智慧建造的基礎理論

陸本燕 孫體安 程廣超 陳松輝 李鵬

摘 要：本文根據智慧建造理念的發展歷程，提出了智慧建造的相關概念，并指出智慧建造與傳統建造模式在組織結構、項目質量安全管理、信息交互等方面的主要區別，概括介紹了智慧建造的五個主要特點以及五項核心技術支撐，總結智慧建造為建設方、施工方、政府機構等所帶來的優勢與意義。

關鍵詞：智慧建造;信息技術;工程項目

中圖分類號：TU984.2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）06-0026-02

1 智慧建造的概念

隨著科技水平的提高以及新興信息技術的推廣，傳統建筑行業迎來了全新的建造模式。新興的建造模式是將信息化技術手段融入到工程建造中，逐步實現數字化、智能化乃至智慧化建造，整個工程建造過程充分的體現智慧化和信息時代化特征。智慧建造這一概念是在近幾年被提出并不斷補充完善，楊寶明[1]提出了智慧建造是貫徹可持續發展的理念，需要在工程建造活動中以低碳綠化環保為主要目標，并借助信息化技術手段輔助工程建造，保障工程各參與方能夠有統一的平臺協同合作，信息共享;李久林等[2]從智慧建造的信息技術手段支持方面進行研究，并提出了智慧建造是一個龐大的工程信息化技術平臺，它由BIM技術、云計算技術、物聯網技術、大數據技術等信息技術手段提供支持，能夠實現傳統建造手段與信息化技術相結合;劉剛[3]從智慧建造的支撐體系方面深入研究，提出了智慧建造支撐體系的三個方面內容。

智慧建造的概念：從智慧城市的理念引申而來，而智慧城市是借助信息化技術手段構建城市數據庫以及城市各個方面的智能處理平臺，將整個城市資源信息匯集在一起，為居民提供智慧化的城市服務。全面建設智慧城市的過程需要智慧建造的大力支持，智慧城市和智慧建造面向的服務對象都是涵蓋其全生命周期的。智慧建造是以云計算、物聯網、移動通訊技術、大數據、人工智能這五項信息技術為核心，把解決建設工程項目各階段的重難點以及滿足業主方的需求作為主要目標，營造多方共同參與、協作共進的智慧化辦公環境。

智慧建造是一類符合信息時代特征的建造模式，跟傳統的建造形式存在很多不同的方面：（1）在組織結構上，智慧建造要求項目各參與方都能夠借助智慧化平臺實現協同合作、信息共享，從而能夠使得項目更具合理性、價值化;（2）在項目質安管理上，傳統的建造形式會模式化的制定一些質量安全管理條例以及安排特定的質量安全檢查員來管理現場，這種方式有一定效果和警示作用，但是局限于人力，而智慧建造則會制定更為全面的質量安全管理模式，以信息化技術手段為輔助，能夠實現施工現場的全時段實時監控，減輕人力負擔，遇到問題會實時報警反饋給工作人員，當然利用信息化技術手段還能實現施工現場的可視化模擬，對于可能存在問題的地方，及時預先采取應急措施，盡可能規避風險;（3）在工程成本上，利用信息技術手段準確合理地統計工程量，再對照4D化進度表，準確對應安排人員、材料、機械設備等，有利于減少工程環節繁雜所帶來的不必要支出;（4）在信息交互上，智慧建造的智慧化平臺能夠將項目相關的各方面信息匯聚起來并集成處理，并能及時在工程各專業工作開展過程中為各專業人員提供需要的信息和資源。

2 智慧建造的技術支撐

2.1 云計算

云計算技術是一種新興的功能強大的計算方式，它能通過互聯網平臺、虛擬技術、并行計算等技術手段，便捷管理全部資源的計算、分類、存儲等功能，形成了一套完整的資源處理模式，這種模式具有高效性、智能性、便捷性等特點。用戶能夠通過網絡進入云平臺，選擇合適的與之匹配的服務類型，從而獲取動態運行的可以擴展的信息處理及應用服務。云計算技術包含儲存大量數據的硬件設備、涵蓋內部開發工具和各類應用軟件的云平臺以及各類匹配的云服務接口。

