浅议智能建造引领工程建设行业的高质量发展

摘 要：工程建设行业是我国现代化建设的重要组成部分，由于其独特的行业特征，导致在行业高质量发展中处于落后位置。为了打破这种困境，文章从智能建造技术与工程建设行业的特征出发，探索智能建造技术对工程建设的积极影响，剖析两者融合的重难点，提出应从政府推动创新机制、产学研融合、智能化管理三个方面推动工程建设行业高质量发展的总体措施。

关键词：智能建造;工程建设行业;高质量发展

中图分类号：TU712    文献标识码：A 文章编号：1005-6432（2024）04-0072-04

DOI：10.13939/j.cnki.zgsc.2024.04.019

1 引言

改革开放后，我国工程建设行业迎来了蓬勃发展的黄金时期，大量的基础建设投资形成了巨量规模的相关配套产业，使人民的生活水平得到了显著提高，为我国现代化建设做出了突出贡献。然而，相对于社会各行业开始广泛布局智能化、数字化生产的社会环境，传统工程建设行业却表现出疲软态势，孙洁等［1］指出，在我国22个行业中，工程建设行业的智能化水平位列末尾，甚至低于农业智能化发展的水平。由此可以看出，尽管我国的工程建设行业取得了举世瞩目的优异成绩，但是在智能化转型过程中出现了一系列的问题阻碍发展［2］，急需分析问题症结，以促进工程建设行业的高质量发展。

文章从智能建造和工程建设行业的发展与挑战出发，分析传统工程建设行业高质量发展过程中所面临的挑战，并提出相应的应对措施，以解决工程建设行业高质量发展中所面临的问题。

2 智能建造技术

智能制造是借助计算机模拟、分析，对相关产业信息进行收集、存储、分析、完善和共享，从而帮助相关制造过程快速、稳定、安全推进的一门先进制造技术［3］。在百年未有之大变局的时代背景下，我国制造业积极将智能制造作为突破口，寻求将产业高速增长的现状推向高质量发展的目标。随着人工智能、物联网、5G通信、区块链等新一轮科技革命的新技术的强势发展，思考如何将智能技术融入传统工程建设行业形成智能建造从而促进全行业的高质量发展，是我们正在追寻的目标。

3 工程建设行业的特征及困境

工程建设行业分类众多，包括建筑、市政、路桥、隧道、水利水电、环境工程等众多分支，其建设过程包括勘察、设计、承包、专项施工、运输存储等众多施工程序，是一个组织形式十分复杂的行业；从经营状态来看，其从业门槛低，基本盘大但经营利润低，造成行业竞争激烈；从工作环境来看，建设单位生产环境复杂，生产过程中风险较高，从业人员文化素質不高，是一个劳动密集型产业。复杂的行业环境造成创新土壤的缺失，许多工程技术与管理方案沿用数十年均未进行较大的革新，这就造成其在高质量发展过程中出现许多问题。

3.1 设计施工相分离，行业创新动力不足

工程项目建设一般分为八个阶段，其中对工程影响最为重要的两个阶段为勘察设计阶段和工程施工阶段，但是我国目前工程建设行业普遍存在设计与施工分离的现象。对于一线设计人员而言，设计的安全性、标准性是首要考虑的因素，从而造成工程设计成为规范标准的一个环节，缺乏主观能动性，设计的新颖性大打折扣，对于现场情况认知不足导致设计产品的环境适用性普遍不强、设计方案变更频繁，严重影响工程进度。对于一线施工人员而言，工程项目现场普遍条件艰苦，环境复杂，缺少创新环境，项目管理方和施工方的主要目标是在保证安全和质量的前提下尽快推进生产进度，以期减少生产成本，其对创新性的需求不够强烈。因此创新能力不足是工程建设行业普遍存在的问题，近年来政府与工程建设企业虽然也积极推崇工程建设行业创新，但是收效甚微，在行业内尚未形成创新驱动发展的行业共识。

