未來發展還將面臨哪些挑戰？智能建造為建筑業帶來多個變革

眾所周知，建筑行業是我國重要的支柱性行業，對國民經濟以及社會發展起著關鍵性作用。隨著時代躍遷，建筑行業也在發生著巨大變革，系統性問題與體系性創新交疊作用，創造性的發展不斷顛覆著人們對建筑行業以往的認知。在建筑行業新的發展趨勢之中，智能建造可稱得上是最具劃時代意義的變革。

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智能建造背景

在對智能建造進行深入了解前，我們首先要對建筑行業現存問題以及發展趨勢進行簡單的了解。

全球建筑業面臨的工人老齡化與短缺問題日益凸顯，已開始阻礙建筑業的健康發展。聯合國國際勞工組織將勞動力人口中45歲及以上的勞動力定義為老年勞動力。中國、中國香港、美國、日本、韓國等國家和地區建筑業從業人員的老齡化問題日益加劇，未來特殊工種可能面臨較大的供應壓力。這種勞動力短缺風險，可能會導致建造成本增加、發展受阻。同時，建筑業的安全生產形勢較為嚴峻，全世界的建筑工地每年至少發生6萬起致命事故，即每10十分鐘就會發生一次致命事故。2015年至2018年，中國房屋市政事故起數和死亡人數逐年上升。2015年歐盟共發生了3876起致命工傷事故，其中建筑業事故占五分之一以上。此外，建筑行業的競爭正在變得更加激烈，建筑企業受到投標價格降低于施工成本升高的雙重壓力。建筑施工紛繁復雜的流程，影響著建筑施工的各個環節，大量的規劃設計，對提高施工質量有著重要影響。建筑施工質量不達標、施工人員工作懈怠等，都造成難以保質保量完成施工作業。

面臨著建筑行業發展的各種挑戰，建筑行業自身也在發生著新的變化，形成了新的發展趨勢。

1、建筑行業集中度不斷提高。行業集中度長期不斷提高，大型建設承包商和差異化的技術領先型企業出現長期投資價值。

2、綠色建筑大勢所趨。“雙碳”背景下低碳生產技術革新、節能減排、裝配式建筑、可再生建筑材料均已成為建筑類企業的發展方向。

3、建筑行業工業產業化和現代化趨勢提速。裝配式建筑、鋼結構、預制件建筑、預制件等技術的應用，提高行業工業化水平。

4、建筑行業數字化趨勢不可逆轉。BIM+CIM+GIS構建未來智慧城市建設的底層信息基礎。

5、智能建造是建筑業科技升級的必經之路。智能建造可以降低行業人工成本和提高勞動生產率，降低建筑制造成本的有效手段。

6、建筑行業步入人才密集化和智力密集化的時代。建筑行業已經即將進入科技化的時代，建筑行業的綠色化、工業化和智能化要求行業人才結構要進行不斷地調整，以適應新的建筑時代。激烈的行業競爭也逼迫著建筑行業需要更多的復合型技術人才與管理人才。

7、建筑行業企業綜合金融能力應不斷加強。隨著行業的發展和市場變化，越來越多的業主采用EPC+F、BT、BOT和PPP等建設管理方式。

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智能建造的內容

智能建造主要包括六方面：

一是數字化設計。強化建筑、結構、設備管線、裝修等多主體多專業一體化集成設計。以BIM技術為代表，包括BIM正向設計，應用BIM進行工程項目深化設計、施工過程可視化模擬、施工方案優化、施工進度和成本的動態管控，制定BIM交付標準、開展三維數字化竣工驗收備案，通過BIM技術結合物聯網技術實現建筑運維故障實時報警、實時響應，延長設備使用壽命等。

二是智能化生產。建立以標準部品為基礎的專業化、規模化、信息化生產體系。其典型應用場景主要包括智能化技術在PC構件、鋼構件、裝配化裝修墻板、門窗系統、機電設備管線、整體衛浴等部品部件生產中的應用。

三是智能化施工。實現對工程項目“人、機、料、法、環”等關鍵要素的實時感知、全面掌控、自動預警和智能決策。其典型應用場景主要包括智慧工地平臺、質量安全各類監測系統、自爬升空中智能工廠平臺。

四是建筑產業互聯網。提升全產業鏈網絡化協同能力，形成數據驅動的工程建設組織方式。其典型應用場景主要包括建材集采平臺、工程設備租賃平臺、項目管理數字化解決方案平臺等。

五是建筑機器人。輔助替代“危、繁、臟、重”的人工作業。其典型應用場景主要包括機器人焊接、機器人測量、管道探測機器人、抹灰機器人等。

六是工程項目全過程智慧監管。實現工程項目審批、審查、監督、驗收等系統的數據共享和業務協同。其典型應用場景主要包括工程建設“全鏈管”管理系統、溫州市施工圖二三維聯審系統、“智慧排水”平臺等。

