引言
建筑、工程与施工（AEC）行业正面临数字化转型的迫切需求，以应对效率低下、可持续发展要求及现代项目复杂性带来的挑战。该行业长期以来被认为是数字化程度最低的领域之一，深受工作流程碎片化、手工操作和低生产率困扰。众多利益相关者——从业主、设计师到承包商和监管机构——进一步加剧了协作、数据共享和问责制的复杂性。因此，研究人员一直呼吁采用先进技术来重构项目的交付、治理和监控方式。
建筑信息模型（BIM）是这一数字化运动前沿最具变革性的技术之一。在过去二十年中，BIM已从一种三维建模工具演变为数据丰富、面向对象的方法论，支持建筑资产的全生命周期管理。其集中项目信息的能力改善了协作、效率和提高投资回报。然而，BIM也存在根本性局限。对集中式通用数据环境（CDE）的依赖使BIM数据面临被篡改、数据集不完整以及项目移交时信息中断的风险。这些缺陷损害了BIM作为单一可信源（SSoT）的愿景，限制了其确保利益相关者之间信任的能力。因此，对保证数据完整性、不可变性和溯源机制的需求，已成为推进BIM应用的核心关切。
区块链技术日益被视为解决这些挑战的方案。区块链代表了一种去中心化、不可变、基于共识的账本，可确保防篡改的记录保存。在AEC行业，区块链已在争议管理、现场质量检验、供应链可追溯性、文档安全、去中心化招标系统和安全检查框架等多个领域得到探索。这些应用凸显了区块链在增强透明度、信任和问责制，同时减少对中介依赖方面的能力。当与BIM结合时，区块链提供了强大的协同效应。学者们强调其实现数字循环供应链、改进可追溯性与协作、促进知识共享以及确保采购公平性的潜力。技术研究进一步展示了实际应用案例，例如集成BIM与以太坊以增强共识和透明度的原型，以及用于保护敏感BIM数据的保密性框架。这些案例共同表明，区块链可以作为支撑BIM的基础设施层，确保项目全生命周期的数据完整性、安全性和透明度。
区块链-BIM整合的现状与挑战
区块链与BIM的整合研究在2019年至2025年间呈现逐渐增长的趋势。早期研究（2019-2020年）主要集中于介绍整合概念、 outlining 潜在应用领域和探索初步概念框架，而非报告广泛的实证应用。2021年至2022年是一个过渡阶段，出版物数量适度增长，研究重点转向采用决定因素、互操作性和数字孪生应用。从2023年到2024年，出版物数量显著加速，研究议程呈现多样化，涵盖了智能合约自动化、数据溯源、绿色改造应用和数字孪生协同等。到2025年，文献达到方法成熟的阶段，采用了混合决策方法和对特定行业的实施方案。
现有的整合研究可大致分为三个互补层面：（i）数据溯源与安全；（ii）工作流程的智能合约自动化；（iii）连接BIM、区块链及相邻系统（如物联网/数字孪生）的互操作性架构。在数据溯源和安全方面，一系列框架展示了模型历史、传感器证据和移交包如何能在链上实现可审计且保护隐私。在工作流程自动化方面，智能合约编码规则，当BIM流程中的预定义条件满足时自动触发。在整合物联网和数字孪生以实现物理事件与BIM状态之间的端到端可追溯性方面，案例研究显示了其潜力。
然而，区块链-BIM整合也面临一系列挑战。技术层面存在区块链系统不成熟和复杂性的问题，包括可扩展性、延迟、能耗以及与BIM和其他基于云的工具集成时的互操作性挑战。数据管理方面，透明度与保密性之间的需求张力创造了跨多利益相关者BIM环境的矛盾。法律和合同方面存在智能合约和基于区块链的记录保存缺乏明确监管框架的问题。组织和文化层面，对技术采用的阻力依然很强，这源于风险厌恶、固化的流程和对立的供应链实践。此外，基础设施、云资源、能耗和长期维护的成本也被反复认为是主要阻碍。
核心技术机制：实现信任与自动化的基石
区块链-BIM系统的核心价值体现在其通过一系列技术机制保障数据完整性、建立信任和实现自动化。
数据完整性机制是基石。这包括对文件/区块进行加密哈希处理，确保任何微小的改动都会导致哈希值剧变，从而易于检测篡改。混合存储模式（链上公证与链下存储）被广泛采用，即将大数据量的BIM模型文件存储在链下（如IPFS、CDE），仅将其内容标识符（CID）或哈希值存储在链上，以此平衡可追溯性与存储效率。内容可寻址存储（如IPFS CIDs）通过内容本身生成唯一标识符，进一步强化了完整性。此外，不可变的只追加账本确保了所有交易记录一旦写入即无法删除或修改，只能追加新记录，形成了完整的审计线索。
