智能時代的建筑業 科技的盛宴

耿秋

未來建筑，一直是科幻題材中一個不可或缺的元素，然而，曾經的大膽臆想，如今隨著科技的發展，建筑行業的先行者正在把想象變成現實道路上的一大步。在新技術以及政策的推動下，一場圍繞建筑行業的變革也正在悄然興起。

1927年，德國上映了一部無聲電影——《大都會》（Metropolis），它被公認為是科幻電影史上里程碑式的作品。這部電影中的建筑具有明顯的未來主義建筑元素，反復出現的模塊化組合方式、堆疊向上的生長方式、錯落有致的形體……這便是近百年前對于21世紀的大膽預言和臆想。

91年后，在2018年上映的《頭號玩家》《復仇者聯盟3》《黑豹》等科幻電影中，鏡頭里同樣充斥著對未來建筑的大膽設想，鏡頭里滿是環保、便利、高顏值的科技建筑。

未來建筑，一直是科幻題材中一個不可或缺的元素，然而，曾經的大膽臆想，如今隨著科技的發展，建筑行業的先行者正在把想象逐漸變成現實。

位于深圳南山區科技園內、后海大道與濱海大道交匯處的騰訊濱海大廈，是騰訊的全球新總部大廈。這座處處體現著未來感和科技范的大樓，建設年限為2011年至2016年，總投資18.0145億元，占地面積18650平方米，建筑面積約35萬平方米，獲得了LEED NC（源自美國的國際性綠色建筑認證系統）金級認證。

這是一座采用了物聯網和人工智能技術，集數字化、智能化于一體的智慧大廈：員工不用刷卡直接“刷臉”即可進入;用手機召喚的智能電梯;訪客在大堂等待時可通過手機與AR、VR設備進行多種互動;在大廈內部走動時，室內精準定位技術可以準確到1米內;下班后，打通QQ賬號的智能尋車導航系統，幫助員工順利快速地開車回家……

不僅如此，神奇的地方還有很多，比如根據節假日（和管理員心情）變化的表情大屏， 回收IT機房熱量來維持恒溫的游泳池，按照深圳日照規律設計、自帶遮陽系統的大樓墻體，依據“海綿城市”理念打造的空中花園和循環系統……

這一切仿佛讓人誤以為仍置身于科幻電影中，但這些曾經的未來建筑的確已從臆想變成了現實。

從智能手機到智能家居，從無人機到無人駕駛，新的技術和產業升級正在席卷著各行各業，早期科幻電影中的很多幻想都成為了現實，智能手表、鐵皮船、機器人、不用火就能做飯的灶具、水管里自己出來的水、手機、飛機、飛船，等等。

在新技術以及政策的推動下，一場圍繞建筑行業的變革也正在悄然興起。

傳統的重型行業

建筑行業是一個古老的重型行業，是國民經濟的重要物質生產部門。它與整個國家經濟的發展、人民生活的改善有著密切的關系。改革開放以來，我國經濟飛速發展，作為我國重要的物質生產部門，建筑業也經歷了一個高速發展的過程，在國民經濟中所占比重不斷提升，而且支柱產業的支撐作用越來越明顯。

人類從出現就沒有停止過建造居所。從穴居人到現代文明，人類經歷了時代的變遷，文化的進步，而居所也從洞穴變成了高樓大廈。建筑物的功能，也從簡單的擋風遮雨，變成了人們為了滿足社會生活需要，運用一定的科學規律和美學法則創造的人工環境。

鴉片戰爭后，隨著通商口岸的開放，出現了外商經營的營造公司，帶來了建筑業的組織形式和經營方式，一些與外商接觸較早的包工頭逐步變成建筑業的廠商。第一次世界大戰爆發后，民族工業有所發展，建筑業也漸漸興盛起來，并有能力承包高層建筑。

但整體來說，當時中國的建筑業還很落后。在1933年的國民收入中，農業占61%，工業占10.3%，建筑業僅占1.1%;1934年是新中國成立之前中國建筑業生產水平最高的一年，其凈產值在國民收入中也僅占1.4%。

不過，有目共睹的是，中華人民共和國成立之后，尤其是改革開放40年來，中國建筑業無論是在規模上，還是在管理和技術上都上了一個大臺階，都可以與世界先進水平相提并論。

事實上，建筑業是我國最早進入市場經濟、改革開放后市場化程度較高的行業。經過40年的持續發展，行業實力和地位、對經濟社會的貢獻都得到了顯著提升。我國不僅已經發展成為建筑大國，而且還向早日建成建筑強國的目標邁出了堅實步伐。

