智慧建造的基础理论

陆本燕 孙体安 程广超 陈松辉 李鹏

摘 要：本文根据智慧建造理念的发展历程，提出了智慧建造的相关概念，并指出智慧建造与传统建造模式在组织结构、项目质量安全管理、信息交互等方面的主要区别，概括介绍了智慧建造的五个主要特点以及五项核心技术支撑，总结智慧建造为建设方、施工方、政府机构等所带来的优势与意义。

关键词：智慧建造;信息技术;工程项目

中图分类号：TU984.2 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）06-0026-02

1 智慧建造的概念

随着科技水平的提高以及新兴信息技术的推广，传统建筑行业迎来了全新的建造模式。新兴的建造模式是将信息化技术手段融入到工程建造中，逐步实现数字化、智能化乃至智慧化建造，整个工程建造过程充分的体现智慧化和信息时代化特征。智慧建造这一概念是在近几年被提出并不断补充完善，杨宝明[1]提出了智慧建造是贯彻可持续发展的理念，需要在工程建造活动中以低碳绿化环保为主要目标，并借助信息化技术手段辅助工程建造，保障工程各参与方能够有统一的平台协同合作，信息共享;李久林等[2]从智慧建造的信息技术手段支持方面进行研究，并提出了智慧建造是一个庞大的工程信息化技术平台，它由BIM技术、云计算技术、物联网技术、大数据技术等信息技术手段提供支持，能够实现传统建造手段与信息化技术相结合;刘刚[3]从智慧建造的支撑体系方面深入研究，提出了智慧建造支撑体系的三个方面内容。

智慧建造的概念：从智慧城市的理念引申而来，而智慧城市是借助信息化技术手段构建城市数据库以及城市各个方面的智能处理平台，将整个城市资源信息汇集在一起，为居民提供智慧化的城市服务。全面建设智慧城市的过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务对象都是涵盖其全生命周期的。智慧建造是以云计算、物联网、移动通讯技术、大数据、人工智能这五项信息技术为核心，把解决建设工程项目各阶段的重难点以及满足业主方的需求作为主要目标，营造多方共同参与、协作共进的智慧化办公环境。

智慧建造是一类符合信息时代特征的建造模式，跟传统的建造形式存在很多不同的方面：（1）在组织结构上，智慧建造要求项目各参与方都能够借助智慧化平台实现协同合作、信息共享，从而能够使得项目更具合理性、价值化;（2）在项目质安管理上，传统的建造形式会模式化的制定一些质量安全管理条例以及安排特定的质量安全检查员来管理现场，这种方式有一定效果和警示作用，但是局限于人力，而智慧建造则会制定更为全面的质量安全管理模式，以信息化技术手段为辅助，能够实现施工现场的全时段实时监控，减轻人力负担，遇到问题会实时报警反馈给工作人员，当然利用信息化技术手段还能实现施工现场的可视化模拟，对于可能存在问题的地方，及时预先采取应急措施，尽可能规避风险;（3）在工程成本上，利用信息技术手段准确合理地统计工程量，再对照4D化进度表，准确对应安排人员、材料、机械设备等，有利于减少工程环节繁杂所带来的不必要支出;（4）在信息交互上，智慧建造的智慧化平台能够将项目相关的各方面信息汇聚起来并集成处理，并能及时在工程各专业工作开展过程中为各专业人员提供需要的信息和资源。

2 智慧建造的技术支撑

2.1 云计算

云计算技术是一种新兴的功能强大的计算方式，它能通过互联网平台、虚拟技术、并行计算等技术手段，便捷管理全部资源的计算、分类、存储等功能，形成了一套完整的资源处理模式，这种模式具有高效性、智能性、便捷性等特点。用户能够通过网络进入云平台，选择合适的与之匹配的服务类型，从而获取动态运行的可以扩展的信息处理及应用服务。云计算技术包含储存大量数据的硬件设备、涵盖内部开发工具和各类应用软件的云平台以及各类匹配的云服务接口。

2.2 大数据

大数据技术是指能够快速分类、多核分析处理大量用常规技术无法获取和处理的各类数据集合。大数据技术包含各种储存设备以及线上计算信息。大数据作为智慧城市建设的主要技术支撑，被用在很多需要实现智慧化的领域。通过利用大数据技术对资源数据分析处理后，能为用户带来有价值的信息。但是目前在工程建造领域，大数据技术的应用仍处于基础阶段。工程项目智慧建造的实现，各个阶段都需要大数据技术支持。工程项目所有阶段涵盖的数据总和是相当庞大的，需要大数据技术快速采集数据、处理数据并利用数据协助各专业人员实现智能化办公、提高决策水平等方面。

2.3 物联网

物联网技术是将各类传感器设备安装到施工现场的某些需要实时获取信息的个体上，则每个个体都与互联网相连，以互联网为统一管理平台，进行必要的信息交互，从而实现对个体的实时管理。与传统的监控方法相比，物联网技术能够实现个体一一对应管理、能够全时段管理、管理基数庞大、反馈信息迅速等相关功能。

2.4 移动通讯

移动通讯技术是将互联网与移动终端设备相结合。近年来移动通讯技术也在不断的更新发展，工程建设活动离不开移动通讯技术的支持。目前在工程上的运用主要有移动办公进行公务处理，现场人员利用通讯设备进行实时监管留摄图片，利用移动终端设备扫描二维码进行文档查阅等。

2.5 人工智能

人工智能技术主要是运用计算机手段模拟仿真人的思维模式、反射等相关智能系统，并将智能系统安装在机器上，使得生产的机器完全按照智能系统的指令来运行。未来生产的智能系统将承载着人类的智慧。在建筑工程上运用的人工智能技术主要有无人机巡航拍摄、监控，施工作业采用的测量机器人能自动测量、采集数据，人工智能决策系统等。

