未來(lái)發(fā)展還將面臨哪些挑戰(zhàn)？智能建造為建筑業(yè)帶來(lái)多個(gè)變革

眾所周知，建筑行業(yè)是我國(guó)重要的支柱性行業(yè)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)發(fā)展起著關(guān)鍵性作用。隨著時(shí)代躍遷，建筑行業(yè)也在發(fā)生著巨大變革，系統(tǒng)性問題與體系性創(chuàng)新交疊作用，創(chuàng)造性的發(fā)展不斷顛覆著人們對(duì)建筑行業(yè)以往的認(rèn)知。在建筑行業(yè)新的發(fā)展趨勢(shì)之中，智能建造可稱得上是最具劃時(shí)代意義的變革。

01

智能建造背景

在對(duì)智能建造進(jìn)行深入了解前，我們首先要對(duì)建筑行業(yè)現(xiàn)存問題以及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的了解。

全球建筑業(yè)面臨的工人老齡化與短缺問題日益凸顯，已開始阻礙建筑業(yè)的健康發(fā)展。聯(lián)合國(guó)國(guó)際勞工組織將勞動(dòng)力人口中45歲及以上的勞動(dòng)力定義為老年勞動(dòng)力。中國(guó)、中國(guó)香港、美國(guó)、日本、韓國(guó)等國(guó)家和地區(qū)建筑業(yè)從業(yè)人員的老齡化問題日益加劇，未來(lái)特殊工種可能面臨較大的供應(yīng)壓力。這種勞動(dòng)力短缺風(fēng)險(xiǎn)，可能會(huì)導(dǎo)致建造成本增加、發(fā)展受阻。同時(shí)，建筑業(yè)的安全生產(chǎn)形勢(shì)較為嚴(yán)峻，全世界的建筑工地每年至少發(fā)生6萬(wàn)起致命事故，即每10十分鐘就會(huì)發(fā)生一次致命事故。2015年至2018年，中國(guó)房屋市政事故起數(shù)和死亡人數(shù)逐年上升。2015年歐盟共發(fā)生了3876起致命工傷事故，其中建筑業(yè)事故占五分之一以上。此外，建筑行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)正在變得更加激烈，建筑企業(yè)受到投標(biāo)價(jià)格降低于施工成本升高的雙重壓力。建筑施工紛繁復(fù)雜的流程，影響著建筑施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，大量的規(guī)劃設(shè)計(jì)，對(duì)提高施工質(zhì)量有著重要影響。建筑施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、施工人員工作懈怠等，都造成難以保質(zhì)保量完成施工作業(yè)。

面臨著建筑行業(yè)發(fā)展的各種挑戰(zhàn)，建筑行業(yè)自身也在發(fā)生著新的變化，形成了新的發(fā)展趨勢(shì)。

1、建筑行業(yè)集中度不斷提高。行業(yè)集中度長(zhǎng)期不斷提高，大型建設(shè)承包商和差異化的技術(shù)領(lǐng)先型企業(yè)出現(xiàn)長(zhǎng)期投資價(jià)值。

2、綠色建筑大勢(shì)所趨?！半p碳”背景下低碳生產(chǎn)技術(shù)革新、節(jié)能減排、裝配式建筑、可再生建筑材料均已成為建筑類企業(yè)的發(fā)展方向。

3、建筑行業(yè)工業(yè)產(chǎn)業(yè)化和現(xiàn)代化趨勢(shì)提速。裝配式建筑、鋼結(jié)構(gòu)、預(yù)制件建筑、預(yù)制件等技術(shù)的應(yīng)用，提高行業(yè)工業(yè)化水平。

4、建筑行業(yè)數(shù)字化趨勢(shì)不可逆轉(zhuǎn)。BIM+CIM+GIS構(gòu)建未來(lái)智慧城市建設(shè)的底層信息基礎(chǔ)。

5、智能建造是建筑業(yè)科技升級(jí)的必經(jīng)之路。智能建造可以降低行業(yè)人工成本和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低建筑制造成本的有效手段。

6、建筑行業(yè)步入人才密集化和智力密集化的時(shí)代。建筑行業(yè)已經(jīng)即將進(jìn)入科技化的時(shí)代，建筑行業(yè)的綠色化、工業(yè)化和智能化要求行業(yè)人才結(jié)構(gòu)要進(jìn)行不斷地調(diào)整，以適應(yīng)新的建筑時(shí)代。激烈的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)也逼迫著建筑行業(yè)需要更多的復(fù)合型技術(shù)人才與管理人才。

7、建筑行業(yè)企業(yè)綜合金融能力應(yīng)不斷加強(qiáng)。隨著行業(yè)的發(fā)展和市場(chǎng)變化，越來(lái)越多的業(yè)主采用EPC+F、BT、BOT和PPP等建設(shè)管理方式。

