智能建造技術(shù)將給建筑業(yè)帶來哪些變革
《中國(guó)工程圖學(xué)史》記載，古人用界尺、槽尺、平行尺和毛筆進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)工作。到了近現(xiàn)代，工程師們開始啟用繪圖板、丁字尺和墨線筆等工具。
現(xiàn)今，原本沉寂的數(shù)據(jù)通過數(shù)字技術(shù)的“加工”，成為躍然紙上的立體影像，如同樂高積木一樣，可以根據(jù)不同部門的需求及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，而調(diào)整后的結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)可見。這便是目前行業(yè)中常說的建筑信息模型（Building Information Modeling）— 簡(jiǎn)稱BIM技術(shù)。
以這種技術(shù)路徑為代表的“智能建造”正在成為建筑行業(yè)變革的內(nèi)在動(dòng)力，改變著這個(gè)古老的傳統(tǒng)行業(yè)。
什么是智能建造？
智能建造是指在建造過程中充分利用智能技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)提高建造過程的智能化水平，來達(dá)到安全建造的目的，提高建筑性價(jià)比和可靠性。
以“建筑信息模型”為例，它可以通過三維可視化設(shè)計(jì)模型替代原有二維圖紙，使建筑信息之間相互關(guān)聯(lián)，并傳遞到施工、運(yùn)維等建筑全生命周期。數(shù)字模型之下，設(shè)計(jì)師用筆在平板電腦上就可以在所選區(qū)域的輪廓上繪畫、探索、嘗試設(shè)計(jì)、思考和選擇，當(dāng)輸入設(shè)計(jì)目標(biāo)和相關(guān)數(shù)量的時(shí)候，并大概畫出功能分區(qū)，那么計(jì)算機(jī)就會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建足夠優(yōu)化、合理和包含了足夠設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的BIM模型。這是當(dāng)今國(guó)際上迅速發(fā)展的一門新興綜合技術(shù)，被譽(yù)為智慧城市建設(shè)的基礎(chǔ)。
數(shù)字模型之下，設(shè)計(jì)師用筆在平板電腦上就可以在所選區(qū)域的輪廓上繪畫、探索、嘗試設(shè)計(jì)、思考和選擇，當(dāng)輸入設(shè)計(jì)目標(biāo)和相關(guān)數(shù)量的時(shí)候，并大概畫出功能分區(qū)，那么計(jì)算機(jī)就會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建足夠優(yōu)化、合理和包含了足夠設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的BIM模型。
曾被評(píng)為“全球最佳摩天大樓”的悉尼“布萊街一號(hào)”項(xiàng)目，正是建筑信息模型技術(shù)的巧妙應(yīng)用。該技術(shù)在整個(gè)項(xiàng)目中，尤其在可持續(xù)發(fā)展、協(xié)調(diào)合作和設(shè)施管理三大方面發(fā)揮重要作用，成就了這座擁有龐大復(fù)雜系統(tǒng)和完備設(shè)施以及極高節(jié)能環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的超級(jí)大樓，成了各國(guó)建筑界反復(fù)研究借鑒的“模板”。
日本東京的新摩天大樓——日本郵政大廈，也是建筑信息模型技術(shù)運(yùn)用的成功典范。由于采用該技術(shù)，減少了隱藏于圖紙內(nèi)的管線沖突，確保了施工圖面與數(shù)量表的一致性，各參與方提取數(shù)據(jù)、圖紙、資料等變得快捷安全，為項(xiàng)目安全建設(shè)提供了良好的管理平臺(tái)。
在中國(guó)，雄安新區(qū)、北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)等多個(gè)大型重點(diǎn)工程也都應(yīng)用了建筑信息模型技術(shù)。
除此之外，大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器人、無人機(jī)和5G等新技術(shù)也在“智能建造”領(lǐng)域占一席之地。
如像搭積木一樣裝配預(yù)制構(gòu)件，裝配式建筑能有效減少污染、節(jié)約資源和降低成本；外墻噴涂機(jī)器人開展高空作業(yè)，效率可達(dá)人工的3至5倍；樓宇自控系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、照明等，讓建筑有了“智慧大腦”等等，都是智能建造中的重要科技成果。
智能建造，正在改變建筑業(yè)。
智能建造為建筑業(yè)提供完善的解決方案
建筑行業(yè)屬于傳統(tǒng)的勞動(dòng)密集型行業(yè)，生產(chǎn)方式粗放、勞動(dòng)效率不高、能源資源消耗較大等問題成為該行業(yè)亟待解決的問題。
