习近平总书记强调，“党的十九大对建设网络强国、数字中国、智慧社会作出了战略部署，加快数字中国建设，就是要适应我国发展新的历史方位，全面贯彻新发展理念，以信息化培育新动能，用新动能推动新发展，以新发展创造新辉煌”。作为数字中国重要而广泛的组成部分，建筑行业是国民经济发展的支柱产业。传统建筑行业必须顺应时代发展，加速迈向数字化和信息化，通过信息化与工业化的深度融合加快产业转型升级。编码与自动识别技术是实现行业全要素、各环节、跨区域、全球范围信息互通的关键基础。系统研究工业化建造编码与自动识别技术的应用，对于推动传统建筑行业转型升级与高质量发展有着重要意义。

 

目前，在建筑行业工业化建造领域，涉及编码方面可参考的国家标准包括GB/T51235—2017《建筑工程设计信息模型分类和编码标准》、GB/T 22633—20082《住宅部品术语》；行业标准有JG/T151—2015《建筑产品分类与编码》；学会标准有土木工程学会制定的《装配式建筑部品部件分类和编码标准》；团体标准有深圳市建筑产业化协会制定的SZTT/BIAS 0001—2018《预制混凝土构件产品编号标准》；地方标准有福建省住建厅2016年印发的《装配式建筑部品部件编码规则》等。

如图1所示，在编码与自动识别领域，编码与标识体系通常包括以下几个方面：物品分类（包括分类编码、基准名称及属性编码）、物品标识编码、编码数据载体（包括一维条码、二维条码、射频识别标签（RFID）、编码解析（解读代码关联的物品）等。从现有可参考的标准可以发现，该领域现有标准仅限于分类编码领域，对于工业化建造过程中预制构件的标识编码、数据载体、自动识别及解析领域的相关标准尚属空白。

图1  编码、标识与自动识别关系

全球统一编码标识系统（简称GS1系统，原称EAN•UCC系统），是一种开放的、多环节、多领域应用的国际统一商务语言，为贸易项目、物流单元、资产、位置、服务关系等提供全球唯一的标识和商贸服务，以提高国际贸易及供应链管理效率和透明度。经过40多年的发展，目前GS1系统已成为全球应用最广泛、技术支持最成熟，成本最低的物品编码与标识系统。

国际范围内流通和信息交换的各类商品、物资、货物、服务、资产和位置大多采用GS1系统的编码作为唯一代码（UID）。这些代码可以采用一维条码、二维条码、射频识别标签（RFID）等数据载体进行承载，并通过印制与刻印等不同方式与标识对象绑定，使得商品、货物、服务及资产和位置等物品信息在供应链流通和信息交换过程中被方便获取。该系统克服了各厂商、组织使用自身编码系统或部分特殊编码系统的局限性，提高了贸易效率和对客户的反应能力。此外，为解决获取物品标识代码后物品相关数据和相关业务可互联操作的目的，GS1从20世纪80年代开始制定标准化的电子数据交换（EDI）、GS1 XML（eb XML）电子报文、全球数据同步(GDSN)、电子产品代码信息服务（EPCIS）等多个系列信息交换标准体系。

随着世界经济飞速发展和信息技术日新月异，以物联网、3D打印、虚拟现实、大数据、人工智能、机器人为核心技术的第四次工业革命助力物品信息编码、标识、自动识别和信息交换的GS1系统目前不仅在传统商贸领域的应用不断深入，更拓展了医疗、国防、汽车制造等众多行业领域应用，但在工程建造领域尚未见有成熟应用。

 

工业化建造特点之一就是通过工厂化生产的预制构件在工地通过机械装配方式进行建造，因此以预制构件的编码与自动识别作为应用框架研究的切入点有着重要意义。目前，在预制构件编码与自动识别领域存在如下方面问题：

预制构件分类不统一，标准化程度较低。各单位预制构件类别多且复杂，一方面影响了模具的互通性，造成浪费和产品成本提高；另一方面造成管理混乱和监管困难。

设计院、深化设计单位与预制构件厂的编码原则不一致，有的按预制构件类型编码，有的按预制构件平面位置编码，互不兼容，没有统一分类编码标准，无法实现一物一码，增大了各方协同工作的复杂度。

