淺析建筑業如何適應快速發展的數字時代

文｜中國建筑土木建設有限公司 郭志光 張凡 趙韋皓 呂柏行

1 引言

世界人口的持續增長，給地球環境帶來巨大的壓力，尤其是在能源開發、水務治理、空氣凈化和廢物處理等方面。建筑業對生態環境的影響日益密切，綠色建設、智慧管控、共享融合在現代建筑中發揮的作用也越來越大。而隨著基本需求滿足后，居住舒適度、出行便捷度等更高質量的要求成為社會的焦點，建筑不再僅是為了滿足人們的衣食住行。

十九屆五中全會強調我國現代化建設中科技創新的核心地位，要面向科技前沿、面向生命健康。國務院辦公廳對工程總承包、標準化設計、建筑工業化、建造方式創新、機械化施工等也提出了要求，要盡快提高技術創新對產業發展的貢獻率，加快推進數字模型技術在工程建設全過程的集成應用（包含規劃、勘察、設計、施工和運營維護），實現數字信息共享和管理，支撐項目方案的優化和科學的決策，保障建筑業提質增效。

隨著快速發展的數字技術和數字經濟，建筑業面臨關鍵轉型期和重要機遇期。目前，BIM 與云計算、大數據、物聯網等數字科技的滲透融合，將工程建設推向了工程創作，促使資源靈活調動及分配、能源有效利用及計量。接下來，5G 基建、人工智能、工業互聯網等新基建的迅猛發展，將助推工程建設走向智慧建造。

2 智慧綠色建造模式

伴隨數字時代帶來的物聯網、云計算、5G、大數據、BIM 等技術的融合創新應用，智能建筑企業應抓住發展機遇，提升內部管理水平，提早進入新興市場，發展壯大。云計算、物聯網技術的快速推廣，人工智能算法的逐步完善，為“智慧建筑”的發展創造了絕佳時機。此外，在建筑業發展進程中，智慧綠色建造是建筑可持續發展的重要途徑。建筑產品逐步向模塊化、智能化、環保性方向發展，以滿足市政管理、交通、環境衛生、醫療衛生等等各方面的需求。

智慧建筑的核心是建筑能夠自我感知、自我反應、自我學習。智慧建筑是基于各類智能化的信息技術，結合先進的精益建造理論方法，發揮感知、分析和決策的綜合智慧能力，形成建筑、人和工作環境的智慧結合。智慧建造模式以數字仿真技術為基礎，集標準化工藝、圖形可視化理論、智能算法和MR 技術（混合現實）等為一體，對建設過程進行模擬、分析，提前發現可能出現的問題；利用信息技術實現實體建筑與虛體建筑的交互融合，進行協同設計、虛擬生產、虛擬施工和運維，并對建筑進行預測和評價，形成工業級品質產品。智慧綠色建造以提高人民生活環境的安全性、高效性、舒適性和便捷性為目的，集成人員、流程、數據、技術和業務系統，提升建筑的感知能力。

此外，隨著新冠病毒的爆發、蝗災肆虐，綠色生態再次成為了現代社會的焦點。而傳統建筑對資源的過度消耗、環境污染和生態破壞等方面的影響也日益凸顯，建筑的綠色可持續再次進入大眾視野。對于建筑的生態化來說，主要問題是如何利用綠化的方式進行合理地分配，并能小范圍的調節建構物內、外部溫度、濕度等環境變量。建筑生態手段還可有效地擴展建筑的內部空間結構形式。建筑生態化的形式是廣泛的，不局限于環境的內協調，而更注重建筑的感知性，能進行智能調節，適應、改善內部及周邊環境。

生態建筑建設過程中，需充分利用可循環的資源和一些相對比較清潔的能源，做到節能、節水，比如我們生活中經?？吹降奶柲?、風能等這一系列的可循環的能源形式，這極大的支撐了建筑的生態化建設。還有運用生物處理技術，利用先進的污水生物處理技術，實現綠色回收用水。利用數字化技術讓建筑具有信息化、技術化、自動化等特點。

3 智慧建筑管理模式

隨著建筑行業的大變革，已經從傳統的粗放式管理轉變為精細化管理。智慧城市的建設方興未艾，杭州市首次嘗試建設城市大腦，推動了智慧城市的發展。中國建筑未來的發展趨勢是“兩化”，即智能化和數字化，建筑智慧運營維護技術將會是未來的研究熱點。所以，高效利用信息化大數據平臺將數據資源信息化和標準化，會給項目建設、管理和運維提供極大助力。