3.2 技术转化滞后，产学研未充分融合

科学技术是第一生产力。工程建设行业是一个技术密集型的行业，优良的建设技术和先进的管理经验是保持该行业持续增长的关键点，新技术、新理论的应用能带领行业迅速成长，保持强劲的发展势头。新技术的研发与应用，需要产学研融合转化，对于工程建设企业而言，其以生产建设为主要目的，需要先进生产技术提高劳动效率；对于高校人才培养体系与目标而言，应用型人才的培养需要先进理论和技术的加持；研发性机构通常布局先进技术的开发、优秀管理经验咨询，成熟产品推广应用，高校及工程建设企业均是其主要的目标用户。政府希望推动产学研融合提升行业创新环境建设，然而目前工程建设行业产学研融合的进程却并不理想，一方面企业产学研专项资金被削减挪用或被投入技术收益高的科研项目，另一方面高校或研发性技术机构科研支出较大，产投比不高，部分科研产出应用性欠缺，造成相关研究偏重理论实践，缺乏实际应用场景，这与工程建设行业重现场、重实际行业特征不符。因此工程建设行业的相关技术成果的应用转化相对滞后，产学研融合发展的道路任重而道远。

3.3 生产管理矛盾，质量安全面临挑战

工程建设行业有其独特的管理特性，其一是生产资料流动性大，生产计划性强且有确定的工期要求；其二是生产环境复杂，协调的施工要素众多且有确定的质量要求；其三是工程风险较大，风险源不确定且有确定的安全要求。因此对于一个工程项目而言，其管理离不开质量、安全和进度这三个问题。大部分工程建设从业者认为质量、安全同工程进度有着天然的矛盾属性，无法辩证统一地看待三者之间的关系，造成生产管理混乱，严重影响工程质量与工程安全。

3.3.1 工程质量挑战

陈开放等［4］对某工程建设企业质量检查结果进行了分析，将质量管理问题分为质量管理体系、质量保证资料和工程质量问题三个方面，分别占比17.46%、39.80%、42.74%，如图1所示，可见现阶段工程质量问题的重灾区发生在质量保证资料和工程质量问题这两个方面。

质量管理体系的问题主要集中在项目管理方政策或策划文件更新不及时，制度落实不到位，导致项目管理方与实际施工方对项目质量目标认知分歧较大。质量保证资料问题主要集中在施工过程资料缺失，进场材料与设备验收资料不全，相关报告填写不规范等。工程实体质量问题主要表现为质量通病问题，广泛存在于混凝土浇筑、模板支架体系、钢结构焊接及结构涂装方面，影响结构质量安全的工程质量问题较少。

3.3.2 工程安全挑战

安全生产法中提到“安全第一、预防为主”的方针，从方针中可以看出我国极其强调安全在生产生活中的作用。对于工程建设行业而言，危大工程众多，工程建设条件艰苦，防护措施不足，受雨雪、大风等外部因素影响较为严重，一旦发生工程事故容易出现群死群伤。如2021年珠海市某在建隧道发生重大透水事故，造成14人死亡；2022年毕节市某医院综合楼工地发生一起重大滑坡事故，造成14人死亡。一桩桩惨痛的安全事故案例要求企业重视工程安全管理，最大限度保障生产人员的生命健康。

但是工程项目的事故并非全部为不可预见的群体性特大事故，造成人员伤亡的小事故才是更应关注的要点，赵丽坤等［5］统计了2018年以前我国市政工程安全事故数据，其数据表现为事故主要类型为高处坠落、机械伤害、坍塌事故、触电事故、火灾事故及物体打击事故等，由图2事故类型分布图可知高处坠落事故是工程事故主要伤害类型，而这种事故是可以通过一系列的安全管理措施进行规避的。

