未来发展还将面临哪些挑战？智能建造为建筑业带来多个变革

众所周知，建筑行业是我国重要的支柱性行业，对国民经济以及社会发展起着关键性作用。随着时代跃迁，建筑行业也在发生着巨大变革，系统性问题与体系性创新交叠作用，创造性的发展不断颠覆着人们对建筑行业以往的认知。在建筑行业新的发展趋势之中，智能建造可称得上是最具划时代意义的变革。

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智能建造背景

在对智能建造进行深入了解前，我们首先要对建筑行业现存问题以及发展趋势进行简单的了解。

全球建筑业面临的工人老龄化与短缺问题日益凸显，已开始阻碍建筑业的健康发展。联合国国际劳工组织将劳动力人口中45岁及以上的劳动力定义为老年劳动力。中国、中国香港、美国、日本、韩国等国家和地区建筑业从业人员的老龄化问题日益加剧，未来特殊工种可能面临较大的供应压力。这种劳动力短缺风险，可能会导致建造成本增加、发展受阻。同时，建筑业的安全生产形势较为严峻，全世界的建筑工地每年至少发生6万起致命事故，即每10十分钟就会发生一次致命事故。2015年至2018年，中国房屋市政事故起数和死亡人数逐年上升。2015年欧盟共发生了3876起致命工伤事故，其中建筑业事故占五分之一以上。此外，建筑行业的竞争正在变得更加激烈，建筑企业受到投标价格降低于施工成本升高的双重压力。建筑施工纷繁复杂的流程，影响着建筑施工的各个环节，大量的规划设计，对提高施工质量有着重要影响。建筑施工质量不达标、施工人员工作懈怠等，都造成难以保质保量完成施工作业。

面临着建筑行业发展的各种挑战，建筑行业自身也在发生着新的变化，形成了新的发展趋势。

1、建筑行业集中度不断提高。行业集中度长期不断提高，大型建设承包商和差异化的技术领先型企业出现长期投资价值。

2、绿色建筑大势所趋。“双碳”背景下低碳生产技术革新、节能减排、装配式建筑、可再生建筑材料均已成为建筑类企业的发展方向。

3、建筑行业工业产业化和现代化趋势提速。装配式建筑、钢结构、预制件建筑、预制件等技术的应用，提高行业工业化水平。

4、建筑行业数字化趋势不可逆转。BIM+CIM+GIS构建未来智慧城市建设的底层信息基础。

5、智能建造是建筑业科技升级的必经之路。智能建造可以降低行业人工成本和提高劳动生产率，降低建筑制造成本的有效手段。

6、建筑行业步入人才密集化和智力密集化的时代。建筑行业已经即将进入科技化的时代，建筑行业的绿色化、工业化和智能化要求行业人才结构要进行不断地调整，以适应新的建筑时代。激烈的行业竞争也逼迫着建筑行业需要更多的复合型技术人才与管理人才。

7、建筑行业企业综合金融能力应不断加强。随着行业的发展和市场变化，越来越多的业主采用EPC+F、BT、BOT和PPP等建设管理方式。

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智能建造的内容

智能建造主要包括六方面：

一是数字化设计。强化建筑、结构、设备管线、装修等多主体多专业一体化集成设计。以BIM技术为代表，包括BIM正向设计，应用BIM进行工程项目深化设计、施工过程可视化模拟、施工方案优化、施工进度和成本的动态管控，制定BIM交付标准、开展三维数字化竣工验收备案，通过BIM技术结合物联网技术实现建筑运维故障实时报警、实时响应，延长设备使用寿命等。

二是智能化生产。建立以标准部品为基础的专业化、规模化、信息化生产体系。其典型应用场景主要包括智能化技术在PC构件、钢构件、装配化装修墙板、门窗系统、机电设备管线、整体卫浴等部品部件生产中的应用。

三是智能化施工。实现对工程项目“人、机、料、法、环”等关键要素的实时感知、全面掌控、自动预警和智能决策。其典型应用场景主要包括智慧工地平台、质量安全各类监测系统、自爬升空中智能工厂平台。

四是建筑产业互联网。提升全产业链网络化协同能力，形成数据驱动的工程建设组织方式。其典型应用场景主要包括建材集采平台、工程设备租赁平台、项目管理数字化解决方案平台等。

五是建筑机器人。辅助替代“危、繁、脏、重”的人工作业。其典型应用场景主要包括机器人焊接、机器人测量、管道探测机器人、抹灰机器人等。

六是工程项目全过程智慧监管。实现工程项目审批、审查、监督、验收等系统的数据共享和业务协同。其典型应用场景主要包括工程建设“全链管”管理系统、温州市施工图二三维联审系统、“智慧排水”平台等。

