廣東建筑工業(yè)化展 2021-04-09 3237
智能建造已成為建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢和轉型升級的重要抓手。但是目前在推進智能建造過程中仍存在不落地、不務實的情況。本文從智能建造是什么、為什么和做什么等方面對智能建造的內涵、意義以及內容進行介紹,最后就如何務實推進智能建造提出建議。
建造是建設工程項目的“制造”全過程,是基于全壽命期考慮的工程立項策劃、設計和施工的總稱。工程建造與其他工業(yè)產品制造一樣,必須立足于產品的全生命期的經濟技術性能和效益的最大化。
智能建造是面向工程產品全生命期,實現(xiàn)泛在感知條件下建造生產水平提升和現(xiàn)場作業(yè)賦能的高級階段;是工程立項策劃、設計和施工技術與管理的信息感知、傳輸、積累和系統(tǒng)化過程,是構建基于互聯(lián)網的工程項目信息化管控平臺,在既定的時空范圍內通過功能互補的機器人完成各種工藝操作,實現(xiàn)人工智能與建造要求深度融合的一種建造方式。
推進智能建造應該著重從3個重點內容著手:一是構建工程建造信息模型(EngineeringInformationModeling,簡稱EIM)管控平臺,EIM管控平臺是針對工程項目建造的全過程、全參與方和全要素的系統(tǒng)化管控而開發(fā)的建造過程多源信息自動化管控系統(tǒng);二是數(shù)字化協(xié)同設計,利用現(xiàn)代化信息技術對工程項目的工程立項、設計與施工的策劃階段,進行全專業(yè)、全過程、全系統(tǒng)協(xié)同策劃;三是機器人施工,在EIM管控平臺和建筑信息模型技術的驅動下,機器人代替人完成工程量大、重復作業(yè)多、危險環(huán)境、繁重體力消耗等情況下的施工作業(yè)。
支撐智能建造的基礎工作是三維圖形描述、圖形引擎和平臺的開發(fā),以及建筑的三維空間描述和真實感表達的系列軟件開發(fā)。智能建造應特別強調機器人代替人進行現(xiàn)場施工,從而改善建筑業(yè)作業(yè)形態(tài),逐漸實現(xiàn)施工現(xiàn)場少人化,直至無人化施工。
改革開放以來,我國建筑業(yè)發(fā)展迅速,取得了巨大成績。主要有以下幾個方面:一是國民經濟的支柱產業(yè)作用更加突出,2020年建筑業(yè)增加值占國內生產總值比重為7.18%,帶動上下游50多個產業(yè)發(fā)展,并提供了大量的就業(yè)崗位;二是為城鎮(zhèn)化建設和民生改善作出重要貢獻,2020年我國城鎮(zhèn)化率超過60%,2019年我國城鎮(zhèn)居民人均住房建筑面積為39.8平方米,比1978年提高了近5倍;三是我國建造水平不斷提升,全球前10位的超高層建筑我國占據(jù)7位,諸如國家體育場(鳥巢)、北京大興國際機場、G20杭州峰會主會場等一批公共建筑驚艷世界,我國在超深、超長、超高和超大跨等工程結構領域的建造能力持續(xù)提升,廣受世人贊譽;四是我國建筑業(yè)對外承包營業(yè)額穩(wěn)步增加,國際競爭力提高,2019年對外承包營業(yè)額與合同額分別比上年增長2.28%和7.63%,占全球250強總額度的24.4%;五是用信息技術改造建筑業(yè)方面成效顯著,現(xiàn)在建筑業(yè)對信息技術的依賴無處不在,很難想象如果沒有信息與建造技術的高度融合,類似“兩山”醫(yī)院這樣的工程項目怎么能夠如此高效完成。因此,信息技術促使建筑業(yè)的工作效率大幅提升。
