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清華大學(xué)顧明教授演講：智能建造的基礎(chǔ)是什么？

筆記內(nèi)容出處：2024民航智能建造論壇清華大學(xué)軟件學(xué)院教授顧明

01 為什么要發(fā)展智能建造？

如何能讓數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，讓我們在智能建造或者說新型建筑工業(yè)化這樣的一個產(chǎn)業(yè)鏈上，數(shù)據(jù)能變?yōu)樯a(chǎn)要素，能夠流通，能夠交換。

初心在哪兒？為什么我們要做這么一個智能建造，為什么要走新型建筑工業(yè)化這條路，為什么要數(shù)字中國，為什么今天大家聊的都是AI，都是數(shù)據(jù)？實際上我覺得因為當(dāng)下我們?nèi)祟惿鐣M入到一個轉(zhuǎn)折期。

這個轉(zhuǎn)折期背后的原因就是我們工業(yè)社會發(fā)展已經(jīng)遇到了一個瓶頸。這個瓶頸是什么？就是我們目前組織的割裂和過細(xì)的專業(yè)分工，使得我們要做進一步的系統(tǒng)優(yōu)化，遇到了巨大挑戰(zhàn)。

前面那么多問題，都是這么一個原因，專業(yè)分工過細(xì)。要找一個又懂IT，又懂專業(yè)，還要懂運營的人太難了。

實際上我想的是，能不能有一個數(shù)字的人來協(xié)同大家，這就是數(shù)據(jù)的重要性。所以在這樣一個社會發(fā)展轉(zhuǎn)折期，用什么樣的方法去重構(gòu)我們的產(chǎn)業(yè)鏈，使得我們的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)都能夠轉(zhuǎn)型過來，這個過程，其實就是信息社會的到來。

按照整個社會的發(fā)展，我們在2018年就已經(jīng)進入到了信息社會。在信息社會的一個基本的需求是什么？邊界重構(gòu)。如果我們關(guān)心現(xiàn)在頭部的這些互聯(lián)網(wǎng)大廠、大公司，大家可以看到，他們在to C端，也就是我們消費端的重構(gòu)邊界，已經(jīng)在潛移默化的影響我們的衣食住行了。在工業(yè)界，現(xiàn)在也已經(jīng)在啟動了。

在這個過程當(dāng)中，我們?nèi)绾斡眯畔⒓夹g(shù)來重構(gòu)這個邊界？一個核心要素就是數(shù)據(jù)。所以在信息社會，信息是比能源，比資源還要重要的一個要素。

02 智能建造的發(fā)展現(xiàn)狀

但是現(xiàn)在可能大家還體會不到，我們看一下智能建造現(xiàn)在的情況。四月份住建部在全國各地設(shè)立了24個智能建造的示范城市。各個城市都動起來了，都在總結(jié)，都在開會交流經(jīng)驗。

部里在深圳開的智能建造會議，媒體報道智能建造叫做新型建造模式，它是一個極具科技感和未來感，可以和美好生活緊密相關(guān)的名詞。大家百度一下，也能看到什么叫智能建造。

實際上，我們企業(yè)也都在用新的技術(shù)、新的工具，去實踐智能建造。但是大家可以看到今天的智能建造，我個人感覺是用很高端的技術(shù)在做很基礎(chǔ)的應(yīng)用，沒有匹配。而且這些應(yīng)用，還是割裂的，沒有協(xié)同起來。

03 發(fā)展智能建造就是形成新質(zhì)生成力

那我們?nèi)绾巫屵@樣的一個代表未來趨勢的技術(shù)體系工具，真正變成每個企業(yè)，每個項目都能用起來的東西，我覺得是值得大家去深入思考的。在這個過程當(dāng)中，我個人認(rèn)為智能建造其實就是在走新型建筑工業(yè)化的這條路。

我做了一個分析，我們跟制造業(yè)對標(biāo)一下，見下圖。

大家就會發(fā)現(xiàn)除了生產(chǎn)地點，生產(chǎn)環(huán)境，是這個行業(yè)本身有的基本約束條件之外。從生產(chǎn)要素到責(zé)任主體，到質(zhì)量檢驗，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)模式，再到產(chǎn)業(yè)集群。跟制造業(yè)比，資金上制造業(yè)是自己掏錢，自己生產(chǎn)，然后去銷售。我們是拿業(yè)主方的資金來干活。當(dāng)然了房地產(chǎn)商是例外，他們是自有資金做前期投入。所以大家可以看到，在房地產(chǎn)行業(yè)，標(biāo)準(zhǔn)化的程度比我們其他的這類領(lǐng)域是要高一些的。

