以智能建造為支撐 推動建筑產業高質量發展

文｜本刊編輯部

建筑業作為國民經濟的支柱產業，自改革開放以來取得快速發展。工程建造能力不斷增強，產業規模不斷擴大，吸納了大量農村轉移勞動力，帶動了大量關聯產業，對我國經濟社會發展、城鄉建設和民生改善做出了重要貢獻。

當前，數字經濟等新興產業正蓬勃發展，建筑業發展正經歷新一輪變革。為加快推進建筑工業化、數字化、智能化升級，進一步提升建筑業發展質量和效益，2020年7月，住房和城鄉建設部、國家發改委等13 個部委聯合下發《關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》，提出大力發展建筑工業化為載體，以數字化、智能化升級為動力，創新突破相關核心技術，加大智能建造在工程建設、環境應用，形成涵蓋科研、設計、生產加工、施工裝配、運營等全產業鏈融合一體的智能建造產業體系，提升工程質量安全、效益和品牌，有效拉動內需，培育國民經濟新的增長點。

智能建造已成行業大勢所趨

智能建造是數字技術與工程建造系統的深度融合，推進建筑工業化、數字化、智能化升級，已成為建筑業信息化轉型要走的必經之路。根據《中國建筑業信息化發展報告（2021）》（以下簡稱《報告》）調查顯示，“企業發展戰略需要”是被訪對象所在單位開展智能建造的主要驅動力，占39.82%；“行業整體發展形勢”“企業業務開展過程需求”也是被訪對象所在單位開展智能建造的驅動力，二者相差不大，分別占29.86%和28.51%；還有1.81%的單位出于其他原因開展智能建造，如圖1所示。可見，智能建造已經成為行業大勢所趨，大部分企業是出于自身需求開展智能建造，智能建造也上升為企業發展戰略層面。這也進一步說明，智能建造對于打造企業核心競爭力有著重要作用，智能建造的價值也被更多企業所認可。

圖1 企業開展智能建造的驅動力

《關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》從加快建筑工業化升級、加強技術創新、提升信息化水平、培育產業體系、積極推行綠色建造、開放拓展應用場景、創新行業監管與服務模式7 個方面，提出了推動智能建造與建筑工業化協同發展的工作任務。

加強技術攻關，推動智能建造和建筑工業化基礎共性技術和關鍵核心技術研發，加快推動新一代信息技術與建筑工業化技術協同發展，在建造全過程加大BIM、互聯網、物聯網、大數據、云計算、移動通信、人工智能、區塊鏈等新技術的集成與創新應用是推動智能建造應用發展的關鍵支撐。《報告》調查顯示，被訪對象認為感知技術（物聯網、實時定位、3D 掃描等）是實現智能建造的關鍵支撐技術占比最多，達71.49；其次是控制技術，52.49%的被訪對象認為自動化、機器人等技術是實現智能建造的關鍵支撐技術；分析技術（大數據、人工智能等）和傳輸技術（互聯網、云計算、5G等）也被認為是實現智能建造的關鍵支撐技術，分別占45.25%和41.18%；除此之外，被訪對象認為實現智能建造的關鍵支撐技術還包括表現技術（虛擬現實、增強現實、混合現實等）、存儲技術（BIM、GIS、區塊鏈等）和計算技術（固定終端、移動終端、觸摸終端、服務器等），分別占39.37%、34.39%和29.41%；還有1.36%的被訪對象認為其他技術也是實現智能建造的關鍵技術，如圖2所示。這表明，智能建造需要多種信息技術的交互融合、協同作用，BIM 技術為智能建造提供相關基礎信息的底層支撐；5G、物聯網技術為生產、物流與施工過程中的信息實時獲取與傳輸提供了基礎支持；大數據、人工智能則為智能建造各環節的智能分析與操作提供支持，不同技術之間相互獨立又融合發展，從而打造完整的智能建造技術體系。

圖2 被訪對象認為智能建造的關鍵支撐技術

智能建造是充分利用智能技術及其相關技術，建立并應用建造過程智能化系統，提高建造過程智能化水平。智能化系統既包含技術方面的智能化系統，也包含管理方面的智能化系統；既需要硬件支撐，也需要軟件驅動。《報告》調查顯示，絕大部分被訪對象認為智能建造必需的基礎軟件系統包括BIM 應用軟件（建模、分析、管控、運維等），占比高達95.93%；大數據分析軟件也被認為是智能建造必需的基礎軟件系統，占70.59%；認為智能建造必需的基礎軟件系統包括人工智能訓練平臺、前端嵌入式控制軟件和CIM（城市信息模型）平臺的占比較為相近，分別為44.8%、42.08%和40.27%；還有31.22%的被訪對象認為三維圖形平臺是智能建造必需的基礎軟件系統，如圖3所示。可見，BIM 技術成為智能建造應用發展必不可少的關鍵一環，這也與關于智能建造支撐關鍵技術的調查結果相一致。無論是BIM應用軟件還是大數據分析軟件，數字化都是智能建造的基礎。