02

智能建造的內(nèi)容

智能建造主要包括六方面：

一是數(shù)字化設(shè)計(jì)。強(qiáng)化建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備管線、裝修等多主體多專業(yè)一體化集成設(shè)計(jì)。以BIM技術(shù)為代表，包括BIM正向設(shè)計(jì)，應(yīng)用BIM進(jìn)行工程項(xiàng)目深化設(shè)計(jì)、施工過程可視化模擬、施工方案優(yōu)化、施工進(jìn)度和成本的動(dòng)態(tài)管控，制定BIM交付標(biāo)準(zhǔn)、開展三維數(shù)字化竣工驗(yàn)收備案，通過BIM技術(shù)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑運(yùn)維故障實(shí)時(shí)報(bào)警、實(shí)時(shí)響應(yīng)，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命等。

二是智能化生產(chǎn)。建立以標(biāo)準(zhǔn)部品為基礎(chǔ)的專業(yè)化、規(guī)?；⑿畔⒒a(chǎn)體系。其典型應(yīng)用場(chǎng)景主要包括智能化技術(shù)在PC構(gòu)件、鋼構(gòu)件、裝配化裝修墻板、門窗系統(tǒng)、機(jī)電設(shè)備管線、整體衛(wèi)浴等部品部件生產(chǎn)中的應(yīng)用。

三是智能化施工。實(shí)現(xiàn)對(duì)工程項(xiàng)目“人、機(jī)、料、法、環(huán)”等關(guān)鍵要素的實(shí)時(shí)感知、全面掌控、自動(dòng)預(yù)警和智能決策。其典型應(yīng)用場(chǎng)景主要包括智慧工地平臺(tái)、質(zhì)量安全各類監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、自爬升空中智能工廠平臺(tái)。

四是建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。提升全產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同能力，形成數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的工程建設(shè)組織方式。其典型應(yīng)用場(chǎng)景主要包括建材集采平臺(tái)、工程設(shè)備租賃平臺(tái)、項(xiàng)目管理數(shù)字化解決方案平臺(tái)等。

五是建筑機(jī)器人。輔助替代“危、繁、臟、重”的人工作業(yè)。其典型應(yīng)用場(chǎng)景主要包括機(jī)器人焊接、機(jī)器人測(cè)量、管道探測(cè)機(jī)器人、抹灰機(jī)器人等。

六是工程項(xiàng)目全過程智慧監(jiān)管。實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目審批、審查、監(jiān)督、驗(yàn)收等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享和業(yè)務(wù)協(xié)同。其典型應(yīng)用場(chǎng)景主要包括工程建設(shè)“全鏈管”管理系統(tǒng)、溫州市施工圖二三維聯(lián)審系統(tǒng)、“智慧排水”平臺(tái)等。

2022年10月25日住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部公布了24個(gè)智能建造試點(diǎn)城市，從名單來(lái)看建設(shè)部在下一盤大棋，事關(guān)全局、關(guān)乎長(zhǎng)遠(yuǎn)。一是城市份量很重，3個(gè)直轄市（北京市、天津市、重慶市）、11個(gè)分布東西南北中的代表省會(huì)城市（沈陽(yáng)市、哈爾濱市、南京市、合肥市、鄭州市、武漢市、長(zhǎng)沙市、廣州市、成都市、西安市、烏魯木齊市）、3個(gè)計(jì)劃單列市（廈門市、青島市、深圳市）、國(guó)家新區(qū)（雄安、保定）、再加廣東、江蘇、浙江三大經(jīng)濟(jì)強(qiáng)省的5個(gè)地級(jí)市（蘇州市、佛山市、溫州市、嘉興市、臺(tái)州市）。二是兼顧城市特點(diǎn)、打造可推廣的典型，這中間有較早布局走在前列的城市，也有基礎(chǔ)相對(duì)比較薄弱的城市。三是要求高、重成效，發(fā)展路徑要明確，工作要確有成效，形成可感知、可量化、可評(píng)價(jià)的成果。

03

智能建造為建筑業(yè)帶來(lái)多個(gè)變革

智能建造是把智能技術(shù)與先進(jìn)的建造技術(shù)深度融合的一種新型建造模式，通過應(yīng)用智能化系統(tǒng)提高建造過程智能化水平，來(lái)達(dá)到安全建造的目的，并且提高建筑性價(jià)比和可靠性。一個(gè)城市的智能建造體現(xiàn)在城市建設(shè)的全生命周期中，包含智能規(guī)劃與設(shè)計(jì)、智能裝備與施工、智能實(shí)施3個(gè)模塊，涵蓋調(diào)研、策劃、生產(chǎn)、安裝、運(yùn)維以及拆除在內(nèi)的全過程。立足新發(fā)展階段，智能建造將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)與工業(yè)化建造技術(shù)深度融合，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)高效益、低消耗、高質(zhì)量、低排放，是推動(dòng)城鄉(xiāng)建設(shè)綠色發(fā)展以及建筑業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要抓手。

