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(jìn)智能建造過(guò)程中仍存在不落地、不務(wù)實(shí)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(jìn)行介紹，最后就如何務(wù)實(shí)推進(jìn)智能建造提出建議。
建造是建設工程項目的“制造”全過(guò)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(chēng)。工程建造與其他工業(yè)產(chǎn)品制造一樣，必須立足于產(chǎn)品的全生命期的經(jīng)濟技術(shù)性能和效益的最大化。智能建造是面向工程產(chǎn)品全生命期，實(shí)現泛在感知條件下建造生產(chǎn)水平提升和現場(chǎng)作業(yè)賦能的高級階段；是工程立項策劃、設計和施工技術(shù)與管理的信息感知、傳輸、積累和系統化過(guò)程，是構建基于互聯(lián)網(wǎng)的工程項目信息化管控平臺，在既定的時(shí)空范圍內通過(guò)功能互補的機器人完成各種工藝操作，實(shí)現人工智能與建造要求深度融合的一種建造方式。推進(jìn)智能建造應該著(zhù)重從3個(gè)重點(diǎn)內容著(zhù)手：一是構建工程建造信息模型（Engineering Information Modeling，簡(jiǎn)稱(chēng)EIM）管控平臺，EIM管控平臺是針對工程項目建造的全過(guò)程、全參與方和全要素的系統化管控而開(kāi)發(fā)的建造過(guò)程多源信息自動(dòng)化管控系統；二是數字化協(xié)同設計，利用現代化信息技術(shù)對工程項目的工程立項、設計與施工的策劃階段，進(jìn)行全專(zhuān)業(yè)、全過(guò)程、全系統協(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(shù)的驅動(dòng)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(kāi)發(fā)以及建筑的三維空間描述和真實(shí)感表達的系列軟件開(kāi)發(fā)。智能建造應特別強調機器人代替人進(jìn)行現場(chǎng)施工，從而改善建筑業(yè)作業(yè)形態(tài)，逐漸實(shí)現施工現場(chǎng)少人化，直至無(wú)人化施工。
改革開(kāi)放以來(lái)，我國建筑業(yè)發(fā)展迅速，取得了巨大成績(jì)。主要有以下幾個(gè)方面：一是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)作用更加突出，2020年建筑業(yè)增加值占國內生產(chǎn)總值比重為7.18%，帶動(dòng)上下游50多個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并提供了大量的就業(yè)崗位；二是為城鎮化建設和民生改善作出重要貢獻，2020年我國城鎮化率超過(guò)60%，2019年我國城鎮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7位，諸如國家體育場(chǎng)（鳥(niǎo)巢）、北京大興國際機場(chǎng)、G20杭州峰會(huì )主會(huì )場(chǎng)等一批公共建筑驚艷世界，我國在超深、超長(cháng)、超高和超大跨等工程結構領(lǐng)域的建造能力持續提升，廣受世人贊譽(yù)；四是我國建筑業(yè)對外承包營(yíng)業(yè)額穩步增加，國際競爭力提高，2019年對外承包營(yíng)業(yè)額與合同額分別比上年增長(cháng)2.28%和7.63%，占全球250強總額度的24.4%；五是用信息技術(shù)改造建筑業(yè)方面成效顯著(zhù)，現在建筑業(yè)對信息技術(shù)的依賴(lài)無(wú)處不在，很難想象如果沒(méi)有信息與建造技術(shù)的高度融合，類(lèi)似“兩山”醫院這樣的工程項目怎么能夠如此高效完成，因此，信息技術(shù)促使建筑業(yè)的工作效率大幅提升。然而，隨著(zhù)我國經(jīng)濟由高速增長(cháng)轉向高質(zhì)量發(fā)展階段，建筑業(yè)逐漸進(jìn)入存量時(shí)代，發(fā)展面臨下列挑戰：一是傳統管理體制和建造模式相對落后，效率不高。二是勞動(dòng)密集、現場(chǎng)作業(yè)環(huán)境差、勞動(dòng)強度高的情況沒(méi)有根本改變，產(chǎn)業(yè)用工成本高，就業(yè)吸引力弱，勞動(dòng)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(jìn)總體滯后。