圖3 被訪對象認為智能建造必需的基礎軟件系統

智能建造涵蓋科研、設計、生產加工、施工裝配、運維等關鍵環節，是一個高度集成多個環節的建造系統，按階段劃分，智能建造可以分解為智能設計、智能生產、智能施工以及智能運維。《報告》調查顯示，被訪對象認為智能施工是當前實現智能建造的關鍵環節占比最多，達73.3%；認為當前實現智能建造的關鍵環節還有智能生產和智能設計的被訪對象占比也較多，分別為63.35%和56.56%；還有44.8%的被訪對象認為智能運維也是當前實現智能建造的關鍵環節。此外，智能裝備和建筑產業互聯網平臺也被認為是實現智能建造的關鍵環節，分別占比37.56%和36.2%，如圖4所示。可見，智能建造不僅需要設計、生產、施工、運維等多個環節的協同發力，還需要產業互聯網平臺的支撐賦能，只有打通建筑全生命周期各個環節的數字化、智能化，才能真正實現智能建造，實現建筑業改革創新、轉型升級。

圖4 被訪對象認為當前實現智能建造的關鍵環節

開啟多維度、多業務場景的智能化應用探索

智能建造是建筑行業的發展方向，一些企業也已經開始布局智能建造。就現階段的技術應用情況來看，多達70.59%的被訪對象認為目前應用較為成熟的是傳輸技術（互聯網、云計算、5G 等），其次是計算技術（固定終端、移動終端、觸摸終端、服務器等），占49.77%；認為現階段應用較為成熟的是存儲技術（BIM、GIS、區塊鏈等）和感知技術（物聯網、實時定位、3D 掃描等）占比相近，分別為44.8%和44.34%；33.03%的被訪對象認為分析技術（大數據、人工智能等）現階段應用也較為成熟，20.81%的被訪對象認為現階段應用較為成熟的技術是表現技術（虛擬現實、增強現實、混合現實等），僅有9.05%的被訪對象認為控制技術（自動化、機器人等）現階段應用較為成熟，還有0.45%的被訪對象認為現階段還有其他應用較為成熟的技術，如圖5所示。可見，目前應用較為成熟的多為一些基礎技術，對于智能建造有決定性的關鍵技術例如物聯網、3D 掃描、自動化和機器人等技術目前應用還有待成熟，核心關鍵技術的突破和各技術之間融合發展有待加速，智能建造發展仍有很大進步空間。

圖5 被訪對象認為現階段應用較為成熟的技術

針對被訪對象所在單位開展智能建造應用（以下簡稱“智能化應用”）的情況，《報告》調查顯示，在施工階段開展智能化應用的單位占比最多，為48.42%；其次是生產階段，占23.08%；也有單位在設計階段開展智能化應用，但占比不多，為12.22%；在運維階段和裝備、平臺方面開展智能化應用的單位占比較少，分別為4.07%、1.36%和7.69%，如圖6所示。可見，目前在工程建造的關鍵環節開展智能化應用的企業較多，一方面是由于本次調查的單位大部分來自于施工單位和建設、開發單位，因此在施工和生產階段開展智能化應用較多；另一方面，在施工和生產階段開展智能化應用，可以有效提高生產效率、提升建造質量、降低建造成本，為企業帶來的收益較為直觀，企業的應用意愿更為強烈。運維階段的智能化應用則有待完善，裝備、平臺對于智能建造的支撐作用還有待加強。

圖6 現階段開展智能化應用較多的階段

目前，行業內的企業已經展開了多維度、多業務場景的智能化應用探索。《報告》調查顯示，被訪對象所在單位目前實現的關鍵業務場景的智能化應用中，智慧工地占比最多，為74.21%；其次是數字化項目管理，占比51.13%；應用裝配式建筑智能化施工的單位也占比較多，為39.37%；34.84%的單位應用了參數化設計，在關鍵業務場景中應用協同設計和標準化設計的單位占比相同，均為30.77%；還有的單位在關鍵業務場景應用了智能審圖、建筑可視化運維和設備全生命周期管理，分別占比28.51%、22.17%和19.46%，如圖7所示。可見，被訪對象所在單位已經在多個關鍵業務場景中實現了智能化應用，涉及設計、生產、物流和施工等多個環節。

圖7 被訪對象所在單位目前在關鍵業務場景實現的智能化應用情況

多維發力 推動智能建造落地應用

以BIM、物聯網、大數據、云計算、移動通信、人工智能、區塊鏈等為代表的新技術的集成與創新應用突破，為智能建造應用和發展創造了良好條件。智能建造不僅僅是工程建造技術的變革創新，更將從建筑產品形態、建造技術和產品較少”，占42.08%；“缺乏外部技術力量支持”和“缺乏技術應用理解力”也被認為是目前推進智能建造面臨的挑戰，分別占33.94%和33.48%如圖8所示。方式、經營理念、市場形態以及行業管理等多方面重塑建筑業。當然，發展智能建造，推動建筑產業變革是一個復雜而艱巨的過程，目前還存在多種問題。調查顯示，被訪對象所在單位認為企業推進智能建造面臨的挑戰排在前三位的分別是：“跨部門、層級、區域的共享與協同機制”“長期穩定的資金投入”和“缺少訓練有素的專業人才”，分別占比64.25%、56.11%和53.39%；排在第4 位的是“符合需要的成熟

圖8 被訪對象認為企業推進智能建造面臨的挑戰

推進智能建造當前還面臨著諸多實際困難和實踐挑戰，需要行業企業和從業人員不斷解放思想、提升認知、群策群力、積極實踐，才能持續推動我國工程建造高質量發展，不斷向全球工程建造強國邁進。