智能建造技術發(fā)展現(xiàn)狀與未來趨勢

1、PAGE 10 -智能建造技術發(fā)展現(xiàn)狀與未來趨勢摘要：面對信息時代的大潮洶涌而來，建筑行業(yè)面臨著強烈的挑戰(zhàn)，智能化建造技術發(fā)展異常迅速，在建筑行業(yè)技術升級改造中將擔負起先鋒的角色，推動著建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，應繼續(xù)增加人工智能、互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新技術在建筑全過程應用的集成化與自主創(chuàng)新，加速促進新一代信息科技與建筑工業(yè)化技術協(xié)作發(fā)展趨勢，緊緊圍繞智能化工程施工、智能制造系統(tǒng)、數(shù)字設計，提升建筑工業(yè)化與智能建造基本關聯(lián)性技術和重要關鍵技術革新研發(fā)，提高智能化建設管理水準，加強智能建造上中下游協(xié)調(diào)工作，為智能建造健康發(fā)展營造良好氛圍。關鍵詞：智能建造;技術;趨勢一、智能建造內(nèi)涵智能建造是新

2、一代通訊技術與先進設計施工技術深度融合，并貫徹于勘察、設計、施工、運維等工程活動各個環(huán)節(jié)，具有自感知、自學習、自決策、自適應等功能的新型建造方式。筆者認為，智能建造是指在建造過程中充分利用信息技術、集成技術和智能技術，構建人機交互建造系統(tǒng)，提升建造產(chǎn)品的品質(zhì)，實現(xiàn)安全綠色、精益優(yōu)效的建造方式。智能建造內(nèi)涵可從以下方面展開：（1）智能建造是設計、生產(chǎn)、施工一體化的建造體系，是建造新思維、新技術和新模式的集成創(chuàng)新，是建造方式的深刻變革。（2）通過“智能+”，提升建造質(zhì)量和建造產(chǎn)品的品質(zhì)，實現(xiàn)建造行為精益優(yōu)效、節(jié)能降污，提供安全、綠色、舒適的建造產(chǎn)品。（3）應充分利用智能技術和相關技術，實現(xiàn)建造技術

3、的提升，以BIM 技術為核心，將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、智能設備、可信計算、云邊端協(xié)同、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術與勘察、規(guī)劃、設計、施工、運維、管理服務等建筑業(yè)全生命周期建造活動的各個環(huán)節(jié)相互融合，全面提升建造技術的水準。（4）采用智能系統(tǒng)，實施人機協(xié)同的施工，通過大數(shù)據(jù)和人工智能算法，建立智能建造控制平臺作為控制大腦，根據(jù)信息分析進行判斷和決策;構建泛在感知和5G 系統(tǒng)作為神經(jīng)系統(tǒng)，感知信息和傳達信息;基于人機協(xié)同環(huán)境，制定施工技術方案;智能裝備、自動化機械和人協(xié)同工作，實現(xiàn)建造控制系統(tǒng)的各種指令;最終，實現(xiàn)具有信息深度感知、自主采集與迭代、知識積累與輔助決策、工廠化加工、人機交互、精益

4、管控的建造模式。二、智能建造關鍵技術智能建造即數(shù)字技術與工程建造系統(tǒng)深度融合形成的工程建造創(chuàng)新發(fā)展模式，其技術體系主要由人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)、BIM等技術支撐搭建而成。1、人工智能技術。人工智能簡稱AI，是二十一世紀三大尖端技術之一，研究內(nèi)容包括：機器學習和知識獲取、知識處理系統(tǒng)、智能機器人、自動推理和搜索方法、計算機視覺等。建筑行業(yè)中人工智能技術應用已經(jīng)比較廣泛，比如人工智能技術已在建筑工程管理中的施工圖生成和施工現(xiàn)場安排、建筑工程預算、建筑效益分析等環(huán)節(jié)應用，目前比較流行的基于C/S環(huán)境開發(fā)的建筑施工管理系統(tǒng)，涵蓋了施工人員管理、施工進度管理、分包合同管理等方面，使工程管理工作得到了進

