以智能建造為支撐 推動(dòng)建筑產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

文｜本刊編輯部

建筑業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，自改革開放以來取得快速發(fā)展。工程建造能力不斷增強(qiáng)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，吸納了大量農(nóng)村轉(zhuǎn)移勞動(dòng)力，帶動(dòng)了大量關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、城鄉(xiāng)建設(shè)和民生改善做出了重要貢獻(xiàn)。

當(dāng)前，數(shù)字經(jīng)濟(jì)等新興產(chǎn)業(yè)正蓬勃發(fā)展，建筑業(yè)發(fā)展正經(jīng)歷新一輪變革。為加快推進(jìn)建筑工業(yè)化、數(shù)字化、智能化升級(jí)，進(jìn)一步提升建筑業(yè)發(fā)展質(zhì)量和效益，2020年7月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國(guó)家發(fā)改委等13 個(gè)部委聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出大力發(fā)展建筑工業(yè)化為載體，以數(shù)字化、智能化升級(jí)為動(dòng)力，創(chuàng)新突破相關(guān)核心技術(shù)，加大智能建造在工程建設(shè)、環(huán)境應(yīng)用，形成涵蓋科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工、施工裝配、運(yùn)營(yíng)等全產(chǎn)業(yè)鏈融合一體的智能建造產(chǎn)業(yè)體系，提升工程質(zhì)量安全、效益和品牌，有效拉動(dòng)內(nèi)需，培育國(guó)民經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

智能建造已成行業(yè)大勢(shì)所趨

智能建造是數(shù)字技術(shù)與工程建造系統(tǒng)的深度融合，推進(jìn)建筑工業(yè)化、數(shù)字化、智能化升級(jí)，已成為建筑業(yè)信息化轉(zhuǎn)型要走的必經(jīng)之路。根據(jù)《中國(guó)建筑業(yè)信息化發(fā)展報(bào)告（2021）》（以下簡(jiǎn)稱《報(bào)告》）調(diào)查顯示，“企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略需要”是被訪對(duì)象所在單位開展智能建造的主要驅(qū)動(dòng)力，占39.82%；“行業(yè)整體發(fā)展形勢(shì)”“企業(yè)業(yè)務(wù)開展過程需求”也是被訪對(duì)象所在單位開展智能建造的驅(qū)動(dòng)力，二者相差不大，分別占29.86%和28.51%；還有1.81%的單位出于其他原因開展智能建造，如圖1所示。可見，智能建造已經(jīng)成為行業(yè)大勢(shì)所趨，大部分企業(yè)是出于自身需求開展智能建造，智能建造也上升為企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略層面。這也進(jìn)一步說明，智能建造對(duì)于打造企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力有著重要作用，智能建造的價(jià)值也被更多企業(yè)所認(rèn)可。

圖1 企業(yè)開展智能建造的驅(qū)動(dòng)力

《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》從加快建筑工業(yè)化升級(jí)、加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新、提升信息化水平、培育產(chǎn)業(yè)體系、積極推行綠色建造、開放拓展應(yīng)用場(chǎng)景、創(chuàng)新行業(yè)監(jiān)管與服務(wù)模式7 個(gè)方面，提出了推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的工作任務(wù)。

