智能建造是什么、為什么、做什么、怎么做？

來源 | 中國建設(shè)報

智能建造已成為建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢和轉(zhuǎn)型升級的重要抓手。但是目前在推進智能建造過程中仍存在不落地、不務(wù)實的情況。

本文從智能建造是什么、為什么和做什么等方面對智能建造的內(nèi)涵、意義以及內(nèi)容進行介紹，最后就如何務(wù)實推進智能建造提出建議。本文共計5375字，預(yù)計閱讀14分鐘。

01、智能建造是什么？

建造是建設(shè)工程項目的“制造”全過程，是基于全壽命期考慮的工程立項策劃、設(shè)計和施工的總稱。工程建造與其他工業(yè)產(chǎn)品制造一樣，必須立足于產(chǎn)品的全生命期的經(jīng)濟技術(shù)性能和效益的最大化。

智能建造是面向工程產(chǎn)品全生命期，實現(xiàn)泛在感知條件下建造生產(chǎn)水平提升和現(xiàn)場作業(yè)賦能的高級階段；

是工程立項策劃、設(shè)計和施工技術(shù)與管理的信息感知、傳輸、積累和系統(tǒng)化過程，是構(gòu)建基于互聯(lián)網(wǎng)的工程項目信息化管控平臺，在既定的時空范圍內(nèi)通過功能互補的機器人完成各種工藝操作，實現(xiàn)人工智能與建造要求深度融合的一種建造方式。

推進智能建造應(yīng)該著重從3個重點內(nèi)容著手：

一是構(gòu)建工程建造信息模型

（EngineeringInformationModeling，簡稱EIM）管控平臺，EIM管控平臺是針對工程項目建造的全過程、全參與方和全要素的系統(tǒng)化管控而開發(fā)的建造過程多源信息自動化管控系統(tǒng)；

二是數(shù)字化協(xié)同設(shè)計，利用現(xiàn)代化信息技術(shù)對工程項目的工程立項、設(shè)計與施工的策劃階段，進行全專業(yè)、全過程、全系統(tǒng)協(xié)同策劃；

三是機器人施工，在EIM管控平臺和建筑信息模型技術(shù)的驅(qū)動下，機器人代替人完成工程量大、重復(fù)作業(yè)多、危險環(huán)境、繁重體力消耗等情況下的施工作業(yè)。

支撐智能建造的基礎(chǔ)工作是三維圖形描述、圖形引擎和平臺的開發(fā)以及建筑的三維空間描述和真實感表達的系列軟件開發(fā)。

智能建造應(yīng)特別強調(diào)機器人代替人進行現(xiàn)場施工，從而改善建筑業(yè)作業(yè)形態(tài)，逐漸實現(xiàn)施工現(xiàn)場少人化，直至無人化施工。

02、智能建造為什么 ？

改革開放以來，我國建筑業(yè)發(fā)展迅速，取得了巨大成績。主要有以下幾個方面：

一是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)作用更加突出，2020年建筑業(yè)增加值占國內(nèi)生產(chǎn)總值比重為7.18%，帶動上下游50多個產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并提供了大量的就業(yè)崗位；

二是為城鎮(zhèn)化建設(shè)和民生改善作出重要貢獻，2020年我國城鎮(zhèn)化率超過60%，2019年我國城鎮(zhèn)居民人均住房建筑面積為39.8平方米，比1978年提高了近5倍；

三是我國建造水平不斷提升，全球前10位的超高層建筑我國占據(jù)7位，諸如國家體育場（鳥巢）、北京大興國際機場、G20杭州峰會主會場等一批公共建筑驚艷世界，我國在超深、超長、超高和超大跨等工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的建造能力持續(xù)提升，廣受世人贊譽；

四是我國建筑業(yè)對外承包營業(yè)額穩(wěn)步增加，國際競爭力提高，2019年對外承包營業(yè)額與合同額分別比上年增長2.28%和7.63%，占全球250強總額度的24.4%；

五是用信息技術(shù)改造建筑業(yè)方面成效顯著，現(xiàn)在建筑業(yè)對信息技術(shù)的依賴無處不在，很難想象如果沒有信息與建造技術(shù)的高度融合，類似“兩山”醫(yī)院這樣的工程項目怎么能夠如此高效完成，因此，信息技術(shù)促使建筑業(yè)的工作效率大幅提升。

然而，隨著我國經(jīng)濟由高速增長轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，建筑業(yè)逐漸進入存量時代，發(fā)展面臨下列挑戰(zhàn)：

一是傳統(tǒng)管理體制和建造模式相對落后，效率不高。

二是勞動密集、現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境差、勞動強度高的情況沒有根本改變，產(chǎn)業(yè)用工成本高，就業(yè)吸引力弱，勞動者老齡化嚴(yán)重。

