本篇文章给大家谈谈区块链技术支持如何建设,以及区块链技术如何实施对应的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔。
近日,江西省省工信厅、省网信办联合印发《江西省加快推动区块链技术应用和产业发展的实施意见》,提出到2025年,全省区块链产业综合竞争力全面提升。打造2到3个区块链产业发展集聚区。明确建设区块链名园,培育区块链名企业,打造区块链名品。
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这篇文章,我们聊聊区块链和建筑行业的结合及应用。
在开始正文之前,先解释一下BIM的概念。
BIM (Building Information Modeling) 建筑信息模型化。美国国家BIM标准里面对BIM做了如下的解释:
(1) 以数位化方法表达一个设施的物理和功能特性。
(2) 一个共享的知识资源。
(3) 分享跟这个设施相关的信息,在设施的整个生命周期中为所有的对策提供可靠依据的过程。
(4) 在建设项目的不同阶段中,各参与者经由在信息模型中嵌入、提取、更新和修改信息,以支持与反应各自职责的协同作业。
建筑业是当今全球范围最大的行业之一,未来依然将是世界经济增长的关键驱动力。
建筑业在我国国民经济中的地位举足轻重。国家统计局数据显示,2020年我国国内生产总值为 101万亿 元,其中建筑业总产值为 26万亿 ,占比超过 25% 。
建筑业是一个古老的行业,早在2000多年前的古人就修筑了万里长城、古埃及的金字塔这样的宏伟工程。但是发展至今,建筑业的整体管理水平和效率依然很低,其主要原因大概可归结为以下五点:
1)项目的一次性;
2)组织的松散性和临时性;
3)管理的碎片化;
4)合作的多方性和低效性;
5)生产过程的非标准化和非工业化。
以上原因带来的问题也显而易见:
1) 信任缺失 ,由于项目的一次性、组织的临时性、合作的多方性,带来不可避免的信任缺失。
2) 效率低下 ,由于组织的松散型和临时性,生产过程的非标准化和非工业化,高耗低效,整个建筑行业施工企业的利润水平平均只有3%左右
3) 风险可控性弱 ,由于缺乏系统性的标准化管理体系、管理碎片化,导致工程延期、设计变更、费用索赔几乎每个项目都不可避免。
国内建筑信息化经历了三个阶段,目前正处于第三阶段:
第一阶段: 设计信息化 ,90年代“甩图板”工程推动国内 CAD 技术应用的普及;
第二阶段: 企业信息化管理 ,2005年计算机辅助管理问题解决实现项目和企业管理信息化;
第三阶段: 全生命周期信息化 ,2015年BIM 技术的应用助力建筑业全生命周期信息集成。
1.为何要在建筑领域实施BIM?
住建部 在《 住房城乡建设部关于印发推进建筑信息模型应用指导意见的通知 》中对BIM应用的意义有详细解释,指导意见指出: BIM要为产业链贯通、工业化建造和繁荣建筑创作提供技术保障。也就是说BIM是建筑业工业化转型的技术基础 。
2.BIM具体能干什么?
1)实现建筑全生命期各参与方在同一多维建筑信息模型基础上的数据共享;
2)支持对工程环境、能耗、经济、质量、安全等方面的分析、检查和模拟;
3)为项目全过程的方案优化和科学决策提供依据;
4)支持各专业协同工作、项目的虚拟建造和精细化管理。
3.建筑工业化的意义
1)工业化生产的材质和装配式的建造方式更容易形成一套规范化系统,确保产品品质;
2)装配式建筑的大部分构件均在工厂完成,整体交付比传统建筑快 30%~50%;
3)装配式建筑现场以干法作业为主,可有效减少能源消耗以及环境污染,低碳环保;
4)装配式建筑由于其可拆除的特性还可以实现重复利用;
5)装配式建造成本的下降空间就目前而言,远高于传统建筑,后期运维费用更低,全生命周期具有更大的成本优势。
建筑工业化转型已成为国家级战略
住建部等各部位近年来陆续出台多项促进建筑业工业化、数字化、绿色建造、智能建造的重要政策。
2021年3月,国务院发布了《十四五规划和2035年远景目标纲要》,纲要明确提出要 发展智能建造,推广绿色建材、装配式建筑和钢结构住宅,建设低碳城市的发展目标 。
4.建筑业BIM数字化的重要意义
大力发展建筑工业化、数字化、智能化升级,加大智能建造在工程建设各环节应用,实现建筑业转型升级是建筑业乃至国家近10到20年的战略目标。因此,BIM数字化技术在本次建筑业转型升级过程中必将起到基础性重要作用。
建筑工业化转型的方向是 标准化+工厂化+装配式 ,BIM解决的是这个过程中的 数字集成及可视化 问题。
