淺議智能建造引領工程建設行業的高質量發展

摘?要：工程建設行業是我國現代化建設的重要組成部分，由于其獨特的行業特征，導致在行業高質量發展中處于落后位置。為了打破這種困境，文章從智能建造技術與工程建設行業的特征出發，探索智能建造技術對工程建設的積極影響，剖析兩者融合的重難點，提出應從政府推動創新機制、產學研融合、智能化管理三個方面推動工程建設行業高質量發展的總體措施。

關鍵詞：智能建造;工程建設行業;高質量發展

中圖分類號：TU712????文獻標識碼：A?文章編號：1005-6432（2024）04-0072-04

DOI：10.13939/j.cnki.zgsc.2024.04.019

1?引言

改革開放后，我國工程建設行業迎來了蓬勃發展的黃金時期，大量的基礎建設投資形成了巨量規模的相關配套產業，使人民的生活水平得到了顯著提高，為我國現代化建設做出了突出貢獻。然而，相對于社會各行業開始廣泛布局智能化、數字化生產的社會環境，傳統工程建設行業卻表現出疲軟態勢，孫潔等［1］指出，在我國22個行業中，工程建設行業的智能化水平位列末尾，甚至低于農業智能化發展的水平。由此可以看出，盡管我國的工程建設行業取得了舉世矚目的優異成績，但是在智能化轉型過程中出現了一系列的問題阻礙發展［2］，急需分析問題癥結，以促進工程建設行業的高質量發展。

文章從智能建造和工程建設行業的發展與挑戰出發，分析傳統工程建設行業高質量發展過程中所面臨的挑戰，并提出相應的應對措施，以解決工程建設行業高質量發展中所面臨的問題。

2?智能建造技術

智能制造是借助計算機模擬、分析，對相關產業信息進行收集、存儲、分析、完善和共享，從而幫助相關制造過程快速、穩定、安全推進的一門先進制造技術［3］。在百年未有之大變局的時代背景下，我國制造業積極將智能制造作為突破口，尋求將產業高速增長的現狀推向高質量發展的目標。隨著人工智能、物聯網、5G通信、區塊鏈等新一輪科技革命的新技術的強勢發展，思考如何將智能技術融入傳統工程建設行業形成智能建造從而促進全行業的高質量發展，是我們正在追尋的目標。

3?工程建設行業的特征及困境

工程建設行業分類眾多，包括建筑、市政、路橋、隧道、水利水電、環境工程等眾多分支，其建設過程包括勘察、設計、承包、專項施工、運輸存儲等眾多施工程序，是一個組織形式十分復雜的行業；從經營狀態來看，其從業門檻低，基本盤大但經營利潤低，造成行業競爭激烈；從工作環境來看，建設單位生產環境復雜，生產過程中風險較高，從業人員文化素質不高，是一個勞動密集型產業。復雜的行業環境造成創新土壤的缺失，許多工程技術與管理方案沿用數十年均未進行較大的革新，這就造成其在高質量發展過程中出現許多問題。

3.1?設計施工相分離，行業創新動力不足

工程項目建設一般分為八個階段，其中對工程影響最為重要的兩個階段為勘察設計階段和工程施工階段，但是我國目前工程建設行業普遍存在設計與施工分離的現象。對于一線設計人員而言，設計的安全性、標準性是首要考慮的因素，從而造成工程設計成為規范標準的一個環節，缺乏主觀能動性，設計的新穎性大打折扣，對于現場情況認知不足導致設計產品的環境適用性普遍不強、設計方案變更頻繁，嚴重影響工程進度。對于一線施工人員而言，工程項目現場普遍條件艱苦，環境復雜，缺少創新環境，項目管理方和施工方的主要目標是在保證安全和質量的前提下盡快推進生產進度，以期減少生產成本，其對創新性的需求不夠強烈。因此創新能力不足是工程建設行業普遍存在的問題，近年來政府與工程建設企業雖然也積極推崇工程建設行業創新，但是收效甚微，在行業內尚未形成創新驅動發展的行業共識。