大家可以看到，在生產(chǎn)要素里，技術(shù)其實不是我們完全自有的，其實是協(xié)同起來形成的技術(shù)。無論是設(shè)備，還是勞動力，都不是一個獨立的主體。今天在制造業(yè)，他的數(shù)據(jù)已經(jīng)在承擔(dān)的一個很關(guān)鍵很重要的生產(chǎn)要素了，但我們這個行業(yè)還是沒看到。

在我們整個項目總的合同額里，有多少是跟我們數(shù)據(jù)相關(guān)的，能列出這個開支嗎？可能還很難。可能項目關(guān)掉之后，所有的IT投入成本就都攤沒了。

跟制造業(yè)比起來，在責(zé)任主體上，制造業(yè)是單一主體。我們是多主體協(xié)同才能完成的一個行業(yè)。在這個過程當(dāng)中，就帶來我們的生產(chǎn)模式不同。

為什么說智能建造要走出一個新型的建造模式？這個新型在哪兒？我們希望能夠像制造業(yè)那樣，用整體對象建造的方法，按產(chǎn)品交付的方式，來做我們整個項目的建設(shè)。在這個過程當(dāng)中，我們必須要改變生產(chǎn)關(guān)系，必須要用新的生產(chǎn)力來推動我們生產(chǎn)關(guān)系的改變。這個生產(chǎn)關(guān)系的改變，我個人的觀點其實就是要改變我們的生產(chǎn)模式，由項目交付向產(chǎn)品交付轉(zhuǎn)變。

大家會說我們自己不是業(yè)主方，對吧？就像很多機場集團，運營和建設(shè)也是分開的。如果我們希望他一體化，如何去解決這個問題？我估計不是短時間可以做到的。在這個情況下，我們?nèi)绾稳崿F(xiàn)生產(chǎn)方式的改變？就是我們說的如何把這個邊界重構(gòu)，用什么技術(shù)重構(gòu)呢？

就是通過數(shù)據(jù)驅(qū)動，才能把這樣的一個生產(chǎn)關(guān)系改變。要用新的生產(chǎn)力、新的技術(shù)、新的方法，推動我們生產(chǎn)關(guān)系的變革，才能最終實現(xiàn)我們的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。在這里的新質(zhì)生產(chǎn)力，我覺得就是我們交付給業(yè)主的是數(shù)字產(chǎn)品，那我們這個轉(zhuǎn)型就實現(xiàn)了。

圍繞這樣一個理解，大家就都容易明白，為什么我們要走這樣一條路了。在這里，數(shù)字化不是信息化，數(shù)字化應(yīng)該是業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型之后數(shù)據(jù)驅(qū)動的業(yè)務(wù)。這很繞口，大家經(jīng)常說什么業(yè)務(wù)的數(shù)字化，數(shù)字化的業(yè)務(wù)，什么時候你的企業(yè)有數(shù)字化的業(yè)務(wù)了，其實你的轉(zhuǎn)型也就到位了。

04 BIM在數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的關(guān)鍵作用

在這個過程中，我把它分了三個階段。第一段我們叫業(yè)務(wù)信息化。比方說我們今天看到的智能建造，其實做的還是業(yè)務(wù)的信息化。所以它還是按照一段兒一段兒的在用的過程當(dāng)中。我們?nèi)绾瓮ㄟ^業(yè)務(wù)的信息化走到第二個階段，到業(yè)務(wù)的數(shù)字化。在這個過程當(dāng)中，其實就要數(shù)據(jù)驅(qū)動業(yè)務(wù)，也就要協(xié)同起來。在這個過程當(dāng)中，如果我們的商業(yè)模式不改變，我們的生產(chǎn)方式不變，那業(yè)務(wù)數(shù)字化很難做到。