虽然BIM是建筑业工业化转型过程中不可或缺的技术,但是它并不能有效解决生产关系的问题,比如协作多方之间的信任、效率、复杂体系下的碎片化管理等问题。
而解决信任、协作、效率、复杂体系下的碎片化管理恰恰是区块链技术的天然优势,能够很好的与BIM技术形成互补。
因此我们说: 工业化生产(BIM支持)+数字化协作(区块链支持)+大数据决策(AI技术)=智慧建造
我们把建筑全寿命周期分为规划设计、建造、运维三个阶段来举例说明
1.规划设计阶段
跨部门协作审批将是区块链技术应用的主要场景。
规划设计阶段的特点是行政监管角色多,协作审批手续多,区块链技术的去中心化特征恰好适配此类场景,可以极大的提高协作审批效率(多地政府已开始了区块链政务审批系统的试点)。
我们假设规划设计阶段的监管单位有发改委、国土、交通、住建、水利等,再者相关单位包括建设单位、规划设计等咨询单位,他们在区块链上都有各自的节点,并且各自都有自己的信息化管理系统。
当咨询单位创建好第一阶段的BIM概念模型(比如适用于项目建议书),并加载GIS信息、规模、占地、造价等各项经济指标,将模型数据上区块链。
BIM概念模型及项目建议书经建设单位确认后,由建设单位向发改委启动审批手续,区块链智能合约自动发起所有审核流程。
发改委通过密钥访问区块链上BIM概念模型,必要时加载周边基础设施的BIM模型及GIS信息,分析该项目是否符合城市发展总体规划及项目的可行性,将审批结果上区块链,智能合约自动将审批结果的数据文件发送回建设单位。
同样,建设单位启动土地预审相关手续办理,智能合约启动,国土部门通过密钥访问区块链上的BIM占地模型,并进行审查,将审批结果上区块链,智能合约将批复结果的数据文件发送回建设单位。
与此同时,任何监管部门都可通过密钥验证发改委、国土等部门审批结果的真实性。
随着后续可行性研究、初步设计、施工图设计不断对模型的完善,发改委、国土、交通、住建等行业监管部门随时可以通过密钥访问区块链上该项目的BIM模型数据,实时监测项目有没有违规设计、建造。
所有审批工作的流程在线上自动运行,但不再是基于一个中心化的平台,而是基于去中心化的区块链技术,可有效降低协作成本,提高协作效率,并保证数据的隐私和安全。
2.建造阶段
同样我们假设施工单位、监理单位及其他第三方咨询机构在区块链上也有自己的节点,也都有自己的信息化系统,那么他们都可以通过密钥访问区块链上该项目的BIM模型数据。
我们简单地把建造过程分为计划、采购、生产、验收、支付几个环节。并且假设模型和施工阶段的WBS分解结构是一一对应的。
· 计划环节:
承包人可以通过Office系列的Projec软件,或者国内广联达的斑马进行计划编制,将计划数据文件导入区块链上的BIM模型,BIM模型就有了4D的进度可视化属性(如Autodesk系列的InfraWorks可展示),数据中还可以包括资源、资金等计划。所有参建方都可以基于该BIM模型同步开展项目管理。
· 采购环节:
建筑行业具有高度分散和复杂的供应链体系,供应商和承包人的合作可能是临时性的或者一次性的,因此信任较难建立、协作效率较低。
我们先说区块链是如何解决交易的信任问题的。
区块链是用智能合约来完成交易的,比如对于买方,交易之前智能合约首先检测买方数字钱包(央行数字人民币)的余额(抑或者银行授信、担保额度)是否满足交易标的,如果满足则锁定,当买方验收并签收了卖方的货物后,智能合约将锁定的数字人民币点对点自动汇入卖方的数字钱包。
因此区块链解决的并不是买卖双方的互信问题,而是信任已经不再是问题了。
建筑工程中砂石材料用量大,而且采购频繁、来源分散,是建材供应链中最不易掌控的材料之一。
我们假设承包人在料仓中安装了摄像头,承包人的采购系统通过摄像头检测出料仓余料低于预定的阈值(计算机视觉识别技术),系统调用计划数据(Project导入BIM模型的数据)发现未来的用量需求大于料仓总容量,则启动智能合约自动完成砂石料的订单,甚至可以从多个供应商中选择价格最低的。
砂石料供应商不需要加入任何系统,只需要在区块链节点上创建自己的账户就可以完成与承包人的自动化交易协作。
在运输过程中,供应商将运输车辆或船舶的GPS位置通过IOT硬件实时上区块链,承包人的采购系统就可以通过密钥实时追踪到货物的位置,系统可以对材料供货时间是否对生产计划造成影响进行分析(搜索算法),以便重新启动智能合约进行补救。
每一批材料的采购批次、到货时间都可以写入BIM模型对应的位置并写入区块链账本,智能合约将提醒监理单位按材料到场批次组织验收或试验检测工作。
