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

眾所周知，建筑行業(yè)是我國重要的支柱性行業(yè)，對國民經(jīng)濟以及社會發(fā)展起著關(guān)鍵性作用。隨著時代躍遷，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建筑行業(yè)以往的認知。在建筑行業(yè)新的發(fā)展趨勢之中，智能建造可稱得上是最具劃時代意義的變革。

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智能建造背景

在對智能建造進行深入了解前，我們首先要對建筑行業(yè)現(xiàn)存問題以及發(fā)展趨勢進行簡單的了解。

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)合國國際勞工組織將勞動力人口中45歲及以上的勞動力定義為老年勞動力。中國、中國香港、美國、日本、韓國等國家和地區(qū)建筑業(yè)從業(yè)人員的老齡化問題日益加劇，未來特殊工種可能面臨較大的供應(yīng)壓力。這種勞動力短缺風險，可能會導致建造成本增加、發(fā)展受阻。同時，建筑業(yè)的安全生產(chǎn)形勢較為嚴峻，全世界的建筑工地每年至少發(fā)生6萬起致命事故，即每10十分鐘就會發(fā)生一次致命事故。2015年至2018年，中國房屋市政事故起數(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)的競爭正在變得更加激烈，建筑企業(yè)受到投標價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環(huán)節(jié)，大量的規(guī)劃設(shè)計，對提高施工質(zhì)量有著重要影響。建筑施工質(zhì)量不達標、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。

1、建筑行業(yè)集中度不斷提高。行業(yè)集中度長期不斷提高，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)長期投資價值。

2、綠色建筑大勢所趨?！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)字化趨勢不可逆轉(zhuǎn)。BIM+CIM+GIS構(gòu)建未來智慧城市建設(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代。建筑行業(yè)已經(jīng)即將進入科技化的時代，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)要進行不斷地調(diào)整，以適應(yīng)新的建筑時代。激烈的行業(yè)競爭也逼迫著建筑行業(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。隨著行業(yè)的發(fā)展和市場變化，越來越多的業(yè)主采用EPC+F、BT、BOT和PPP等建設(shè)管理方式。

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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。強化建筑、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。以BIM技術(shù)為代表，包括BIM正向設(shè)計，應(yīng)用BIM進行工程項目深化設(shè)計、施工過程可視化模擬、施工方案優(yōu)化、施工進度和成本的動態(tài)管控，制定BIM交付標準、開展三維數(shù)字化竣工驗收備案，通過BIM技術(shù)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)建筑運維故障實時報警、實時響應(yīng)，延長設(shè)備使用壽命等。

二是智能化生產(chǎn)。建立以標準部品為基礎(chǔ)的專業(yè)化、規(guī)?；?、信息化生產(chǎn)體系。其典型應(yīng)用場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。實現(xiàn)對工程項目“人、機、料、法、環(huán)”等關(guān)鍵要素的實時感知、全面掌控、自動預(yù)警和智能決策。其典型應(yīng)用場景主要包括智慧工地平臺、質(zhì)量安全各類監(jiān)測系統(tǒng)、自爬升空中智能工廠平臺。

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)動的工程建設(shè)組織方式。其典型應(yīng)用場景主要包括建材集采平臺、工程設(shè)備租賃平臺、項目管理數(shù)字化解決方案平臺等。

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

六是工程項目全過程智慧監(jiān)管。實現(xiàn)工程項目審批、審查、監(jiān)督、驗收等系統(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”平臺等。

2022年10月25日住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部公布了24個智能建造試點城市，從名單來看建設(shè)部在下一盤大棋，事關(guān)全局、關(guān)乎長遠。一是城市份量很重，3個直轄市（北京市、天津市、重慶市）、11個分布東西南北中的代表省會城市（沈陽市、哈爾濱市、南京市、合肥市、鄭州市、武漢市、長沙市、廣州市、成都市、西安市、烏魯木齊市）、3個計劃單列市（廈門市、青島市、深圳市）、國家新區(qū)（雄安、保定）、再加廣東、江蘇、浙江三大經(jīng)濟強省的5個地級市（蘇州市、佛山市、溫州市、嘉興市、臺州市）。二是兼顧城市特點、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、可評價的成果。