缺乏统一、规范的数据载体要求，各单位自行设计和选型，比如数据载体类型、标签大小、位置、颜色、材质等，在美观性、标准性、方便性上还有较大改进空间。

尚未形成预制构件统一标识的概念，往往简单地与预制构件标签相混淆。由于预制构件标识不统一，自动识别设备较乱，既造成了资源浪费，又不能够形成统一标准，不利于管理，也不利于现场施工。

各项目甲方或总承包方都有各自的应用管理系统，种类繁多，互不兼容，且成熟度不足，标准化程度不足；此外，管理系统采购成本高，使用繁琐，导致使用成本增高，这些都给预制构件生产厂家造成了很大管理压力，不利于系统普及。

缺少工业化建造系统工程视角，乃至工业化建筑全生命周期的角度去统筹思考。

通过编码与自动识别技术规模应用，将装配式建筑设计、制造、运输、施工以及后期运维等环节打通，以实施全生命周期的质量管理和追溯。

 

如今的建筑行业规模庞大并且发展迅猛，给全球自然资源带来显著影响，行业相关支出占国内生产总值（GDP）的13%；整个行业排放的温室气体超过全球排放总量的33%，消耗的水资源占全球消耗总量的25%。同时，建筑行业还面临着提高效率、提高生产力和降低全球供应链成本的重大挑战，90%的基础设施建设项目延期或超支，30%的建设项目存在返工的情况；劳动力仅发挥40%至60%，至少10%的建造材料被浪费；行业中大量使用基于纸张的人工流程，难以查找到实际使用的建造文档。麦肯锡报告指出，提高透明度、改善采购与供应链管理、注入数字技术和先进自动化等措施，可以将建筑业的生产力提升50%至60%。

建筑行业全供应链和循环经济过程中的数字化需求，以及各国对公共建筑施工项目的管理规定，共同促进了建筑信息模型（BIM）、地理信息系统（GIS）、物联网（IoT）、大数据、云计算、移动互联网、人工智能等多项前沿技术在全球范围的应用。为了在全球范围内有效地使用和共享信息，采用GS1的全球统一编码标识系统为实现建筑行业全链条可视化提供了可能，如图2、图3所示。

 

图2  基于BIM的数字化设计

 

图3   数字化应用路线图

 

该框架整体思路立足于应用导向和问题导向，以解决业务发展的核心问题为根本出发点，重点围绕工业化建造“全生命周期质量追溯”“基于供应链的精益建造”“标准的国际化接轨”等3条主线展开。以“分类、编码、标识、自动识别、解析、数据交换、数据安全”系统工程应用的角度统筹，核心与重点是破解出企业规模化应用所涉及的最有效技术路径所包含的关键技术及其相互关联，即找出“分类-标识-解析”这一系统应用主线，包括围绕这个系统应用主线的应用标准、应用指南和数据/信息服务标准三部分组成的以GS1系统统一标识为基础应用框架，如图4所示。后文的论述将从重构建立新分类体系（本文不展开）、建立基于GS1系统的统一标识、基于编码标准的三方协同规范、探索及实践这几个方面来展开。

图4  GS1系统建筑行业应用框架

 

目前，建筑工业化的建造过程尚未形成预制构件统一标识的概念，往往简单地把分类编码当成标识编码，或把标识与预制构件标签相混淆。借鉴国家标准《汽车零部件统一编码与标识》，在预制构件标识方面首次引入国际GS1系统并结合实际和探索实践，形成了建筑行业的标识解决方案。

为预制构件建立一个全球唯一的标识代码，即需要在数据载体条码标识（如二维条码、RFID等）中写入预制构件的主标识代码，以作为该预制构件全球唯一的“身份证”（ID）。该代码是由加入GS1系统的预制构件制造商分配的全球贸易项目代码（GTIN），其结构简单（13位数字），由前缀码、厂商识别代码、商品项目代码和校验码组成，能够唯一标识由预制构件制造商生产的一件或一批预制构件。

