不土不木智造革命

龐博

新興技術在改變著土木行業，這個有著幾千年歷史的傳統行業不再“土”更不再“木”。

如今，砌磚機器人、3D混凝土打印、GIS定位吊裝、建筑信息模型（BIM，Building Information Modeling）都已走進施工場地，

智慧建造、智慧工地興起，醞釀著一場建筑業革命，

我認為它將超越“秦磚漢瓦”和“鋼筋混凝土”這兩次人類建筑建造方式的革命。

基于BIM技術的智慧建造，可以將所有資料，如設計、施工、成本、運營的信息全部體現在3D模型中，實現從建筑設計、結構設計到暖通、機電設計的一體化、無紙化信息交流。

我們可以用“感知、替代、智能”來總結智慧建造的特點。感知，是運用傳感器、監控器、定位儀來擴大人的視野、擴展人的感知范圍，比如通過施工機械上安裝的傳感器和GIS定位系統，就可以準確定位構件的吊裝位置。替代，就是借助機械手臂或機器人完成人類無法完成或者風險較高的工作，比如智能砌磚機器人、智能機械手臂。智能，則是以“感知”收集的數據為基礎，由智能系統通過神經元網絡學習、模擬計算，找到最優建造方案。

在導師的帶領下，我們與中鐵建設集團有限公司合作了一個關于施工BIM的研究課題。在研究中我了解到，在實際的施工策劃過程中，通過BIM技術動態模擬施工的全過程，已經可以模擬人力、材料機械等資源配置情況的資源曲線，事先預估資源需求量可能突然增加的時間點，在事故發生前進行調整，避免因資源配置不平衡導致的風險，從而實現材料和成本的管控。

與此同時我也發現，雖然施工策劃階段運用了BIM5D技術，但在協調管理過程中依然存在不少問題。比如在施工過程中，由于施工現場中人員組織（人）、機械租賃（機）、物料分配（料）、施工方法（法）和現場環境（環）的數據類型龐雜、數據量龐大，BIM無法進行統一的管理和計算。這讓我明白了，采集數據、傳輸數據只是智能建造的基礎，搭建起BIM模型與建筑實體之間的橋梁，完成數據集成和分析，尋找優化管理的途徑，才是智慧建造的最終目標。根據我掌握的資料，目前尚未有統一的標準來規定數據格式、衡量數據質量，這就好比缺失了統一的度量衡標準，導致數據無法在跨平臺、跨專業之間交互融合。

為了分析造成這一問題的原因，我翻閱了相關文獻，并與導師進行了探討。我們發現，除了目前我國施工管理模式之外，數據來源不同導致的數據異構性是最主要的問題。比如有些信息由GIS定位系統獲取，有些信息由二維碼掃描獲取，有些由監控器采集獲取。這些信息的數據格式和內容存在較多差異，無法進行數據集成、挖掘和分析，也就無法體現協同化、智能化、精細化管理的優勢。

隨著工程項目日益復雜，在一些超大型項目中使用基于BIM的協同管理平臺已成為必然，其中優秀的案例有很多，比如北京CBD核心區“中國尊”在設計和施工管理中就深度應用了BIM和協同管理，包括：Autodesk Revit（搭建建筑設計的BIM模型）、 Autodesk Navisworks（實現施工過程的可視化和仿真）、 Autodesk Ecotect（進行可持續設計及分析）、RIB ITWO管理平臺（對施工進程和成本進行管控）等。此外還有國家體育場（鳥巢）、上海世博場館建設工程、上海迪士尼工程、廣州東塔等。

不過，在分析這些項目的實施中我也發現，雖然基于BIM的協同管理系統種類繁多，但依然缺少專業的集成軟件或集成平臺，導致數據在不同軟件之間傳輸其準確性難以保障。因此我認為，目前我國BIM技術在智慧建造的應用上屬于起步階段，只有建立起業界廣泛認可的數據標準，并提高集成平臺與現有設計軟件之間的交互性、提升軟件功能，才能從根本上提高建筑行業的信息化管理水平。

未來的建筑圖景是這樣的：嘈雜的施工現場消失了，一部分構件轉移到工廠預制，在工地現在會看到大量的機械手臂、智能機器人像搭積木一樣把房子建起來，同時通過信息化手段將施工數據傳遞給管理平臺，管理者只要在辦公室里就能全面感知施工現場進度。甚至在施工結束后，建筑進入運營維護階段，埋在構件中的射頻系統依然起到對構件的實時監控作用，遇到結構損壞跡象及時預警，做到及時報修、及時維護，進而實現從材料生產、施工過程到運營維護的全生命周期的數字化、精細化管理。