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　　提要：20世紀(jì)末開始，中國(guó)建筑幕墻行業(yè)通過(guò)各類 CAD、CAM 等技術(shù)和工具的運(yùn)用，極大提升了項(xiàng)目品質(zhì)與建造效率;隨著近年來(lái) BIM 技術(shù)的推進(jìn)與應(yīng)用，項(xiàng)目的品質(zhì)和突破不斷得到提升。但建筑幕墻對(duì)于數(shù)字科技的應(yīng)用和融合，仍然還有較大的發(fā)展空間。區(qū)塊鏈技術(shù)作為數(shù)字科技的重要組成部分，在建筑幕墻行業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展具有著重要的意義。本文將從三個(gè)方面介紹區(qū)塊鏈技術(shù)的基本原理和特征，建筑幕墻行業(yè)與區(qū)塊鏈技術(shù)匹配，區(qū)塊鏈應(yīng)用的技術(shù)實(shí)現(xiàn);另外區(qū)塊鏈在幕墻中應(yīng)用場(chǎng)景以及未來(lái)的展望，將另篇講述。

　　關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈 智能合約 去中心化 去信任 難以篡改

　　1 前言

　　新華社：(2019年)中共中央政治局10月24日下午就區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)進(jìn)行第十八次集體學(xué)習(xí)。中共中央總書記習(xí)近平在主持學(xué)習(xí)時(shí)強(qiáng)調(diào)，區(qū)塊鏈技術(shù)的集成應(yīng)用在新的技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)變革中起著重要作用。我們要把區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新的重要突破口，明確主攻方向，加大投入力度，著力攻克一批關(guān)鍵核心技術(shù)，加快推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。同時(shí)，國(guó)家發(fā)改委2020年4月20日明確的“新基建內(nèi)容”已經(jīng)將區(qū)塊鏈技術(shù)作為信息基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)上升到國(guó)家基礎(chǔ)戰(zhàn)略層面。

　　區(qū)塊鏈技術(shù)作為前沿的科學(xué)科技之一，在數(shù)字金融、數(shù)字政務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)等領(lǐng)域已初顯其應(yīng)用價(jià)值。區(qū)塊鏈技術(shù)具有信息的去中心化、去信任、數(shù)據(jù)集體維護(hù)難以篡改、數(shù)據(jù)信息易查驗(yàn)可追溯等特點(diǎn)，符合政府監(jiān)管“放管服”對(duì)建筑幕墻行業(yè)乃至建筑業(yè)的要求。但價(jià)格與產(chǎn)品、服務(wù)關(guān)系的差異化，存在不正當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，項(xiàng)目信息碎片化、信息孤島化，權(quán)責(zé)利的界面不清晰、不平等，這些問(wèn)題隨著高速建設(shè)的展開，越來(lái)越挑戰(zhàn)幕墻行業(yè)的底線。建筑幕墻行業(yè)洗牌的趨勢(shì)已經(jīng)初現(xiàn)端倪。

　　2 區(qū)塊鏈技術(shù)的基本原理和特征

　　區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的、去中心化的在線記錄和保存系統(tǒng)(數(shù)據(jù)庫(kù))，網(wǎng)絡(luò)中這些計(jì)算機(jī)使用既有的加密技術(shù)來(lái)驗(yàn)證和記錄交易。圖2.1區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)原理圖。

　　區(qū)塊鏈技術(shù)中的數(shù)據(jù)記錄方式是根據(jù)記錄數(shù)據(jù)先后次序，經(jīng)過(guò)反復(fù)地進(jìn)行哈希計(jì)算上鏈以及新數(shù)據(jù)的寫入，最終形成一條有時(shí)間順序的、上下關(guān)聯(lián)的、不可篡改的“鏈條”。

　　數(shù)據(jù)上鏈并不是把數(shù)據(jù)全部放在區(qū)塊鏈上，而是把數(shù)據(jù)仍然保存在原有的地方，只是把數(shù)據(jù)的校驗(yàn)信息(數(shù)據(jù)真實(shí)性和一致性的證明信息)放在鏈上。而區(qū)塊鏈的“共識(shí)機(jī)制”在于確保區(qū)塊鏈各節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)是一致的，這就意味著節(jié)點(diǎn)上鏈的需要其它每個(gè)節(jié)點(diǎn)的獨(dú)立驗(yàn)證通過(guò)后，才可上傳保存形成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。