三是行業(yè)的信息化水平不高，智能建造推進總體滯后。主要表現(xiàn)為簡單搬用外國技術(shù)，原創(chuàng)性技術(shù)不多，少有自主知識產(chǎn)權(quán)的文字和圖形處理的基礎(chǔ)性軟件系統(tǒng)；少有高效實用的人工智能工具和施工現(xiàn)場作業(yè)機器人；缺乏切實推動工程項目智能建造有效實施的數(shù)字化管控平臺，促進行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的效果不明顯。

綜上，目前在推動智能建造方面，除了建筑業(yè)的信息化水平有較大提升之外，我國已經(jīng)擁有世界最大的建筑信息模型（BIM）技術(shù)應(yīng)用的體量，在機器人的研制方面也已起步，但我們沒有自主知識產(chǎn)權(quán)的BIM基礎(chǔ)平臺和三維圖形系統(tǒng)及其引擎。

建造信息技術(shù)的巨量投入被碎片化，少有在解決智能建造“卡脖子”技術(shù)方面的明顯突破，智能建造推進面臨的挑戰(zhàn)非常嚴(yán)峻，應(yīng)該引起業(yè)內(nèi)的高度重視。

我國一直高度重視信息技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展間的融合。世界正在進入以信息產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)的經(jīng)濟發(fā)展時期。我們要把握數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化融合發(fā)展的契機，以信息化、智能化為杠桿培育新動能，帶動建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

2011年、2015年、2016年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部先后發(fā)布了《2011~2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》《關(guān)于推進建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》和《2016~2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》等文件，要求建筑業(yè)企業(yè)對大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、3D打印以及智能化等技術(shù)進行應(yīng)用。

2020年7月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等多個部門頒發(fā)《關(guān)于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》，進一步明確提出了智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的智能建造產(chǎn)業(yè)體系。推進智能建造已經(jīng)成為國家推進建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵舉措。

基于目前我國建筑業(yè)的現(xiàn)狀分析和政策導(dǎo)向，建筑業(yè)推進智能建造已是大勢所趨，重點體現(xiàn)在以下方面：

一是建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展要求的驅(qū)使。建筑業(yè)要走高質(zhì)量發(fā)展之路，必須做到“四個轉(zhuǎn)變”：從“數(shù)量取勝”轉(zhuǎn)向“質(zhì)量取勝”；從“粗放式經(jīng)營”轉(zhuǎn)向“精細(xì)化管理”；從“經(jīng)濟效益優(yōu)先”轉(zhuǎn)向“綠色發(fā)展優(yōu)先”；從“要素驅(qū)動”轉(zhuǎn)向“創(chuàng)新驅(qū)動”。實現(xiàn)這些轉(zhuǎn)變，智能建造是重要手段。

二是工程品質(zhì)提升的需要。進入新時代，經(jīng)濟發(fā)展的立足點和落腳點是最大限度滿足人民日益增長的美好生活需要，其中工程品質(zhì)提升是公眾的重要需求。工程品質(zhì)的“品”是人們對審美的需求；“質(zhì)”是工藝性、功能性以及環(huán)境性的大質(zhì)量要求。推進智能建造是加速工程品質(zhì)提升的重要方法。

三是改變建筑業(yè)作業(yè)形態(tài)的有力抓手。建筑業(yè)屬于勞動密集產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)場需要大量人工，如何堅持“以人為本”的發(fā)展理念，改善作業(yè)條件，減輕勞動強度，盡可能多地利用建筑機器人取代人工作業(yè)，已經(jīng)成為建筑業(yè)尋求發(fā)展的共識。

四是提升工作效率，推動行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必然。

目前建筑業(yè)勞動生產(chǎn)率不高，主因是缺少建造全過程、全專業(yè)、全參與方和全要素協(xié)同實時管控的智能建造平臺的高效管控，缺少便捷、實用和高效作業(yè)的機器人施工。

五是實現(xiàn)“零距離”管控工程項目的利器。

推進智能建造充分發(fā)揮信息共享優(yōu)勢，借助于互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等信息化手段，建造相關(guān)方可以便捷使用的工程項目建造管控平臺，實現(xiàn)零距離、全過程、實時性的管控工程項目。

“新基建”的提出，為加速推進智能建造提供了難得機遇?！靶禄ā敝饕ǖ谖宕苿油ㄐ偶夹g(shù)基站、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。

“新基建”推動了新興技術(shù)的信息基礎(chǔ)設(shè)施，新興技術(shù)與“舊基建”融合的基礎(chǔ)設(shè)施和支撐科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品研制的創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施3類基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