然而,隨著我國經濟由高速增長轉向高質量發(fā)展階段,建筑業(yè)逐漸進入存量時代,發(fā)展面臨下列挑戰(zhàn):一是傳統(tǒng)管理體制和建造模式相對落后,效率不高。二是勞動密集、現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境差、勞動強度高的情況沒有根本改變,產業(yè)用工成本高,就業(yè)吸引力弱,勞動者老齡化嚴重。三是行業(yè)的信息化水平不高,智能建造推進總體滯后。主要表現(xiàn)為簡單搬用外國技術,原創(chuàng)性技術不多,少有自主知識產權的文字和圖形處理的基礎性軟件系統(tǒng);少有高效實用的人工智能工具和施工現(xiàn)場作業(yè)機器人;缺乏切實推動工程項目智能建造有效實施的數(shù)字化管控平臺,促進行業(yè)轉型升級的效果不明顯。
綜上,目前在推動智能建造方面,除了建筑業(yè)的信息化水平有較大提升之外,我國已經擁有世界最大的建筑信息模型(BIM)技術應用的體量,在機器人的研制方面也已起步,但我們沒有自主知識產權的BIM基礎平臺和三維圖形系統(tǒng)及其引擎。建造信息技術的巨量投入被碎片化,少有在解決智能建造“卡脖子”技術方面的明顯突破,智能建造推進面臨的挑戰(zhàn)非常嚴峻,應該引起業(yè)內的高度重視。
我國一直高度重視信息技術與產業(yè)發(fā)展間的融合。世界正在進入以信息產業(yè)為主導的經濟發(fā)展時期。我們要把握數(shù)字化、網絡化、智能化融合發(fā)展的契機,以信息化、智能化為杠桿培育新動能,帶動建筑業(yè)轉型升級。
2011年、2015年、2016年,住房和城鄉(xiāng)建設部先后發(fā)布了《2011~2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》和《2016~2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》等文件,要求建筑業(yè)企業(yè)對大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網、3D打印以及智能化等技術進行應用。2020年7月,住房和城鄉(xiāng)建設部等多個部門頒發(fā)《關于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導意見》,進一步明確提出了智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的智能建造產業(yè)體系,推進智能建造已經成為國家推進建筑業(yè)高質量發(fā)展的關鍵舉措。
基于目前我國建筑業(yè)的現(xiàn)狀分析和政策導向,建筑業(yè)推進智能建造已是大勢所趨,重點體現(xiàn)在以下方面:
一是建筑業(yè)高質量發(fā)展要求的驅使。建筑業(yè)要走高質量發(fā)展之路,必須做到“四個轉變”:從“數(shù)量取勝”轉向“質量取勝”;從“粗放式經營”轉向“精細化管理”;從“經濟效益優(yōu)先”轉向“綠色發(fā)展優(yōu)先”;從“要素驅動”轉向“創(chuàng)新驅動”。實現(xiàn)這些轉變,智能建造是重要手段。
二是工程品質提升的需要。進入新時代,經濟發(fā)展的立足點和落腳點是最大限度滿足人民日益增長的美好生活需要,其中工程品質提升是公眾的重要需求。工程品質的“品”是人們對審美的需求;“質”是工藝性、功能性以及環(huán)境性的大質量要求。推進智能建造是加速工程品質提升的重要方法。
三是改變建筑業(yè)作業(yè)形態(tài)的有力抓手。建筑業(yè)屬于勞動密集產業(yè),現(xiàn)場需要大量人工,如何堅持“以人為本”的發(fā)展理念,改善作業(yè)條件,減輕勞動強度,盡可能多地利用建筑機器人取代人工作業(yè),已經成為建筑業(yè)尋求發(fā)展的共識。
四是提升工作效率,推動行業(yè)轉型升級的必然。目前建筑業(yè)勞動生產率不高,主因是缺少建造全過程、全專業(yè)、全參與方和全要素協(xié)同實時管控的智能建造平臺的高效管控,缺少便捷、實用和高效作業(yè)的機器人施工。