信任机制则通过多种方式构建。共识协议（如PBFT、Raft）确保了所有参与节点对账本状态达成一致，这是去中心化信任的基础。许可网络和身份管理将交易与可识别的参与者绑定，确保了不可否认性。基于角色的访问控制（RBAC）和访问控制列表（ACLs）精细控制了不同参与者对数据的访问权限，而背书策略则要求特定交易必须由一组指定的参与者签名后方可生效，编码了多方协作的治理规则。这些机制共同确保了系统的可靠性和问责制。
智能合约是自动化的关键执行者。其生命周期通常包含四个阶段： initiation（启动）、 registration（注册）、 execution（执行）和 finalization（终结）。在BIM语境下，智能合约可以自动化执行诸如进度款支付（当验证达到某个建设里程碑时自动触发）、合规性检查（自动校验提交的BIM模型是否符合预定义标准）和供应链事件（如货物送达验证）等流程。它们将传统的文本合同条款转化为可执行的代码，减少了人为干预的需要，降低了争议可能性。
应用场景纵览：贯穿建筑全生命周期
区块链-BIM的整合应用覆盖了建筑项目的整个生命周期，在每个阶段都发挥着独特作用。
设计与规划阶段，整合侧重于提升协作信任和版本控制。区块链可用于管理设计变更，记录每次模型修改的发起人、时间、内容和审批状态，形成不可篡改的溯源记录，有效解决设计争议。它还能通过智能合约自动化信息请求（RFI）流程，确保提问和回复的及时性与可追溯性。此外，基于区块链的认证机制（如NFT）可以为特定的BIM构件或设计成果提供唯一的所有权和原创性证明。
采购与供应链管理阶段，区块链极大地增强了可追溯性和透明度。通过将RFID、物联网传感器与区块链账本结合，可以实时追踪预制构件从生产、运输到现场安装的全过程，确保材料来源真实、质量可控。智能合约可以自动化采购流程，例如在验证货物送达并满足质量要求后自动触发付款，减少资金占用和支付延迟。区块链还能为绿色建材、可持续采购提供不可篡改的证明，支持建筑项目的环保认证。
施工与执行阶段，整合应用致力于提高现场管理的效率和可信度。区块链可以记录现场检查、安全审计和质量验收的结果，确保数据的真实性和责任可溯。结合数字孪生和物联网数据，智能合约可以基于实际的施工进度（如通过扫描验证的完成百分比）自动执行里程碑付款，减少人为操控和争议。在模块化建筑中，区块链可以确保每个模块的生产、运输和吊装信息被完整记录，实现预制装配过程的可信管理。
项目移交与运营维护（O&M）阶段，区块链解决了信息移交不完整的痛点。所有在设计和施工阶段产生的关键数据，包括BIM模型、设备手册、保修信息等，其哈希值或指针都可以被记录在区块链上，确保移交资产信息模型（AIM）的完整性和不可篡改性。在运维期，区块链可以结合物联网传感器数据，记录设备的运行状态、维护历史和维修记录，为预防性维护和设施管理提供可信的数据基础。智能合约甚至可以自动化运维服务合同的执行，例如在达到特定能耗指标或完成预定维护任务后自动支付服务费用。
拆除与报废阶段，区块链可用于记录建筑材料的溯源信息，支持废弃材料的回收再利用决策，促进循环经济。它还可以确保拆除过程符合环保法规，记录废弃物处理方式，为项目的全生命周期环境影响评估提供可信数据。
未来展望与挑战
尽管区块链-BIM整合展现出巨大潜力，但其广泛应用仍面临挑战。技术挑战包括可扩展性（如何处理海量BIM数据）、不同区块链平台与BIM标准（如IFC）的互操作性、以及智能合约的安全性（避免代码漏洞）等。组织与成本挑战涉及较高的实施成本、专业人才短缺以及行业内部对改变传统工作流程的阻力。法律与监管挑战则包括智能合约的法律效力、数据隐私（如GDPR合规性）以及跨司法管辖区的认可问题。
未来发展方向可能集中在几个方面：开发更轻量级、更适合建筑行业的区块链协议；深化与物联网、数字孪生、人工智能等技术的融合；制定行业广泛接受的区块链-BIM数据交换标准和协议；以及探索新的商业模式，如基于通证（Token）的激励体系，鼓励利益相关者共享高质量数据。
综上所述，区块链与BIM的整合代表了一种构建未来数字建造可信基础架构的范式转变。通过将BIM丰富的语义信息与区块链强大的信任机制相结合，有望彻底改变建筑行业的协作方式、提升透明度、优化流程，并最终交付更高效、更可持续、更值得信赖的建筑环境与基础设施。然而，要实现这一愿景，需要技术开发者、建筑业从业者、政策制定者和学术界的共同努力，克服现有障碍，推动这项技术走向成熟和规模化应用。
