基于建筑物聯網的設計院戰略思考

■ 中南建筑設計院股份有限公司黨委委員、總會計師張瑋斌

建筑物聯網的起點是傳感器，終點是智慧生活，起點與終點之間是通過建筑物聯網串起的大數據、云計算、人工智能、智能機器人、區塊鏈、BIM技術、3D技術、沉浸式技術等。

伴隨著智慧建筑、智慧社區、智慧城市、智慧地球的推進，物聯網正在建筑行業興起，并呈現出巨大的市場空間，具有物聯網功能的新型建筑物會升級為智慧建筑的主產品。

物聯網給建筑工程領域帶來了一場顛覆性的革命，顛覆了我們的傳統思維和管理方式。這場革命把人的思維融入到智慧建筑中去，把電子芯片、傳感器、控制器等植入到人工難以介入的各類建筑墻體內、夾板中、樓層間等建筑物內部構件中。

建筑物聯網的起點是傳感器，終點是智慧生活，起點與終點之間是通過建筑物聯網串起的大數據、云計算、人工智能、智能機器人、區塊鏈、BIM技術、3D技術、沉浸式技術等。面對建筑物聯網等新技術，設計院應該如何前行？

從趨勢看眼前，設計院應建立起建筑物聯網思維

1999年，麻省理工學院自動化識別系統中心的創建者之一凱文·艾什頓創造了“物聯網”這個詞，英文Internet of Things，簡稱IOT。物聯網伴隨著新技術和新革命的發展，經過20多年的發展，推進速度日益加快，得到了世界的認知、認同。

物聯網在新時代已成為世界新潮流、新趨勢。趨勢不可逆轉，潮流不可阻擋，我們要順勢而為，謀勢而動。競爭戰略之父邁克爾·波特說：“誰看到了一個潛在的‘光明時代’，這個‘光明時代’就是物聯網。”

真正加速推進物聯網的起點，應從國家層面重視算起。很多國家從宏觀層面加強物聯網的戰略布局，如德國工業4.0、中國制造2025、美國工業互聯網等，眾多國家把物聯網作為戰略升級、技術競爭的重要戰場。作為設計企業，要從趨勢觀當前，提前謀劃，精心準備，迅速投身，運用好建筑物聯網，助推企業的轉型升級。筆者認為，要培育具有建筑物聯網的5種思維方式：

開放思維

建筑業的信息化程度之低有目共睹，信息不共通、資源不共享、技術不共有，這是思想、思維受限的表現。在萬物互聯的時代，要拋棄傳統守舊的思維方式，建立全方位、多視角、立體式地看待新時代、新技術、新熱點的新思維，形成開明、包容的思想。

互通思維

在傳統建筑中，每幢房、每層樓、每間室均是信息孤島，相對封閉，信息難以互通共享。建筑物聯網就是依靠新技術，打通阻礙、打開封環，實現萬物互聯、形成互通的寶島。

整合思維

建造具有物聯網功能的建筑物，設計院作為工程建設產業鏈的前端，要具有策劃本領、謀劃能力、籌劃水平，將這一切都整合在一張張設計藍圖上。設計師設計的是一次旅行，而非一節車廂，我們要把一次旅行過程中的所有需要安排好、整合好、協調好。

跨界思維

隨著新技術和物聯網的不斷發展，許多技術、產業、經濟的邊界越來越不清晰，這就要求設計師除了有本專業的能力思維外，還需要有鄰近專業、關聯專業、其他專業的能力思維，達到跨專業、跨領域，形成交叉思維。

生態圈經濟思維

建筑物聯網涉及軟件開發商、硬件制造商、技術集成商、設計方、施工方、材料供應方、資金提供方等。各利益相關方，本著共建、共享、共贏的原則，形成建筑物聯網生態圈。其中，一方利益受損，必然導致生態圈整體利益受傷，而受損方終將出局。因此，建筑物聯網時代下的設計院要形成生態圈經濟思維。