五是實現(xiàn)“零距離”管控工程項目的利器。推進智能建造充分發(fā)揮信息共享優(yōu)勢,借助于互聯(lián)網和物聯(lián)網等信息化手段,建造相關方可以便捷使用的工程項目建造管控平臺,實現(xiàn)零距離、全過程、實時性的管控工程項目。
“新基建”的提出,為加速推進智能建造提供了難得機遇。“新基建”主要包括第五代移動通信技術基站、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心、工業(yè)互聯(lián)網等領域?!靶禄ā蓖苿恿诵屡d技術的信息基礎設施,新興技術與“舊基建”融合的基礎設施和支撐科學研究、技術開發(fā)、產品研制的創(chuàng)新基礎設施3類基礎設施建設。新基建為加速推進智能建造提供了更加完善的基礎設施條件,我們務必抓住機遇,努力進取,加速推進智能建造。
通過智能建造推進,切實實現(xiàn)建筑業(yè)轉型升級和提質增效,應重點做好如下幾個方面的工作:
第一,創(chuàng)建利于工程項目推進智能建造的體制機制。
進一步明確政府、行業(yè)、企業(yè)在推進智能建造過程中的作用和職責,快速形成協(xié)同推進之大勢,對于促進智能建造至關重要。
第二,推進智能建造,科技研發(fā)工作必須先行。
智能建造是傳統(tǒng)建造技術與現(xiàn)代化技術高度融合的建造方法,其綜合性和創(chuàng)新性極強,不能一蹴而就,必須科研工作先行,持續(xù)加大科研投入,持續(xù)進行科技攻關,方能取得實質性效果。
第三,加快創(chuàng)建EIM管控平臺。
工程項目的系統(tǒng)化管控是實現(xiàn)建筑業(yè)高質量發(fā)展的基本要求,創(chuàng)建EIM管控平臺,實現(xiàn)工程項目的系統(tǒng)化管控,對于提升建筑業(yè)管理水平具有舉足輕重的作用,應列入智能建造推進工作的優(yōu)先選項。
第四,加速建造機器人研制。
建立工程總承包企業(yè)主導,電子、機械、信息與控制等多專業(yè)參與的科技攻關體系,組織多專業(yè)進行建造機器人研制的聯(lián)合攻關,加速施工作業(yè)機器人推廣使用。
第五,構建面向項目層、企業(yè)層、集團層的PRP-ERP-GRP管理系統(tǒng)。
智能建造應針對工程項目建造的不同角色,構建政府、業(yè)主、設計、總承包和專業(yè)分包等相關方共享共用的工程項目智能建造的管控平臺;在集團、企業(yè)和項目3個層面體現(xiàn)權責分工,聚焦項目策劃能力、資源整合能力和過程管控能力提升,進行流程優(yōu)化和固化,形成圍繞工程項目不同管控主體的PRP-ERP-GRP系統(tǒng),賦能提質增效。
第六,加速專業(yè)協(xié)同化設計平臺構建。
構建建筑、結構、水、暖、機電、裝飾等多專業(yè)協(xié)同設計的數(shù)字化平臺,打破各專業(yè)設計分離的現(xiàn)狀,從整體層面設計工程產品,達到整體工程質量最優(yōu)。
第七,研發(fā)“工程建造+”,將新型技術融入傳統(tǒng)建造技術。
智能建造推進更應關注針對施工過程的工藝、工序特點,環(huán)境感知要求,融合“大智云物移”等現(xiàn)代化信息技術,形成“質量安全+”“幕墻工程+”“鋼筋工程+”等融合技術,以便實現(xiàn)施工的高效化、工藝的精細化和工程的品質化。
第八,重視開發(fā)自主知識產權的計算機底層支撐系統(tǒng)、操作系統(tǒng)和辦公系統(tǒng)。
目前普遍使用的計算機三維圖形及其BIM系統(tǒng)、底層操作系統(tǒng)windows以及辦公系統(tǒng)office大多源自境外,開發(fā)自主可控的支撐智能建造的計算機軟件系統(tǒng),對于提升核心技術能力至關重要。
綜上,智能建造是復雜的系統(tǒng)工程,應以提質增效為目標,不作秀,不浮躁,全面部署,扎實推進,方可取得實效。
來源:中國建設報
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