5、一步的細化。未來建筑機器人將成重要的建造輔助工具，代替人工完成高層作業(yè)等高風險作業(yè)任務。2、大數(shù)據(jù)技術。從建造之初的規(guī)劃、設計到后期的運營等過程中，會產(chǎn)生大量的造價、材料、建筑、工藝等方面的數(shù)據(jù)，各類數(shù)據(jù)集合使得建筑行業(yè)本身成為一個龐大的數(shù)據(jù)載體，大數(shù)據(jù)技術的核心價值即在于挖掘數(shù)據(jù)潛在價值，為建筑決策提供真實可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。比如在規(guī)劃階段，大數(shù)據(jù)可以根據(jù)建筑周邊人口密度、人口分布、人口流向等方面，合理劃分出商業(yè)、住宅等功能區(qū)域，作為建筑選址的有力依據(jù);在運維階段，借助大數(shù)據(jù)分析則可實現(xiàn)預測、預警、規(guī)劃和引導，使建筑設備保持安全使用，建筑環(huán)境舒適度得到調(diào)整。3、BIM技術。BIM是以三維數(shù)字技術

6、為基礎，集成工程設計、建造、運維等項目全過程各種相關信息的工程數(shù)據(jù)模型。BIM技術是建筑業(yè)從二維向三維、從圖形向數(shù)據(jù)轉換的一次重大技術革命。相比傳統(tǒng)的設計和施工建造流程，信息化模型能有效控制建設周期、減少錯誤發(fā)生。而從長遠利益看，BIM技術應用的好處則遠不止設計和施工階段，還會惠及將來的建筑物運行、維護和設施管理。對工程的各個參與方來說，可減少錯誤、縮短工期、降低建設成本。目前BIM技術主要在施工階段應用較多，主要內(nèi)容有：三維模型渲染，VR宣傳展示;模擬施工方案;錯漏碰缺檢查，減少返工率等。未來BIM將在設計和運維階段中發(fā)揮出新的作用，比如BIM與GIS技術、BIM與VR技術的集成應用，將為建

7、筑設計帶來更豐富的維度信息。三、工程建設管理中智能建造技術創(chuàng)新應用隨著科技的快速發(fā)展，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)等先進技術應運而生，其憑借更為廣泛的應用環(huán)境而被各領域及行業(yè)所吸引。在這種背景下，建筑行業(yè)也在先進工程建造技術中引入新一代技術，設計構造智能建造技術并應用于工程建設管理之中，以推動工程建設各階段工作更為高效地開展。1、勘察設計階段創(chuàng)新應用。工程建設開展前，建設方首先需要聘請專業(yè)勘察機構組織開展工程地質(zhì)勘察，然后根據(jù)勘察結果進行相應工程設計。在開展勘察工作時，相應人員需要進行工程地質(zhì)測繪、勘探、物探、資料內(nèi)業(yè)整編、圖表和勘察報告繪制等工作;在開展設計工作時，工作人員需進行方案設計、初步設

8、計和施工圖設計。隨著智能技術的不斷涌現(xiàn)，勘察設計人員能夠在開展具體工作時將最新智能技術應用于地質(zhì)勘察、數(shù)據(jù)收集分析及設計優(yōu)化之中，增強勘察設計準確性及全面性。一是深層地質(zhì)探測。借助雷達等先進探測技術，可以對地質(zhì)構造和地形條件復雜地區(qū)的施工地質(zhì)狀況進行深層探測，對礦物、水文、地質(zhì)、地形等環(huán)境信息自動掃描識別和存儲。二是遙感大數(shù)據(jù)智能解譯?；诳睖y大數(shù)據(jù)和遙感觀測數(shù)據(jù)，對施工區(qū)域海量的多維度勘察信息進行智能分析，實現(xiàn)有用設計參考數(shù)據(jù)的快速提取和勘察數(shù)據(jù)的自動分類等。三是BIM優(yōu)化設計。利用BIM與GIS集成技術，使BIM模型兼具地理空間數(shù)據(jù)，經(jīng)過輕量化融合處理，為線路、橋梁等空間關系復雜的工程設計