數據顯示，截至2018年中國建筑業總產值達23.5萬億元，同比增長9.9%。預計2019年中國建筑行業總產值將突破25萬億元，未來5年年均復合增長率約為7.08%，并在2023年中國建筑行業總產值有望達到33.05萬億元左右。

改革開放40年來，我國建筑業的產業規模不斷擴大，帶動了大量關聯產業，已成為國民經濟的重要支柱產業。

作為一個傳統的重型行業，建筑業一直是勞動密集型行業的代表。建筑業產業規模的擴大，帶動了建筑業從業人數的增加。

國家統計局通報的第一次全國經濟普查結果顯示，在單位就業人員中，建筑業有2792.6萬人，占13.0%;在第二次全國經濟普查中，建筑業占14.3%;在第三次全國經濟普查中，建筑業占14.9%，僅次于制造業，均位列第二。

中國建筑業協會公布的數據顯示，自2009年以來，建筑業增加值占國內生產總值的比例始終保持在6.5%以上，2018年達到了6.87%的較高點。2018年年底，全社會就業人員總數77586萬人，其中，建筑業從業人數5563.3萬人，比2017年年末增加26.4萬人，增長0.48%。建筑業從業人數占全社會就業人員總數的7.17%，比2017年提高0.04個百分點，占比再創新高。

事實上，自改革開放以來，建筑業吸納了大量勞動力，為緩解中國就業壓力，特別是為解決農村剩余勞動力轉移、促進農村產業結構的調整、推進新型城鎮化建設、維護社會穩定和應屆畢業生就業等方面，發揮著積極顯著的作用。

但相對而言，作為一個傳統的、重型的、勞動力密集的基礎行業，建筑行業中小型企業比較多，而且比較分散，企業信息化建設起步較晚，信息化水平較低，建造方式相對落后。隨著能源緊缺、高污染、勞動力短缺等問題凸顯，傳統粗放的生產方式已不能適應當今時代的發展要求。

傳統建筑業體量大、建設周期長、資金投入大、項目地點分散、多專業、多關系方、流動性強等典型特征，項目數據和企業數據互不相通，無論建筑業的工業化和信息化都明顯落后于其他產業。

有業內人士指出，“在建筑生產和全生命周期的管理中，扔掉的錢比花掉的錢還多。”建筑業產業鏈冗長、離散，涉及企業多，本身的業態從設計、建造、施工到部品供應，加上前期工業化產品的生產，每一個過程都是相互割裂的。不同的工種產生不同的文件，導致重復工作和反復協調，有專家統計，單單這一個過程就會產生30%的浪費。

隨著政策的推動和技術的進一步成熟，一場圍繞建筑產業的轉型升級大賽開始上演。中國建筑業與建筑企業必須積極轉型升級，才能贏得生存和發展空間。

有專家指出，隨著日益增長的建筑需求及科學技術大變革的趨勢，建筑產業唯有順勢而為，主動擁抱變革，形成以綠色化為發展理念，以工業化為發展方式，以信息化為發展手段，以標準化為發展保障的核心發展路徑，才能實現建筑業的轉型升級與高質量發展。

對于這樣一個集中、周期長、基數巨大的行業來說，工業化和信息化帶來了前所未有的機遇與挑戰。

智能時代的工業化

改革開放以來，我國建筑業取得了迅猛發展。但與建筑業高度繁榮形成強烈反差的是，我國建筑業的勞動生產率依然很低。

究其原因，主要因為我國建筑行業過多地使用手工作業，而發達國家則大量使用機械設備和預制構件。而傳統建筑生產方式的勞動生產率并不高，難以適應建筑行業高速發展的需要，需要一種新的、先進的建筑生產方式來改變這種現狀，而建筑工業化就是這種新的生產方式。

建筑工業化則與傳統施工的現場作業不同。建筑工業化采用預制構配件生產工廠化、現場施工機械化、組織管理科學化的建設模式，能夠有效提高工程建設效率和建筑工人的勞動生產率，促進工程建設現代化。

簡而言之，建筑工業化就是像造車一樣造房子，像《大都會》（Metropolis）里所幻想的一樣，像搭積木一樣蓋房子。

據業內人士介紹，相比傳統建筑方式，智能裝配式建筑所需要的勞動力能夠減少30%以上，總工程的施工期也可以縮短30%，建筑垃圾可以減少80%以上。但這一產業在我國普及率并不高。