加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，推動(dòng)智能建造和建筑工業(yè)化基礎(chǔ)共性技術(shù)和關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)，加快推動(dòng)新一代信息技術(shù)與建筑工業(yè)化技術(shù)協(xié)同發(fā)展，在建造全過程加大BIM、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)通信、人工智能、區(qū)塊鏈等新技術(shù)的集成與創(chuàng)新應(yīng)用是推動(dòng)智能建造應(yīng)用發(fā)展的關(guān)鍵支撐。《報(bào)告》調(diào)查顯示，被訪對(duì)象認(rèn)為感知技術(shù)（物聯(lián)網(wǎng)、實(shí)時(shí)定位、3D 掃描等）是實(shí)現(xiàn)智能建造的關(guān)鍵支撐技術(shù)占比最多，達(dá)71.49；其次是控制技術(shù)，52.49%的被訪對(duì)象認(rèn)為自動(dòng)化、機(jī)器人等技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能建造的關(guān)鍵支撐技術(shù)；分析技術(shù)（大數(shù)據(jù)、人工智能等）和傳輸技術(shù)（互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、5G等）也被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)智能建造的關(guān)鍵支撐技術(shù)，分別占45.25%和41.18%；除此之外，被訪對(duì)象認(rèn)為實(shí)現(xiàn)智能建造的關(guān)鍵支撐技術(shù)還包括表現(xiàn)技術(shù)（虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)等）、存儲(chǔ)技術(shù)（BIM、GIS、區(qū)塊鏈等）和計(jì)算技術(shù)（固定終端、移動(dòng)終端、觸摸終端、服務(wù)器等），分別占39.37%、34.39%和29.41%；還有1.36%的被訪對(duì)象認(rèn)為其他技術(shù)也是實(shí)現(xiàn)智能建造的關(guān)鍵技術(shù)，如圖2所示。這表明，智能建造需要多種信息技術(shù)的交互融合、協(xié)同作用，BIM 技術(shù)為智能建造提供相關(guān)基礎(chǔ)信息的底層支撐；5G、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為生產(chǎn)、物流與施工過程中的信息實(shí)時(shí)獲取與傳輸提供了基礎(chǔ)支持；大數(shù)據(jù)、人工智能則為智能建造各環(huán)節(jié)的智能分析與操作提供支持，不同技術(shù)之間相互獨(dú)立又融合發(fā)展，從而打造完整的智能建造技術(shù)體系。

圖2 被訪對(duì)象認(rèn)為智能建造的關(guān)鍵支撐技術(shù)

智能建造是充分利用智能技術(shù)及其相關(guān)技術(shù)，建立并應(yīng)用建造過程智能化系統(tǒng)，提高建造過程智能化水平。智能化系統(tǒng)既包含技術(shù)方面的智能化系統(tǒng)，也包含管理方面的智能化系統(tǒng)；既需要硬件支撐，也需要軟件驅(qū)動(dòng)。《報(bào)告》調(diào)查顯示，絕大部分被訪對(duì)象認(rèn)為智能建造必需的基礎(chǔ)軟件系統(tǒng)包括BIM 應(yīng)用軟件（建模、分析、管控、運(yùn)維等），占比高達(dá)95.93%；大數(shù)據(jù)分析軟件也被認(rèn)為是智能建造必需的基礎(chǔ)軟件系統(tǒng)，占70.59%；認(rèn)為智能建造必需的基礎(chǔ)軟件系統(tǒng)包括人工智能訓(xùn)練平臺(tái)、前端嵌入式控制軟件和CIM（城市信息模型）平臺(tái)的占比較為相近，分別為44.8%、42.08%和40.27%；還有31.22%的被訪對(duì)象認(rèn)為三維圖形平臺(tái)是智能建造必需的基礎(chǔ)軟件系統(tǒng)，如圖3所示。可見，BIM 技術(shù)成為智能建造應(yīng)用發(fā)展必不可少的關(guān)鍵一環(huán)，這也與關(guān)于智能建造支撐關(guān)鍵技術(shù)的調(diào)查結(jié)果相一致。無論是BIM應(yīng)用軟件還是大數(shù)據(jù)分析軟件，數(shù)字化都是智能建造的基礎(chǔ)。

圖3 被訪對(duì)象認(rèn)為智能建造必需的基礎(chǔ)軟件系統(tǒng)