　　區(qū)塊鏈進(jìn)行數(shù)據(jù)的驗(yàn)證需要計(jì)算機(jī)密碼學(xué)：哈希算法和數(shù)字簽名技術(shù)。在區(qū)塊鏈里保存數(shù)據(jù)的時(shí)候，在每一“塊”數(shù)據(jù)里都保留有這一塊數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)哈希函數(shù)計(jì)算的值，而區(qū)塊鏈里每一塊的數(shù)據(jù)還包含著前一塊的哈希計(jì)算值，并且把前一塊的哈希函數(shù)計(jì)算值作為當(dāng)前區(qū)塊來(lái)計(jì)算自己的哈希函數(shù)值。區(qū)塊鏈上保存的來(lái)自用戶的數(shù)據(jù)都包含該用戶的數(shù)字簽名，數(shù)字簽名的特點(diǎn)是可以迅速驗(yàn)證簽名的正確性，而且篡改數(shù)據(jù)、偽造簽名幾乎都是不可能的。每個(gè)區(qū)塊鏈的節(jié)點(diǎn)軟件都會(huì)獨(dú)立驗(yàn)證每條數(shù)據(jù)的簽名是否吻合。

　　下圖2.2中心化賬本和分布式賬本的比較示意圖。

　　與傳統(tǒng)的中心化賬本不同的是，區(qū)塊鏈每個(gè)節(jié)點(diǎn)(node)數(shù)據(jù)上傳需要得到鏈中其他節(jié)點(diǎn)大多數(shù)的節(jié)點(diǎn)相互驗(yàn)證通過(guò)后，才能上傳到區(qū)塊鏈中，形成所有節(jié)點(diǎn)的共同存儲(chǔ)。區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，即點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的模式，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有獨(dú)立驗(yàn)證的能力，通過(guò)共識(shí)算法來(lái)保證各個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)一致。如想“篡改”數(shù)據(jù)，首先得攻克每個(gè)節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)證算法，其次還得攻克整個(gè)區(qū)塊鏈的共識(shí)機(jī)制，讓所有的節(jié)點(diǎn)都跟著改變，這種情況基本上不可能發(fā)生。從而實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈上數(shù)據(jù)的不可篡改性。

　　區(qū)塊鏈去中心化、去信任、數(shù)據(jù)集體維護(hù)難以篡改、數(shù)據(jù)信息易查驗(yàn)可追溯的特點(diǎn)，而對(duì)應(yīng)的第三方存管引起的風(fēng)險(xiǎn)集中，不同組之間數(shù)據(jù)交換的信任機(jī)制，系統(tǒng)抗內(nèi)外攻擊抗干擾，數(shù)據(jù)去偽存真等問(wèn)題，迎刃而解。

　　由此看到，建筑業(yè)建筑幕墻行業(yè)的創(chuàng)新，就是在區(qū)塊鏈存儲(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的創(chuàng)新基礎(chǔ)上，開啟業(yè)務(wù)流程、商業(yè)模式創(chuàng)新的新紀(jì)元。

　　3 建筑幕墻行業(yè)與區(qū)塊鏈技術(shù)匹配

　　3.1 幕墻行業(yè)的相關(guān)現(xiàn)狀

　　作為建設(shè)方、設(shè)計(jì)方、施工方、監(jiān)管方、材料制造供應(yīng)方，在30年的中國(guó)幕墻發(fā)展中，都有自己完善的數(shù)據(jù)庫(kù)，為什么我們還需要區(qū)塊鏈。

　　從技術(shù)層面看，設(shè)計(jì)、材料、工程的驗(yàn)收付款需要過(guò)程中的都需要公開可透明核實(shí)的記錄。招標(biāo)代理、材料代理商、工程代建方等第三方咨詢、服務(wù)的機(jī)構(gòu)普遍存在，大量的數(shù)字資產(chǎn)集中在第三方手上，如設(shè)備故障或受到黑客攻擊，其數(shù)據(jù)商業(yè)保密性、可靠性面臨巨大的挑戰(zhàn)。項(xiàng)目政府審核、監(jiān)管、建設(shè)方、設(shè)計(jì)方、施工方、材料制造方等多方協(xié)作，需要內(nèi)部外部的共享和交換數(shù)據(jù)等數(shù)字資產(chǎn)的情況錯(cuò)綜繁雜，雙方、多方組織之間的數(shù)據(jù)交換的信任往往需要第三方背書來(lái)實(shí)現(xiàn)，造成大量第三方機(jī)構(gòu)和審批程序的滋生，社會(huì)資源重復(fù)使用，營(yíng)商環(huán)境沒(méi)有得到優(yōu)化和改善。項(xiàng)目中催生的知識(shí)產(chǎn)權(quán)、商業(yè)合同的秘密經(jīng)常受到攻擊，存儲(chǔ)用戶的個(gè)人信息，現(xiàn)在或未來(lái)將受第三方《通用數(shù)據(jù)保護(hù)條例》或類似的數(shù)據(jù)隱私法規(guī)的約束，不能有序有求的進(jìn)行項(xiàng)目信息的流動(dòng)。