新基建為加速推進智能建造提供了更加完善的基礎(chǔ)設(shè)施條件，我們務(wù)必抓住機遇，努力進取，加速推進智能建造。

03、智能建造做什么？

通過智能建造推進，切實實現(xiàn)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級和提質(zhì)增效，應(yīng)重點做好如下幾個方面的工作：

第一，創(chuàng)建利于工程項目推進智能建造的體制機制。

進一步明確政府、行業(yè)、企業(yè)在推進智能建造過程中的作用和職責(zé)，快速形成協(xié)同推進之大勢，對于促進智能建造至關(guān)重要。

第二，推進智能建造，科技研發(fā)工作必須先行。

智能建造是傳統(tǒng)建造技術(shù)與現(xiàn)代化技術(shù)高度融合的建造方法，其綜合性和創(chuàng)新性極強，不能一蹴而就，必須科研工作先行，持續(xù)加大科研投入，持續(xù)進行科技攻關(guān)，方能取得實質(zhì)性效果。

第三，加快創(chuàng)建EIM管控平臺。

工程項目的系統(tǒng)化管控是實現(xiàn)建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的基本要求，創(chuàng)建EIM管控平臺，實現(xiàn)工程項目的系統(tǒng)化管控，對于提升建筑業(yè)管理水平具有舉足輕重的作用，應(yīng)列入智能建造推進工作的優(yōu)先選項。

第四，加速建造機器人研制。

建立工程總承包企業(yè)主導(dǎo)，電子、機械、信息與控制等多專業(yè)參與的科技攻關(guān)體系，組織多專業(yè)進行建造機器人研制的聯(lián)合攻關(guān)，加速施工作業(yè)機器人推廣使用。

第五，構(gòu)建面向項目層、企業(yè)層、集團層的PRP-ERP-GRP管理系統(tǒng)。

智能建造應(yīng)針對工程項目建造的不同角色，構(gòu)建政府、業(yè)主、設(shè)計、總承包和專業(yè)分包等相關(guān)方共享共用的工程項目智能建造的管控平臺；在集團、企業(yè)和項目3個層面體現(xiàn)權(quán)責(zé)分工，聚焦項目策劃能力、資源整合能力和過程管控能力提升，進行流程優(yōu)化和固化，形成圍繞工程項目不同管控主體的PRP-ERP-GRP系統(tǒng)，賦能提質(zhì)增效。

第六，加速專業(yè)協(xié)同化設(shè)計平臺構(gòu)建。

構(gòu)建建筑、結(jié)構(gòu)、水、暖、機電、裝飾等多專業(yè)協(xié)同設(shè)計的數(shù)字化平臺，打破各專業(yè)設(shè)計分離的現(xiàn)狀，從整體層面設(shè)計工程產(chǎn)品，達到整體工程質(zhì)量最優(yōu)。

第七，研發(fā)“工程建造+”，將新型技術(shù)融入傳統(tǒng)建造技術(shù)。

智能建造推進更應(yīng)關(guān)注針對施工過程的工藝、工序特點，環(huán)境感知要求，融合“大智云物移”等現(xiàn)代化信息技術(shù)，形成“質(zhì)量安全+”“幕墻工程+”“鋼筋工程+”等融合技術(shù)，以便實現(xiàn)施工的高效化、工藝的精細(xì)化和工程的品質(zhì)化。

第八，重視開發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的計算機底層支撐系統(tǒng)、操作系統(tǒng)和辦公系統(tǒng)。

目前普遍使用的計算機三維圖形及其BIM系統(tǒng)、底層操作系統(tǒng)windows以及辦公系統(tǒng)office大多源自境外，開發(fā)自主可控的支撐智能建造的計算機軟件系統(tǒng)，對于提升核心技術(shù)能力至關(guān)重要。

綜上，智能建造是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，應(yīng)以提質(zhì)增效為目標(biāo)，不作秀，不浮躁，全面部署，扎實推進，方可取得實效。

04、務(wù)實推進智能建造

智能建造在我國起步較晚，但是目前已具備良好基礎(chǔ)，應(yīng)借助我國大市場的優(yōu)勢，停止作秀，扎實推進，務(wù)求實效，改變目前智能建造技術(shù)和管理碎片化的開發(fā)狀態(tài)。

第一，加快工程項目管理體制機制的變革，加速推進工程項目總承包模式。

推進智能建造需要工程項目立項策劃、設(shè)計、施工的建造全過程協(xié)同進行，呼喚“工程總承包+全過程工程設(shè)計咨詢服務(wù)”的工程項目管理體制機制的加速推進。