9、方案，提供更好的場景化體驗和數(shù)字化分析工具。2、施工建造階段創(chuàng)新應用。施工圖設計完成并通過審核后，業(yè)主方需聘請專業(yè)團隊開展具體施工作業(yè)。在此階段，施工團隊需合理規(guī)劃場地布局，準確設計各分項工程建設規(guī)劃，組織協(xié)調(diào)物資調(diào)控，并對整體工程建設進行全面管控。隨著智能技術不斷涌現(xiàn)，施工方可充分利用其進行場地布局優(yōu)化，加強建設物資管控，并對建設過程進行全流程管控。一是基于BIM的場地布局優(yōu)化。利用BIM模型進行現(xiàn)場施工場地平面布置方案的有效模擬驗證，通過模擬過程分析方案的可實施性，預先發(fā)現(xiàn)方案中的問題，在方案實施之前將一切不合理的隱患問題排除，合理安排加工場地、生活區(qū)、各種臨時設施等功能區(qū)的位置，模擬選擇

10、出最優(yōu)布置方案，確保施工的順利進行。二是基于物聯(lián)網(wǎng)技術強化材料管理。物聯(lián)網(wǎng)的RFID技術能夠快速、實時、準確采集與處理建筑材料信息，將電子標簽或RFID芯片在生產(chǎn)階段植入構件或原材料，采用RFID電子標簽的閱讀器在材料運輸、進場、出入庫時對其信息快速讀取，并通過物聯(lián)網(wǎng)進行跟蹤和監(jiān)控，使原料管理更為便捷、準確。三是基于人工智能的作業(yè)管理。將人工智能感知系統(tǒng)、可視化監(jiān)控系統(tǒng)及BIM技術相結合，對施工現(xiàn)場安全隱患和險情進行實時監(jiān)控，完成智能安全監(jiān)管及處置;對重點部位自動三維建模，判斷工程進度情況，提升工程項目的進度管理，實現(xiàn)工程進度的智能化監(jiān)控。3、運營維護階段創(chuàng)新應用。工程項目建設完成并交付使用后

11、，業(yè)主方需要組織開展設備的維護保養(yǎng)，所屬區(qū)域內(nèi)衛(wèi)生、安全的保持，基礎設施的維修管理等工作。在智能技術加持下，業(yè)主方能夠充分利用技術遠程監(jiān)督基礎設施及各類設備運轉狀況，全面監(jiān)督區(qū)域內(nèi)人員流動情況，從而及時發(fā)現(xiàn)存在風險并作出預警?；诖髷?shù)據(jù)與云計算的智能管理平臺是該階段智能建造技術的主要應用成果。基于物聯(lián)網(wǎng)感知、視頻多媒體、BIM、GIS等各類信息，智能檢索與實時分析運維階段海量數(shù)據(jù)信息，深度挖掘數(shù)據(jù)參考價值，為運維過程優(yōu)化和決策提供信息輔助?；谠朴嬎慵夹g，對環(huán)境、安全、設備、人員等多維多級建筑運維信息進行云端存儲、快速計算、優(yōu)化處理等操作，為運營單位提供監(jiān)測、預警等全方位決策分析支持，提高運維

12、和管理效率。四、智能建造技術發(fā)展展望建筑業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)和重要引擎，我國建筑業(yè)也迫切需要制定工業(yè)化與信息化相融合的智能建造發(fā)展戰(zhàn)略，深入推進人工智能技術與工程建造技術的深度融合，強化智能建造的基礎共性技術、關鍵核心技術和卡脖子技術的研發(fā)。目前智能建造中長期發(fā)展戰(zhàn)略缺失，智能建造技術體系尚不完整，技術路線圖還不清晰，關鍵和共性技術研究成果及已開發(fā)的智能化建造產(chǎn)品尚不能滿足向市場廣泛推行應用的條件。需要對智能建造做出科學布局，制定和出臺中長期發(fā)展實施規(guī)劃，全面布局智能建造的技術規(guī)范和標準，加強應用基礎研究，為智能建造提供理論技術支撐，做好政策引領、科技支撐、關鍵技術、工程應用四個層面的頂