從業外看業內，設計院應儲備起建筑物聯網知識

國內外企業在物聯網這個世界級的戰場各展其技能，攻城掠地。在應用層面，IBM的物聯網、海爾的工業互聯網、阿里的商業互聯網、騰訊的車聯網、無錫物聯小鎮等已成為行業標桿，當德國工業4.0以智能制造為中心、海爾COSMOPlat以創造用戶為中心開展物聯網工作時，德國一名官員說：“德國最怕兩件事：智能機器人和海爾物聯網平臺”。在網絡層面，中國電信專注的物聯網領域是智慧城市，中國移動專注的物聯網領域是包括智慧建筑、智慧城市在內的8大垂直領域。

一些先知先覺的企業，預見到物聯網領域的重大機遇，開始了巨額投資：5月11日，富士康工業互聯網獲得中國證監會IPO批文，該公司稱將聚焦的下一代業務包括云計算、物聯網、AI制造、自動化、5G，預計投資273億元。

4月4日，微軟宣布，計劃在4年內向物聯網相關的各種項目投資50億美元，用于提供智能化服務。之前，谷歌計劃用5000萬美元收購物聯網平臺Xively，高調進軍AI+物聯網行業。

外面的世界很精彩，建筑行業卻很平靜。要發展建筑物聯網，必定會面臨諸多問題，首先是缺乏建筑物聯網的設計人才。作為設計院，要在建筑物聯網時代有所建樹，必須進行必要的知識儲備，主要包括以下幾方面：

了解物聯網

何為物聯網

物聯網簡言之就是萬物相連的互聯網，它是通過智能感識、識別技術與普適計算等通信感知技術，廣泛應用于萬物相連之中，實現智能化識別、監控、生產、管理和銷售的一種開放式網絡。其核心是業務和應用的創新，滿足人們日益豐富的物質和生活需要。

世界銀行全球ICT（信息、通信、技術）發展中心的首席技術官克麗絲·艾倫·維恩說，“物聯網是世界經濟游戲規則的改變者——能加速生產、克服基礎設施缺口以及驅動創新”。李開復說，“萬物互聯是大趨勢”。雷軍說，“物聯網是風口”、“站在風口上，豬都會飛”。

互聯網與物聯網的關系

互聯網的延伸、發展是物聯網；物聯網包含通信互聯網、能源互聯網、物流互聯網。互聯網與物聯網的區別在于：

（1）目的不同。互聯網著重信息的互聯、互通、互享，解決人與人的信息溝通問題；物聯網的側重點是通過人與人、人與物、物與物的互聯溝通，解決信息化的智能管理和決策控制問題。

（2）終端系統接入方式不同。互聯網是通過臺式機、筆記本、移動終端訪問互聯網；物聯網是依據應用的需要，通過電子芯片、傳感器等網絡終端連接互聯網。

（3）交互方式不同。在進行交互上，互聯網是通過人來控制物品（手機、遙控器、電腦等），實現交互活動；物聯網是通過電子芯片、傳感設備等進行自控，實現交互活動。

知曉建筑物聯網

何為建筑物聯網

建筑物聯網就是物聯網在建筑領域的應用。它是通過電子標簽、紅外傳感器、控制器、全球定位系統、激光掃描器等信息儀器設備，依照人類的美好生活愿景，遵照智慧城市、智慧建筑的頂層構筑方案，按照一定的應用場景設計，把建筑物內外的設備、構件、環境、空間、甚至人與互聯網連接起來，進行通信、信息、能源、物流的交換與運行，以實現建筑物適應人群的工作環境而實施的一種開放網絡。

建筑物聯網的技術架構

建筑物聯網的技術架構一般分為3個層級：

（1）感知層。感知層是技術架構的底基，包括二維碼標簽和識讀器、RFID標簽、讀寫器、攝像頭、GPS、傳感器、終端和傳感器網絡等，主要用于識別物體和采集信息。著重表現溫度、濕度、力度、硬度、深度、廣度和角度，類似人體五官。

