“中國(guó)智造”助推建筑業(yè)變革

文｜本刊記者 孫璟璐

創(chuàng)新技術(shù)正在成就未來(lái)的產(chǎn)品、建筑和城市，這些技術(shù)也在改變著人們?cè)O(shè)計(jì)和制造的方式，進(jìn)一步撼動(dòng)各個(gè)行業(yè)。作為制造業(yè)大國(guó)，中國(guó)非常清楚智能制造的重要性，2015年5月，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《中國(guó)制造2025》，部署全面推進(jìn)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略。這是我國(guó)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)。2016年8月，工信部、發(fā)展改革委、科技部、財(cái)政部四部委聯(lián)合發(fā)布了《中國(guó)制造2025》制造業(yè)創(chuàng)新中心、工業(yè)強(qiáng)基、綠色制造、智能制造和高端裝備創(chuàng)新等五大工程實(shí)施指南。

目前，全球制造業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)新態(tài)勢(shì)，制造業(yè)處于數(shù)字轉(zhuǎn)型新階段。智能制造成為中國(guó)制造2025的發(fā)展趨勢(shì)。人們現(xiàn)在看到的智能工廠(chǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等也都是實(shí)現(xiàn)未來(lái)智能制造的關(guān)鍵技術(shù)。

新技術(shù)激活無(wú)限可能

創(chuàng)新技術(shù)可以幫助人們精簡(jiǎn)產(chǎn)品，加速創(chuàng)新，帶來(lái)一系列新產(chǎn)品，從而讓人們的生活變得簡(jiǎn)單、輕松。為了幫助人們適應(yīng)多變的戶(hù)外環(huán)境，同濟(jì)大學(xué)的學(xué)生希望在幫助戶(hù)外運(yùn)動(dòng)者進(jìn)行戶(hù)外運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，又能保護(hù)運(yùn)動(dòng)者的安全。他們應(yīng)用fusion360軟件回歸設(shè)計(jì)的本身，打破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式，把支撐和包裹分開(kāi)。fusion360不僅幫助學(xué)生們把握了人們穿鞋的習(xí)慣，同時(shí)對(duì)鞋的形態(tài)設(shè)計(jì)進(jìn)行了充分的創(chuàng)新，更好的適應(yīng)多樣化的戶(hù)外運(yùn)動(dòng)鞋設(shè)計(jì)。

1969年，美國(guó)宇航員登陸月球，47年后人們與史密森學(xué)會(huì)一起使用Recap 360對(duì)阿波羅11號(hào)進(jìn)行了3D掃描。人們可以隨時(shí)隨地近距離了解著名的太空艙，這個(gè)過(guò)程花費(fèi)了數(shù)個(gè)月的時(shí)間，也非常具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)楹芏嗄K的尺寸非常小。事實(shí)上，人們不得不使用機(jī)械臂拿著相機(jī)對(duì)太空艙內(nèi)部進(jìn)行掃描，但是結(jié)果非常有震撼力，現(xiàn)在所有的3D掃描數(shù)據(jù)都放在平臺(tái)上，只要你有合適的材料，有一臺(tái)3D打印機(jī)，就可以用3D打印的方式打印出屬于自己的迷你阿波羅11號(hào)太空艙。當(dāng)然，通過(guò)利用VR技術(shù)應(yīng)用這些數(shù)據(jù)甚至可以模擬當(dāng)年的阿姆斯特朗，感受站在其中的感覺(jué)。這是一種讓人們浮想聯(lián)翩篇的神奇體驗(yàn)。

氣候變化和環(huán)境污染正在威脅著海洋安全，以往海洋生物學(xué)家一直是用卷尺測(cè)量珊瑚礁的生長(zhǎng)狀況，在科技發(fā)達(dá)的今天這一方式變得非常不靠譜。如今，利用科技技術(shù)可以幫助科學(xué)家精確地了解珊瑚礁的成長(zhǎng)、疾病和漂白狀況，并以3D的形態(tài)展現(xiàn)給公眾。利用一個(gè)常規(guī)的照相機(jī)以及相關(guān)軟件，海洋生物學(xué)家們拍攝了20萬(wàn)張的珊瑚礁照片，并將它們以數(shù)字化的形式有機(jī)整合在一起，基于此，人們看到了一個(gè)高精度、交互式的3D模型。隨后，當(dāng)全世界各地的潛水者們潛入海底的時(shí)候都可以用他們的相機(jī)貢獻(xiàn)更多的珊瑚礁圖片，從而幫助科學(xué)家解決目前面臨的環(huán)境挑戰(zhàn)。

技術(shù)創(chuàng)新鑄就經(jīng)典工程

這些具體而生動(dòng)的案例都在描述著創(chuàng)新技術(shù)正在引領(lǐng)著未來(lái)制造、未來(lái)建造和未來(lái)設(shè)計(jì)的方式。眼下，我國(guó)的城市建設(shè)和軌道交通發(fā)展如火如荼，隨著“一帶一路”戰(zhàn)略貫徹落實(shí)，中國(guó)的工程建設(shè)行業(yè)也在轉(zhuǎn)型升級(jí)，積極走出國(guó)門(mén)。在這一過(guò)程中，信息技術(shù)在工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維全生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)都起到了至關(guān)重要的作用。