智能建造涵蓋科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工、施工裝配、運(yùn)維等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是一個(gè)高度集成多個(gè)環(huán)節(jié)的建造系統(tǒng)，按階段劃分，智能建造可以分解為智能設(shè)計(jì)、智能生產(chǎn)、智能施工以及智能運(yùn)維。《報(bào)告》調(diào)查顯示，被訪對(duì)象認(rèn)為智能施工是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)智能建造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)占比最多，達(dá)73.3%；認(rèn)為當(dāng)前實(shí)現(xiàn)智能建造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)還有智能生產(chǎn)和智能設(shè)計(jì)的被訪對(duì)象占比也較多，分別為63.35%和56.56%；還有44.8%的被訪對(duì)象認(rèn)為智能運(yùn)維也是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)智能建造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。此外，智能裝備和建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)也被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)智能建造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，分別占比37.56%和36.2%，如圖4所示。可見，智能建造不僅需要設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、運(yùn)維等多個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)同發(fā)力，還需要產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的支撐賦能，只有打通建筑全生命周期各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)字化、智能化，才能真正實(shí)現(xiàn)智能建造，實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)改革創(chuàng)新、轉(zhuǎn)型升級(jí)。

圖4 被訪對(duì)象認(rèn)為當(dāng)前實(shí)現(xiàn)智能建造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

開啟多維度、多業(yè)務(wù)場(chǎng)景的智能化應(yīng)用探索

智能建造是建筑行業(yè)的發(fā)展方向，一些企業(yè)也已經(jīng)開始布局智能建造。就現(xiàn)階段的技術(shù)應(yīng)用情況來看，多達(dá)70.59%的被訪對(duì)象認(rèn)為目前應(yīng)用較為成熟的是傳輸技術(shù)（互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、5G 等），其次是計(jì)算技術(shù)（固定終端、移動(dòng)終端、觸摸終端、服務(wù)器等），占49.77%；認(rèn)為現(xiàn)階段應(yīng)用較為成熟的是存儲(chǔ)技術(shù)（BIM、GIS、區(qū)塊鏈等）和感知技術(shù)（物聯(lián)網(wǎng)、實(shí)時(shí)定位、3D 掃描等）占比相近，分別為44.8%和44.34%；33.03%的被訪對(duì)象認(rèn)為分析技術(shù)（大數(shù)據(jù)、人工智能等）現(xiàn)階段應(yīng)用也較為成熟，20.81%的被訪對(duì)象認(rèn)為現(xiàn)階段應(yīng)用較為成熟的技術(shù)是表現(xiàn)技術(shù)（虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)等），僅有9.05%的被訪對(duì)象認(rèn)為控制技術(shù)（自動(dòng)化、機(jī)器人等）現(xiàn)階段應(yīng)用較為成熟，還有0.45%的被訪對(duì)象認(rèn)為現(xiàn)階段還有其他應(yīng)用較為成熟的技術(shù)，如圖5所示。可見，目前應(yīng)用較為成熟的多為一些基礎(chǔ)技術(shù)，對(duì)于智能建造有決定性的關(guān)鍵技術(shù)例如物聯(lián)網(wǎng)、3D 掃描、自動(dòng)化和機(jī)器人等技術(shù)目前應(yīng)用還有待成熟，核心關(guān)鍵技術(shù)的突破和各技術(shù)之間融合發(fā)展有待加速，智能建造發(fā)展仍有很大進(jìn)步空間。

圖5 被訪對(duì)象認(rèn)為現(xiàn)階段應(yīng)用較為成熟的技術(shù)

針對(duì)被訪對(duì)象所在單位開展智能建造應(yīng)用（以下簡(jiǎn)稱“智能化應(yīng)用”）的情況，《報(bào)告》調(diào)查顯示，在施工階段開展智能化應(yīng)用的單位占比最多，為48.42%；其次是生產(chǎn)階段，占23.08%；也有單位在設(shè)計(jì)階段開展智能化應(yīng)用，但占比不多，為12.22%；在運(yùn)維階段和裝備、平臺(tái)方面開展智能化應(yīng)用的單位占比較少，分別為4.07%、1.36%和7.69%，如圖6所示。可見，目前在工程建造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)開展智能化應(yīng)用的企業(yè)較多，一方面是由于本次調(diào)查的單位大部分來自于施工單位和建設(shè)、開發(fā)單位，因此在施工和生產(chǎn)階段開展智能化應(yīng)用較多；另一方面，在施工和生產(chǎn)階段開展智能化應(yīng)用，可以有效提高生產(chǎn)效率、提升建造質(zhì)量、降低建造成本，為企業(yè)帶來的收益較為直觀，企業(yè)的應(yīng)用意愿更為強(qiáng)烈。運(yùn)維階段的智能化應(yīng)用則有待完善，裝備、平臺(tái)對(duì)于智能建造的支撐作用還有待加強(qiáng)。