3.2?技術轉化滯后，產學研未充分融合

科學技術是第一生產力。工程建設行業是一個技術密集型的行業，優良的建設技術和先進的管理經驗是保持該行業持續增長的關鍵點，新技術、新理論的應用能帶領行業迅速成長，保持強勁的發展勢頭。新技術的研發與應用，需要產學研融合轉化，對于工程建設企業而言，其以生產建設為主要目的，需要先進生產技術提高勞動效率；對于高校人才培養體系與目標而言，應用型人才的培養需要先進理論和技術的加持；研發性機構通常布局先進技術的開發、優秀管理經驗咨詢，成熟產品推廣應用，高校及工程建設企業均是其主要的目標用戶。政府希望推動產學研融合提升行業創新環境建設，然而目前工程建設行業產學研融合的進程卻并不理想，一方面企業產學研專項資金被削減挪用或被投入技術收益高的科研項目，另一方面高校或研發性技術機構科研支出較大，產投比不高，部分科研產出應用性欠缺，造成相關研究偏重理論實踐，缺乏實際應用場景，這與工程建設行業重現場、重實際行業特征不符。因此工程建設行業的相關技術成果的應用轉化相對滯后，產學研融合發展的道路任重而道遠。

3.3?生產管理矛盾，質量安全面臨挑戰

工程建設行業有其獨特的管理特性，其一是生產資料流動性大，生產計劃性強且有確定的工期要求；其二是生產環境復雜，協調的施工要素眾多且有確定的質量要求；其三是工程風險較大，風險源不確定且有確定的安全要求。因此對于一個工程項目而言，其管理離不開質量、安全和進度這三個問題。大部分工程建設從業者認為質量、安全同工程進度有著天然的矛盾屬性，無法辯證統一地看待三者之間的關系，造成生產管理混亂，嚴重影響工程質量與工程安全。

3.3.1?工程質量挑戰

陳開放等［4］對某工程建設企業質量檢查結果進行了分析，將質量管理問題分為質量管理體系、質量保證資料和工程質量問題三個方面，分別占比17.46%、39.80%、42.74%，如圖1所示，可見現階段工程質量問題的重災區發生在質量保證資料和工程質量問題這兩個方面。

質量管理體系的問題主要集中在項目管理方政策或策劃文件更新不及時，制度落實不到位，導致項目管理方與實際施工方對項目質量目標認知分歧較大。質量保證資料問題主要集中在施工過程資料缺失，進場材料與設備驗收資料不全，相關報告填寫不規范等。工程實體質量問題主要表現為質量通病問題，廣泛存在于混凝土澆筑、模板支架體系、鋼結構焊接及結構涂裝方面，影響結構質量安全的工程質量問題較少。

3.3.2?工程安全挑戰

安全生產法中提到“安全第一、預防為主”的方針，從方針中可以看出我國極其強調安全在生產生活中的作用。對于工程建設行業而言，危大工程眾多，工程建設條件艱苦，防護措施不足，受雨雪、大風等外部因素影響較為嚴重，一旦發生工程事故容易出現群死群傷。如2021年珠海市某在建隧道發生重大透水事故，造成14人死亡；2022年畢節市某醫院綜合樓工地發生一起重大滑坡事故，造成14人死亡。一樁樁慘痛的安全事故案例要求企業重視工程安全管理，最大限度保障生產人員的生命健康。

但是工程項目的事故并非全部為不可預見的群體性特大事故，造成人員傷亡的小事故才是更應關注的要點，趙麗坤等［5］統計了2018年以前我國市政工程安全事故數據，其數據表現為事故主要類型為高處墜落、機械傷害、坍塌事故、觸電事故、火災事故及物體打擊事故等，由圖2事故類型分布圖可知高處墜落事故是工程事故主要傷害類型，而這種事故是可以通過一系列的安全管理措施進行規避的。