　　另外項(xiàng)目實(shí)操中表現(xiàn)出來(lái)的問(wèn)題還有：招標(biāo)的技術(shù)規(guī)格要求條款往往在施工時(shí)，甚至招投標(biāo)中，由于工期要求緊的原因已經(jīng)走樣，設(shè)計(jì)最初的一層皮和施工驗(yàn)收時(shí)的一層皮，效果質(zhì)量上相差較遠(yuǎn);施工高價(jià)中標(biāo)后，施工使用材料與價(jià)格不匹配;如低價(jià)中標(biāo)，各種簽證、最終嚴(yán)重超出預(yù)算;項(xiàng)目信息不完整，各類建材數(shù)據(jù)缺失;建造過(guò)程中調(diào)換材料，信息驗(yàn)證不能及時(shí)跟上，合同的執(zhí)行不能延續(xù)，導(dǎo)致使用成本高、質(zhì)量難以控制;新建及既有項(xiàng)目量大面廣，監(jiān)管難度加大;行業(yè)誠(chéng)信體系、保險(xiǎn)體系還相當(dāng)欠缺;項(xiàng)目建成時(shí)間較久，各類原始項(xiàng)目信息難調(diào)取、難查驗(yàn)等等，亟需更高維度的技術(shù)手段或工具來(lái)攻克這種傳統(tǒng)項(xiàng)目商業(yè)模式和運(yùn)作模型的結(jié)構(gòu)性頑疾。

　　3.2 建筑幕墻行業(yè)發(fā)展的需要

　　隨著中國(guó)城市化進(jìn)程的推進(jìn)，建筑幕墻伴隨公建項(xiàng)目的茂盛繁榮而茁壯成長(zhǎng)。在政府監(jiān)管、幕墻安全、項(xiàng)目運(yùn)維、產(chǎn)品質(zhì)量和溯源等方面均對(duì)幕墻行業(yè)提出了更高的要求：

　　政府監(jiān)管：對(duì)城市管理安全、風(fēng)險(xiǎn)的控制及有效追責(zé)，建造有韌性的建筑表皮。項(xiàng)目運(yùn)維：明確合作各方的權(quán)責(zé)利，促進(jìn)信息的有效傳遞;進(jìn)度、質(zhì)量、成本控制，貫穿于建筑幕墻的全生命周期內(nèi)。產(chǎn)品質(zhì)量和溯源：規(guī)范市場(chǎng)行為，追溯產(chǎn)品的各類技術(shù)指標(biāo)及其生產(chǎn)制造、運(yùn)輸、施工安裝等信息，直至幕墻服役全壽命周期。

　　3.3 區(qū)塊鏈技術(shù)的特性與建筑幕墻行業(yè)需求的匹配

　　如下表3.1所示：

　　3.4 應(yīng)用原理

　　通常幕墻工程項(xiàng)目可分為設(shè)計(jì)、采購(gòu)、工程建設(shè)、竣工與交付、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等階段;各階段節(jié)點(diǎn)和成果內(nèi)容是直接或間接推進(jìn)項(xiàng)目的重要依據(jù)，各類項(xiàng)目信息需要在眾多參與方中進(jìn)行共享和傳遞。需將項(xiàng)目各節(jié)點(diǎn)和成果進(jìn)行數(shù)字化后形成相關(guān)數(shù)據(jù)，并且將區(qū)塊鏈作為數(shù)據(jù)傳遞的底層信息基礎(chǔ)設(shè)施傳遞各類項(xiàng)目信息，最終推動(dòng)項(xiàng)目不斷前進(jìn)。

