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肖绪文院士:智能建造是什么、为什么、做什么、怎么做?

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发表时间:2024-07-05 09:26来源:工程项目管理与建造师会员服务网址:https://mp.weixin.qq.com/s/9nUMWM2tTAn0qN-TAIr83Q

在2020年12月首届全国智能建造学术会议上,肖绪文院士做了智能建造相关的学术分享,主要先容了智能建造是什么、为什么、做什么以及怎样做, 为行业智能建造的发展提供了一条清晰的路径,本文就该报告内容作了梳理和分享,供大家学习。

一、智能建造是什么?

肖院士认为,建筑业可以对标制造业,建造就是建设工程项目的“制造过程,是基于工程项目全寿命期的工程立项策划、设计和施工的总称。工程建造与产品制造一样,必须立足于产品的全生命期的经济、技术、性能和效益的最大化智能建造是面向工程产品全生命期,实现泛在感知条件下建造生产水平提升和现场作业赋能的高级阶段;是工程立项策划、设计和施工技术与管理的信息感知、传输、积累和系统化的过程,是构建基于产业互联网的工程项目信息化管控平台,在既定的时空范围内通过功能互补的机器人完成各种工艺操作,实现人工智能与建造要求深度融合的一种建造方式。

智能建造主要包含三个板块的内容:首先也是最重要的部分就是构建工程建造信息模型(EngineeringInformationModeling,简称EIM)管控平台,EIM管控平台是针对工程项目建造的全过程、全参与方和全要素的系统化管控而开发的建造过程多源信息自动化管控系统,是智能建造体系的重要数据和业务中枢;二是数字化协同设计,利用现代化信息技术对工程项目从立项、设计到施工阶段,进行全专业、全过程、全系统协同工作,是基于互联网的泛在协作系统;三是机器人施工,在EIM管控平台和建筑信息模型技术的驱动下,机器人代替人完成工程量大、重复作业多、危险环境、繁重体力消耗等情况下的施工作业。

而支撑智能建造的基础工作是三维图形描述、图形引擎和平台的开发,以及建筑的三维空间描述和真实感表达的系列App开发。这个也是智能建造区别于传统行业信息化的一个重点,三维图形平台实现了实体建筑的数字化表达,为三维人机交互提供了便捷直观的技术基础。所以,三维图形系统为智能建造的实现提供了基础技术支撑,是建筑行业发展数字化的底层能力。

二、为什么要发展智能建造?

首先是中国建筑业发展的现状决定的,中国是建造业大国,建筑业的发展为中国改革开放后的经济发展提供了重要支撑,为城镇化建设和民生改善做出了重要的贡献。但随着我国经济已经由高速增长转向了高质量发展,建筑业也进入了存量时代,建筑业发展面临诸多挑战:1、传统建造模式效率低。根据调查研究显示,基建项目建设通常会出现超时和费用超标情况,项目费用平均超标80%,建设时间平均超时20个月;2、建筑业属于劳动密集型产业,现场作业环境差,劳动强度高。直接导致的是中国建筑产业工人后继不足,年轻人基本都不愿意再进入建筑行业;3、行业的信息化水平整体不高,近年来虽然在推进智能建造,但整体成效滞后。主要表现为简单搬用外国技术,原创性技术不多,少有自主常识产权的文字和图形处理的基础性App系统;少有高效实用的人工智能工具和施工现场作业机器人;缺乏切实推动工程项目智能建造有效实施的数字化管控平台,促进行业转型升级的效果不明显。我国一直高度重视信息技术与产业发展间的融合。当前世界也正在进入以信息产业为主导的经济发展时期,我国也把数字经济发展作为核心战略推进。于整个建筑业发展来讲,大家要深刻把握数字化、网络化、智能化融合发展的契机,以信息化、智能化为杠杆培育新动能,带动建筑业转型升级。实现中国建筑业从“建筑业大国”向“建筑业强国”迈进。三、智能建造做什么?

首先大家要看发展智能建造的痛点是什么:1、缺乏切实能够推动智能建造有效实施的数字化管控平台。就目前来说,市面上其实非常多的数字化管控平台,但往往是浮于表面,好看不好用。所以这里提到是需要能够“切实有效”推动智能建造实施落地;2、少有高效实用的人工智能工具。人工智能在建筑业其实也有一些应用,典型的在规范问答、三维图审及人工智能辅助设计等方面,但对于建造全过程资源要素配置和实施的应用场景还是不够的;3、信息化技术简单搬用,没有与管理和流程紧密结合,效益提升不理想

通过智能建造推进,切实实现建筑业转型升级和提质增效,应重点做好如下几个方面的工作:第一,创建利于工程项目推进智能建造的体制机制。进一步明确政府、行业、企业在推进智能建造过程中的作用和职责,快速形成协同推进之大势,对于促进智能建造至关重要。

第二,推进智能建造,科技研发工作必须先行。智能建造是传统建造技术与现代化技术高度融合的建造方法,其综合性和创新性极强,不能一蹴而就,必须科研工作先行,持续加大科研投入,持续进行科技攻关,方能取得实质性效果。

第三,加快创建EIM管控平台。工程项目的系统化管控是实现建筑业高质量发展的基本要求,创建EIM管控平台,实现工程项目的系统化管控,对于提升建筑业管理水平具有举足轻重的作用,应列入智能建造推进工作的优先选项。

