由BIM转向CIM与区块链技术方法分析

1.1BIM的概念

BIM是一个完备的三维空间及多维信息模型，可以将整个生命周期不同阶段的建设项目的工程信息、施工流程等资源整合到一个模型中，方便项目参与者使用。

1.2 CIM的概念

城市规划，设计和管理过程中的智能决策在对城市实体信息的细化、可视化、动态和整合的影响。这是城市数字描述和表达的技术描述，即CIM（城市信息模型）。CIM是一种数字描述和各种物理指标及其在城市和地下，室内和室外的时空状态。

1.3 区块链（blockchain）的概念

区块链是基于P2P网络技术，数学，密码学和时间戳技术的电子现金系统的架构概念，其是基于通过互联网技术产生的人和人之间互信的概念。

2.1 BIM技术对传统建筑业的地位

随着建筑业信息技术的快速发展，建筑企业应更加注重信息、知识和技术，通过优化生产资源和要素的分配，使生产方法更加高效和密集。而随着BIM技术的普及和应用，建筑业的增长方式将转向知识型的生产、传播和应用。

2.2 BIM技术优化建筑项目各流程

BIM技术的产业化应用对经济、社会和环境都有很大的影响。斯坦福大学综合设施工程中心（CIFE）分析了使用BIM的32个项目的研究，并得出结论，BIM将使用在建筑行业并会产生以下影响：

（1）消除40%的预算外变化；

（2）成本估算控制精度在3%以内；

（3）降低成本的预计时间减少了80%；

（4）通过识别和解决冲突，将合同价格降低10%；

（5）项目期限缩短7%, 投资回报提前实现。BIM技术在建筑行业的应用与发展，不仅节约了资源, 提高了生产率，还促进了产业升级，提高了建筑业的经济效益。

2.3 BIM技术是推动建筑业绿色建筑快速发展的重要手段

绿色建筑的目标是节省土地、能源、水、材料，资本，并确保低碳排放，而BIM正是实现这一目标的一种有效的手段。BIM是良好的建筑信息载体。使用这种载体，可以整合各种建筑材料设备、资源和系统等各种信息，集中管理，以实现所有信息的完整性、准确性、可控性和一致性，最终可控制成本，保证质量和效率。

2.4 由建筑信息模型（BIM）转向智慧城市 CIM）

CIM在城市规划、土地资源管理、综合管廊管控、交通治理等领域承担着越来越重要的角色，技术人员和一些学者开始关注如何发展城市建模技术，以更好地对城市进行数字化描述和表达。

根据NBS的调查，目前Level 2 BIM在英国的应用己经有了很大的进步，因此英国政府开始开展Level 3 BIM的工作。Level 3 BIM的核心是强调所有的建筑参与者在一个统一的、共享的模型进行工作，以促进更深的合作，但是会面临很多问题，如合同纠纷、知识产权、安全性等，区块链技术可能是打开Level 3 BIM的钥匙之一。

3.1 记录不可更

根据Level 3 BIM的要求，BIM模型需要分享，不可避免地会面临模型之前的记录被删除或被恶意篡改的风险。运用区块链技术，使得拥有者和后来者都无法删除或篡改曾经做过的任何记录。同时，由于区块链技术记录了整个项目从无到有的过程，也使得项目更加透明，避免了合同纠纷等问题。

3.2 模型、数字构件的拥有权和知识产权的证明

模型和数字构件一旦共享给其他不同专业和不同公司之中，也会产生拥有权和知识产权的问题。使用区块链技术，可以给每个构件和模型赋予一个地址（如比特币的地址）并记录在区块链上。如某个暖通设计师建立了一个空气处理器的族，并赋予其区块链中一个特定地址。后来者只能看到该族，但无法修改和占有该族。后来者需要使用该族，就必须向拥有者申请。

3.3 将模型与实物链接

在施工过程中，区块链技术可以将BIM中的构件与实物进行链接。实物在工厂生产过程中添加一个可以连接互联网的微芯片，并且与已存在区块链的BIM相通。这样一方面记录实物的位置，同时也将实物的数量和BIM对应了，提高了施工的供应链管理。过去虽然也使用WSN（天线传感器网络）技术用来记录实物，但是由于WSN技术是非去中心化的，所以面临安全的问题。相反，区块链技术可以解决。

3.4 去中心化的公共数据环境 CDE

公共数据环境是英国定义中央数据存储库，内容包括建设项目所有文档，非几何资产和BIM模型，旨在增加项目成员之间的协作，减少错误和避免重复。但是CDE有个致命问题：安全，尤其是涉及到涉密或敏感项目。或许区块链技术的去中心化和加密机制能有效解决这个问题。

4.1 应用方向

区块链+CIM中，区块链分为以下4方面应用

（1）记录价值的交换；

（2）监管智能合约；

（3）去中心化性；

（4）确认数据的存在。

4.2发展设想

4.2.1 智能合约

一个智能合约是一套以数字形式定义的承诺，包括合约参与方可以在上面执行这些承诺的协议。数字形式意味着合约不得不写入计算机可读的代码中。这是必须的，因为只要参与方达成协定，智能合约建立的权利和义务，是由一台计算机或者计算机网络执行的。将BIM与区块链技术结合也可促进智能合约的使用，这是一种旨在执行项目条款的计算机化交易协议，取代了对于第三方“中间人”的相互信任。

4.2.2 DAO （去中心化的匿名组织）

一系列的智能合约可以用于创建一个DAO，这个组织遵循着基于智能合约编译成计算机程序的规则而运行。在建筑内可以安装的测量设备传感器，其通过物联网 IOT）与区块链相连，则该建筑在工程开始、建造和使用阶段都可以被设置成为和视作一个DAO。

4.2.3 身份的验证授权

电子ID的创建使得人们可共享经过权威机构验证的相关信息。供应商的身份可在区块链上被安全地记录，同时这些信息可用于工作和合同中信誉的建立。这个身份和信誉系统可使并不互相了解和信任的人们发生商业联系。

在河北雄安新区规划纲要中，有提到“推动信息安全技术研发应用，发展规模化自主可控的网络空间安全产业。超前布局区块链、太赫兹、认知计算等技术研发及试验”。在雄安新区全球推介活动上，有提出雄安将拥有功能强大的“城市大脑”，运用大数据、BIM、云计算、区块链、人工智能等新技术，规划建设雄安智能城市大脑的看法。未来雄安将在数字城市中模拟仿真，在现实城市中优化运行，真正实现城市智能治理和公共资源智能化配置。雄安新区也设立区块链资金管理平台，"数字雄安”建设要聚焦大数据重点应用领域，抓紧建立雄安公民个人数据账户系统、雄安房屋租赁大数据管理系统，搭建雄安新区区块链及数字诚信应用平台，设立"数字雄安”可视化展示中心等。未来，随着雄安新区为试点，将会有越来越多的城市开展“CIM”工程。