　　應(yīng)用的前提是標(biāo)準(zhǔn)的制定：首先將節(jié)點(diǎn)、成果、內(nèi)容形成格式化的可讀數(shù)據(jù);確保不同階段的主體之間數(shù)據(jù)上能夠形成關(guān)聯(lián);要要確保不同主體之間的數(shù)據(jù)格式能夠相互可讀可編輯可用。這些內(nèi)容應(yīng)該包含：節(jié)點(diǎn)成果的驗(yàn)收有誰(shuí)進(jìn)行、主體責(zé)任方、前序依據(jù)是什么、其前序信息由誰(shuí)提供、本節(jié)點(diǎn)又是后續(xù)那些節(jié)點(diǎn)的前序條件等等。

　　4 幕墻行業(yè)應(yīng)用的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

　　4.1 邏輯構(gòu)架

　　通常，區(qū)塊鏈的應(yīng)用邏輯框架如下表4.1典型區(qū)塊鏈應(yīng)用框架系統(tǒng)表

　　可以看到從數(shù)據(jù)層到激勵(lì)層，主要以計(jì)算機(jī)學(xué)科為主，用戶面對(duì)的是應(yīng)用層，即功能界面業(yè)務(wù)操作流程。而合約層是區(qū)塊鏈技術(shù)連接應(yīng)用不可或缺的一環(huán)。

　　智能合約如何構(gòu)建，首先明確的是在幕墻工程項(xiàng)目中，是以實(shí)物與資產(chǎn)的交換作為項(xiàng)目推進(jìn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，商業(yè)合同作為見證物資交換的重要憑證，是記錄參建各方責(zé)權(quán)利關(guān)系的重要角色，也是工程管理的核心要素，因而可作為連接智能合約與建筑幕墻工程應(yīng)用的切入點(diǎn)。

　　智能合約可作為區(qū)塊鏈的載體，把商業(yè)合同翻譯成區(qū)塊鏈能看懂并能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的程序。這樣紙質(zhì)合同轉(zhuǎn)化為能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整的智能合約，并能實(shí)時(shí)便捷的進(jìn)行更新，在合同各參與方達(dá)成一致意見后，可將相關(guān)決議材料或證明文件上傳到區(qū)塊鏈進(jìn)行存證;也避免傳統(tǒng)紙質(zhì)合約簽字流程長(zhǎng)、更新頻率低、難以自動(dòng)化管理、各方信息不全面等缺陷，從而保證智能合約能夠真實(shí)、及時(shí)、完整地體現(xiàn)各類合同的實(shí)際執(zhí)行和變更狀態(tài)。另外，以智能合約作為項(xiàng)目管理中心而展開的建設(shè)項(xiàng)目全生命周期中，能夠利用區(qū)塊鏈智能合約中的各類數(shù)據(jù)直接驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目各階段成果的達(dá)成。

　　通過(guò)將區(qū)塊鏈技術(shù)與建筑行業(yè)大力推行的BIM、數(shù)字標(biāo)識(shí)、數(shù)字賦能等數(shù)字技術(shù)相結(jié)合，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)項(xiàng)目階段的實(shí)時(shí)多方驗(yàn)收;還能夠進(jìn)一步充分發(fā)揮建設(shè)項(xiàng)目BIM應(yīng)用中的各類數(shù)據(jù)系統(tǒng)性和關(guān)聯(lián)性，在幕墻設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、建造、驗(yàn)收、供應(yīng)鏈溯源等方面有廣闊的應(yīng)用前景。

　　4.2 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

　　智能合約如何形成。參與方甲、乙兩方簽訂合同C1，可由任意一方將合同 A 轉(zhuǎn)化為智能合約SC1，雙方協(xié)商同意后，智能合約(即app)正式成立。甲乙雙方均具備各自的存儲(chǔ)系統(tǒng)(正常也要用的)，用以存儲(chǔ)各類與合約有關(guān)的數(shù)據(jù)(如表3.2內(nèi)容)。根據(jù)智能合約的要求雙方進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳、驗(yàn)證、存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行同步的過(guò)程。同時(shí)這一數(shù)據(jù)由程序上鏈，區(qū)塊鏈記錄，保證數(shù)據(jù)資料的一致性。而如果需要調(diào)整合約或推進(jìn)進(jìn)度節(jié)點(diǎn)需要按照智能合約的要求記錄時(shí)，一方可提交鏈上廣播修改請(qǐng)求，經(jīng)過(guò)另一方驗(yàn)證后，智能合約 SC1可進(jìn)行更新，確保智能合約的執(zhí)行與相關(guān)實(shí)際進(jìn)度相一致。如此循環(huán)，最終完成整個(gè)合同的全部?jī)?nèi)容上鏈。