第四,加速建造机器人研制。建立工程总承包企业主导,电子、机械、信息与控制等多专业参与的科技攻关体系,组织多专业进行建造机器人研制的联合攻关,加速施工作业机器人推广使用。

第五,构建面向项目层、企业层、集团层的PRP-ERP-GRP管理系统。智能建造应针对工程项目建造的不同角色,构建政府、业主、设计、总承包和专业分包等相关方共享共用的工程项目智能建造的管控平台;在集团、企业和项目3个层面体现权责分工,聚焦项目策划能力、资源整合能力和过程管控能力提升,进行流程优化和固化,形成围绕工程项目不同管控主体的PRP-ERP-GRP系统,赋能提质增效。

第六,加速专业协同化设计平台构建。构建建筑、结构、水、暖、机电、装饰等多专业协同设计的数字化平台,打破各专业设计分离的现状,从整体层面设计工程产品,达到整体工程质量最优。

第七,研发“工程建造+”,将新型技术融入传统建造技术。智能建造推进更应关注针对施工过程的工艺、工序特点,环境感知要求,融合“大智云物移”等现代化信息技术,形成“质量安全+”“幕墙工程+”“钢筋工程+”等融合技术,以便实现施工的高效化、工艺的精细化和工程的品质化。

第八,重视开发自主常识产权的计算机底层支撑系统、操作系统和办公系统。目前普遍使用的计算机三维图形及其BIM系统、底层操作系统windows以及办公系统office大多源自境外,开发自主可控的支撑智能建造的计算机App系统,对于提升核心技术能力至关重要。

四、智能建造怎么做?

智能建造在我国起步虽然较晚,但是目前已具备良好基础,包括产业互联网基础技术体系、完善的产业供应链及BIM技术的推广应用,应借助我国大市场的优势,停止作秀,扎实推进,务求实效,改变目前智能建造技术和管理碎片化的开发状态。

第一,加快工程项目管理体制机制的变革,加速推进工程项目总承包模式。推进智能建造需要工程项目立项策划、设计、施工的建造全过程协同进行,呼唤“工程总承包+全过程工程设计咨询服务”的工程项目管理体制机制的加速推进。

工程总承包企业应承担“工程总承包负总责”的责任,管理触角向前后延伸;以注册建筑师为主导的工程设计咨询应对建筑全生命期的运行质量、环境适宜性和功能性等承担相应责任。

数字化协同设计是智能建造的基础,务必全力推进。

建立“大设计”理念是智能建造推进的充分和必要条件(大设计,大家有时候也称之为“综合设计”,是区别于传统拆分设计的一种方式,实现设计阶段的整合,提高协同效益。协同设计平台是支撑综合设计的重要系统),着力推进土建与机电设备的施工图与专项施工图设计及其深化设计、工程组织设计、工程施工组织设计、工程施工方案设计的“工程项目四个同步设计”。

第二,智能建造应做好顶层设计。推进智能建造应做好顶层设计,整体规划,分步实施。

一是研发具有自主常识产权的三维图形系统;二是研发BIM;三是构建基于BIM的EIM管控平台;四是研制人工智能设施,如智能监测设施、功能各异的机器人设施等。

城市建设信息管控平台(CIM)应在城市规划的基础上,集成区域内的建筑、市政、铁路、公路、桥梁、水利等各类工程的EIM管控平台信息。通过EIM管控平台信息合成、累积和过滤而形成。即智能建造是复杂的系统工程,应以行业“提质增效”为导向,整体规划,分步实施,秉承“不求一次成优,但求取得实效”的持续改进思路,为切实提高行业发展质量作出贡献。

第三,基于工程建造的复杂性,应在工程建造服务、管理、场景和流程再造、创新和固化研究的基础上,会同App开发商“化整为零”开发若干子系统,在推广应用的基础上持续改进,进而针对不同需求进行相应子系统组合,实现若干子系统的集成“积零为整”,逐渐形成适于工程项目多方协同的系统化管控平台,实现对工程项目实施的全过程、全要素和全参与方管控,最终创建具有我国原创血统的工程项目建造的信息流、物资流、资金流实时管控和运行的系统化工作平台——EIM管控平台。

第四,创新开发思路,创建我国具有自主常识产权的图形系统。现行BIM三维图形输入的参数化设计方法,与我国技术人员熟悉的输入方法不相吻合,普及性差。应该凝聚优势资源,创新开发思路,在我国技术人员熟悉的平面设计方法的基础上开发系统的内设转换App,自动生成三维空间图形,进行真实感表现,攻克“卡脖子”的三维图形系统的技术难关,研究形成我国具有自主常识产权的三维图形引擎、平台和符合中国建造需求的BIM系统

第五,加速研制和推广应用人工智能设施,如智能监测设施、功能各异的机器人设施等,特别应围绕工程建造的点多、面广、量大和劳动强度高、作业条件差的工艺工序,构建EIM管控平台与工艺技术联动联控的机器人作业环境,进行机器人研制。智能建造是通过计算机技术、网络技术、机械电子技术、建造技术与管理科学的交叉融合,促使建造及施工过程实现数字化设计、机器人主导或辅助施工的工程建造方式,是加快建筑业转型升级,实现建筑业现代化的主导途径。


文章分类: 行业研究
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