裝配式建筑是實現建筑工業化的重要手段，和傳統建筑的最大區別就是在工廠完成板、柱、梁等相關建筑預配構件生產，施工現場只需進行專業裝配，實現建筑物拼接等工作，替代了傳統鋼筋混凝土現澆作業。

中國建筑金屬結構協會會長郝際平認為，裝配式鋼結構建筑切合我國當前國情的發展需要，符合我國建筑行業綠色發展和生態文明建設的長遠目標，能夠促進我國建筑業回歸產業化，真正走上實現現代化的發展道路。

事實上，早在2016年，國務院辦公廳印發的《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》就指出，要以京津冀、長三角、珠三角三大城市群為重點推進地區，常住人口超過300萬的其他城市為積極推進地區，因地制宜發展裝配式建筑;力爭用10年左右的時間，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達到30%。

2017年，住建部印發的《“十三五”裝配式建筑行動方案》指出，到2020年，培育50個以上裝配式建筑示范城市，全國裝配式建筑占新建建筑的比例將達到15%以上。

裝配式建筑作為一種新興建筑施工方法，速度快、能耗低且受氣候條件制約小，不僅能提高建筑質量，還將提升群眾生活品質，代表了處于轉型期的中國建筑業的未來發展方向。

隨著各地落地細則的出臺，行業的發展步入到了政策紅利期，過去十幾年發展不溫不火的裝配式建筑迎來一輪新的風口。據前瞻產業研究院測算，2020年我國裝配式建筑市場規模將超過2萬億元，2025年將達到4.7萬億元。

在中國鐵建旗下某個項目現場，沒有隨處堆放的建筑用材和機器的轟鳴，幾位工人指揮著塔吊將一塊墻體構件吊升至幾十米的高樓上進行拼裝，轉眼的功夫就嚴絲合縫安裝到位。這種從傳統的“設計-現場施工”模式轉變為“設計-工廠制造-現場裝配”模式，讓該項目總施工工期節省了30%，施工人員數量減少了20%;不僅如此，蜂窩麻面等常見質量缺陷也得到了有效控制，建筑垃圾大幅減少，降低了對周邊單位和居民的噪聲影響，保護了生態環境。

新型住宅制造工業企業遠大住工的總裁唐芬表示：“一個比較直觀的數據是，做100萬平方米的綠色工業化建筑，就可以減少30萬棵大樹的砍伐。”

這種工廠里“造部件”、工地上“搭積木”的綠色“拼裝”背后，是一場建筑業的技術革新和產業升級，它將為我國建筑業帶來以綠色高效為特點的從手工“建造”到工業“制造”的跨越。

而“互聯網+”作為一種新的經濟形態，將在其中充分發揮對于資源配置中的優化和集成作用。伴隨著BIM技術的成熟，3D打印等高科技技術手段進入建筑領域，未來的工業化建筑完全有可能實現大師們最初的設想“像制造汽車一樣制造住宅產品”，甚至留給我們更多的想象空間。

數字化的未來

當互聯網變成基礎設施時，每一家企業都將是大數據企業，未來的建筑行業也不能例外。

麥肯錫發布的研究報告《想象建筑業數字化的未來》指出了建筑行業的實際情況：自20世紀90年代中期以后，建筑行業生產效率呈一定程度的下滑，而承包商的利潤率一直相對較低且不穩定。換句話說，建筑業的生產力跟不上整個經濟發展的進程。建筑行業在技術和管理方面長期墨守成規，研發和相關技術的投資不到總投資的1%，而這個比例在汽車、航空和信息技術領域可達3.5%?4.7%。

數據顯示，近10年來，建筑業產值利潤率（利潤總額與總產值之比）一直在3.5%上下徘徊。2018年，建筑業產值利潤率為3.5%，比2017年降低了0.05個百分點，連續兩年出現下滑。

麥肯錫咨詢公司高級合伙人Dr.-Ing. Gernot Strube在作主題演講時表示：“追溯全球發展進程，建筑業曾是技術創新的領導者。放眼現在，建筑業已經遠遠地落后于其他行業。現代農業、制造業、零售業的過去與現在已經發生了翻天巨變，但是如果你對比幾年前的建筑現場以及今天的建筑現場，很難發現任何變化。建筑業幾乎是所有行業中數字化程度最低的，我們投入產品研發和信息化的支出占比少之可憐。”

早在2016年，住建部就印發了《2016-2020年建筑業信息化發展綱要》，旨在增強建筑業信息化發展能力，優化建筑業信息化發展環境，加快推動信息技術與建筑業發展深度融合，充分發揮信息化的引領和支撐作用，塑造建筑業新業態。

