传统建筑工程数字化转型升级路径探索

朱娜

(青海建筑职业技术学院 青海西宁 810000)

随着当今社会生活水平与科学技术水平的提升，传统建筑工程面临更多的机遇与挑战，数字化转型升级已成为行业发展的必然趋势之一。现阶段，建筑工程仍存在一定困境，如现场管理难度较大、工期难以有效把控、工程成本难以有效控制等。在大数据与BIM等各类新科技成果的支持下，传统建筑工程开始向数字化方向发展，以实现转型升级的道路。然而，传统建筑工程数字化转型升级之路并非一蹴而就，而是需要经历漫长且复杂的过程。在此过程中，推进实体经济与虚拟经济的有机结合、提升建筑工程企业整体竞争力水平等工作非常重要。

1 传统建筑工程数字化转型相关分析

在大数据、云计算、BIM技术等各类高新科技成果不断应用于建筑工程领域的新时代，数字经济已相应为行业发展增添了新内容。研究表明：2021 年，中国数字经济规模超过45万亿元，无论与自身相比还是与其他国家相比，都有显著提升[1]。

1.1 传统建筑工程数字化转型的意义

现阶段，我国社会经济水平已出现了大幅度提升，城市化整体发展速度日渐加快，土地资源随之更为紧张，因而合理利用土地资源也相应成为新时代发展的必修课程。在此背景下，建筑工程领域出现了越来越多的高层建筑与超高层建筑，施工企业所面临的考验也日渐严峻。而建筑行业自身也属于支柱产业，工程落实过程中涉及各类机械设备与人工成本，工程管理也向来具备较大难度，各类现场管控工作不易落实，工期也难以得到有效控制，种种原因使建筑工程领域在新时代的发展路程尤为艰难。在不断进步的数字经济支持下，传统建筑工程随之取得新成果，竞争日渐激烈，工程项目管理难度也日渐提升。而数字化技术与此发展趋势更具契合度，将数字化技术应用于传统建筑工程领域后，工期成本得到了有效控制，安全管理水平相应提升，施工单位整体竞争能力不断增强，传统建筑工程领域也被赋予了新的意义[2]。

1.2 数字化施工技术在传统建筑中的应用意义

为实现传统建筑工程数字化转型目标，了解数字化施工技术在传统建筑中的应用意义是每位相关从业人员的必修课。对传统建筑工程中应用数字化施工技术的情况进行分析可知，其主要应用于工地测量管理系统、机械控制系统、数据管理平台、设计转化软件等各个环节中[3]。在对数字化施工技术进行全面应用后，传统建筑施工工程也将相应面临三方面优势：一是有效缩短工期，依托于数字化施工在短期内完成高效施工，避免后续返工，且数字化施工技术能保障每天24 h 持续作业，有效节约人力资源；二是保障施工质量，由于数字化施工自身精度较高，工程建设整体质量也能相应提升；三是节约施工成本，在数字化施工技术的辅助下，建筑企业管理成本能相应得到全面控制，对不合格建材进行调配的时间也能相应缩短，施工所需机械设备的等待时间也能同步缩短，不必要的损耗也将相应减少，无论对建筑企业、施工人员或是业主而言都具备极大的优势[3]。

2 传统建筑工程数字化转型现存不足

2.1 信息提取缺乏全面性

在传统建筑工程实现数字化转型升级的过程中，全面采集信息是最为重要的环节之一，唯有各方面信息都经过有效采集才能有效建立建筑模型。一旦信息采集环节缺乏全面性，后续建筑模型即有可能存在不足，进而对后续施工环节造成不良影响。但由实际施工过程来看，信息提取不全面仍是一项较为严重的问题，由于信息设备缺乏先进性、采集人员缺乏足够的素养等问题，提取信息环节仍存在片面性，信息存在遗漏或失准的情况时有发生。数字化处理技术也难以对所采集的信息做出合理筛选或补充，最终导致所采集的信息无法全面应用于后续建模环节，甚至应用此类信息后导致设计结果出现偏差，最终的建筑模型与所设计的环境或功能存在差异，传统建筑工程数字化转型也难以提上日程[4]。