2.2 大數據

大數據技術是指能夠快速分類、多核分析處理大量用常規技術無法獲取和處理的各類數據集合。大數據技術包含各種儲存設備以及線上計算信息。大數據作為智慧城市建設的主要技術支撐，被用在很多需要實現智慧化的領域。通過利用大數據技術對資源數據分析處理后，能為用戶帶來有價值的信息。但是目前在工程建造領域，大數據技術的應用仍處于基礎階段。工程項目智慧建造的實現，各個階段都需要大數據技術支持。工程項目所有階段涵蓋的數據總和是相當龐大的，需要大數據技術快速采集數據、處理數據并利用數據協助各專業人員實現智能化辦公、提高決策水平等方面。

2.3 物聯網

物聯網技術是將各類傳感器設備安裝到施工現場的某些需要實時獲取信息的個體上，則每個個體都與互聯網相連，以互聯網為統一管理平臺，進行必要的信息交互，從而實現對個體的實時管理。與傳統的監控方法相比，物聯網技術能夠實現個體一一對應管理、能夠全時段管理、管理基數龐大、反饋信息迅速等相關功能。

2.4 移動通訊

移動通訊技術是將互聯網與移動終端設備相結合。近年來移動通訊技術也在不斷的更新發展，工程建設活動離不開移動通訊技術的支持。目前在工程上的運用主要有移動辦公進行公務處理，現場人員利用通訊設備進行實時監管留攝圖片，利用移動終端設備掃描二維碼進行文檔查閱等。

2.5 人工智能

人工智能技術主要是運用計算機手段模擬仿真人的思維模式、反射等相關智能系統，并將智能系統安裝在機器上，使得生產的機器完全按照智能系統的指令來運行。未來生產的智能系統將承載著人類的智慧。在建筑工程上運用的人工智能技術主要有無人機巡航拍攝、監控，施工作業采用的測量機器人能自動測量、采集數據，人工智能決策系統等。

3 智慧建造的特點

智慧建造能夠在工程項目的整個生命周期內，持續不斷地為項目的各參與方及時提供智慧化服務。智慧建造的主要特點體現在以下幾個方面：

（1）智慧性。智慧性是智慧建造工程項目的根本特征，它由智慧城市引申而來，智慧建造作為智慧城市的一部分，它與智慧城市的理念與要求是統一的，表現為涵蓋項目整體的、可持續的智慧性。智慧性主要體現在信息和服務這兩個方面，智慧性以信息作為支撐，每個工程項目都包含巨量的信息，需要有感知獲取各類信息的能力、儲存各類信息的數據庫、高速分析數據能力、智慧處理數據能力等，而當具備信息條件后，通過技術手段及時為用戶提供高度匹配、高質量的智慧服務。（2）協同性。因為智慧建造感知獲取的信息所包含的方面種類是極其復雜的，唯有利用技術手段將各類信息互聯互通、協同共用，才能發揮智慧化的優勢。通過運用物聯網技術，將原本沒有聯系的個體與個體之間相互關聯起來，彼此交錯，構建了智慧平臺的神經網絡，從而能夠為不同的參與用戶提供共享信息，增進不同用戶間的聯系，能有效避免信息孤島情況，達到協同工作的效果。（3）集成化。集成化是智慧建造工程項目的技術特性，主要體現在將各類信息化技術手段互補的技術集成以及將建設項目各個主體功能集成這兩個方面。智慧建造的技術支持涵蓋了各類信息技術手段，而每種信息技術手段都有獨特的功能，如何將每種技術手段聯合在一起，實現高度集成化，是智慧建造模式的優越性之一。將建設項目各個主體功能的集成，是為了實現建設項目一體化，更方便管理項目。（4）便利性。因為智慧建造是以滿足用戶需求為主要目標的，在工程項目建設過程中，需要為各專業參與者提供信息共享以及各類智慧服務，為各專業參與者提供便利、舒適的工作資源和環境，使得工程項目能夠順利完成，也為業主方提供滿意的建筑功能需求。而且智慧建造是貫徹工程項目全生命周期的，對于項目完成后的各類問題（建筑管理、建筑改造、建筑功能更改等）也會提供全面的智慧化服務。（5）可持續性。智慧建造完全切合可持續性發展的理念，將可持續性融入到工程項目整個生命周期的每一個環節中，通過采用信息技術手段，能夠有效進行能耗控制、綠色生產、資源回收再利用等方面作業。可持續性不僅滿足節能環保方面的要求，還包括了社會發展、城市建設等要求。