2022年10月25日住房和城鄉建設部公布了24個智能建造試點城市，從名單來看建設部在下一盤大棋，事關全局、關乎長遠。一是城市份量很重，3個直轄市（北京市、天津市、重慶市）、11個分布東西南北中的代表省會城市（沈陽市、哈爾濱市、南京市、合肥市、鄭州市、武漢市、長沙市、廣州市、成都市、西安市、烏魯木齊市）、3個計劃單列市（廈門市、青島市、深圳市）、國家新區（雄安、保定）、再加廣東、江蘇、浙江三大經濟強省的5個地級市（蘇州市、佛山市、溫州市、嘉興市、臺州市）。二是兼顧城市特點、打造可推廣的典型，這中間有較早布局走在前列的城市，也有基礎相對比較薄弱的城市。三是要求高、重成效，發展路徑要明確，工作要確有成效，形成可感知、可量化、可評價的成果。

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智能建造為建筑業帶來多個變革

智能建造是把智能技術與先進的建造技術深度融合的一種新型建造模式，通過應用智能化系統提高建造過程智能化水平，來達到安全建造的目的，并且提高建筑性價比和可靠性。一個城市的智能建造體現在城市建設的全生命周期中，包含智能規劃與設計、智能裝備與施工、智能實施3個模塊，涵蓋調研、策劃、生產、安裝、運維以及拆除在內的全過程。立足新發展階段，智能建造將物聯網、大數據等新一代信息技術與工業化建造技術深度融合，實現工程建設高效益、低消耗、高質量、低排放，是推動城鄉建設綠色發展以及建筑業數字化轉型的重要抓手。

因此，利用智能技術將給建筑行業帶來一系列的變革，如產品形態數字化、經營理念的服務化、建造方式的工業化、行業治理現代化以及市場形態的平臺化。與此同時，各地在智能建造設備研發和應用方面，已經取得了初步成效。在建筑產業互聯網建設方面，湖南省投入1500萬元財政資金，建立了全省統一的裝配式建筑智能建造平臺，企業利用該平臺初步實現了標準化設計方案一鍵出圖、設計數據一鍵導入工廠自動排產。據悉，此智能建造平臺，打通了BIM軟件和智能工廠生產系統，實現預制構件設計、物流、質量驗收等全過程追溯管理。

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智能建造的優勢及挑戰

1、智能建造的優勢

通過智能建造的實施，施工企業可以有效提高工程品質、改變建筑業作業形態、提升工作效率、實現“零距離”管控工程項目。

（1）施工企業可以使用信息數據庫建立模型參數并運用大數據、物聯網等信息技術手段建立智能化管理平臺。在施工企業得到勘測單位的數據與資料后，通過BIM與GIS系統對項目場地進行模擬分析，構建項目結構等主體部分，并建立三維可視化數據模型，實現復雜結構的自動出圖。對模型中設計方案的聲學、熱工、日照、規范以及工程量統計、方案造型、空間和建造成本等進行分析處理。對整體項目的內容進行拆分解析，計算出項目模型的計量信息、能耗分析等，為項目實施全過程及未來施工階段中可能出現的問題進行三維動畫仿真模擬，提前規避可能存在的風險。通過圖紙檢驗，完善構造做法，如尺寸、節點大樣、管線密集區域排布等，實現多專業協同化、一體化，進而提高施工效率，減少因失誤而造成施工成本與管理成本的增加。

（2）可以進行高效的施工組織與施工管理。施工企業使用BIM、云計算、RFID等信息化技術手段，通過對施工現場人、材、機關鍵節點的全方位感知，實現施工現場的智能化管理，以此提高施工效率與施工安全，有效控制施工組織中各階段工作的進行。

（3）借助以大數據、云計算、BIM、物聯網等新一輪信息化技術與智能設備等，構建感知層、網絡層、應用層三層結構系統的綜合管理平臺，同時可持續引入人工智能計算方法與智能操作終端體系，實現項目在運行維護階段中的實時管控，以此提高運行效率與服務質量。

2、智能建造發展面臨的挑戰

智能建造能夠產生巨大的社會和經濟價值，對建筑施工行業的發展能夠起到翻天覆地的變革影響力。但受制于技術及社會等方面的影響，智能建造仍然存在著諸多不足和挑戰。如現有的管理體制與智能建造人才構成并不相適應；建筑行業整體的信息化水平還有待提升；智能建造缺少自主知識產權的BIM基礎平臺和三維圖形系統及引擎；實施智能建造的建筑機器人研發剛剛起步。

綜合來說，智能建造的出現和發展將為建筑行業帶來新的時代沖擊與影響，其迭代發展很可能會重新定義人機交互的范圍，也很可能會衍生出智能施工平臺等新的作業模式。施工企業對此應加強關注，并應未雨綢繆做好充分準備。