智能建造技術(shù)將給建筑業(yè)帶來哪些變革
《中國工程圖學史》記載，古人用界尺、槽尺、平行尺和毛筆進行建筑設(shè)計工作。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進行調(diào)整，而調(diào)整后的結(jié)構(gòu)實時可見。這便是目前行業(yè)中常說的建筑信息模型（Building Information Modeling）— 簡稱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)在動力，改變著這個古老的傳統(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)，通過計算機應用系統(tǒng)提高建造過程的智能化水平，來達到安全建造的目的，提高建筑性價比和可靠性。
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、運維等建筑全生命周期。數(shù)字模型之下，設(shè)計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、思考和選擇，當輸入設(shè)計目標和相關(guān)數(shù)量的時候，并大概畫出功能分區(qū)，那么計算機就會自動創(chuàng)建足夠優(yōu)化、合理和包含了足夠設(shè)計細節(jié)的BIM模型。這是當今國際上迅速發(fā)展的一門新興綜合技術(shù)，被譽為智慧城市建設(shè)的基礎(chǔ)。
數(shù)字模型之下，設(shè)計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、思考和選擇，當輸入設(shè)計目標和相關(guān)數(shù)量的時候，并大概畫出功能分區(qū)，那么計算機就會自動創(chuàng)建足夠優(yōu)化、合理和包含了足夠設(shè)計細節(jié)的BIM模型。
曾被評為“全球最佳摩天大樓”的悉尼“布萊街一號”項目，正是建筑信息模型技術(shù)的巧妙應用。該技術(shù)在整個項目中，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雜系統(tǒng)和完備設(shè)施以及極高節(jié)能環(huán)保標準的超級大樓，成了各國建筑界反復研究借鑒的“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，為項目安全建設(shè)提供了良好的管理平臺。
在中國，雄安新區(qū)、北京大興國際機場等多個大型重點工程也都應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)、機器人、無人機和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；外墻噴涂機器人開展高空作業(yè)，效率可達人工的3至5倍；樓宇自控系統(tǒng)實時調(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)的勞動密集型行業(yè)，生產(chǎn)方式粗放、勞動效率不高、能源資源消耗較大等問題成為該行業(yè)亟待解決的問題。
面對傳統(tǒng)建筑方式受阻的問題，英國、德國等國家都提出了建筑業(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)競爭力。
英國政府發(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)務流程、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以及預測性人工智能進行集成，實現(xiàn)智慧化的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和運營。
德國聯(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)計與建造發(fā)展路線圖》，對數(shù)字設(shè)計、施工和運營的變革路徑進行了描述，目的是在德國聯(lián)邦運輸和數(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)計精確度和成本確定性，不斷優(yōu)化工程全生命周期成本績效。
在中國，“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要同樣明確提出：“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，成為促進建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級、提升國際競爭力的迫切需求。
數(shù)字技術(shù)賦能項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
國際機器人聯(lián)合會（IFR）最新發(fā)布的報告顯示，全球工廠中有約300萬臺工業(yè)機器人在運行。
2022年4月，韓國研制的機器人已經(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器人，可以在建筑工地地面上自主打印布局。9月，英國建筑師受動物啟發(fā)研制出可以在飛行中建造3D打印結(jié)構(gòu)的飛行建筑機器人。而日本則是目前最大的機器人和自動化技術(shù)出口國，其研發(fā)的機器人在關(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，亞洲首個專業(yè)貨運機場——鄂州花湖機場正式投運。該項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目設(shè)計和建造要求的難題。
除此之外，人工智能同樣在建筑領(lǐng)域大展拳腳。比如，設(shè)計師將工位數(shù)量、會議室數(shù)量和電話間的數(shù)量都做了相應的調(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)計模型和包含足夠細節(jié)的圖紙。
智能建造—是一種復雜的系統(tǒng)工程，涵蓋了科研、設(shè)計、生產(chǎn)加工、施工裝配、運營等環(huán)節(jié)。數(shù)字化技術(shù)的應用帶來了規(guī)劃和設(shè)計方法甚至設(shè)計理念的改變，正在顛覆原有的工程建造技術(shù)體系以及項目組織管理方式，重塑建筑這個古老行業(yè)。(來源：世界互聯(lián)網(wǎng)大會WIC)
(供稿:曲濤/編審:王宏/責任人:余燕君)