圖6 現(xiàn)階段開展智能化應(yīng)用較多的階段

目前，行業(yè)內(nèi)的企業(yè)已經(jīng)展開了多維度、多業(yè)務(wù)場(chǎng)景的智能化應(yīng)用探索。《報(bào)告》調(diào)查顯示，被訪對(duì)象所在單位目前實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)場(chǎng)景的智能化應(yīng)用中，智慧工地占比最多，為74.21%；其次是數(shù)字化項(xiàng)目管理，占比51.13%；應(yīng)用裝配式建筑智能化施工的單位也占比較多，為39.37%；34.84%的單位應(yīng)用了參數(shù)化設(shè)計(jì)，在關(guān)鍵業(yè)務(wù)場(chǎng)景中應(yīng)用協(xié)同設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的單位占比相同，均為30.77%；還有的單位在關(guān)鍵業(yè)務(wù)場(chǎng)景應(yīng)用了智能審圖、建筑可視化運(yùn)維和設(shè)備全生命周期管理，分別占比28.51%、22.17%和19.46%，如圖7所示。可見，被訪對(duì)象所在單位已經(jīng)在多個(gè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)了智能化應(yīng)用，涉及設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流和施工等多個(gè)環(huán)節(jié)。

圖7 被訪對(duì)象所在單位目前在關(guān)鍵業(yè)務(wù)場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)的智能化應(yīng)用情況

多維發(fā)力 推動(dòng)智能建造落地應(yīng)用

以BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)通信、人工智能、區(qū)塊鏈等為代表的新技術(shù)的集成與創(chuàng)新應(yīng)用突破，為智能建造應(yīng)用和發(fā)展創(chuàng)造了良好條件。智能建造不僅僅是工程建造技術(shù)的變革創(chuàng)新，更將從建筑產(chǎn)品形態(tài)、建造技術(shù)和產(chǎn)品較少”，占42.08%；“缺乏外部技術(shù)力量支持”和“缺乏技術(shù)應(yīng)用理解力”也被認(rèn)為是目前推進(jìn)智能建造面臨的挑戰(zhàn)，分別占33.94%和33.48%如圖8所示。方式、經(jīng)營(yíng)理念、市場(chǎng)形態(tài)以及行業(yè)管理等多方面重塑建筑業(yè)。當(dāng)然，發(fā)展智能建造，推動(dòng)建筑產(chǎn)業(yè)變革是一個(gè)復(fù)雜而艱巨的過程，目前還存在多種問題。調(diào)查顯示，被訪對(duì)象所在單位認(rèn)為企業(yè)推進(jìn)智能建造面臨的挑戰(zhàn)排在前三位的分別是：“跨部門、層級(jí)、區(qū)域的共享與協(xié)同機(jī)制”“長(zhǎng)期穩(wěn)定的資金投入”和“缺少訓(xùn)練有素的專業(yè)人才”，分別占比64.25%、56.11%和53.39%；排在第4 位的是“符合需要的成熟

圖8 被訪對(duì)象認(rèn)為企業(yè)推進(jìn)智能建造面臨的挑戰(zhàn)

推進(jìn)智能建造當(dāng)前還面臨著諸多實(shí)際困難和實(shí)踐挑戰(zhàn)，需要行業(yè)企業(yè)和從業(yè)人員不斷解放思想、提升認(rèn)知、群策群力、積極實(shí)踐，才能持續(xù)推動(dòng)我國(guó)工程建造高質(zhì)量發(fā)展，不斷向全球工程建造強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)。