主要表現為簡(jiǎn)單搬用外國技術(shù)，原創(chuàng )性技術(shù)不多，少有自主知識產(chǎn)權的文字和圖形處理的基礎性軟件系統；少有高效實(shí)用的人工智能工具和施工現場(chǎng)作業(yè)機器人；缺乏切實(shí)推動(dòng)工程項目智能建造有效實(shí)施的數字化管控平臺，促進(jìn)行業(yè)轉型升級的效果不明顯。綜上，目前在推動(dòng)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(jīng)擁有世界最大的建筑信息模型（BIM）技術(shù)應用的體量，在機器人的研制方面也已起步，但我們沒(méi)有自主知識產(chǎn)權的BIM基礎平臺和三維圖形系統及其引擎。建造信息技術(shù)的巨量投入被碎片化，少有在解決智能建造“卡脖子”技術(shù)方面的明顯突破，智能建造推進(jìn)面臨的挑戰非常嚴峻，應該引起業(yè)內的高度重視。我國一直高度重視信息技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展間的融合。世界正在進(jìn)入以信息產(chǎn)業(yè)為主導的經(jīng)濟發(fā)展時(shí)期。我們要把握數字化、網(wǎng)絡(luò )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(dòng)能，帶動(dòng)建筑業(yè)轉型升級。2011年、2015年、2016年，住房和城鄉建設部先后發(fā)布了《2011~2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應用的指導意見(jiàn)》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)對大數據、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、3D打印以及智能化等技術(shù)進(jìn)行應用。2020年7月，住房和城鄉建設部等多個(gè)部門(mén)頒發(fā)《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導意見(jiàn)》，進(jìn)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(chǎn)業(yè)體系。推進(jìn)智能建造已經(jīng)成為國家推進(jìn)建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵舉措。基于目前我國建筑業(yè)的現狀分析和政策導向，建筑業(yè)推進(jìn)智能建造已是大勢所趨，重點(diǎn)體現在以下方面：一是建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展要求的驅使。建筑業(yè)要走高質(zhì)量發(fā)展之路，必須做到“四個(gè)轉變”：從“數量取勝”轉向“質(zhì)量取勝”；從“粗放式經(jīng)營(yíng)”轉向“精細化管理”；從“經(jīng)濟效益優(yōu)先”轉向“綠色發(fā)展優(yōu)先”；從“要素驅動(dòng)”轉向“創(chuàng )新驅動(dòng)”。實(shí)現這些轉變，智能建造是重要手段。二是工程品質(zhì)提升的需要。進(jìn)入新時(shí)代，經(jīng)濟發(fā)展的立足點(diǎn)和落腳點(diǎn)是最大限度滿(mǎn)足人民日益增長(cháng)的美好生活需要，其中工程品質(zhì)提升是公眾的重要需求。工程品質(zhì)的“品”是人們對審美的需求；“質(zhì)”是工藝性、功能性以及環(huán)境性的大質(zhì)量要求。推進(jìn)智能建造是加速工程品質(zhì)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(dòng)密集產(chǎn)業(yè)，現場(chǎng)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(dòng)強度，盡可能多地利用建筑機器人取代人工作業(yè)，已經(jīng)成為建筑業(yè)尋求發(fā)展的共識。四是提升工作效率，推動(dòng)行業(yè)轉型升級的必然。目前建筑業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率不高，主因是缺少建造全過(guò)程、全專(zhuān)業(yè)、全參與方和全要素協(xié)同實(shí)時(shí)管控的智能建造平臺的高效管控，缺少便捷、實(shí)用和高效作業(yè)的機器人施工。五是實(shí)現“零距離”管控工程項目的利器。推進(jìn)智能建造充分發(fā)揮信息共享優(yōu)勢，借助于互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等信息化手段，建造相關(guān)方可以便捷使用的工程項目建造管控平臺，實(shí)現零距離、全過(guò)程、實(shí)時(shí)性的管控工程項目。