3 智慧建造的特点

智慧建造能夠在工程项目的整个生命周期内，持续不断地为项目的各参与方及时提供智慧化服务。智慧建造的主要特点体现在以下几个方面：

（1）智慧性。智慧性是智慧建造工程项目的根本特征，它由智慧城市引申而来，智慧建造作为智慧城市的一部分，它与智慧城市的理念与要求是统一的，表现为涵盖项目整体的、可持续的智慧性。智慧性主要体现在信息和服务这两个方面，智慧性以信息作为支撑，每个工程项目都包含巨量的信息，需要有感知获取各类信息的能力、储存各类信息的数据库、高速分析数据能力、智慧处理数据能力等，而当具备信息条件后，通过技术手段及时为用户提供高度匹配、高质量的智慧服务。（2）协同性。因为智慧建造感知获取的信息所包含的方面种类是极其复杂的，唯有利用技术手段将各类信息互联互通、协同共用，才能发挥智慧化的优势。通过运用物联网技术，将原本没有联系的个体与个体之间相互关联起来，彼此交错，构建了智慧平台的神经网络，从而能够为不同的参与用户提供共享信息，增进不同用户间的联系，能有效避免信息孤岛情况，达到协同工作的效果。（3）集成化。集成化是智慧建造工程项目的技术特性，主要体现在将各类信息化技术手段互补的技术集成以及将建设项目各个主体功能集成这两个方面。智慧建造的技术支持涵盖了各类信息技术手段，而每种信息技术手段都有独特的功能，如何将每种技术手段联合在一起，实现高度集成化，是智慧建造模式的优越性之一。将建设项目各个主体功能的集成，是为了实现建设项目一体化，更方便管理项目。（4）便利性。因为智慧建造是以满足用户需求为主要目标的，在工程项目建设过程中，需要为各专业参与者提供信息共享以及各类智慧服务，为各专业参与者提供便利、舒适的工作资源和环境，使得工程项目能够顺利完成，也为业主方提供满意的建筑功能需求。而且智慧建造是贯彻工程项目全生命周期的，对于项目完成后的各类问题（建筑管理、建筑改造、建筑功能更改等）也会提供全面的智慧化服务。（5）可持续性。智慧建造完全切合可持续性发展的理念，将可持续性融入到工程项目整个生命周期的每一个环节中，通过采用信息技术手段，能够有效进行能耗控制、绿色生产、资源回收再利用等方面作业。可持续性不仅满足节能环保方面的要求，还包括了社会发展、城市建设等要求。

4 智慧建造的意义

智慧建造模式为工程建设领域注入新的活力，对工程各参与方都给予了全面及时的智慧化服务。智慧建造能够营造工程各个参与方信息共享、协同作业的工作环境，避免信息孤島问题的出现。智慧建造能够为建设方统筹规划管理工程项目，减少设计变更、人员、材料、机械等方面带来的不必要浪费从而降低工程成本;能够有效统一管理并协调工程项目的各参与方，减少繁琐的程序，优化工程项目进展的各大环节;能够全面调整现场质量、安全管理模式，实时监控现场情况，提高工程质量并有效避免工程安全问题;提高管理人员的决策水平，改变企业内部的部门职能和组织结构;提高信息化办公水平，增强企业凝聚力和竞争力。智慧建造能够为施工方合理控制项目进度指标，合理安排调配人员、机械等情况，有效节约施工时间，缩短工程项目周期;能够减少施工现场与图纸不符合的情况，有效避免管线与结构之间、结构与结构之间、机械与机械之间等碰撞问题，施工过程更为顺利;能够实时全面地进行工程质量监管，利用物联网追溯系统，可以对劳务人员、实体构件等进行施工过程监督，避免偷工减料、怠工的现象，有效保障工程质量;能够合理控制工程成本，增加整个工程项目的总利润;能够在施工准备阶段全面真实地模拟施工作业的全过程，及时发现问题并采取应对措施，通过改进再模拟有效解决掉问题;能够利用实名制系统等技术手段，有效改善现场施工作业人员的管理问题，能够及时进行人员核对管理，避免闲杂人员干扰正常施工作业、造成安全隐患。智慧建造能够为政府机构提供统一的工程监管平台，政府机构能够有权限在智慧建造云平台上查阅到每一个智慧建造项目的信息。智慧建造能够为社会大众带来安全可靠的居住环境，能够进一步规范建筑行业。智慧建造模式能够为工程相关从业人员提供富有挑战性的工作机会。

5 结语

我国目前建筑行业水平依然很落后，在工程建设过程中新兴信息化技术手段以及新兴工程管理理论的运用都很少。智慧建造模式的出现能够有效提高建筑行业工作效率和业务水平，能够为工程项目提供全生命周期的智慧化服务。目前我国对智慧建造模式的理论架构和实行标准的研究仍处于初步探索阶段，成熟的智慧建造理论成果少之又少，现有的理论成果仍需进行完善。智慧建造模式在实际工程应用中的推广需要社会各方的不懈努力。

参考文献

[1] 杨宝明.走向低碳时代的智慧建造[J].中国信息化，2010（19）：70-71.

[2] 李久林，魏来，王勇.智慧建造理论与实践[M].中国建筑工业出版社，2015.

[3] 刘刚.智慧建筑的智慧建造[C].中国智慧城市建设技术研讨会，2014.

[4]王要武，吴宇迪.智慧建设理论与关键技术问题研究[J].科技进步与对策，2012，29（18）：13-16.

[5] 王要武，吴宇迪.智慧建设及其支持体系研究[J].土木工程学报，2012（s2）：241-244.