面對(duì)傳統(tǒng)建筑方式受阻的問題，英國(guó)、德國(guó)等國(guó)家都提出了建筑業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略，要求通過智能化、數(shù)字化、工業(yè)化等提升產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
英國(guó)政府發(fā)布了“Construction2025”戰(zhàn)略，提出到2025年，將工程全壽命周期成本降低33%，進(jìn)度加快50%，溫室氣體排放減少50%，建造出口增加50%。圍繞這一戰(zhàn)略，英國(guó)制定了建筑業(yè)數(shù)字化創(chuàng)新發(fā)展路線圖，提出將業(yè)務(wù)流程、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以及預(yù)測(cè)性人工智能進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)智慧化的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和運(yùn)營(yíng)。
德國(guó)聯(lián)邦交通與數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施部發(fā)布了《數(shù)字化設(shè)計(jì)與建造發(fā)展路線圖》，對(duì)數(shù)字設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)的變革路徑進(jìn)行了描述，目的是在德國(guó)聯(lián)邦運(yùn)輸和數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施部的所轄領(lǐng)域逐步采用建筑信息模型（BIM），持續(xù)提高工程設(shè)計(jì)精確度和成本確定性，不斷優(yōu)化工程全生命周期成本績(jī)效。
在中國(guó)，“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要同樣明確提出：“發(fā)展智能建造，推廣綠色建材、裝配式建筑和鋼結(jié)構(gòu)住宅”。借助5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)發(fā)展智能建造，成為促進(jìn)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的迫切需求。
數(shù)字技術(shù)賦能項(xiàng)目正在成為全球建筑行業(yè)跨越建設(shè)瓶頸的重要解決方案。
智能建造的技術(shù)矩陣
國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（IFR）最新發(fā)布的報(bào)告顯示，全球工廠中有約300萬臺(tái)工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)行。
2022年4月，韓國(guó)研制的機(jī)器人已經(jīng)可以完成智能平板畫畫、升降遞送包裹等工作。8月，北美發(fā)布了一款建筑畫線打印機(jī)器人，可以在建筑工地地面上自主打印布局。9月，英國(guó)建筑師受動(dòng)物啟發(fā)研制出可以在飛行中建造3D打印結(jié)構(gòu)的飛行建筑機(jī)器人。而日本則是目前最大的機(jī)器人和自動(dòng)化技術(shù)出口國(guó)，其研發(fā)的機(jī)器人在關(guān)節(jié)技術(shù)、高精密減速器、控制器、高性能驅(qū)動(dòng)器等核心技術(shù)和關(guān)鍵零部件方面居世界領(lǐng)先地位。
2022年7月17日，亞洲首個(gè)專業(yè)貨運(yùn)機(jī)場(chǎng)——鄂州花湖機(jī)場(chǎng)正式投運(yùn)。該項(xiàng)目同樣以三維建模的方式將建筑數(shù)據(jù)和圖形轉(zhuǎn)化為立體可視數(shù)字模型，解決了鋼筋圖元數(shù)量龐大，傳統(tǒng)二維手繪建模方式無法滿足項(xiàng)目設(shè)計(jì)和建造要求的難題。
除此之外，人工智能同樣在建筑領(lǐng)域大展拳腳。比如，設(shè)計(jì)師將工位數(shù)量、會(huì)議室數(shù)量和電話間的數(shù)量都做了相應(yīng)的調(diào)整，借助于人工智能技術(shù)，在新的BIM模型構(gòu)架內(nèi)，90秒內(nèi)就可以得到涉及變更后的最優(yōu)涉及，包括了設(shè)計(jì)模型和包含足夠細(xì)節(jié)的圖紙。
智能建造—是一種復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涵蓋了科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工、施工裝配、運(yùn)營(yíng)等環(huán)節(jié)。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用帶來了規(guī)劃和設(shè)計(jì)方法甚至設(shè)計(jì)理念的改變，正在顛覆原有的工程建造技術(shù)體系以及項(xiàng)目組織管理方式，重塑建筑這個(gè)古老行業(yè)。(來源：世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)WIC)
(供稿:曲濤/編審:王宏/責(zé)任人:余燕君)