建筑業是一個不缺數據的行業，因為建筑業的體量太大了。建筑行業數據類別多、數量大。因為龐大的產業鏈，一棟普通住宅建筑就涉及建筑造價類數據、建筑結構類數據、建筑施工工藝類數據、建筑材料類數據和管理類數據等等龐大的數據。

但建筑業又是一個沒有數據的行業，因為數以萬計的建筑資料都隨著一個個項目的竣工而消失了。建筑行業的大數據挖掘存在著遠高于其他傳統行業的困難，每個項目成為信息孤島。

不過令人欣慰的是，隨著BIM+（BIM：建筑信息模型化，即虛擬建筑）技術的出現，建筑施工的各參與方、各要素及全過程管理都可以在一個“可視化、模型化”的平臺上進行相互協同。原本分散的建筑業，其生產線、商務線和管理線也可以實現有效整合，項目數據、管理信息也開始互聯互通，建筑業轉型的春天也將來臨。

BIM技術在建筑行業的廣泛應用，并呈現出與物聯網、AR、VR、移動互聯網、人工智能等技術集成應用的趨勢，極大地提高了設計、施工和運維管理質量和水平。這給傳統的建筑行業帶來了從2D到3D的巨大轉變，可謂是建筑行業的第二次革命。

騰訊濱海大廈項目之所以曾被譽為“花園式工地”，離不開項目部利用BIM技術對施工和臨建場地進行的優化布置。

該項目的承建商為中建二局深圳分公司。“項目部未雨綢繆，在進場的時候就成立了BIM團隊，軟硬件投入超過200萬元。”項目總工程師程志軍介紹，“我們通過與專業BIM公司合作，分析了項目所在場地實際情況后，建立了辦公區BIM模型，設計了4層輕質結構板房，并通過拆解BIM模型對各區域房間進行裝修布置，分析了各個房間能否滿足使用要求。”

“施工過程中，我們采用了動態仿真分析技術，對結構進行施工全過程動態模擬和三維可視化監測等，有力地保障了提升過程的安全高效。”程志軍說，“我們還用優化后的方案，進行施工交底、三道連廊、四次提升，沒有出一點問題。”

傳統的施工圖紙一旦出錯，就全變成廢紙，而BIM則能形成一種三維的立體實物圖形展示，比起平面圖紙，可在電腦上反復修改，避免了技術方案設計階段的資源浪費。

據不完全統計，近兩年來，有超過一半的房地產項目以及80%以上的大型項目均采用了BIM技術。金地、金科、碧桂園、萬科、融創等大中型房地產企業都成立了數字專業化部門，研究BIM發展路徑和具體措施，也包括制定相應標準。

BIM技術的迅猛發展，必將引起行業格局的變化，隨著大數據、云計算、物聯網、GIS、移動互聯等信息科技的沖擊，打破行業壁壘，進行跨界整合將是建筑行業需要面對的問題。

2016年，一家名叫廣聯達的科技公司提出了“數字建筑”的概念。

隨后，2017年，在中國建設行業年度峰會上，廣聯達總裁袁正剛面向全行業再度深入剖析了“數字建筑”概念，并提出要打造數字建筑平臺，貫穿設計、交易、施工、運維、監管的建筑全生命周期，使建筑數字化、在線化、智能化，助力整個行業轉型升級的構想。

數字建筑作為“數字孿生”，無論是建筑產品、工藝流程、生產要素、管理過程、各方主體都將以“數字孿生”的形態出現，最終交付的也是兩個建筑：實體建筑和虛體建筑。

數字建筑是實體建筑的孿生兄弟，是實體建筑的數字化體現，它不僅僅應當包含了實體建筑對應的BIM數據、實體建筑相關聯的文檔數據，還應當包含數據與數據間的關聯關系，這樣才是完整的數字建筑，才能作為驅動數字化業務驅動的基礎。

中國建設工程造價管理協會專家委員會副主任吳佐民則有著深刻理解，他認為，“數字建筑的理念非常前瞻，它把建筑業的信息化發展方向和未來建筑的數字建造相結合，同時也可以進一步落地實施和推進。數字化是未來的方向，以后各個產業都要進行平臺化、互聯網化、數字化的改造，建筑業也要基于BIM技術等進行傳統產業的改造。”

事實上，近幾年來，“數字經濟”“數字建造”“數字賦能”，一直是建筑業如何轉型升級繞不開的話題。毋庸置疑的是，數字化將促進產業變革，成為建筑業發展戰略繞不開的選擇，產業轉型升級及產業數字化終將不斷提高行業管理水平和決策質量。