2015年6月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見(jiàn)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《指導(dǎo)意見(jiàn)》），隨著《指導(dǎo)意見(jiàn)》的貫徹落實(shí)，我國(guó)工程建設(shè)領(lǐng)域掀起了新一輪BIM應(yīng)用的熱潮，進(jìn)一步推動(dòng)了我國(guó)建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和健康持續(xù)發(fā)展?！吨笇?dǎo)意見(jiàn)》的出臺(tái)也支撐了整個(gè)行業(yè)的技術(shù)升級(jí)，變革行業(yè)生產(chǎn)方式，為創(chuàng)新行業(yè)管理模式奠定了基礎(chǔ)。

目前，我國(guó)已經(jīng)躋身全球前五大BIM應(yīng)用增長(zhǎng)最快地區(qū)之列，BIM技術(shù)的應(yīng)用和普及得到了全球的認(rèn)可。隨著B(niǎo)IM技術(shù)和工程建設(shè)行業(yè)的變革發(fā)展，相信不久的將來(lái)我國(guó)會(huì)有越來(lái)越多的綠色創(chuàng)新工程不斷涌現(xiàn)。同時(shí)，我國(guó)建筑施工企業(yè)的BIM應(yīng)用水平也得到了大幅度提升，有不少?lài)?guó)內(nèi)企業(yè)在國(guó)際BIM大賽上獲得殊榮；很多高校也與軟件企業(yè)共同合作，從多方面共同推動(dòng)BIM在中國(guó)的普及和創(chuàng)新。

BIM技術(shù)的應(yīng)用在我國(guó)得到了很好的發(fā)展，有力地幫助了我國(guó)的工程建設(shè)行業(yè)不斷升級(jí)，應(yīng)用BIM技術(shù)也使我國(guó)工程建設(shè)行業(yè)內(nèi)涌現(xiàn)了一批經(jīng)典項(xiàng)目。以由中國(guó)建筑第八工程局有限公司承建的天津周大福金融中心項(xiàng)目為例，該工程建筑高度為530米，地上100層，地下4層，項(xiàng)目建成后將是一個(gè)集商場(chǎng)、辦公、住宅、酒店餐飲為一體的綜合性大樓。其中，大樓的裙樓部分為商場(chǎng)，底部36層為甲級(jí)寫(xiě)字樓，中間47層為高級(jí)酒店式公寓和超五星級(jí)酒店，頂部為天際觀景餐廳，該項(xiàng)目將成為濱海新區(qū)核心商務(wù)區(qū)內(nèi)體量龐大的商業(yè)綜合體，為區(qū)域旅游產(chǎn)業(yè)和國(guó)際影響力起到拉動(dòng)作用。天津周大福金融中心項(xiàng)目的難度不在于它的高度，100層的塔樓鋼結(jié)構(gòu)呈不規(guī)則螺旋上升，施工難度屬?lài)?guó)內(nèi)首位。這個(gè)項(xiàng)目立足于總承包企業(yè)的實(shí)際需求，采取“全員、全專(zhuān)業(yè)、全過(guò)程”BIM應(yīng)用模式：在項(xiàng)目招投標(biāo)階段，通過(guò)BIM模擬項(xiàng)目的重難點(diǎn)用于輔助投標(biāo)決策 ；在具體施工階段，通過(guò)BIM的直觀性和仿真性進(jìn)行提前預(yù)估、預(yù)判、預(yù)演及交底，確保了施工過(guò)程管理的有序和有效。同時(shí)，施工團(tuán)隊(duì)根據(jù)項(xiàng)目自身情況應(yīng)用了行業(yè)成功的發(fā)展平臺(tái)，用參數(shù)化、可視化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)幕墻高精度加工。用BIM和三維激光掃描技術(shù)助力偏差分析；用無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)實(shí)現(xiàn)工程的可視化管控，并搭建了總包管理平臺(tái)等，確保工程質(zhì)量的一次成優(yōu)，同時(shí)能有效的進(jìn)行成本管控并提升作業(yè)效率，有效提升了項(xiàng)目的質(zhì)量、成本、進(jìn)度和安全的管理水平。

廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院的地鐵7號(hào)線(xiàn)南村萬(wàn)博站是我國(guó)第一個(gè)運(yùn)用了“四合一”BIM流程的地鐵項(xiàng)目。該項(xiàng)目所有階段的統(tǒng)一管理都依靠一個(gè)協(xié)同管理平臺(tái)展開(kāi)，這個(gè)平臺(tái)連接了施工進(jìn)度和站點(diǎn)信息的3D模型，從而實(shí)現(xiàn)可視化仿真。在該項(xiàng)目的整個(gè)施工過(guò)程中，運(yùn)用了計(jì)算機(jī)進(jìn)行潛在問(wèn)題預(yù)測(cè)，并及時(shí)優(yōu)化項(xiàng)目方案。

