[论文解读] Blockchain and BIM (Building Information Modeling): Progress in Academia and Industry

Michael Kuperberg, Matthias Geipel|arXiv (Cornell University)|Mar 11, 2021

Digital Transformation in Industry参考文献 35被引用 8

一句话总结

本文综述了学术界与工业界在建筑信息建模（BIM）与区块链技术融合方面的研究进展，重点介绍了展示防篡改数据共享、可审计性及安全协作的Proof-of-Concept实现与原型系统。尽管研究兴趣持续增长并已出现早期技术原型，但商业化应用仍有限，截至2021年仅有一款市场化产品（BIMCHAIN），且无广泛的企业级部署。

ABSTRACT

In construction, BIM (Building Information Modeling) promises to increase quality of data and to provide a shared, uniform view to all parties. While BIM tools and exchange formats exist, the distribution and safeguarding of data is an ongoing challenge. Distributed Ledger Technology and Blockchains offer a possible solution to this task, and they promise quality attributes such as tamper resistance, traceability/auditability and safe digitalization of assets and intellectual property. However, the practical application and adoption of Distributed Ledger Technology in the built environment requires a good understanding of tool maturity, performance and standardization. Also, user-oriented integration of BIM tools with the blockchain backend needs attention. The contribution of this paper is an overview over both industrial and academic progress at the intersection of BIM and blockchains/DLT.

研究动机与目标

• 评估区块链技术与建筑信息建模（BIM）交叉领域的当前研究状态与工业应用情况。
• 识别将区块链集成到BIM工作流程中的关键挑战，包括数据完整性、可追溯性及系统互操作性。
• 评估现有原型与产品的成熟度，并确定学术概念与实际部署之间的差距。
• 探讨分布式账本技术（DLT）在提升建筑项目数据管理透明度、问责性与安全性方面的作用。
• 探索智能合约与去中心化系统在实现跨多利益相关方的协作性、可信BIM流程中的潜力。

提出的方法

• 系统性调研2019年至今的学术出版物与工业项目，聚焦BIM与区块链/DLT的集成。
• 分析基于以太坊、Hyperledger Fabric及其他区块链平台的技术原型，以评估其可行性与实现细节。
• 评估BIM工具（如Revit、Rhino）与区块链后端通过插件和API集成的方法。
• 在部分原型中使用IPFS实现去中心化文件存储，以支持可扩展的分布式数据处理。
• 比较许可型（如Hyperledger Fabric）与公共型区块链（如以太坊）在BIM数据管理中的适用性。
• 评估智能合约在自动化利益相关方交互（如模型提交、审批工作流、供应链追踪）中的应用。

实验结果

研究问题

• RQ1 在学术界与工业界，区块链技术在BIM相关项目中的成熟度与采用水平如何？
• RQ2 现有原型如何将BIM工具与区块链后端集成？在此集成过程中面临哪些技术挑战？
• RQ3 区块链为BIM工作流程带来了哪些关键质量属性，如可审计性、防篡改性与数据完整性？
• RQ4 尽管学术界兴趣浓厚且已有Proof-of-Concept实现，为何区块链-BIM解决方案的商业化应用仍处于初期阶段？
• RQ5 当前实现中在多大程度上采用了企业级DLT平台？与公共区块链相比，其在性能与可扩展性方面表现如何？

主要发现

• 截至2021年，仅识别出一款商业化产品——BIMCHAIN——实现了区块链与BIM的集成，且自2018年发布测试版后未再更新。
• 大多数研究论文集中于概念框架或Proof-of-Concept原型，仅有四篇论文描述了基于以太坊、Hyperledger Fabric或自定义模拟器的已实现原型。
• 例如Dounas等人（2020）的原型成功通过Grasshopper与智能合约实现了Revit与以太坊的集成，其源代码已公开发布于GitHub。
• 在原型中使用IPFS实现去中心化文件存储较为普遍，但因其默认公开的特性，引发隐私方面的担忧。
• 尽管兴趣持续增长，企业级DLT平台如R3 Corda与Quorum在近期文献中极少被提及，表明研究者更倾向于使用更易访问的平台，如以太坊与Hyperledger Fabric。
• Yang等人（2020）的系统性综述将27项调研文献中的23项归类为“概念启动期”（Inception），仅4项为“概念验证”（Proof-of-concept），表明该领域仍处于早期研究阶段，实际应用验证有限。