因此，利用智能技術(shù)將給建筑行業(yè)帶來(lái)一系列的變革，如產(chǎn)品形態(tài)數(shù)字化、經(jīng)營(yíng)理念的服務(wù)化、建造方式的工業(yè)化、行業(yè)治理現(xiàn)代化以及市場(chǎng)形態(tài)的平臺(tái)化。與此同時(shí)，各地在智能建造設(shè)備研發(fā)和應(yīng)用方面，已經(jīng)取得了初步成效。在建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)方面，湖南省投入1500萬(wàn)元財(cái)政資金，建立了全省統(tǒng)一的裝配式建筑智能建造平臺(tái)，企業(yè)利用該平臺(tái)初步實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方案一鍵出圖、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)一鍵導(dǎo)入工廠自動(dòng)排產(chǎn)。據(jù)悉，此智能建造平臺(tái)，打通了BIM軟件和智能工廠生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)、物流、質(zhì)量驗(yàn)收等全過程追溯管理。

04

智能建造的優(yōu)勢(shì)及挑戰(zhàn)

1、智能建造的優(yōu)勢(shì)

通過智能建造的實(shí)施，施工企業(yè)可以有效提高工程品質(zhì)、改變建筑業(yè)作業(yè)形態(tài)、提升工作效率、實(shí)現(xiàn)“零距離”管控工程項(xiàng)目。

（1）施工企業(yè)可以使用信息數(shù)據(jù)庫(kù)建立模型參數(shù)并運(yùn)用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)手段建立智能化管理平臺(tái)。在施工企業(yè)得到勘測(cè)單位的數(shù)據(jù)與資料后，通過BIM與GIS系統(tǒng)對(duì)項(xiàng)目場(chǎng)地進(jìn)行模擬分析，構(gòu)建項(xiàng)目結(jié)構(gòu)等主體部分，并建立三維可視化數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的自動(dòng)出圖。對(duì)模型中設(shè)計(jì)方案的聲學(xué)、熱工、日照、規(guī)范以及工程量統(tǒng)計(jì)、方案造型、空間和建造成本等進(jìn)行分析處理。對(duì)整體項(xiàng)目的內(nèi)容進(jìn)行拆分解析，計(jì)算出項(xiàng)目模型的計(jì)量信息、能耗分析等，為項(xiàng)目實(shí)施全過程及未來(lái)施工階段中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行三維動(dòng)畫仿真模擬，提前規(guī)避可能存在的風(fēng)險(xiǎn)。通過圖紙檢驗(yàn)，完善構(gòu)造做法，如尺寸、節(jié)點(diǎn)大樣、管線密集區(qū)域排布等，實(shí)現(xiàn)多專業(yè)協(xié)同化、一體化，進(jìn)而提高施工效率，減少因失誤而造成施工成本與管理成本的增加。

（2）可以進(jìn)行高效的施工組織與施工管理。施工企業(yè)使用BIM、云計(jì)算、RFID等信息化技術(shù)手段，通過對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)人、材、機(jī)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的全方位感知，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)的智能化管理，以此提高施工效率與施工安全，有效控制施工組織中各階段工作的進(jìn)行。

（3）借助以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、BIM、物聯(lián)網(wǎng)等新一輪信息化技術(shù)與智能設(shè)備等，構(gòu)建感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的綜合管理平臺(tái)，同時(shí)可持續(xù)引入人工智能計(jì)算方法與智能操作終端體系，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目在運(yùn)行維護(hù)階段中的實(shí)時(shí)管控，以此提高運(yùn)行效率與服務(wù)質(zhì)量。

2、智能建造發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

智能建造能夠產(chǎn)生巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，對(duì)建筑施工行業(yè)的發(fā)展能夠起到翻天覆地的變革影響力。但受制于技術(shù)及社會(huì)等方面的影響，智能建造仍然存在著諸多不足和挑戰(zhàn)。如現(xiàn)有的管理體制與智能建造人才構(gòu)成并不相適應(yīng)；建筑行業(yè)整體的信息化水平還有待提升；智能建造缺少自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的BIM基礎(chǔ)平臺(tái)和三維圖形系統(tǒng)及引擎；實(shí)施智能建造的建筑機(jī)器人研發(fā)剛剛起步。

綜合來(lái)說(shuō)，智能建造的出現(xiàn)和發(fā)展將為建筑行業(yè)帶來(lái)新的時(shí)代沖擊與影響，其迭代發(fā)展很可能會(huì)重新定義人機(jī)交互的范圍，也很可能會(huì)衍生出智能施工平臺(tái)等新的作業(yè)模式。施工企業(yè)對(duì)此應(yīng)加強(qiáng)關(guān)注，并應(yīng)未雨綢繆做好充分準(zhǔn)備。