傳統的建筑行業依賴于工作經驗，注重對文書、檔案的管理，而忽略了其中隱藏的數據的價值。隨著信息化管理平臺在建筑行業的融合和應用，逐漸演變為結構化和標準化的工作模式，借助收集、分析數據實現精細化管理。中國的建筑行業正在借助大數據科技的技術優勢向管理信息化和建造工業化快速發展。

實現建筑行業信息化的前提是挖掘數據的價值，即大數據智能分析。大數據具有的4V 特點——大量(Volume)、高速(Velocity)、多樣(Variety)、價值(Value)，使其可量化、可衡量、可對比、可評估。建筑企業利用現代信息化管理平臺，實現對建筑大數據的搜集、分析和再利用，提升了企業的現代化管理水平，有助于企業精準發力，提升效益。

建筑企業要勇于創新，向信息化和工業化發展先進的行業學習，整合內外部優勢，努力將自己打造成行業的標桿。從傳統的鋼筋、模板、混凝土建造模式，到大數據全流程工業化管理，大數據信息技術將繼續推進建筑行業轉型升級，構建互聯化、集成化、數字化、精細化的新型建筑產業生態，拉升企業生產力和總體效益。

智慧建筑建設將結合移動互聯技術和物聯網技術，圍繞建筑運維管理，實現建筑運維過程中諸多業務如迎檢接待、場區監控、事務辦理、計劃調整、人力資源、財務管理等的一體化、智能化管理。系統的實施可大幅度提升員工工作效率、減輕員工工作負擔、降低企業管理成本、提升企業管理規模容量，為建筑企業提升項目的品質和提高項目的效益起到積極作用。

其他專業技術與建筑系統的有機融合，將大大提升管理效能。江森自控投資有限公司融合建筑系統、信息技術與醫院運營管理，通過數據的收集和處理，高效協同就醫的各參與方，大大降低人員的的工作難度和強度，提高醫院服務及管理水平，提升患者便捷、高效地服務體驗感，通過建筑系統和醫療系統的有機融合實現智慧醫療。

4 裝備資源物聯模式

在建筑的全生命周期管理中，設備管理往往擔當著重要角色，尤其是運維管理階段，設備的質量好壞往往會影響著建筑的整體性能和客戶的滿意度。但傳統的設備管理仍然依靠設備紙質臺賬和日常接觸式維修方式實現，往往只包含后期運維管理的數據，而未包括前期管理。因此，建立以設備為中心，覆蓋設備全生命周期所有數據（包含計劃采購至設備報廢的全過程）的過程管理尤為重要。

隨著現代科學技術的發展，帶動著系統科學和協同管理理念的發展，現代化和科學化的設備管理更強調對設備在全生命周期的管理和控制。全生命周期通常認為是設備從孕育到滅亡管理的全過程，由設備的資產規劃開始，包含投資、立項、運行、維護及報廢等過程。設備在選型購置、設備運行、設備報廢更新等不同階段中，通常涉及到眾多利益攸關的相關方，各相關方的利益站位和使用目標均有所不同。而從規劃階段開始即能協調各方需求，實行相關方互相溝通交流和利益協調好的設備系統全生命周期的綜合管理模式，可最大限度的提高設備使用效能并使相關方滿意。

隨著多項目的發展，企業的項目管理覆蓋到多項目管理模式，不確定性和風險性較單一項目管理呈現指數型量級的上升。在多項目管理中，資源協調與調整關乎著企業級項目目標實現。因此，實現設備尤其是大型設備的動態調度管理，實現設備資源科學的計劃、組織、控制和協調，在各項目之間合理流動，充分利用和發揮機械最大效能，協調施工管理和設備管理的矛盾，真正的做到物盡其用，以保障項目目標和企業管理目標的順利完成。

物聯網被世界公認為是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的世界信息產業第三次浪潮。物聯網技術以動態感知為前提，打破了傳統溝通交流和傳感的信息傳輸阻礙，實現了人與人、人與物、物與物的全面互聯互通。物聯網技術通過在所需感知的物體上植入“五官”（傳感器），并配置功能強大的“大腦”（微型芯片），從來用傳感器來獲取物理世界的各種信息，經芯片篩選、處理各種信息后，將有用的信息通過線網絡、互聯網、移動通信網等各種通信網路交互傳遞，從而實現對世界的感知。