4 智能建造融合工程建设过程

4.1 计算机技术赋能智能建造

传统分析理论的底层逻辑以经验为主导，理论结构设计需要经验，理论模型计算也需要经验，因此工程理论的基礎与工程经验密不可分。工程经验的优势在于通过工程的一般概况即可对工程的计划、组织、实施和风险进行针对性的评估，这是工程建设行业的特殊背景所形成的一种特殊现象。但是随着工程建设行业中复杂工程结构物开始不断涌现，工程师们面对巨大、复杂的工程构筑物逐渐意识到人工算力的不足，开始尝试计算机技术与工程理论的融合。专业工程师们研发出众多工程分析软件助力智能建造技术，其中以BIM技术和ansys软件为代表的工程应用软件得到了广泛应用。

但是当前工程建设行业对于相关信息技术的应用与推广面临诸多问题。一是软件数量庞杂，且各成体系，以BIM技术为例，全生命周期信息化建设可分为工程设计、造价、招投标、施工管控和后期运维等方面，涉及软件包括PKPM、广联达、鲁班、新点等，这些软件的标准、细度和要求各不同，使得各阶段模型无法共享，制约着BIM技术的推广与应用［6］。二是成本高且效益不明显，成熟的软件技术应用要投入大量人员培训，大量财力购买专业软件，对于重大或特殊工程建设项目而言，这种支出是可以接受的，但是对于一般性工程而言，其经济效益不高，“信息技术+工程建设”往往成为一句口号。

4.2 信息化管理互联协同办公

工程建设行业的生产过程涉及极多的程序步骤，包括工程设计、项目采购、现场施工及后期运行维护等；工程管理包括进度、成本、质量、安全、资料等方面。多种办公场景交叉导致现场管理混乱、资料繁杂、大量工作重复进行，必然浪费许多人力、物力和财力。而依托信息化技术的工程管理是一种智能化的管理平台，如图3所示，能够使得工程建设项目花费的时间更少，成本更低，工程质量更高。

党的十九大明确指出，要推动互联网、大数据、人工智能与实体经济深度融合，随后，信息化水平建设便成为评判各行业现代化发展程度的重要条件［7］。然而工程建设行业作为我国经济发展的重要支柱行业，其信息化建设起步晚、底子薄，且在发展过程中面临诸多困难。一是缺乏统一的规划和顶层建设，建设定位的偏差较大，美化性强而实用性弱；二是缺乏信息化建设领域的复合型人才，管理人员思想观念固化，重碎片、轻平台，缺乏大局思维，导致智慧工地乱投乱建，未能发挥效果。

4.3 智能机械助力安全生产

智能建造技术一般可以分为两个方面，一是以生产组织为核心的智能化管理，已经在前文做出介绍，二是以工业技术发展为主导的智能化生产工具的应用［8］，即智能机械在工程建设行业的使用。近年来我国工程建设行业的装备性能不断提高，智能机械助力安全生产的经典应用场景也有很多，如桥梁建设领域的大型架桥机的广泛应用、地铁建设领域的国产大型盾构机的崛起、矿山领域中无人掘进设备的投入生产、工程测量领域对无人机及卫星遥感技术的应用，这些智能化机械的应用提高了工程建设的工作效率，降低了施工过程的人员风险，为工程建设行业的高质量发展进程不断注入新鲜活力。

智能机械在工程建设过程中也存在一些局限性，由于智能工厂机械的造价及使用成本昂贵，在重难点工程领域尚有用武之地，但是一般工程因成本限制对智能化机械的应用并不积极。应用场景的局限性造成智能机械难以通过销量分担研发成本，造成其应用价格居高不下，在工程建设行业并没有得到广泛应用。

5 推动工程建设行业高质量发展的措施

从智能建造融合工程建设行业过程中所遇到的困难可知，限制行业高质量发展的因素是多样化的。其行业创新特征、技术转化效率及生产管理状态均存在短板，因此笔者认为应从政府主导创新、技术转化和工程项目管理三个方面综合推进，如图4所示。