2022年10月25日住房和城乡建设部公布了24个智能建造试点城市，从名单来看建设部在下一盘大棋，事关全局、关乎长远。一是城市份量很重，3个直辖市（北京市、天津市、重庆市）、11个分布东西南北中的代表省会城市（沈阳市、哈尔滨市、南京市、合肥市、郑州市、武汉市、长沙市、广州市、成都市、西安市、乌鲁木齐市）、3个计划单列市（厦门市、青岛市、深圳市）、国家新区（雄安、保定）、再加广东、江苏、浙江三大经济强省的5个地级市（苏州市、佛山市、温州市、嘉兴市、台州市）。二是兼顾城市特点、打造可推广的典型，这中间有较早布局走在前列的城市，也有基础相对比较薄弱的城市。三是要求高、重成效，发展路径要明确，工作要确有成效，形成可感知、可量化、可评价的成果。

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智能建造为建筑业带来多个变革

智能建造是把智能技术与先进的建造技术深度融合的一种新型建造模式，通过应用智能化系统提高建造过程智能化水平，来达到安全建造的目的，并且提高建筑性价比和可靠性。一个城市的智能建造体现在城市建设的全生命周期中，包含智能规划与设计、智能装备与施工、智能实施3个模块，涵盖调研、策划、生产、安装、运维以及拆除在内的全过程。立足新发展阶段，智能建造将物联网、大数据等新一代信息技术与工业化建造技术深度融合，实现工程建设高效益、低消耗、高质量、低排放，是推动城乡建设绿色发展以及建筑业数字化转型的重要抓手。

因此，利用智能技术将给建筑行业带来一系列的变革，如产品形态数字化、经营理念的服务化、建造方式的工业化、行业治理现代化以及市场形态的平台化。与此同时，各地在智能建造设备研发和应用方面，已经取得了初步成效。在建筑产业互联网建设方面，湖南省投入1500万元财政资金，建立了全省统一的装配式建筑智能建造平台，企业利用该平台初步实现了标准化设计方案一键出图、设计数据一键导入工厂自动排产。据悉，此智能建造平台，打通了BIM软件和智能工厂生产系统，实现预制构件设计、物流、质量验收等全过程追溯管理。

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智能建造的优势及挑战

1、智能建造的优势

通过智能建造的实施，施工企业可以有效提高工程品质、改变建筑业作业形态、提升工作效率、实现“零距离”管控工程项目。

（1）施工企业可以使用信息数据库建立模型参数并运用大数据、物联网等信息技术手段建立智能化管理平台。在施工企业得到勘测单位的数据与资料后，通过BIM与GIS系统对项目场地进行模拟分析，构建项目结构等主体部分，并建立三维可视化数据模型，实现复杂结构的自动出图。对模型中设计方案的声学、热工、日照、规范以及工程量统计、方案造型、空间和建造成本等进行分析处理。对整体项目的内容进行拆分解析，计算出项目模型的计量信息、能耗分析等，为项目实施全过程及未来施工阶段中可能出现的问题进行三维动画仿真模拟，提前规避可能存在的风险。通过图纸检验，完善构造做法，如尺寸、节点大样、管线密集区域排布等，实现多专业协同化、一体化，进而提高施工效率，减少因失误而造成施工成本与管理成本的增加。

（2）可以进行高效的施工组织与施工管理。施工企业使用BIM、云计算、RFID等信息化技术手段，通过对施工现场人、材、机关键节点的全方位感知，实现施工现场的智能化管理，以此提高施工效率与施工安全，有效控制施工组织中各阶段工作的进行。

（3）借助以大数据、云计算、BIM、物联网等新一轮信息化技术与智能设备等，构建感知层、网络层、应用层三层结构系统的综合管理平台，同时可持续引入人工智能计算方法与智能操作终端体系，实现项目在运行维护阶段中的实时管控，以此提高运行效率与服务质量。

2、智能建造发展面临的挑战

智能建造能够产生巨大的社会和经济价值，对建筑施工行业的发展能够起到翻天覆地的变革影响力。但受制于技术及社会等方面的影响，智能建造仍然存在着诸多不足和挑战。如现有的管理体制与智能建造人才构成并不相适应；建筑行业整体的信息化水平还有待提升；智能建造缺少自主知识产权的BIM基础平台和三维图形系统及引擎；实施智能建造的建筑机器人研发刚刚起步。

综合来说，智能建造的出现和发展将为建筑行业带来新的时代冲击与影响，其迭代发展很可能会重新定义人机交互的范围，也很可能会衍生出智能施工平台等新的作业模式。施工企业对此应加强关注，并应未雨绸缪做好充分准备。