（2）網絡層。該層是技術架構的中間層，包括通信網絡、網絡管理中心、信息中心和智能處理中心等，網絡層將感知層獲取的信息進行傳遞和處理。著重展現寬度、速度、深度，類似體育比賽的跑道。

（3）應用層。該層是技術架構的最高層，是建筑物聯網與各種類型建筑物的結合，形成每類建筑物和單體建筑物的智慧運用。著重體現適應度、體驗度、自我度，類似體育比賽時的感覺。

把握高新技術的新趨勢

本文僅討論建筑物聯網與云計算、大數據、人工智能、BIM技術之間的關系。

如把建筑物聯網類比為人體，傳感器好比人的五官和四肢，是建筑物聯網的神經末梢。云計算猶如人的大腦，是建筑物聯網的神經中樞。大數據仿佛是人的大腦從小到大的海量知識儲存。這些知識（數據）經過吸收、消化、再創造產生龐大的價值，是建筑物聯網的貯存中心。從技術層面看，云計算與大數據的關系類似一枚硬幣的正反面，不可分離。人工智能是建筑物聯網的智能大腦，其作用如同一個人從小學到大學，吸收了大量的各類知識（數據），不斷地深度學習、自我進化，由一名小學生成長為博士生。BIM技術如同人體三維模型，是建筑物聯網建造、運維的指揮中心。

從策劃看場景，設計院應擔當建筑物聯網建設大任

互聯網、物聯網的應用講究場景。場景設計一切以人的美好生活為核心，根據人在不同建筑物里的運動周期，設計不同的應用場景。在家庭中，依據人在家中處于休息、娛樂、進餐、學習和睡覺等不同的運動周期，進行建筑物聯網場景設計；在辦公場所，依據人在辦公場所處于駕車或步行進入辦公場所、乘坐電梯、進入辦公室辦公、會議室會客和午休等不同的運動軌跡，進行辦公場所物聯網場景設計。要策劃好建筑物聯網，解決好應用場景，需做好以下“五個化”。

系統化

建筑物聯網要從設計入手，進行系統策劃、頂層謀劃、項目計劃。要從兩個方面下功夫：一是要從建筑物聯網內部著手，從全生命周期上考慮，從設計、制造、施工、運維全過程設計；同時，從技術融合上考慮，使物聯網、BIM、大數據、云計算、人工智能、沉浸式技術完全相融。二是要從建筑物聯網與外部物聯網相連著手。建筑物聯網不是一個孤島，是物聯網生態中的一個子系統，必須考慮與外界的信息相通、技術相連、管理相近，這樣更能發揮好建筑物聯網的作用。

精益化

美國麻省理工學院教授詹姆斯·P·沃麥克等專家提出精益化生產、精益化管理理念，在各個行業得到廣泛運用。在建筑物聯網中，“精益”就是精細、精確、精準地設計，產生較高的效益、利益，即“以最小的成本，取得最大價值”。這符合經濟學原理。設計院如果在設計中達不到精益化的要求，必定提高后期的制造、施工、運維、管理成本。在設計階段，基于建筑信息模型的物聯網應用，對每一個構件均設計信息編碼并進行精準定位，讓每個構件都在建筑物聯網下運轉。通過這樣的方式便捷施工管理，合理安排工序，縮短建設工期。工期縮短，意味著建設單位投入資金的時間成本降低、市場競爭能力更強。

智慧化

隨著高新技術的研發、推廣、應用，大數據、云計算、人工智能、沉浸式技術、3D技術在各個行業進行廣泛的融合，特別是AI和物聯網的深度融合，建筑物聯網也在其中受益。設計院要充分利用AI和物聯網的深度融合技術，設計好應用場景，運用好高新技術，使得人、物、建筑、環境自然融合。