4?智能建造融合工程建設過程

4.1?計算機技術賦能智能建造

傳統分析理論的底層邏輯以經驗為主導，理論結構設計需要經驗，理論模型計算也需要經驗，因此工程理論的基礎與工程經驗密不可分。工程經驗的優勢在于通過工程的一般概況即可對工程的計劃、組織、實施和風險進行針對性的評估，這是工程建設行業的特殊背景所形成的一種特殊現象。但是隨著工程建設行業中復雜工程結構物開始不斷涌現，工程師們面對巨大、復雜的工程構筑物逐漸意識到人工算力的不足，開始嘗試計算機技術與工程理論的融合。專業工程師們研發出眾多工程分析軟件助力智能建造技術，其中以BIM技術和ansys軟件為代表的工程應用軟件得到了廣泛應用。

但是當前工程建設行業對于相關信息技術的應用與推廣面臨諸多問題。一是軟件數量龐雜，且各成體系，以BIM技術為例，全生命周期信息化建設可分為工程設計、造價、招投標、施工管控和后期運維等方面，涉及軟件包括PKPM、廣聯達、魯班、新點等，這些軟件的標準、細度和要求各不同，使得各階段模型無法共享，制約著BIM技術的推廣與應用［6］。二是成本高且效益不明顯，成熟的軟件技術應用要投入大量人員培訓，大量財力購買專業軟件，對于重大或特殊工程建設項目而言，這種支出是可以接受的，但是對于一般性工程而言，其經濟效益不高，“信息技術+工程建設”往往成為一句口號。

4.2?信息化管理互聯協同辦公

工程建設行業的生產過程涉及極多的程序步驟，包括工程設計、項目采購、現場施工及后期運行維護等；工程管理包括進度、成本、質量、安全、資料等方面。多種辦公場景交叉導致現場管理混亂、資料繁雜、大量工作重復進行，必然浪費許多人力、物力和財力。而依托信息化技術的工程管理是一種智能化的管理平臺，如圖3所示，能夠使得工程建設項目花費的時間更少，成本更低，工程質量更高。

黨的十九大明確指出，要推動互聯網、大數據、人工智能與實體經濟深度融合，隨后，信息化水平建設便成為評判各行業現代化發展程度的重要條件［7］。然而工程建設行業作為我國經濟發展的重要支柱行業，其信息化建設起步晚、底子薄，且在發展過程中面臨諸多困難。一是缺乏統一的規劃和頂層建設，建設定位的偏差較大，美化性強而實用性弱；二是缺乏信息化建設領域的復合型人才，管理人員思想觀念固化，重碎片、輕平臺，缺乏大局思維，導致智慧工地亂投亂建，未能發揮效果。

4.3?智能機械助力安全生產

智能建造技術一般可以分為兩個方面，一是以生產組織為核心的智能化管理，已經在前文做出介紹，二是以工業技術發展為主導的智能化生產工具的應用［8］，即智能機械在工程建設行業的使用。近年來我國工程建設行業的裝備性能不斷提高，智能機械助力安全生產的經典應用場景也有很多，如橋梁建設領域的大型架橋機的廣泛應用、地鐵建設領域的國產大型盾構機的崛起、礦山領域中無人掘進設備的投入生產、工程測量領域對無人機及衛星遙感技術的應用，這些智能化機械的應用提高了工程建設的工作效率，降低了施工過程的人員風險，為工程建設行業的高質量發展進程不斷注入新鮮活力。

智能機械在工程建設過程中也存在一些局限性，由于智能工廠機械的造價及使用成本昂貴，在重難點工程領域尚有用武之地，但是一般工程因成本限制對智能化機械的應用并不積極。應用場景的局限性造成智能機械難以通過銷量分擔研發成本，造成其應用價格居高不下，在工程建設行業并沒有得到廣泛應用。

5?推動工程建設行業高質量發展的措施

從智能建造融合工程建設行業過程中所遇到的困難可知，限制行業高質量發展的因素是多樣化的。其行業創新特征、技術轉化效率及生產管理狀態均存在短板，因此筆者認為應從政府主導創新、技術轉化和工程項目管理三個方面綜合推進，如圖4所示。