5.1 政府主导建立创新体系

工程建设行业的高质量发展离不开政府部门的大力支持。首先应以政府为主导，结合工程建设业的行业特征和发展趋势，完善法律法规和标准体系，为智能化建造技术的研发、推广、应用创造良好的制度环境。其次根据行业特点构建创新评价机制和评价体系，将工程建设过程中安全、质量、工期、环境、成本等关键要素纳入高质量发展评价要素中，促进行业健康有序发展。政府还应建立创新为主导的新财政政策，在推动行业高质量发展的过程中，运用宏观调控手段促进产学研融合的绿色循环运转，激发工程建设行业参与企业的创新内驱力。

5.2 产学研融合加速技術转化

工程建设企业应加大力度进行技术平台建设。工程建设企业是整个工程建设行业的实际产出者，是先进科学技术的实践场地，推动企业技术平台建设对整个行业高质量发展具有重要的现实意义。高校机构应努力培养智能建造专业技术人才。高校机构是整个工程建设行业高端人才的输入者，人才是各种前沿理论、先进技术及优秀经验的践行者，是推动工程建设行业高质量发展的主力军。研发单位是工程建设行业的探索者，拥有先进的生产技术和研发经验，将这些技术和经验进行推广符合自身的利益诉求，因此应做好对应的产品培训与服务，同时积极投入后续产品的研发，为工程建设行业的高质量发展添砖加瓦。

5.3 数字化信息化智能化管理

统筹安全、质量、进度三方面关系。安全也是一种生产力，安全投入必定会获得对称的安全产出，这是基本的经济学规律，明确三者的辩证统一性是工程管理必不可少的基础。引入数字信息化的质量、进度管理，对工程安全进行常态化智能化的管控。加深对BIM技术的认知和应用，培养专业的工程信息管理人才；工程项目从立项初始进行一体化信息管理平台的建设，加大数字化资料管理，形成信息化协同办公；重视安全管理过程，时刻保持安全第一的工程管理理念，适当引进智能化监测系统为项目的安全管理保驾护航。

6 结语

智能建造技术为工程建设行业带来新的活力，推动行业高质量发展进程。文章从智能建造和工程建设行业的发展与挑战出发，提出应由政府主导建立创新体系；促进建设企业、高校、科研机构的先进技术融合；加强数字化、信息化、智能化的工程项目管理，从三个角度出发解决工程建设行业高质量发展进程中所面临的问题。

参考文献：

［1］孙洁，龚晓南，张宏，等.数字化驱动的建筑业高质量发展战略路径研究［J］.中国工程科学，2021，23（4）：56-63.

［2］王静睿.国有建筑施工企业信息化建设的困境与思考［J］.长江信息通信，2022，35（5）：159-162.

［3］陈珂，丁烈云.我国智能建造关键领域技术发展的战略思考［J］.中国工程科学，2021，23（4）：64-70.

［4］陈开放，吴李军，朱长根.工程质量常见问题与应对措施研究［J］.建筑经济，2022，43（增刊1）：103-105.

［5］赵丽坤，田均森，王卓，等.中国房屋市政工程安全事故分布规律及致灾因子耦合性分析——基于2012—2018年中国31省市4096条数据［J］.安全与环境学报，2020，20（1）：379-388.

［6］徐立钦，丁华.浅析现阶段BIM技术应用困境及解决的主要途径［J］.建筑设计管理，2021，38（12）：80-83.

［7］陆亮，吴军凯，孙宁，等.智能建造——工程机械智能化［J］.液压与气动，2022，46（6）：1-9.

［8］卫平，古燚.数字经济对产业结构升级的影响研究——基于创新产出角度的分析［J］.工业技术经济，2022，41（6）：3-9.

［作者简介］张丁丁（1995—），男，汉族，河南周口人，昆明理工大学交通运输硕士，研究方向：道路工程建设、桥梁建造技术与工程项目管理。