系统可以把项目经理从繁杂的订单、询价、账务处理中解脱出来,更好的投入到更重要的事项上。
· 生产环节:
生产过程必然离不开人和设备。
工业化的一个必然的结果就是效率和质量的提高,而人和设备的过程行为质量将决定产品质量的形成过程。
因此过去以结果为导向的施工过程管理必然要转向工业化的以过程为导向的施工管理,那么每一个分项工程由哪些个班组生产,对每一组混凝土的施工配合比参数进行实时(IOT硬件)监测并写入BIM模型对应的位置,同时将这些数据写入区块链账本,永久保存、不可篡改,生产过程的所有数据应该真实、可信。
我们假设大型构建由吊装设备进行安装,再假设如果在暴雨天气、或者风力超过六级的情况下不适合吊装作业,那么吊装设备通过IOT硬件(或者网络通讯)感应到这种极限状态后,区块链智能合约将提醒现场管理人员将设备恢复到安全状态,直至危险状态解除。
生产过程中每一台设备运行的油耗、用电将通过IOT硬件进行监测,并将这些数据写入区块链账本。
区块链智能合约自动对耗能进行碳排放指标计算(GBT 51366-2019),一旦发现碳排放超过了核定指标,自动在碳交易市场购买新的指标。
前面提到的所有生产设备上的IOT硬件都无需接入参建各方的系统,参建各方只需要通过设备的密钥就可以进行数据访问。也许这个密钥被设备开发商设计成了一个客户端(如APP),那么参建各方只需要安装一个客户端就可以访问设备生成的所有数据。
· 验收环节
我们假设混凝土构建的强度由试验设备(IOT硬件)将数据直接写入BIM模型对应的位置,并写入区块链账本。
构建的外观尺寸、钢筋数量或许可以利用三维激光扫描设备生成点云,与BIM设计模型进行比对,可以根据质量检验评定标准精确计算出蜂窝麻面的百分比,验收精度将远高于人工计算的精度,写入BIM模型的对应位置和区块链账本。
所有参与验收的人员和数据写入区块链账本后永久保存,不可篡改。
假如发生质量问题,区块链上的账本记录就像按时间顺序排列的一笔流水账,从当前记录开始一直向前追溯,谁验收的?谁制造的?谁运输的?谁采购的?谁供应的一目了然。
· 支付阶段:
随着数字人民币的正式发行,并且支持可编程性,当数字人民币进入工程款支付领域后,可以说每一笔工程款的去向已基本固定,都可以在区块链进行追踪,根本不可能发生工程款挪用现象。那么当工程质量经过验收合格,符合智能合约设定的条件,则自动触发智能合约点对点的支付操作。不再经过银行,还可以降低企业的财务成本。
因此根据基本建设程序的规定,未来资金未落实的项目必然得不到开工审批,获得开工审批的项目,承包人、专业分包人、材料供应商甚至劳务人员再也无需担心拖欠工程款的问题了。
当BIM模型与实体建筑物实施锚定,实现数字资产化后,数字资产的所有权在区块链就可以实现流动。
我们假如一个实体工程构件在业主尚未支付工程款以前的所有权还暂时保留在承包人手里,当一个承包人资金出现困难,恰好区块链上的BIM数字资产(锚定了实体工程构件)证明了一定的未来收益(业主未来支付的一笔工程款),那么承包人完全可以将这部分数字资产的所有权进行抵押贷款,智能合约可以锁定未来业主支付的那一笔工程款,用于承包人赎回该笔数字资产的所有权。
3. 运维阶段
在运维阶段很好的一个场景就是设备与设备之间的智能交互。
我们假设一台无人驾驶的巡逻车通过计算机视觉识别系统发现公路上沥青路面的一处缺陷,触发智能合约启动另外一台沥青路面维修车,该维修车同样用智能合约自动下单采购所需要的沥青混合料修复材料,并自动行驶至缺陷处完成修复,在此过程中只有少量的或者根本无需人的干预。
综上所述,区块链技术+BIM可以更好地实现智慧建造,反过来BIM模型又可以作为区块链技术的数据仪表盘,随着IOT硬件的不断涌现(尤其在运维阶段),数据的不断填充,模型的不断刷新,维度越来越饱满,所见即所得,区块链+BIM将会成为一个更加智慧的智慧建造决策系统。
文章中我们列举了规划设计、建造、运维三个阶段中一些点的应用,而现实中的应用场景远不止这些例子,这些例子也仅仅起到以点带面的探讨。
文章中提到的所有技术都是现今已有的或是已经实现的功能(如区块链政务系统、供应链追踪,质量溯源等),欠缺的只是把这些技术整合起来,就像区块链技术原本也不是一项新技术,而是把分布式存储、非对称加密、共识算法等计算机现有技术整合起来,成就了这一伟大发明。
也许有人会说,BIM正向设计在我国建筑行业还未普及,基于BIM的4D、5D数字化建造管理才开始普及,此时探讨区块链技术+BIM的智慧化建造是不是为时过早?