在此背景下，以RFID 技術（射頻識別系統）為核心的物聯網系統應運而生。該技術特點在于：識別速度快、信息存儲量大、通信區間靈活、穿透性強、閱讀無障礙；硬件設備抵抗污染能力強、耐久性良好；標簽內容編輯方便不受限。此技術在工程領域的優勢在于：數據支持批量讀閱性，可進行集成化的設備管理；標簽讀取受現場環境影響小，如工地揚塵等；標簽信息可重復擦除和寫入，標簽可循環使用，提高了施工設備信息的使用和更新效率，有效降低了使用成本。

以“物聯網散雜貨碼頭”為例，該物聯網系統集成了智能倉庫管理、控制中心、安全防范等系統，實現了物流供應鏈行業的集成化管理。平臺方案體系結構分為三層，第一層為勢態感知層，第二層為數據傳輸層，第三層為集成應用層。該系統以無線網絡為載體，以RFID 技術、無線傳感技術為數據采集和分析核心，實現倉儲管理過程中多個業務環節的信息共享和自動化，實現了電子標簽管理、倉庫RFID 設備管理、存儲區域管理、無線系統管理、貨物的入庫/出庫/盤點管理、智能視頻監控和智能圖像分析識別等系統應用。

隨著云計算、大數據等互聯網技術的發展，利用RFID、無線數據通信等技術，可構建一個萬物互聯的生態系統。在該系統中，無需人工過多的干預，即可實現物品（商品）的自動識別和信息的互聯與共享。同時，可將傳感信息與建筑模型信息系統（BIM 系統）掛接，在工程設備的管理過程中應用該技術，實現工程設備管理的流程化、信息化與智慧化。

5 核心技術整合模式

隨著工業4.0 時代的到來，國內建筑業高速發展，施工管理逐漸走向現代化、標準化和智能化，科技、信息、人才等資源成為行業發展的源泉，多學科的交叉融合將為傳統的建筑行業技術應用提供新的轉型發展思路。在“云大物聯”信息化技術高度發展的今天，可借助多維數據庫的技術手段進行工程項目的全生命周期管理，實現高度集成化的項目規劃、施工和運營管理，整合項目過程中的過程技術和知識資產，從而打造項目、企業、行業和國家的建筑全生命周期數據庫，推動建筑行業健康發展。

在整合的過程中，應以滿足現場的工作為基礎，逐步整合項目過程中人、機、法、環、料等各種元素，整體規劃，分步實施。同時，應將傳統的線下模式整合成為以線上為主的管理信息系統，采用采取自建和購買服務相結合的方式建立平臺系統。應使智能設備（如內置傳感器、實時便攜診斷儀）、智能傳感器迅速改進與增值施工技術，實現實時監控、傳感、數據采集、存儲和建模等技術的系統應用，有效打通相關方的溝通渠道，實現智能仿真和智慧管理。

另外，技術的實現離不開人員的參與與管理，項目目標的實現亦離不開人力資源的高效整合和管理?，F階段，建筑業信息化程度僅優于農業，建筑領域的施工人員素質較低，人力資源管理大都沿用了傳統粗放式的管理模式，在人員管理、人才培養和開發、人才獎懲等管理方面均存在不足。同時，科學規范的績效考核體系缺失，人才考評的形式、方法以及量化指標的確定不夠科學規范。因此，合理而高效的人力資源整合和管理顯得尤為重要，必須重新審視和評估建筑施工企業人力資源發展對企業發展全局的引領作用。將人才培養、績效考核等各環節打通，建立配套的崗位流程制度提供支撐，提高企業人力資源管理工作績效，以達到企業和員工共同發展的目的。

因此，人才與技術資源整合能力成為了企業核心競爭力的關鍵點之一，企業越是能在更大的范圍、更高維度層次、更強的密度來組織企業內部資源，越是能創造企業的核心價值，突破其自身的發展邊界。另一個角度來說，企業內部資源的整合和知識庫的積累，也是企業核心力量的體現，是企業獲得超額收益和保持競爭優勢的關鍵。

6 結論

隨著云計算、物聯網技術的快速推廣，人工智能算法的逐步完善，到 2035年，中國將是高度智能化的中國，中國智慧綠色建筑將實現自主化，在施工管理、設備管理和核心技術方面實現重要突破。通過云計算、大數據、物聯網、人工智能、5G、區塊鏈等數字科技以及多元數據融合在建筑領域的創新應用，將促使建筑擁有“意識”，具有感知和管理的能力。