　　實(shí)際上與傳統(tǒng)的存儲(chǔ)系統(tǒng)操作相比，并沒(méi)有犧牲太多的人工，在存儲(chǔ)紀(jì)錄時(shí)，僅多了鏈上廣播和驗(yàn)證的程序，其他工作和目前單一組織內(nèi)部的存儲(chǔ)操作沒(méi)有區(qū)別，內(nèi)部的大量工作均由底層區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)完成。

　　通過(guò)上述方法，最終形成一套結(jié)合區(qū)塊鏈智能合約運(yùn)行的合同履行系統(tǒng)。需要提醒的是，在雙方授權(quán)的情況下，第三方存儲(chǔ)，下游供應(yīng)鏈合約，監(jiān)管合約等均可與本SC1合約調(diào)用許可的數(shù)據(jù)部分上鏈，形成多方監(jiān)管，集體維護(hù)，不可篡改的局面。如下圖4.1智能合約核心框架圖。

　　有時(shí)，建筑幕墻合同較為復(fù)雜，由總包、分包、三方協(xié)議，在下游材料供應(yīng)、外照明、與土建的工作內(nèi)容上也有相互重疊的內(nèi)容，導(dǎo)致有一個(gè)單獨(dú)的主鏈無(wú)法清晰的理順眾多合同中的有特殊要求或信息量巨大的數(shù)據(jù)關(guān)系，于是可考慮采用主鏈和側(cè)鏈的區(qū)塊鏈模型框架形式。如圖4.2所示

　　由上圖可以看到，例如可將幕墻合約的公有鏈設(shè)置為區(qū)塊鏈主鏈;而側(cè)鏈以分包合同的形式進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的采集。分包多層級(jí)和多份合同的參與方共同形成一條基于合同所在區(qū)塊鏈的側(cè)鏈，同時(shí)仍然保持其與主鏈的數(shù)據(jù)交換，保持其溯源功能。通過(guò)側(cè)鏈架構(gòu)，可分擔(dān)由于項(xiàng)目信息量大、驗(yàn)證多等造成系統(tǒng)效率低下的缺點(diǎn)，另外信息的存儲(chǔ)也進(jìn)行了多級(jí)分散，加強(qiáng)了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和使用的安全級(jí)別。

　　隨著5G時(shí)代的來(lái)臨，未來(lái)數(shù)據(jù)密集型產(chǎn)業(yè)將成為發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)。BIM和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)在建筑幕墻的智能設(shè)計(jì)、智能生產(chǎn)、智能施工、智慧維護(hù)上扮演著越來(lái)越重要的角色，以區(qū)塊鏈為核心框架，結(jié)合BIM和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，并在VR、云數(shù)據(jù)、超級(jí)傳感器、近場(chǎng)通訊、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的輔助下，在幕墻項(xiàng)目進(jìn)度、質(zhì)量、驗(yàn)收、支付上，工程管理和實(shí)施將會(huì)發(fā)生重大變革，在在項(xiàng)目業(yè)主確認(rèn)(可由建筑師或咨詢顧問(wèn)單位協(xié)助)工作已完成并滿足預(yù)先確定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成條件后，可由區(qū)塊鏈智能合約自動(dòng)執(zhí)行驗(yàn)收和支付流程。

　　5 小結(jié)

　　本文對(duì)為什么幕墻行業(yè)需要區(qū)塊鏈這個(gè)問(wèn)題談起，詳細(xì)講述了區(qū)塊鏈的原理、特性以及和建筑幕墻行業(yè)的匹配性，最后通過(guò)技術(shù)上應(yīng)用的剖析，對(duì)技術(shù)可行性進(jìn)行了探討。從建筑幕墻從業(yè)者看來(lái)，區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋�(gè)金融行業(yè)的舶來(lái)品，很陌生。但通過(guò)本文的介紹，相信讀者已經(jīng)感受到區(qū)塊鏈將來(lái)改變傳統(tǒng)建筑幕墻行業(yè)工程建造和管理模式的力量，希望給行業(yè)管理和誠(chéng)信體系的建立與完善，提供新的思路。相關(guān)在幕墻行業(yè)具體應(yīng)用場(chǎng)景的設(shè)計(jì)介紹，由于篇幅有限，另文再做探討。待續(xù)未完。

　　參考文獻(xiàn)

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