2.2 结构参数缺乏合理性

对建筑工程进行数字化模拟与建筑自身实际情况间存在的差异难以完全避免，对此原因进行分析可知，主要由于模型建立在一定的数字假设基础上，因此保持模型精准度、缩短模型与实际的差距尤为重要。在此环节中，参数发挥了重要作用，一旦对参数存在选择不当或误差相对较大的情况，后期构建的建筑模型也将与实际情况存在较大偏差，对建筑施工过程而言，任何细微误差都有可能对后续居民的生命财产造成严重威胁。但由实际施工过程不难看出，现阶段结构参数缺乏合理性也是一项相对严重的问题，相关从业人员仍需进一步提升对参数的选择能力，为后续建筑施工提供有力保障[5]。

2.3 模拟环节仍存在误差

误差虽在建筑工程施工过程中无法完全避免，但建筑施工也对误差有严格要求，将误差控制在最小范围也是每位相关从业人员的毕生所求。在传统建筑数字化转型过程中，建模环节需要利用信息技术处理前期所采集的信息，经处理的数字在建模中属于原始信息，而原始信息更易存在误差。与此同时，在将数字代入对应的公式进行计算的过程中，不可避免会产生误差，这也是影响数字化转型顺利落实的重要阻碍之一，相关从业人员也需要不断提升技术水平，将误差控制在允许范围内[6]。

2.4 数据之间缺乏交互性

数据交互性是保障传统建筑工程数字化的重要基础，但在实际施工过程中，数据交互性仍旧存在较大提升空间，主要体现为两方面内容：一方面，传统结构设计软件与深化设计软件间的数据尚未实现有效交互，建筑模型难以导入深化设计软件；另一方面，设计软件与生产管理软件间的数据尚未实现良好传递，在此情况下不得不重复建模，无形中使BIM 数据造成损失。与此同时，智能化生产管理软件与配套的自动化生产设备尚未全面统一，数据传输标准在不同软件中也存在差异，都在一定程度上为后续建筑施工环节造成阻碍，仍需进一步解决。

3 传统建筑工程数字化转型升级路径

3.1 利用人工智能技术提升施工效率

应用人工智能技术是传统建筑工程数字化转型升级的最主要路径之一，现阶段已不断取得新成果，为传统建筑工程施工环节注入了新的活力。

3.1.1 以人工智能技术保障施工速度

随着时代不断发展，人们对住房的需求大幅度提升，保障施工速度已成为新时代建筑工程领域的重要课题。传统建筑施工完全依靠人工方式施工，不仅难以保障施工速度，也容易导致施工质量问题。在人工智能的辅助下，施工速度可得到有效保障，人工智能设备不仅对施工环境要求较低，可在任何环境下完成施工，也具备全天候施工的功能，可大幅度提升施工速度。因此相关从业人员要充分利用人工智能技术，为建筑领域注入新的活力。

例如：碧桂园旗下机器人公司——博智林生产的建筑机器人（如图1所示）创下了一天两层的机器人装修新速度。其中，墙砖铺贴机器人在9 d内装修15层（90户）的作业，地砖铺贴机器人CA80 则主要负责800 mm×800 mm规格的地砖铺贴，其效率高达6.8～10 m2/h，是传统人工施工的2.7～4倍。且地砖铺贴机器人功能齐全，可完成视觉识别、自动抓取、倾角调整、多点振捣等各项工作，机器人能承载8块地砖与铺贴所需瓷砖胶量，减少上料上砖时间，有大于6 h的电池续航能力，作业时间更持久。2022年3月,某地的项目已实现10 d完成1栋16层共94户住宅的腻子涂敷施工的工作量。现阶段腻子涂敷机器人已在多个项目进行施工，累计作业面积超18万 m2，均以高质量完成面通过质量验收。

图1 博智林生产的瓷砖铺贴机器人正在工作

3.1.2 以人工智能技术保障施工安全性

传统建筑工程施工领域中的墙面涂料环节，施工人员需要依次完成腻子打磨、涂油漆等各项工作，每项工作都可能产生一定刺激性气体，此类气体往往对人体存在一定危害性，长期从事此类工作的施工人员身体健康状况会面临较大威胁。但在将人工智能机器人应用于此类工作后，机器人将取代施工人员完成墙面涂料环节，使施工人员免受有毒有害气体侵袭。且人工智能机器人的培训过程也相对简单，一般情况下仅需培训半天时间即可胜任墙面涂料工作，底漆与面漆等水性涂料都能在人工智能机器人的辅助下实现全自动喷涂。在人工智能机器人喷涂的过程中，专业技术人员仅需在其他区域完成远程操作即可，有效避免了进入施工现场受建材中有毒有害物质影响的不利局面。

