以智能建造为支撑推动建筑产业高质量发展

2022-02-17本刊编辑部

中国建设信息化 2022年2期

文｜本刊编辑部

建筑业作为国民经济的支柱产业，自改革开放以来取得快速发展。工程建造能力不断增强，产业规模不断扩大，吸纳了大量农村转移劳动力，带动了大量关联产业，对我国经济社会发展、城乡建设和民生改善做出了重要贡献。

当前，数字经济等新兴产业正蓬勃发展，建筑业发展正经历新一轮变革。为加快推进建筑工业化、数字化、智能化升级，进一步提升建筑业发展质量和效益，2020年7月，住房和城乡建设部、国家发改委等13 个部委联合下发《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》，提出大力发展建筑工业化为载体，以数字化、智能化升级为动力，创新突破相关核心技术，加大智能建造在工程建设、环境应用，形成涵盖科研、设计、生产加工、施工装配、运营等全产业链融合一体的智能建造产业体系，提升工程质量安全、效益和品牌，有效拉动内需，培育国民经济新的增长点。

智能建造已成行业大势所趋

智能建造是数字技术与工程建造系统的深度融合，推进建筑工业化、数字化、智能化升级，已成为建筑业信息化转型要走的必经之路。根据《中国建筑业信息化发展报告（2021）》（以下简称《报告》）调查显示，“企业发展战略需要”是被访对象所在单位开展智能建造的主要驱动力，占39.82%；“行业整体发展形势”“企业业务开展过程需求”也是被访对象所在单位开展智能建造的驱动力，二者相差不大，分别占29.86%和28.51%；还有1.81%的单位出于其他原因开展智能建造，如图1所示。可见，智能建造已经成为行业大势所趋，大部分企业是出于自身需求开展智能建造，智能建造也上升为企业发展战略层面。这也进一步说明，智能建造对于打造企业核心竞争力有着重要作用，智能建造的价值也被更多企业所认可。

图1 企业开展智能建造的驱动力

《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》从加快建筑工业化升级、加强技术创新、提升信息化水平、培育产业体系、积极推行绿色建造、开放拓展应用场景、创新行业监管与服务模式7 个方面，提出了推动智能建造与建筑工业化协同发展的工作任务。

加强技术攻关，推动智能建造和建筑工业化基础共性技术和关键核心技术研发，加快推动新一代信息技术与建筑工业化技术协同发展，在建造全过程加大BIM、互联网、物联网、大数据、云计算、移动通信、人工智能、区块链等新技术的集成与创新应用是推动智能建造应用发展的关键支撑。《报告》调查显示，被访对象认为感知技术（物联网、实时定位、3D 扫描等）是实现智能建造的关键支撑技术占比最多，达71.49；其次是控制技术，52.49%的被访对象认为自动化、机器人等技术是实现智能建造的关键支撑技术；分析技术（大数据、人工智能等）和传输技术（互联网、云计算、5G等）也被认为是实现智能建造的关键支撑技术，分别占45.25%和41.18%；除此之外，被访对象认为实现智能建造的关键支撑技术还包括表现技术（虚拟现实、增强现实、混合现实等）、存储技术（BIM、GIS、区块链等）和计算技术（固定终端、移动终端、触摸终端、服务器等），分别占39.37%、34.39%和29.41%；还有1.36%的被访对象认为其他技术也是实现智能建造的关键技术，如图2所示。这表明，智能建造需要多种信息技术的交互融合、协同作用，BIM 技术为智能建造提供相关基础信息的底层支撑；5G、物联网技术为生产、物流与施工过程中的信息实时获取与传输提供了基础支持；大数据、人工智能则为智能建造各环节的智能分析与操作提供支持，不同技术之间相互独立又融合发展，从而打造完整的智能建造技术体系。

图2 被访对象认为智能建造的关键支撑技术

智能建造是充分利用智能技术及其相关技术，建立并应用建造过程智能化系统，提高建造过程智能化水平。智能化系统既包含技术方面的智能化系统，也包含管理方面的智能化系统；既需要硬件支撑，也需要软件驱动。《报告》调查显示，绝大部分被访对象认为智能建造必需的基础软件系统包括BIM 应用软件（建模、分析、管控、运维等），占比高达95.93%；大数据分析软件也被认为是智能建造必需的基础软件系统，占70.59%；认为智能建造必需的基础软件系统包括人工智能训练平台、前端嵌入式控制软件和CIM（城市信息模型）平台的占比较为相近，分别为44.8%、42.08%和40.27%；还有31.22%的被访对象认为三维图形平台是智能建造必需的基础软件系统，如图3所示。可见，BIM 技术成为智能建造应用发展必不可少的关键一环，这也与关于智能建造支撑关键技术的调查结果相一致。无论是BIM应用软件还是大数据分析软件，数字化都是智能建造的基础。