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智能建造為建筑業(yè)帶來多個變革

智能建造是把智能技術(shù)與先進的建造技術(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，來達到安全建造的目的，并且提高建筑性價比和可靠性。一個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、智能裝備與施工、智能實施3個模塊，涵蓋調(diào)研、策劃、生產(chǎn)、安裝、運維以及拆除在內(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，實現(xiàn)工程建設(shè)高效益、低消耗、高質(zhì)量、低排放，是推動城鄉(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)帶來一系列的變革，如產(chǎn)品形態(tài)數(shù)字化、經(jīng)營理念的服務(wù)化、建造方式的工業(yè)化、行業(yè)治理現(xiàn)代化以及市場形態(tài)的平臺化。與此同時，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1500萬元財政資金，建立了全省統(tǒng)一的裝配式建筑智能建造平臺，企業(yè)利用該平臺初步實現(xiàn)了標準化設(shè)計方案一鍵出圖、設(shè)計數(shù)據(jù)一鍵導入工廠自動排產(chǎn)。據(jù)悉，此智能建造平臺，打通了BIM軟件和智能工廠生產(chǎn)系統(tǒng)，實現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件設(shè)計、物流、質(zhì)量驗收等全過程追溯管理。

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智能建造的優(yōu)勢及挑戰(zhàn)

1、智能建造的優(yōu)勢

通過智能建造的實施，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、實現(xiàn)“零距離”管控工程項目。

（1）施工企業(yè)可以使用信息數(shù)據(jù)庫建立模型參數(shù)并運用大數(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。在施工企業(yè)得到勘測單位的數(shù)據(jù)與資料后，通過BIM與GIS系統(tǒng)對項目場地進行模擬分析，構(gòu)建項目結(jié)構(gòu)等主體部分，并建立三維可視化數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的自動出圖。對模型中設(shè)計方案的聲學、熱工、日照、規(guī)范以及工程量統(tǒng)計、方案造型、空間和建造成本等進行分析處理。對整體項目的內(nèi)容進行拆分解析，計算出項目模型的計量信息、能耗分析等，為項目實施全過程及未來施工階段中可能出現(xiàn)的問題進行三維動畫仿真模擬，提前規(guī)避可能存在的風險。通過圖紙檢驗，完善構(gòu)造做法，如尺寸、節(jié)點大樣、管線密集區(qū)域排布等，實現(xiàn)多專業(yè)協(xié)同化、一體化，進而提高施工效率，減少因失誤而造成施工成本與管理成本的增加。

（2）可以進行高效的施工組織與施工管理。施工企業(yè)使用BIM、云計算、RFID等信息化技術(shù)手段，通過對施工現(xiàn)場人、材、機關(guān)鍵節(jié)點的全方位感知，實現(xiàn)施工現(xiàn)場的智能化管理，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行。

（3）借助以大數(shù)據(jù)、云計算、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，同時可持續(xù)引入人工智能計算方法與智能操作終端體系，實現(xiàn)項目在運行維護階段中的實時管控，以此提高運行效率與服務(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)生巨大的社會和經(jīng)濟價值，對建筑施工行業(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產(chǎn)權(quán)的BIM基礎(chǔ)平臺和三維圖形系統(tǒng)及引擎；實施智能建造的建筑機器人研發(fā)剛剛起步。

綜合來說，智能建造的出現(xiàn)和發(fā)展將為建筑行業(yè)帶來新的時代沖擊與影響，其迭代發(fā)展很可能會重新定義人機交互的范圍，也很可能會衍生出智能施工平臺等新的作業(yè)模式。施工企業(yè)對此應(yīng)加強關(guān)注，并應(yīng)未雨綢繆做好充分準備。