13、層設計，構建開放協(xié)同的智能建造創(chuàng)新體系和應用環(huán)境。在建造信息技術方面，充分發(fā)揮BIM 技術核心作用，以三維數(shù)字技術為基礎，建立工程項目規(guī)劃、勘察、設計、建造、運維、廢棄的全生命周期協(xié)同與互用的信息模型和建造平臺;拓展BIM 的外延應用，將BIM 技術與三維掃描、構件部件的工廠化生產(chǎn)、增材制造、虛擬現(xiàn)實（VR/AR）、大數(shù)據(jù)、云平臺、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、GIS、智慧城市的深度整合，構建工程建造的數(shù)字孿生世界;強化BIM 數(shù)據(jù)底層數(shù)據(jù)研究，研發(fā)國產(chǎn)自主可控的BIM 技術與軟件，避免國外封鎖引起的卡脖子現(xiàn)象;高度重視建造信息安全，推動區(qū)塊鏈等新技術的集成與創(chuàng)新應用，構筑建造信息安全的防火墻。在建造智能

14、理論跨學科、應用基礎研究方面，應加快工程活動認知規(guī)律的理論、方法和技術的研究，推動基于工程建造場景的案例推理、分布式人工智能、多源數(shù)據(jù)挖掘的技術攻關，研究工程建造的智能規(guī)劃、智能設計、智能生產(chǎn)、智能施工和智能決策的關鍵技術。在新材料、新結構、新裝備等方面，研發(fā)高性能、輕質(zhì)和高耐久的混凝土;研發(fā)高強、高塑性和高韌性的建造鋼材;研發(fā)具有自我診斷、破壞預告、自我調(diào)節(jié)、自我修復以及可重復利用的智能建造材料;基于工程建造需求，面向傳感、驅(qū)動、修復和控制四大功能，研發(fā)光導材料、壓電材料、電（磁）流變液、形狀記憶材料、磁致伸縮材料、智能高分子材料;研發(fā)網(wǎng)絡化、智能化的攝像頭、RFID、激光掃描儀、紅外感應器

15、、無人機等建造感知設備;大力發(fā)展具備人機協(xié)調(diào)、自然交互、混凝土3D 打印機等建筑機器人技術;進一步提升混凝土泵送機、自動升降機、自動盾構機等的自動化與機械化水平。在施工現(xiàn)場方面，研發(fā)構件部件工廠批量生產(chǎn)、現(xiàn)場拼裝的施工技術和施工方法;推進工藝流程數(shù)字化和建筑機器人應用;研發(fā)各種面向人機協(xié)同的建造場景的施工方法、施工技術建設智慧工地，實現(xiàn)建造工地的智能管控，積極開展智能建造技術研發(fā)和實踐。五、結語智能建造技術的各項人才短缺問題已經(jīng)極為嚴重，智能建造包含的各項技術的高端人才極為匱乏，嚴重影響了我國智能建造技術的應用及發(fā)展。建筑行業(yè)已經(jīng)開始了新的技術革命。在信息時代的發(fā)展過程中，一個結合信息技術的建筑行業(yè)正在形成，越來越先進的信息技術為建筑行業(yè)創(chuàng)造更加高速發(fā)展的平臺，這些最新的智能建造技術將設計、施工、管理等各方數(shù)據(jù)整合起來，形成一種新型建筑方式，為建筑施工過程和運維過程的信息化、智能化的轉型，提供了強有力的技術支持，有利于更好、更加全面地發(fā)展智能建造技術。參考文獻：1 熊劍，湯浪洪，程萬鵬.物聯(lián)網(wǎng)技術在現(xiàn)代智能