綠色化

中共中央國務院《關于加快推進生態文明建設的意見》提出“五化”同進，其中就包括綠色化。建筑物是生態文明中的重要一環，謀劃建筑物聯網必須落實綠色化，把綠色發展、循環發展、低碳發展作為設計的理念，結合可再生能源技術，充分利用新建建筑和既有建筑，構建能源互聯網，從而把建筑物聯網打造成科技含量高、資源消耗低、環境污染少的新型產業。

實用化

建筑物聯網的實用化講求經濟、實用。不追求經濟，容易導致成本過高，推廣價值有限；不追求實用，僅是花架子，容易叫好、叫奇，但不叫座。在建筑物聯網推進過程中，受電子芯片成本、高新技術發展的限制，在進行建筑物聯網策劃時，多構想應用場景，依據成本、技術分步推進，根據場景搭起建筑物聯網的技術底層構架，再根據需要增加模塊、硬件。

從財務看業務，設計院應考慮建筑物聯網的建設期成本消化和運維期的價值提升

從財務看業務，筆者認為應關注兩個維度：第一個維度是項目的甲方。甲方需要什么？一是總投資不超預算，甚至能夠節省總投資；二是工程的建設周期縮短，節省貨幣的時間價值，提前運營，產生新的價值；三是在總投資不變的情況，能夠增加工程項目的附加值（新功能）。第二個維度是項目的乙方，這里特指設計院。設計院需要什么？一是投標前算利潤，企業生存之本在于預計經濟增加值的存在；二是中標后依合同進度催回設計費。回款不按進度，導致現金流緊張。經濟危機來臨，或宏觀資金趨緊，首先倒下的企業多是由現金流緊張導致信用危機而引起的。設計院要在建筑物聯網中大展宏圖，就得研究上述的交集，既要項目中標，又要有利潤，同時給甲方帶來超值感受。

建筑物聯網需要在實施工程中增加一定量的硬件和軟件，這就會在常規建筑成本之外，增加一定量的成本支出，加大了總投資。雖然在這個環節增添了成本，但是建筑物聯網能帶來一縮短、二提升、三降低的好處，即縮短工程建設周期；提升工程管理效率和建筑物的品質和功能；降低資金的貨幣時間成本、施工和物資采購成本、建筑物運營和管理成本。

從財務角度看，有必要研究建筑物聯網建設期的成本降低，控制運維期的成本下降，把握整體的價值提升。從歷史經驗數據獲知，工程項目成本的降低，按階段劃分，設計階段可降低70%左右，施工階段可降低30%左右。因此，設計院就要充分發揮在設計階段降低工程成本的作用，既能爭取到甲方項目，又能為甲方帶來超值感受。

邁克爾·波特在其《競爭優勢》一書中指出，低成本領先戰略是競爭優勢三大戰略之首。在建筑物聯網中要充分利用5個“新”，降低成本及提升價值：

利用新科技進步，降低軟硬件價格

隨著時間的推移、技術的進步，建筑物聯網的軟硬件價格會大幅下降。在美國，2012年-2013年間用于監視和追蹤“物”的射頻識別芯片成本下降了40%。

利用新咨詢，優化成本

住建部大力提倡全過程工程咨詢，要讓設計師與造價工程師聯手并進，從項目前期開始就全過程參與項目，實行全過程工程咨詢，采取單次招標方式，使得合同成本大大低于傳統模式下設計、造價、監理等分別多次發包的成本。同時，通過限額設計、優化設計控制預算，達到總投資比概算低的水平。

利用新模式，節省投資成本

設計院要大力宣傳EPC，讓業主知曉EPC的好處，對于項目業主來講，實行EPC工程總承包模式，采取一次集中招標，避免傳統模式下的多次招標，通過新模式，大大節省成本、縮短工期、提升價值。