而我想说的是,
BIM的概念早在1975年美国乔治亚理工大学ChuckEastman博士就提出了,2002年Autodesk公司正式提出BIM理念和技术,从3D的可视化开始已经发展到了今天8D的概念。
区块链技术也是早在2008年由中本聪提出,至今除了数字货币,在其他非数字货币领域也有了极为广泛的应用。
就像人工智能技术,
1956年由计算机专家约翰·麦卡锡首次提出,但一直受限于计算机技术和硬件止步不前,直至2012年的ImageNET挑战赛中视觉识别准确率达到95%以上,超越人眼的极限,在突破了计算机硬件和技术限制之后人工智能技术的应用迎来了大爆发,才有了近年来我们手机中美颜相机、语音识别、智能推送等生活应用的集中爆发。
所以说,任何一项技术,在它大规模应用爆发前,能量一直在积累,这是一个必经的过程。一方面可能是技术、硬件的限制,另一个很重要的原因就是懂得人太少、参与的人太少,一旦大家都懂了、都会了,这种爆发力就会自然而然的蓬勃出来。
就像我们在不停地吹一个气球,总有一天它会炸开 。
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区块链服务是指根据公链提供区块链技术支持如何建设的基础设施开发公链应用,并运行应用提供服务。如在以太坊上使用智能合约开发公链应用,并在以太坊节点上运行对公众提供有效服务。在比特币上,利用比特币有限区块链技术支持如何建设的功能,提供一些存证服务。
区块链开发者应当建立有效区块链技术支持如何建设的渠道,能够收集当前区块链的不足,并进行针对性的改进,这种过程区块链技术支持如何建设我们称之为Improvement Proposals (改进提案):比特币隔离见证(由一系列BIP组成)就是一个很好的例子。应用层的开发者利用IP过程可以将在使用过程中发现的问题反馈给开发者,形成一个良性循环。且IP过程不应当仅限在技术领域,而应当深入Business Layer。
链乔教育在线旗下学硕创新区块链技术工作站是中国教育部学校规划建设发展中心开展的“智慧学习工场2020-学硕创新工作站 ”唯一获准的“区块链技术专业”试点工作站。专业站立足为学生提供多样化成长路径,推进专业学位研究生产学研结合培养模式改革,构建应用型、复合型人才培养体系。
要抓住区块链技术融合、功能拓展、产业细分的契机,发挥区块链在促进数据共享、优化业务流程、降低运营成本、提升协同效率、建设可信体系等方面的作用。要推动区块链和实体经济深度融合,解决中小企业贷款融资难、银行风控难、部门监管难等问题。要利用区块链技术探索数字经济模式创新,为打造便捷高效、公平竞争、稳定透明的营商环境提供动力,为推进供给侧结构性改革、实现各行业供需有效对接提供服务,为加快新旧动能接续转换、推动经济高质量发展提供支撑。要探索“区块链+”在民生领域的运用,积极推动区块链技术在教育、就业、养老、精准脱贫、医疗健康、商品防伪、食品安全、公益、社会救助等领域的应用,为人民群众提供更加智能、更加便捷、更加优质的公共服务。要推动区块链底层技术服务和新型智慧城市建设相结合,探索在信息基础设施、智慧交通、能源电力等领域的推广应用,提升城市管理的智能化、精准化水平。要利用区块链技术促进城市间在信息、资金、人才、征信等方面更大规模的互联互通,保障生产要素在区域内有序高效流动。要探索利用区块链数据共享模式,实现政务数据跨部门、跨区域共同维护和利用,促进业务协同办理,深化“最多跑一次”改革,为人民群众带来更好的政务服务体验。