“新基建”的提出，為加速推進(jìn)智能建造提供了難得機遇?！靶禄ā敝饕ǖ谖宕苿?dòng)通信技術(shù)基站、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車(chē)充電樁、大數據中心、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域?！靶禄ā蓖苿?dòng)了新興技術(shù)的信息基礎設施，新興技術(shù)與“舊基建”融合的基礎設施和支撐科學(xué)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品研制的創(chuàng )新基礎設施3類(lèi)基礎設施建設。新基建為加速推進(jìn)智能建造提供了更加完善的基礎設施條件，我們務(wù)必抓住機遇，努力進(jìn)取，加速推進(jìn)智能建造。
通過(guò)智能建造推進(jìn)，切實(shí)實(shí)現建筑業(yè)轉型升級和提質(zhì)增效，應重點(diǎn)做好如下幾個(gè)方面的工作：第一，創(chuàng )建利于工程項目推進(jìn)智能建造的體制機制。進(jìn)一步明確政府、行業(yè)、企業(yè)在推進(jìn)智能建造過(guò)程中的作用和職責，快速形成協(xié)同推進(jìn)之大勢，對于促進(jìn)智能建造至關(guān)重要。第二，推進(jìn)智能建造，科技研發(fā)工作必須先行。智能建造是傳統建造技術(shù)與現代化技術(shù)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，持續加大科研投入，持續進(jìn)行科技攻關(guān)，方能取得實(shí)質(zhì)性效果。第三，加快創(chuàng )建EIM管控平臺。工程項目的系統化管控是實(shí)現建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的基本要求，創(chuàng )建EIM管控平臺，實(shí)現工程項目的系統化管控，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(jìn)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(zhuān)業(yè)參與的科技攻關(guān)體系，組織多專(zhuān)業(yè)進(jìn)行建造機器人研制的聯(lián)合攻關(guān)，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。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(zhuān)業(yè)分包等相關(guān)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(gè)層面體現權責分工，聚焦項目策劃能力、資源整合能力和過(guò)程管控能力提升，進(jìn)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，賦能提質(zhì)增效。第六，加速專(zhuān)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(zhuān)業(yè)協(xié)同設計的數字化平臺，打破各專(zhuān)業(yè)設計分離的現狀，從整體層面設計工程產(chǎn)品，達到整體工程質(zhì)量最優(yōu)。第七，研發(fā)“工程建造+”，將新型技術(shù)融入傳統建造技術(shù)。智能建造推進(jìn)更應關(guān)注針對施工過(guò)程的工藝、工序特點(diǎn)，環(huán)境感知要求，融合“大智云物移”等現代化信息技術(shù)，形成“質(zhì)量安全+”“幕墻工程+”“鋼筋工程+”等融合技術(shù)，以便實(shí)現施工的高效化、工藝的精細化和工程的品質(zhì)化。
第八，重視開(kāi)發(fā)自主知識產(chǎn)權的計算機底層支撐系統、操作系統和辦公系統。目前普遍使用的計算機三維圖形及其BIM系統、底層操作系統windows以及辦公系統office大多源自境外，開(kāi)發(fā)自主可控的支撐智能建造的計算機軟件系統，對于提升核心技術(shù)能力至關(guān)重要。
綜上，智能建造是復雜的系統工程，應以提質(zhì)增效為目標，不作秀，不浮躁，全面部署，扎實(shí)推進(jìn)，方可取得實(shí)效。