香港上水石湖墟污水處理廠(chǎng)項(xiàng)目則展示了BIM技術(shù)在香港的最新應(yīng)用，該項(xiàng)目也是目前大中華區(qū)運(yùn)用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)的大型污水處理廠(chǎng)之一。在現(xiàn)有復(fù)雜、擁擠的管道區(qū)域建造新的擴(kuò)展領(lǐng)域并不容易，該項(xiàng)目采用了一個(gè)完全集成BIM應(yīng)用的工作流程，以協(xié)調(diào)包括建筑、結(jié)構(gòu)、工藝、機(jī)電和土木工程在內(nèi)的多學(xué)科設(shè)計(jì)任務(wù)。

在臺(tái)灣大學(xué)醫(yī)學(xué)院中心醫(yī)院的建設(shè)中，基于BIM技術(shù)，相關(guān)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了兩套平臺(tái)，前者可依照業(yè)主及項(xiàng)目需求提供定制化的平臺(tái)模組，后者則結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，幫助醫(yī)護(hù)團(tuán)隊(duì)直接了解建筑的設(shè)計(jì)內(nèi)容，增進(jìn)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的溝通效率，從而做出更符合實(shí)際醫(yī)療作業(yè)的最佳建筑設(shè)計(jì)。在這個(gè)項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程中，VR和AR技術(shù)的應(yīng)用為設(shè)計(jì)者提供了高仿真的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。未來(lái)，通過(guò)BIM技術(shù)整合AR和VR技術(shù)還將做出更多不一樣的跨界平臺(tái)。

技術(shù)革命方興未艾

在互聯(lián)時(shí)代，所有的信息都是互通的，建設(shè)項(xiàng)目的進(jìn)度表、數(shù)據(jù)、人員都是互相連接的。但是互聯(lián)的意義還遠(yuǎn)不止于此。利用信息技術(shù)，還可以把項(xiàng)目的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，無(wú)論是3D圖紙、2D圖紙，還是電子表格、word文檔都可以集成在一起組成數(shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)之間可以無(wú)縫連接，不論數(shù)據(jù)原先是什么格式都可以實(shí)現(xiàn)互通。利用相關(guān)軟件可以集中項(xiàng)目數(shù)據(jù)和相關(guān)建造文件、預(yù)置文件，以及建造現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并按照不同的主題進(jìn)行檢索。除了這些信息可以互通互聯(lián)之外，工程師和建筑師之間也能夠進(jìn)行信息共享，更高效地和項(xiàng)目相關(guān)方進(jìn)行協(xié)作，從而對(duì)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)可視化的管理。

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，還可以在建筑工人身上安裝傳感器，了解相關(guān)工程作業(yè)過(guò)程中的安全隱患，比如實(shí)時(shí)跟蹤建筑工人的位置，了解他們可能出現(xiàn)或面臨的安全問(wèn)題，從而更好的提升整個(gè)建筑行業(yè)勞動(dòng)工作的安全性，大大改善施工安全環(huán)境。同時(shí)，通過(guò)安裝在施工現(xiàn)場(chǎng)的傳感器還可以了解到項(xiàng)目的進(jìn)展情況，在出現(xiàn)問(wèn)題之前就能夠及時(shí)發(fā)出預(yù)警，提早解決問(wèn)題。利用檢測(cè)溫度、濕度的傳感器，不斷跟蹤了解建筑中需要哪些設(shè)備，或者是哪一個(gè)設(shè)備需要進(jìn)行維護(hù)和調(diào)整。這些設(shè)備本身也有自己的傳感器，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，就會(huì)發(fā)出預(yù)警，讓工程人員及時(shí)趕到并解決問(wèn)題。

創(chuàng)新技術(shù)已經(jīng)給我們的世界帶來(lái)了很大的改變，一個(gè)新時(shí)代正在到來(lái)，這個(gè)時(shí)代給人們帶來(lái)了很多新體驗(yàn)和技術(shù)革命。這場(chǎng)技術(shù)革命方興未艾，目前可能還沒(méi)有感覺(jué)到它的沖擊和巨大的力量。未來(lái)，技術(shù)革命所帶來(lái)的變化會(huì)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，當(dāng)然，最大的挑戰(zhàn)是要把這些數(shù)據(jù)用于管理，所有來(lái)自設(shè)計(jì)方、施工方、管理方的信息都應(yīng)該整合起來(lái)。而在項(xiàng)目升級(jí)或者打造新項(xiàng)目的過(guò)程當(dāng)中要用到大數(shù)據(jù)、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)等創(chuàng)新技術(shù)，把這些知識(shí)用于未來(lái)的項(xiàng)目建設(shè)當(dāng)中，未來(lái)的建筑業(yè)才能更快發(fā)展。