利用新技術，減少成本支出

利用新技術代替傳統技術。運用裝配式建筑的新技術，縮短工期，實現環保，降低工程造價，提升整體價值；運用BIM技術，實現一模多用，從規劃、設計、施工到運營全行業協同工作；BIM協同工作技術的應用可減少70%的建模工作，降低信息溝通成本，提升行業效率，提高建筑的建造、運營水平。同時，在設計階段通過BIM技術，進行碰撞檢查，避免施工階段發生的設備管線沖突，減小成本支出。例如，降低設備管線層的高度，從而可實現公共建筑的層高降低0.1米-0.2米，直接節省工程造價3%，同時可減小后期空調系統負荷，降低物業運營成本。

利用新產品，提升整體價值

利用性價比高的產品代替性價比低的產品。例如，使用纖維增強復合材料（FRP）代替傳統材料；使用新型墻體材料代替傳統材料；使用太陽能發電設備代替傳統石化能源設備。思科公司預測，到2020年，物聯網將通過節約成本和增加收益創造14.4萬億美元的價值。

從生態看個體，設計院應找準建筑物聯網的定位

生態系統發展的重要性，從谷歌眼鏡與蘋果手表可窺一斑，據調查顯示，美國蘋果手機用戶有40%的人愿意購買蘋果手表，而谷歌眼鏡在曇花一現之后無疾而終。原因在哪里？谷歌眼鏡對于搜索引擎的谷歌是一種“獨立發明”，蘋果手表對于蘋果手機是一種“關聯發明”，這是生態系統的差別。

建筑物聯網是一個龐大的生態系統，它由軟件開發商、硬件供應商、技術集成服務商、通信服務商、設計服務商等共同構成，更廣義的還可以包括傳統建筑物所需要的施工方、物資供應方、運維方等。

而對博大精深的生態系統，設計院的定位在哪里？筆者認為，大致可分為5個側重點或傾向性。

專項型

以建筑物聯網專項設計為主，是中小型設計院的側重點，重點在做“專”。例如，可專注設計新能源建筑物。杰里米·里夫金在《第三次工業革命》一書中提到第三次工業革命中有5大支柱，其中有兩項與建筑物有關，可將建筑物設計成發電廠，可把建筑物設計成電能貯存器。德國在過去10年，已有100萬平方米的建筑轉化為布局綠色微功率的電廠。

綜合型

借助物聯網技術實現建筑綜合設計，是大中型設計院的關注點，建議成立物聯網設計院（室）或高新技術院（室），研究高新技術與建筑設計的技術融合，重點在做“全”。

總包型

以集成物聯網技術的建筑工程EPC為主，是大型設計院的突圍點，將建筑物聯網與EPC生產周期交匯，重點在做“大”。

總包型

以建筑物聯網的PPP為主，是擁有央企背景的設計院或已上市的設計院的發展點，用資本牽引建筑物聯網，重點在做“廣”。

平臺型

以網絡平臺為主，是轉型為平臺公司的設計院的升華點，用網絡平臺連接建筑物聯網，形成龐大的工程生態圈，重點在做“圈”。

為順應時代變革、推動轉型升級、解決行業痛點、促進行業發展、實現與行業內各企業共榮共贏的目標，貫徹“三個轉型，三個升級”的企業發展戰略，中南建筑設計院股份有限公司應時研發了大A工程網，打造成為全國首家工程全產業鏈服務互聯網平臺。

平臺啟用資源交易、數據共享、智能協同三大系統，達到全鏈條、全要素、全方位3個集成，構成行業生態圈。平臺業務涉及工程業主、工程資本、工程咨詢、工程設計等12大板塊。現已有諸多服務商入駐，并成功發布多類型專項服務，并吸引眾多專家簽約入駐，逐步形成“1+N工程”全產業鏈服務生態圈。

現代政治學之父，《君主論》作者馬基雅維利曾說過，“任何一件事情如果不能使參與者都獲利，那么都不成功，即使成功也不會長久”。因此，在建筑物聯網時代，企業一定要打造共創共贏的生態圈。

版權聲明：本文刊登于《中國勘察設計》雜志2018年6期，版權為《中國勘察設計》雜志社及作者所有。