工程總承包企業(yè)應(yīng)承擔(dān)“工程總承包負(fù)總責(zé)”的責(zé)任，管理觸角向前后延伸；以注冊建筑師為主導(dǎo)的工程設(shè)計咨詢應(yīng)對建筑全生命期的運行質(zhì)量、環(huán)境適宜性和功能性等承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任。

數(shù)字化協(xié)同設(shè)計是智能建造的基礎(chǔ)，務(wù)必全力推進。

建立“大設(shè)計”理念是智能建造推進的充分和必要條件，著力推進土建與機電設(shè)備的施工圖與專項施工圖設(shè)計及其深化設(shè)計、工程組織設(shè)計、工程施工組織設(shè)計、工程施工方案設(shè)計的“工程項目四個同步設(shè)計”。

第二，智能建造應(yīng)做好頂層設(shè)計。

推進智能建造應(yīng)做好頂層設(shè)計，整體規(guī)劃，分步實施。

一是研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的三維圖形系統(tǒng)；

二是研發(fā)BIM；

三是構(gòu)建基于BIM的EIM管控平臺；

四是研制人工智能設(shè)施，如智能監(jiān)測設(shè)施、功能各異的機器人設(shè)施等。

城市建設(shè)信息管控平臺（CIM）應(yīng)在城市規(guī)劃的基礎(chǔ)上，集成區(qū)域內(nèi)的建筑、市政、鐵路、公路、橋梁、水利等各類工程的EIM管控平臺信息。通過EIM管控平臺信息合成、累積和過濾而形成。

即智能建造是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，應(yīng)以行業(yè)“提質(zhì)增效”為導(dǎo)向，整體規(guī)劃，分步實施，秉承“不求一次成優(yōu)，但求取得實效”的持續(xù)改進思路，為切實提高行業(yè)發(fā)展質(zhì)量作出貢獻。

第三，基于工程建造的復(fù)雜性，應(yīng)在工程建造服務(wù)、管理、場景和流程再造、創(chuàng)新和固化研究的基礎(chǔ)上，會同軟件開發(fā)商“化整為零”開發(fā)若干子系統(tǒng)，在推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)上持續(xù)改進，進而針對不同需求進行相應(yīng)子系統(tǒng)組合，實現(xiàn)若干子系統(tǒng)的集成“積零為整”，逐漸形成適于工程項目多方協(xié)同的系統(tǒng)化管控平臺，實現(xiàn)對工程項目實施的全過程、全要素和全參與方管控，最終創(chuàng)建具有我國原創(chuàng)血統(tǒng)的工程項目建造的信息流、物資流、資金流實時管控和運行的系統(tǒng)化工作平臺——EIM管控平臺。

第四，創(chuàng)新開發(fā)思路，創(chuàng)建我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的圖形系統(tǒng)。

現(xiàn)行BIM三維圖形輸入的參數(shù)化設(shè)計方法，與我國技術(shù)人員熟悉的輸入方法不相吻合，普及性差。

應(yīng)該凝聚優(yōu)勢資源，創(chuàng)新開發(fā)思路，在我國技術(shù)人員熟悉的平面設(shè)計方法的基礎(chǔ)上開發(fā)系統(tǒng)的內(nèi)設(shè)轉(zhuǎn)換軟件，自動生成三維空間圖形，進行真實感表現(xiàn)，攻克“卡脖子”的三維圖形系統(tǒng)的技術(shù)難關(guān)，研究形成我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的三維圖形引擎、平臺和符合中國建造需求的BIM系統(tǒng)。

第五，加速研制和推廣應(yīng)用人工智能設(shè)施，如智能監(jiān)測設(shè)施、功能各異的機器人設(shè)施等，特別應(yīng)圍繞工程建造的點多、面廣、量大和勞動強度高、作業(yè)條件差的工藝工序，構(gòu)建EIM管控平臺與工藝技術(shù)聯(lián)動聯(lián)控的機器人作業(yè)環(huán)境，進行機器人研制。

智能建造是通過計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、機械電子技術(shù)、建造技術(shù)與管理科學(xué)的交叉融合，促使建造及施工過程實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計、機器人主導(dǎo)或輔助施工的工程建造方式，是加快建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)建筑業(yè)現(xiàn)代化的主導(dǎo)途徑。

智能建造以工程全生命期綜合效益最大化為目標(biāo)，重點關(guān)注管理流程再造，重點強調(diào)建造過程的質(zhì)量安全保障和資源系統(tǒng)管控、數(shù)字化設(shè)計和機器人作業(yè)的協(xié)同建造方式。讓我們攜手并進，秉承原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新、引進消化吸收再創(chuàng)新的方法，注重實效，不懈探索，辛勤耕耘，扎實推進智能建造。