图3 被访对象认为智能建造必需的基础软件系统

智能建造涵盖科研、设计、生产加工、施工装配、运维等关键环节，是一个高度集成多个环节的建造系统，按阶段划分，智能建造可以分解为智能设计、智能生产、智能施工以及智能运维。《报告》调查显示，被访对象认为智能施工是当前实现智能建造的关键环节占比最多，达73.3%；认为当前实现智能建造的关键环节还有智能生产和智能设计的被访对象占比也较多，分别为63.35%和56.56%；还有44.8%的被访对象认为智能运维也是当前实现智能建造的关键环节。此外，智能装备和建筑产业互联网平台也被认为是实现智能建造的关键环节，分别占比37.56%和36.2%，如图4所示。可见，智能建造不仅需要设计、生产、施工、运维等多个环节的协同发力，还需要产业互联网平台的支撑赋能，只有打通建筑全生命周期各个环节的数字化、智能化，才能真正实现智能建造，实现建筑业改革创新、转型升级。

图4 被访对象认为当前实现智能建造的关键环节

开启多维度、多业务场景的智能化应用探索

智能建造是建筑行业的发展方向，一些企业也已经开始布局智能建造。就现阶段的技术应用情况来看，多达70.59%的被访对象认为目前应用较为成熟的是传输技术（互联网、云计算、5G 等），其次是计算技术（固定终端、移动终端、触摸终端、服务器等），占49.77%；认为现阶段应用较为成熟的是存储技术（BIM、GIS、区块链等）和感知技术（物联网、实时定位、3D 扫描等）占比相近，分别为44.8%和44.34%；33.03%的被访对象认为分析技术（大数据、人工智能等）现阶段应用也较为成熟，20.81%的被访对象认为现阶段应用较为成熟的技术是表现技术（虚拟现实、增强现实、混合现实等），仅有9.05%的被访对象认为控制技术（自动化、机器人等）现阶段应用较为成熟，还有0.45%的被访对象认为现阶段还有其他应用较为成熟的技术，如图5所示。可见，目前应用较为成熟的多为一些基础技术，对于智能建造有决定性的关键技术例如物联网、3D 扫描、自动化和机器人等技术目前应用还有待成熟，核心关键技术的突破和各技术之间融合发展有待加速，智能建造发展仍有很大进步空间。

图5 被访对象认为现阶段应用较为成熟的技术

针对被访对象所在单位开展智能建造应用（以下简称“智能化应用”）的情况，《报告》调查显示，在施工阶段开展智能化应用的单位占比最多，为48.42%；其次是生产阶段，占23.08%；也有单位在设计阶段开展智能化应用，但占比不多，为12.22%；在运维阶段和装备、平台方面开展智能化应用的单位占比较少，分别为4.07%、1.36%和7.69%，如图6所示。可见，目前在工程建造的关键环节开展智能化应用的企业较多，一方面是由于本次调查的单位大部分来自于施工单位和建设、开发单位，因此在施工和生产阶段开展智能化应用较多；另一方面，在施工和生产阶段开展智能化应用，可以有效提高生产效率、提升建造质量、降低建造成本，为企业带来的收益较为直观，企业的应用意愿更为强烈。运维阶段的智能化应用则有待完善，装备、平台对于智能建造的支撑作用还有待加强。

图6 现阶段开展智能化应用较多的阶段

目前，行业内的企业已经展开了多维度、多业务场景的智能化应用探索。《报告》调查显示，被访对象所在单位目前实现的关键业务场景的智能化应用中，智慧工地占比最多，为74.21%；其次是数字化项目管理，占比51.13%；应用装配式建筑智能化施工的单位也占比较多，为39.37%；34.84%的单位应用了参数化设计，在关键业务场景中应用协同设计和标准化设计的单位占比相同，均为30.77%；还有的单位在关键业务场景应用了智能审图、建筑可视化运维和设备全生命周期管理，分别占比28.51%、22.17%和19.46%，如图7所示。可见，被访对象所在单位已经在多个关键业务场景中实现了智能化应用，涉及设计、生产、物流和施工等多个环节。

图7 被访对象所在单位目前在关键业务场景实现的智能化应用情况

多维发力推动智能建造落地应用

以BIM、物联网、大数据、云计算、移动通信、人工智能、区块链等为代表的新技术的集成与创新应用突破，为智能建造应用和发展创造了良好条件。智能建造不仅仅是工程建造技术的变革创新，更将从建筑产品形态、建造技术和产品较少”，占42.08%；“缺乏外部技术力量支持”和“缺乏技术应用理解力”也被认为是目前推进智能建造面临的挑战，分别占33.94%和33.48%如图8所示。方式、经营理念、市场形态以及行业管理等多方面重塑建筑业。当然，发展智能建造，推动建筑产业变革是一个复杂而艰巨的过程，目前还存在多种问题。调查显示，被访对象所在单位认为企业推进智能建造面临的挑战排在前三位的分别是：“跨部门、层级、区域的共享与协同机制”“长期稳定的资金投入”和“缺少训练有素的专业人才”，分别占比64.25%、56.11%和53.39%；排在第4 位的是“符合需要的成熟