区块链行业增长潜力大 五大方面推动技术健康发展区块链基本概况分析区块链(Blockchain)技术作为以去中心化方式集体维护一个可靠数据库的技术方案,具有去中心化、防篡改、高度可扩展等特点,正成为继大数据、云计算、人工智能、虚拟现实等技术后又一项将对未来产生重大影响的新兴技术,有望推动人类从信息互联网时代步入价值互联网时代。美国、日本和欧盟一些国家和地区纷纷将区块链发展上升为国家重要发展战略,大力推动区块链技术研发和应用推广。我国亦高度重视区块链技术创新与产业发展,在IT等企业的共同参与下,涌现出了一大批新企业、新产品、新模式、新应用,区块链在金融、政务、能源、医疗等行业领域的应用逐步展开,正成为驱动各行业技术产品创新和产业变革的重要力量。区块链发展分为三个阶段,分别是以比特币为代表的加密数字货币以及相关金融基础设施应用的区块链1.0,以智能合约为代表的区块链2.0,目前正在逐步走向基于区块链技术且更为复杂的智能合约深入应用的区块链3.0阶段。上半年区块链投融资统计分析2016年以来,我国区块链领域投融资频次和金额急剧增加。据前瞻产业研究院发布的《区块链行业商业模式创新与投资机会深度分析报告》统计数据显示,2018年上半年,区块链领域融资额约107亿,较2017年同期同比增长率达1426%;区块链领域的投融资事件数量达到205件,预计今年区块链领域的投资又将迎来一个高峰。从中国区块链领域投融资轮次分布来看,初创期投资轮次(B轮以前)占比超过95%,有多行业先行者共同参投,大多数企业还在跑马圈地。2014-2018年上半年区块链区块链投融资统计及增长情况数据来源:前瞻产业研究院整理中国区块链企业成立企业及注册资金统计分析2013年及之前,我国注册成立的区块链相关企业只有26家。2016年,注册成立的区块链企业有116家,2017年注册成立158家,2018年1月至6月底,注册成立52家。在注册资金方面,我国区块链企业注册资金在100万元以内的企业有26家,占比约6%;注册资金在100万元到999万元之间的有197家,占比约46%;注册资金在1000万元到1亿元之间的有171家,占比约40%;1亿元以上的有31家,占比约7%。2013-2018年1-6月中国区块链企业成立企业及注册资金统计情况数据来源:前瞻产业研究院整理中国区块链企业地域、领域统计分布企业地域方面,本次统计的425家区块链企业中,聚集在北京、上海、广东、浙江、四川、江苏的企业有385家,占总数的九成。其中,北京企业数量最多,约占全国37%。行业领域方面,我国区块链企业主要分布在金融、底层公链、企业服务、技术解决方案、数据服务、医疗健康、物联网、交通运输、游戏等领域。其中,从事金融领域的企业有91家,占比超过21%。中国区块链企业领域分布统计情况数据来源:前瞻产业研究院整理我国高度重视区块链技术的发展应用。在政策、技术、市场等多重力量推动下,区块链创新步伐不断加快,与云计算、大数据、物联网等技术深度融合,探索应用的范畴也由数字资产向供应链管理、智能制造、工业互联网、社会公益、版权保护等更多领域延伸拓展。五大方面努力推动区块链技术健康发展,促进数字经济高质量发展1、深入研究把握区块链技术和产业发展趋势。密切关注国际发展前沿动态,共同推进区块链相关技术和产业研究,推动规范区块链发展行业行为,营造良好的发展环境。2、加强区块链核心技术能力建设。建立健全骨干企业、高等院校、研究机构之间的协同推进机制,引导IT企业加强技术储备,加快突破关键核心技术,提升区块链性能、效率、安全性。3、支持开展区块链领域的创业创新鼓励区块链企业与用户单位开展跨界融合,指导行业组织建立公共服务平台,支持第三方机构开展区块链服务评估检测,推动丰富区块链的行业应用,服务实体经济转型升级。4、积极构建完善区块链标准体系加快推动重点标准研制和应用推广,逐步构建完善的标准体系。积极对接ITU、ISO等国际标准组织,实质性参与更多国际标准化工作,积极贡献更多“中国力量”。5、加快完善区块链发展政策环境支持有条件的企业进行应用创新和模式创新,引导和鼓励企业、高校和科研院所联合培养区块链发展所需专业人才。支持符合条件的区块链企业享受国家支持软件产业和中小企业发展的税收优惠政策。产业规模较小但增长潜力巨大区块链经济当前处于爆发期前夜。金融行业应用相对广泛,其他行业的应用也进入了探索研发阶段。预计2017年至2022年间,区块链直接市场价值将由4.1亿美元增长到76.8亿美元
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