5.1?政府主導建立創新體系

工程建設行業的高質量發展離不開政府部門的大力支持。首先應以政府為主導，結合工程建設業的行業特征和發展趨勢，完善法律法規和標準體系，為智能化建造技術的研發、推廣、應用創造良好的制度環境。其次根據行業特點構建創新評價機制和評價體系，將工程建設過程中安全、質量、工期、環境、成本等關鍵要素納入高質量發展評價要素中，促進行業健康有序發展。政府還應建立創新為主導的新財政政策，在推動行業高質量發展的過程中，運用宏觀調控手段促進產學研融合的綠色循環運轉，激發工程建設行業參與企業的創新內驅力。

5.2?產學研融合加速技術轉化

工程建設企業應加大力度進行技術平臺建設。工程建設企業是整個工程建設行業的實際產出者，是先進科學技術的實踐場地，推動企業技術平臺建設對整個行業高質量發展具有重要的現實意義。高校機構應努力培養智能建造專業技術人才。高校機構是整個工程建設行業高端人才的輸入者，人才是各種前沿理論、先進技術及優秀經驗的踐行者，是推動工程建設行業高質量發展的主力軍。研發單位是工程建設行業的探索者，擁有先進的生產技術和研發經驗，將這些技術和經驗進行推廣符合自身的利益訴求，因此應做好對應的產品培訓與服務，同時積極投入后續產品的研發，為工程建設行業的高質量發展添磚加瓦。

5.3?數字化信息化智能化管理

統籌安全、質量、進度三方面關系。安全也是一種生產力，安全投入必定會獲得對稱的安全產出，這是基本的經濟學規律，明確三者的辯證統一性是工程管理必不可少的基礎。引入數字信息化的質量、進度管理，對工程安全進行常態化智能化的管控。加深對BIM技術的認知和應用，培養專業的工程信息管理人才；工程項目從立項初始進行一體化信息管理平臺的建設，加大數字化資料管理，形成信息化協同辦公；重視安全管理過程，時刻保持安全第一的工程管理理念，適當引進智能化監測系統為項目的安全管理保駕護航。

6?結語

智能建造技術為工程建設行業帶來新的活力，推動行業高質量發展進程。文章從智能建造和工程建設行業的發展與挑戰出發，提出應由政府主導建立創新體系；促進建設企業、高校、科研機構的先進技術融合；加強數字化、信息化、智能化的工程項目管理，從三個角度出發解決工程建設行業高質量發展進程中所面臨的問題。

參考文獻：

［1］孫潔，龔曉南，張宏，等.數字化驅動的建筑業高質量發展戰略路徑研究［J］.中國工程科學，2021，23（4）：56-63.

［2］王靜睿.國有建筑施工企業信息化建設的困境與思考［J］.長江信息通信，2022，35（5）：159-162.

［3］陳珂，丁烈云.我國智能建造關鍵領域技術發展的戰略思考［J］.中國工程科學，2021，23（4）：64-70.

［4］陳開放，吳李軍，朱長根.工程質量常見問題與應對措施研究［J］.建筑經濟，2022，43（增刊1）：103-105.

［5］趙麗坤，田均森，王卓，等.中國房屋市政工程安全事故分布規律及致災因子耦合性分析——基于2012—2018年中國31省市4096條數據［J］.安全與環境學報，2020，20（1）：379-388.

［6］徐立欽，丁華.淺析現階段BIM技術應用困境及解決的主要途徑［J］.建筑設計管理，2021，38（12）：80-83.

［7］陸亮，吳軍凱，孫寧，等.智能建造——工程機械智能化［J］.液壓與氣動，2022，46（6）：1-9.

［8］衛平，古燚.數字經濟對產業結構升級的影響研究——基于創新產出角度的分析［J］.工業技術經濟，2022，41（6）：3-9.

［作者簡介］張丁丁（1995—），男，漢族，河南周口人，昆明理工大學交通運輸碩士，研究方向：道路工程建設、橋梁建造技術與工程項目管理。