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。

一、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。“雙碳”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，越來越多的業(yè)主采用EPC+F、BT、BOT和PPP等建設(shè)管理方式。

二、智能建造的內(nèi)容

2020年7月3日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部、工業(yè)和信息化部、人力資源和社會(huì)保障部、交通運(yùn)輸部、水利部等十三個(gè)部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》（簡(jiǎn)稱指導(dǎo)意見），提出應(yīng)大力發(fā)展智能建造，加大智能建造在工程建設(shè)各環(huán)節(jié)的創(chuàng)新型應(yīng)用。

指導(dǎo)意見是適應(yīng)行業(yè)發(fā)展和提高全行業(yè)生產(chǎn)效率提高的重要政策。在意見中提出：構(gòu)建工程建造信息模型(EIM)、數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)、機(jī)器人施工這三方面是重點(diǎn)推進(jìn)內(nèi)容。支持智能建造的基礎(chǔ)工作是三維圖形描述、圖形引擎的平臺(tái)開發(fā)以及建筑的三維空間描述和真實(shí)感表達(dá)的系列軟件開發(fā)。智能建造的重要標(biāo)志是機(jī)器人代替人進(jìn)行大量的現(xiàn)場(chǎng)施工。根本改善建筑業(yè)作業(yè)形態(tài)，逐漸實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)少人化和無人化。

目前，盡管智能建造相關(guān)產(chǎn)品還不完善，但已出現(xiàn)挖掘、砌筑、噴涂、焊接、抹平、搬運(yùn)等單任務(wù)施工機(jī)器人，以及綜合建造系統(tǒng)（Ｓｈｉｍｉｚｕ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ　ｂｙ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｒｏｂｏｔｉｃｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳＭＡＲＴ）、高層鋼結(jié)構(gòu)自動(dòng)化建造系統(tǒng)（ａｕｔｏｍａｔｅｄ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ，ＡＢＣＳ）、高層鋼混結(jié)構(gòu)的“天蓋（ｔｈｅ　ｂｉｇｃａｎｏｐｙ）”建造系統(tǒng)等集成多種施工機(jī)器人、傳感器和設(shè)備，并提供作業(yè)面、臨時(shí)防護(hù)的施工平臺(tái)。

根據(jù)施工階段進(jìn)行歸類，可以分為施工模型構(gòu)建、施工模擬組織、施工智能管理、施工運(yùn)行維護(hù)四個(gè)階段。

其中，施工模型構(gòu)建是通過智能軟件技術(shù)輔助施工模型的建立，可直觀解決施工計(jì)劃與實(shí)際進(jìn)展間的關(guān)系沖突，避免施工時(shí)可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤和返工，促進(jìn)參建各方的有效交流與溝通。施工模擬組織是通過VR技術(shù)構(gòu)建虛擬施工現(xiàn)場(chǎng)，輔助施工交底，有效降低因施工組織不當(dāng)造成的時(shí)間與管理成本的增加，有效解決空間關(guān)系沖突，使施工組織的進(jìn)行更加高效合理。施工智能管理是通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，利用三維掃描、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、移動(dòng)通訊等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面感知，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通與協(xié)同共享。施工運(yùn)行維護(hù)是通過大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息化技術(shù)，推動(dòng)物與物、人與物之間形成萬物互聯(lián)的關(guān)系信息系統(tǒng)，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在風(fēng)險(xiǎn)并作出預(yù)警，并使其數(shù)據(jù)貫穿于施工項(xiàng)目的各個(gè)階段，信息聯(lián)通于施工項(xiàng)目的各個(gè)整體。

三、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(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。

（責(zé)任編輯：何雯麗）

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