例如：广东博智林机器人有限公司已生产出相关人工智能机器人，此类产品在在松湖明珠项目建设环节取得了初步应用，并获得了较为理想的反馈结果。在利用人工智能技术的过程中，广东博智林机器人有限公司依托于前期市场调研结果，与自身产品线发展前景有机结合，总计研制出可用于建筑施工领域的机器人多达50种，现阶段已有18种机器人投入使用。此类人工智能机器人可代替人类完成难度系统较大且较具危险性的施工工作，为建筑企业节约了一定人力资源成本，也在一定程度上提升了整体施工安全度[7]。

3.2 利用BIM技术提升施工精准程度

BIM技术是建筑工程领域在新时代日渐为人所认可的新技术之一，且已取得了日渐广泛的应用范围。例如：北京环球影城度假区的建设过程中，BIM技术即发挥了自身重要作用。北京环球影城度假区的标志性建筑之一为侏罗纪世界努布拉岛的假山瀑布，此项建筑的建设过程依托于BIM 技术，仅由施工单位责任工程师绘制相关构件，使风管、电缆、桥梁架体等构件得以细化并呈现于计算机软件中（如图2、图3 所示），其余工作则由BIM技术完成，在BIM技术的支持下，灯光与音响等电气设备都能相应得到精准安装，误差被控制于3 cm以内[8]。

图2 利用BIM技术制作的北京环球影城度假区模型

图3 利用BIM技术处理的大跨度玻璃穹顶建筑机电施工技术

在此基础上，BIM 技术也可被应用于建筑工程项目整体生命周期控制环节，在建筑工程项目生命周期中，应用BIM 技术具备以下3 个方面优势。第一，为BIM 数据能与各类分析工具相匹配，从而为不同用户提供所需数据支持。例如：在BIM技术的支持下，模块化Web 服务框架功能更为全面，信息设计功能与自动化设计评估功能相应发挥了更大的作用，在平台中更新建筑模型的步骤随之简化，为相关从业人员提供了更多便利。第二，为BIM 应用程序能提供更多视觉信息支持，使相关从业人员对后续环节所做的决策更为科学且合理，工程设计人员、业主、承包商等各方都能依托于BIM 技术顺利参与建筑建设环节，并为建筑后续发展提出更具建设性的建议。例如：在BIM 技术支持下，建筑能耗评估环节更具科学性，能源性能指数可视化效果大幅度提升。第三，BIM 技术能提升建筑工程各项利益相关方的沟通效率，为相关人员提供交流平台，使建筑工程项目各方相关人员达成共同愿景，并减少后续纠纷，为施工单位提供更为广阔的发展平台。

3.3 利用人工智能构建智慧工地模式

传统建筑工程施工中的现场管理涉及内容相对较多，在实际管理过程中无法全面兼顾，因而易存在百密一疏等情况，难免出现管理不当的问题。但在数字化转型升级的技术支持下，依托于人工智能构建智慧工地模式可有效解决此类问题。人工智能系统可实现对工地的全天候监测，施工人员可通过刷脸等方式核验身份进入现场，并在后续工作中接受人工智能监督，人工智能系统也可通过自身科学算法判定施工人员在工作过程中存在的不安全行为，并做好实时提醒，以此保障各项施工环节顺利进行。

4 结语

综上所述，科技发展已为各行各业注入了新的活力，传统行业在当今时代也在各类科技成果的辅助下焕然一新，呈现出蓬勃发展的新态势。在此背景下，传统建筑工程数字化转型升级也相应成为行业发展的必然趋势之一。相关从业人员需要全面地了解数字经济理念，也会对建筑工程现阶段存在的不足进行全面客观分析，在此基础上针对各项不足对应采取措施，使人工智能技术与BIM技术等高新科技成果不断在应用于传统建筑工程领域，推进行业早日全面实现数字化转型升级，为建筑行业后续的发展奠定坚实基础。