到第三個階段才是業(yè)務(wù)的智能化。在這個過程當(dāng)中，我們的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，真正的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)化才能出來。拿我們工程建設(shè)行業(yè)來講，BIM就變成了一個從業(yè)務(wù)信息化一直可以貫穿到業(yè)務(wù)智能化的一個全生命周期，都可以發(fā)揮價值的，數(shù)據(jù)的載體。所以如果說智能建造要真正用好，那BIM這樣的建筑信息模型技術(shù)，就必須成為它的一個核心技術(shù)。

BIM大家都已經(jīng)非常熟悉了，我想強調(diào)一下，BIM其實就是建設(shè)行業(yè)與信息技術(shù)深度融合的一個媒介。大家理解媒介這個詞兒，比方說我們現(xiàn)在的新媒體，融媒體，其實都是基于數(shù)據(jù)在做融合。基于BIM技術(shù)，如何把感知回來的數(shù)據(jù)融合在一起？

我們希望BIM就變成一個全生命周期的、可信的、共享的載體，數(shù)據(jù)應(yīng)該基于這樣的一個邏輯轉(zhuǎn)起來。那么怎么辦呢？那就是要有新的生產(chǎn)力進來。

05 軟件標(biāo)準(zhǔn)化與模型可信性質(zhì)檢

我們講了很多行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)、國際標(biāo)準(zhǔn)，如果靠人力去校核模型是不是符合這些標(biāo)準(zhǔn)，我覺得沒有一個人能做到，成本首先受不了，人也不可能把它都看對了，只能靠軟件，那這里其實缺一個維度，就是軟件的標(biāo)準(zhǔn)化。而新的生產(chǎn)力里邊，一個關(guān)鍵的生產(chǎn)力就是讓軟件發(fā)揮作用。

上圖中有很多標(biāo)準(zhǔn)，但這些標(biāo)準(zhǔn)軟件并不理解。比方說大家最熟悉的CAD圖紙，它也有它的國標(biāo)。但是國標(biāo)的標(biāo)題欄基本沒人在執(zhí)行，標(biāo)題欄非標(biāo)的現(xiàn)象很普遍，這就導(dǎo)致一開始我們在推動BIM應(yīng)用的過程當(dāng)中，想通過識圖來重建BIM時，做不到，因為大量的語義信息缺失。所以軟件該怎么標(biāo)準(zhǔn)化？

我們在推動一件事兒，讓軟件按照行業(yè)來進行它的標(biāo)準(zhǔn)化。在工程建設(shè)行業(yè)，清華大學(xué)2016年就開始牽頭做整個軟件標(biāo)準(zhǔn)體系的編制。

從2021年開始，清華大學(xué)在配合工信部，做整個BIM方向上的國家軟件標(biāo)準(zhǔn)。給BIM軟件做了一個基本的定義：BIM軟件是指支持解析與處理建筑信息模型中至少一項圖形與領(lǐng)域信息，且具有數(shù)據(jù)處理、交互、集成至少一項能力的軟件。

我們對軟件內(nèi)容定義、格式定義、軟件交互都做了一個界定。有了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)語義標(biāo)準(zhǔn)之后，軟件也就能讀懂標(biāo)準(zhǔn)了，才能真正實現(xiàn)數(shù)字中國的“度”同制，“書”同文，“車”同軌。這里邊如何讓數(shù)據(jù)變成要素，關(guān)鍵是生產(chǎn)力要跟上。

另外就是模型的輸出、語義、數(shù)據(jù)是要有檢測的。

像制造業(yè)出廠的產(chǎn)品是有檢測的，如何讓模型可信，也是一個很重要的內(nèi)容。

這也是要靠軟件的，靠人做不到。在新質(zhì)生產(chǎn)力里，我認(rèn)為這兩個就是軟件必須要做到的。

06 通過數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化驅(qū)動新型生產(chǎn)關(guān)系的建構(gòu)

接下來就是生產(chǎn)關(guān)系，要通過數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，使其能夠在全生命周期產(chǎn)業(yè)鏈上流通，它就可以起到一個多方協(xié)同的作用。我們不是金主爸爸，但是我們還要有話語權(quán)，怎么辦？通過數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化形成數(shù)據(jù)力量，去驅(qū)動多方在數(shù)據(jù)層面上達(dá)到協(xié)同。