智能建造在我國起步較晚，但是目前已具備良好基礎，應借助我國大市場(chǎng)的優(yōu)勢，停止作秀，扎實(shí)推進(jìn)，務(wù)求實(shí)效，改變目前智能建造技術(shù)和管理碎片化的開(kāi)發(fā)狀態(tài)。第一，加快工程項目管理體制機制的變革，加速推進(jìn)工程項目總承包模式。推進(jìn)智能建造需要工程項目立項策劃、設計、施工的建造全過(guò)程協(xié)同進(jìn)行，呼喚“工程總承包+全過(guò)程工程設計咨詢(xún)服務(wù)”的工程項目管理體制機制的加速推進(jìn)。工程總承包企業(yè)應承擔“工程總承包負總責”的責任，管理觸角向前后延伸；以注冊建筑師為主導的工程設計咨詢(xún)應對建筑全生命期的運行質(zhì)量、環(huán)境適宜性和功能性等承擔相應責任。數字化協(xié)同設計是智能建造的基礎，務(wù)必全力推進(jìn)。建立“大設計”理念是智能建造推進(jìn)的充分和必要條件，著(zhù)力推進(jìn)土建與機電設備的施工圖與專(zhuān)項施工圖設計及其深化設計、工程組織設計、工程施工組織設計、工程施工方案設計的“工程項目四個(gè)同步設計”。第二，智能建造應做好頂層設計。推進(jìn)智能建造應做好頂層設計，整體規劃，分步實(shí)施。一是研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的三維圖形系統；二是研發(fā)BIM；三是構建基于BIM的EIM管控平臺；四是研制人工智能設施，如智能監測設施、功能各異的機器人設施等。城市建設信息管控平臺（CIM）應在城市規劃的基礎上，集成區域內的建筑、市政、鐵路、公路、橋梁、水利等各類(lèi)工程的EIM管控平臺信息。通過(guò)EIM管控平臺信息合成、累積和過(guò)濾而形成。即智能建造是復雜的系統工程，應以行業(yè)“提質(zhì)增效”為導向，整體規劃，分步實(shí)施，秉承“不求一次成優(yōu)，但求取得實(shí)效”的持續改進(jìn)思路，為切實(shí)提高行業(yè)發(fā)展質(zhì)量作出貢獻。第三，基于工程建造的復雜性，應在工程建造服務(wù)、管理、場(chǎng)景和流程再造、創(chuàng )新和固化研究的基礎上，會(huì )同軟件開(kāi)發(fā)商“化整為零”開(kāi)發(fā)若干子系統，在推廣應用的基礎上持續改進(jìn)，進(jìn)而針對不同需求進(jìn)行相應子系統組合，實(shí)現若干子系統的集成“積零為整”，逐漸形成適于工程項目多方協(xié)同的系統化管控平臺，實(shí)現對工程項目實(shí)施的全過(guò)程、全要素和全參與方管控，最終創(chuàng )建具有我國原創(chuàng )血統的工程項目建造的信息流、物資流、資金流實(shí)時(shí)管控和運行的系統化工作平臺——EIM管控平臺。第四，創(chuàng )新開(kāi)發(fā)思路，創(chuàng )建我國具有自主知識產(chǎn)權的圖形系統?，F行BIM三維圖形輸入的參數化設計方法，與我國技術(shù)人員熟悉的輸入方法不相吻合，普及性差。應該凝聚優(yōu)勢資源，創(chuàng )新開(kāi)發(fā)思路，在我國技術(shù)人員熟悉的平面設計方法的基礎上開(kāi)發(fā)系統的內設轉換軟件，自動(dòng)生成三維空間圖形，進(jìn)行真實(shí)感表現，攻克“卡脖子”的三維圖形系統的技術(shù)難關(guān)，研究形成我國具有自主知識產(chǎn)權的三維圖形引擎、平臺和符合中國建造需求的BIM系統。第五，加速研制和推廣應用人工智能設施，如智能監測設施、功能各異的機器人設施等，特別應圍繞工程建造的點(diǎn)多、面廣、量大和勞動(dòng)強度高、作業(yè)條件差的工藝工序，構建EIM管控平臺與工藝技術(shù)聯(lián)動(dòng)聯(lián)控的機器人作業(yè)環(huán)境，進(jìn)行機器人研制。智能建造是通過(guò)計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、機械電子技術(shù)、建造技術(shù)與管理科學(xué)的交叉融合，促使建造及施工過(guò)程實(shí)現數字化設計、機器人主導或輔助施工的工程建造方式，是加快建筑業(yè)轉型升級，實(shí)現建筑業(yè)現代化的主導途徑。智能建造以工程全生命期綜合效益最大化為目標，重點(diǎn)關(guān)注管理流程再造，重點(diǎn)強調建造過(guò)程的質(zhì)量安全保障和資源系統管控、數字化設計和機器人作業(yè)的協(xié)同建造方式。讓我們攜手并進(jìn)，秉承原始創(chuàng )新、集成創(chuàng )新、引進(jìn)消化吸收再創(chuàng )新的方法，注重實(shí)效，不懈探索，辛勤耕耘，扎實(shí)推進(jìn)智能建造。（本文作者：肖緒文，中國工程院院士、中國建筑股份有限公司首席專(zhuān)家）