4 智慧建造的意義

智慧建造模式為工程建設領域注入新的活力，對工程各參與方都給予了全面及時的智慧化服務。智慧建造能夠營造工程各個參與方信息共享、協同作業的工作環境，避免信息孤島問題的出現。智慧建造能夠為建設方統籌規劃管理工程項目，減少設計變更、人員、材料、機械等方面帶來的不必要浪費從而降低工程成本;能夠有效統一管理并協調工程項目的各參與方，減少繁瑣的程序，優化工程項目進展的各大環節;能夠全面調整現場質量、安全管理模式，實時監控現場情況，提高工程質量并有效避免工程安全問題;提高管理人員的決策水平，改變企業內部的部門職能和組織結構;提高信息化辦公水平，增強企業凝聚力和競爭力。智慧建造能夠為施工方合理控制項目進度指標，合理安排調配人員、機械等情況，有效節約施工時間，縮短工程項目周期;能夠減少施工現場與圖紙不符合的情況，有效避免管線與結構之間、結構與結構之間、機械與機械之間等碰撞問題，施工過程更為順利;能夠實時全面地進行工程質量監管，利用物聯網追溯系統，可以對勞務人員、實體構件等進行施工過程監督，避免偷工減料、怠工的現象，有效保障工程質量;能夠合理控制工程成本，增加整個工程項目的總利潤;能夠在施工準備階段全面真實地模擬施工作業的全過程，及時發現問題并采取應對措施，通過改進再模擬有效解決掉問題;能夠利用實名制系統等技術手段，有效改善現場施工作業人員的管理問題，能夠及時進行人員核對管理，避免閑雜人員干擾正常施工作業、造成安全隱患。智慧建造能夠為政府機構提供統一的工程監管平臺，政府機構能夠有權限在智慧建造云平臺上查閱到每一個智慧建造項目的信息。智慧建造能夠為社會大眾帶來安全可靠的居住環境，能夠進一步規范建筑行業。智慧建造模式能夠為工程相關從業人員提供富有挑戰性的工作機會。

5 結語

我國目前建筑行業水平依然很落后，在工程建設過程中新興信息化技術手段以及新興工程管理理論的運用都很少。智慧建造模式的出現能夠有效提高建筑行業工作效率和業務水平，能夠為工程項目提供全生命周期的智慧化服務。目前我國對智慧建造模式的理論架構和實行標準的研究仍處于初步探索階段，成熟的智慧建造理論成果少之又少，現有的理論成果仍需進行完善。智慧建造模式在實際工程應用中的推廣需要社會各方的不懈努力。

參考文獻

[1] 楊寶明.走向低碳時代的智慧建造[J].中國信息化，2010（19）：70-71.

[2] 李久林，魏來，王勇.智慧建造理論與實踐[M].中國建筑工業出版社，2015.

[3] 劉剛.智慧建筑的智慧建造[C].中國智慧城市建設技術研討會，2014.

[4]王要武，吳宇迪.智慧建設理論與關鍵技術問題研究[J].科技進步與對策，2012，29（18）：13-16.

[5] 王要武，吳宇迪.智慧建設及其支持體系研究[J].土木工程學報，2012（s2）：241-244.