主标识代码可以有对属性进行标识的附加代码。附加代码是指在数据载体（二维条码、RFID等）中需要写入的预制构件附加标识，包括必选附加代码和可选附加代码，由GS1应用标识符表示。必选附加代码是指批次号或序列号，两者至少选择其一；可选附加代码由以下组成：生产日期、附加产品标识、构件重量（kg）、长度或第一尺寸（m），宽度、直径或第二尺寸（m），深度、厚度、高度或第三尺寸（m）。

设计、深化设计、生产等三方不同阶段进行预制构件编码时应协同共享，遵循唯一性、稳定性和无含义性的原则，既要统筹考虑设计、生产、运输、施工、运维各环节对编码的应用需求，同时应注意到不同阶段编码的“目的”及所涉及的“唯一性”含义不同。

不建议在编码层面通过包含过多含义来实现上下游工作协同目的，应尽量利用预制构件属性来表达，充分考虑信息化网络、系统、设备、移动终端等对各环节相关数据需求的支持，尽可能简化编码构成，方便各环节使用，也避免编码过细造成管理成本上升和信息资源浪费。

重点在以下几方面：

设计方（深化设计方）通过对整个工程项目预制构件类型进行归档并整理，对预制构件按类型进行编号。

预制构件生产方产品编码原则上沿用设计编码，同时依据预制构件设计编号及平面布置图、项目现场施工要求、项目信息等来补充完善相关属性信息，用于指导生产、出厂、运输和吊装施工阶段工作。

在预制构件分类基础上，借助数据载体用以对某一类预制构件中单件（或某一批次）预制构件实体进行唯一标识编号，即预制构件的“身份证”，如图5所示。

 图5  预制构件标识编码方案

 

表示预制构件生产方名称、产品编码、产品基本信息（产品净重、生产日期）和出厂质检情况等编制形成一套信息的集合，可分为供人识读的信息及为自动数据采集的机读信息（标识编码）。

用来承载标识编码信息，用于自动数据采集（auto data capture，ADC）与电子数据交换（EDI & XML），常用的数据载体例如一维条码、二维条码和RFID等，可供自动数据采集设备快速读取，如图6所示。

 

图6  预制构件复合集成标签（RFID+二维条码）

 

在“十三五”国家重点研发计划“高效施工”项目（编号：2016YFC0701700）北京怀柔张各长村示范项目中，预制构件的标识编码创新应用GS1系统，在基于BIM的数字化设计、预制构件加工图，预制构件生产、运输、堆放、吊装等过程中发挥着“穿针引线”的重要作用。 

经过一年多应用标准的编制工作，以及在不断创新应用试点的基础上，首次提出并建立了以系统应用主线（“分类-标识-解析”）为基础的工业化建造编码与自动识别应用框架；重构了适合规模化应用的预制构件分类体系，其中创新性引入了“基准名称”的概念；建立了建筑行业首个基于国际GS1体系的应用标准，填补了行业空白，进一步为ISO、GS1等国际标准体系的发展提供中国智慧和中国方案奠定了坚实基础。

以上的探索及实践，为新时代建筑行业高质量、高水平发展，为立足自主创新、积极融入国际标准体系，服务中国建筑企业走向国际、践行国家“一带一路”又向前迈进了一步。

GS1系统作为全球范围内应用最为普遍的供应链标准，可贯穿于设计、演算、订购、生产、运输、货物接收、建造、物业运维等建筑全生命期的关键业务环节，实现全球范围内唯一产品标识和信息交换共享，助力建筑行业更好的应对数字化挑战。随着数字化和信息化在建筑行业的快速渗透延伸，GS1系统在全球也将得到越来越多的应用，使建筑BIM模型变得更加丰富，优化工业化建造过程，推动行业可持续发展，为行业成功的数字化转型打下坚实的基础。

本文为国家重点研发计划项目（2016YFC0701700）