這是我們在民建行業(yè)總結(jié)的一個邏輯。參考上圖我們講一下，從政府部門來說，十幾個部門怎么協(xié)同，還有很多其他專業(yè)的協(xié)同。每一個節(jié)點上其實就是一個子模型，把大家的需求在一個模型里表達(dá)，然后通過一個質(zhì)檢的方法，把協(xié)同、碰撞過程各專業(yè)管理方的沖突找出來。這樣的協(xié)同中，大家最終會妥協(xié)到一個點上，這就是生產(chǎn)關(guān)系。

如果IT技術(shù)能夠幫助行業(yè)轉(zhuǎn)型，那我覺得上圖展示的就是我們希望的一個新型的生產(chǎn)關(guān)系。基于模型可以把多元數(shù)據(jù)變成一個統(tǒng)一的模型。在這樣的全生命周期里，能夠把語義一模到底，最后這個統(tǒng)一的模型可以給各個角色去使用，一模多用，這就是新型的生產(chǎn)關(guān)系。基于這樣的一個邏輯，清華大學(xué)2021年就在深圳配合深圳市政府推動這樣的技術(shù)的落地。

那在深圳，我們做了什么？

在深圳，我們做數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)，把語義結(jié)構(gòu)化，讓機器能讀懂我們定義的SNL語言，然后到子模型的描述，把各方的需求能夠統(tǒng)一在一個模型里。我們推動了這樣的一個技術(shù)體系，包括語義字典，包括很基礎(chǔ)的關(guān)鍵的數(shù)據(jù)表達(dá)的方法IFC的軟件化。基于這樣的一個標(biāo)準(zhǔn)體系，配合的就是軟件的轉(zhuǎn)型。

所以從合標(biāo)的檢查工具，模型的管理，到語義字典的檢索，再到合規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的檢查，形成了一個閉環(huán)。

這個成果去年在Building Smart秋季峰會上，拿到了技術(shù)分賽道全球唯一的一個大獎。也得到了全球在BIM領(lǐng)域里大家的一個認(rèn)可，這就是我們在深圳的一個實踐，下圖是去年統(tǒng)計的數(shù)據(jù)。

今年的新建項目，已經(jīng)有兩萬多個模型了，既有建筑也有一萬多個模型。現(xiàn)在在深圳，大家都在推動如何基于標(biāo)準(zhǔn)化的模型，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)去做應(yīng)用。政府目前大概推動了一百多個應(yīng)用。

07 BIM是未來建筑業(yè)數(shù)字資產(chǎn)的最好載體

最后關(guān)于未來，我有一點思考，跟大家也交流一下。

建筑業(yè)的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，我認(rèn)為BIM是這個資產(chǎn)最好的一個載體。

在這個過程當(dāng)中，BIM做為生產(chǎn)要素，必須要解決的一個問題就是，BIM要怎么算錢的問題。我們在深圳也做了一個地標(biāo)就是BIM的計量方法，基于BIM怎么算量，目前還沒有頒布。

有了標(biāo)準(zhǔn)之后，我們就能夠做模型信息量的計算，就可以付費，它就可以有質(zhì)量，就可以作為一個生產(chǎn)要素。成為生產(chǎn)要素了，那BIM能發(fā)揮什么價值？

其實BIM不是給大家做增加值的，設(shè)計院做BIM不僅僅為自己用，它一定產(chǎn)生附加值。BIM被大家當(dāng)作為產(chǎn)生附加值的東西，那我覺得最后BIM就可以變成新質(zhì)生產(chǎn)力。

因為全要素生產(chǎn)力就是所有的生產(chǎn)要素的貢獻(xiàn)率，拋開傳統(tǒng)的這些生產(chǎn)要素之后，如果數(shù)據(jù)能成為要素放進來，就真正變成我們建筑行業(yè)的核心競爭力了。這就是我關(guān)于未來的一個暢想，希望能給大家?guī)碛^念的轉(zhuǎn)變。

我們做標(biāo)準(zhǔn)，用工具，甚至機器人等等一系列先進的IT手段。目的就是讓數(shù)據(jù)能夠標(biāo)準(zhǔn)化，成為未來人工智能可計算的數(shù)據(jù)，我們才有未來的智能化、智慧化。