发者平台，标准化的数据接口多方协同，提高信息传递效率华西集团智能建造管理系统——技术方案要点1个平台（华西集团智能建造管理平台、1个数据库（华西集团工程项目与施工大数据）、1套APP，N个服务商，M个硬件基于智能建造管理平台，深挖重点业务地区政府标准，建立政府标准数据库，，结合项目诉求，对各项指标进行拆分、校核统一数据中心，实现与数字化平台其他模块的数据库进行实时数据联动和传输，支持集团数字化平台如招投标、合同签订、项目验收、库存管理等的协同运行搭建统一的开发者平台，实现数据统一汇总和处理。建立标准化数据接口，满足现有项目的数据接入，保证现有项目数据接入的高效通顺将智能建造与建筑施工项目管理相结合，利用物联网设备和5G技术，在满足各地政策要求的同时，实现职责划分，精准推送，满足逐级管理需求，实现企业高效管理3.8大数据与智能建造管理创新华西集团智能建造管理系统——技术方案要点华西集团智能建造管理系统架构3.8大数据与智能建造管理创新华西集团智能建造管理系统——产品特点主要由劳务实名制系统、视频监控、塔机监控、环境监控、非道路移动机械及运渣车管理、安全/质量巡检、进度管理、安全教育管理、危大工程管控、物料管理等多个板块组成“数据采集、现场管理两个维度在智慧工地数据库进行数据存储、数据分析、问题分类、分级推送，最终进行预警通知、数据报表、作业联动、变化趋势的可视化呈现“3.8大数据与智能建造管理创新华西集团智能建造管理系统——产品创新点智能建造管理系统构建基于云计算、边缘计算的离网、在线双智能“大脑”系统，实现了智能建造全生命链条的“人、机、料、法、环”五大要素的信息采集和管理3应用创新针对智能建造物联网构建本身，研发电子标签，传感器、摄像头、红外感应器等几十种在智慧工地中使用的传感器2理论创新利用大数据和建筑案例深度学习的方法，确定20项因素指标，应用ISM+AHP方法，识别因素指标的层次关系及影响力1技术创新3.8大数据与智能建造管理创新华西集团智能建造管理系统——应用成效数据互联互通打通项目数据的互连通道，提高了华西集团管理效率预警警报体系建立了企业智能建造相关技术、数据标准/导则，形成了项目预警报警体系数字化管理平台建立了数字化管理平台，构筑竞争新优势标准化业务流程完善了项目监管体系，形成标准化业务流程3.8大数据与智能建造管理创新恢恢信科智能建造大数据管理平台由重庆大学、英国萨里学、英国诺森比亚大学、广怀集团院士专家工作站核心科研团队成员共同发起成立的云计算、大数据、物联网国际化产学研协同创新高科技公司专注于城市操作系统、BIM轻量化引擎、领域知识图谱引擎研发及运营，成功研发