智能建造是什么、为什么、做什么、怎么做?

智能建造已成为建筑业发展的必然趋势和转型升级的重要抓手。但是目前在推进智能建造过程中仍存在不落地、不务实的情况。本文从智能建造是什么、为什么和做什么等方面对智能建造的内涵、意义以及内容进行介绍,最后就如何务实推进智能建造提出建议。

智能建造是什么

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、积累和系统化过程,是构建基于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。

推进智能建造应该着重从3个重点内容着手

一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;

二是数字化协同设计,利用现代化信息技术对工程项目的工程立项、设计与施工的策划阶段,进行全专业、全过程、全系统协同策划;

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。

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软件开发。智能建造应特别强调机器人代替人进行现场施工,从而改善建筑业作业形态,逐渐实现施工现场少人化,直至无人化施工。

智能建造为什么

改革开放以来,我国建筑业发展迅速,取得了巨大成绩。主要有以下几个方面:

一是国民经济的支柱产业作用更加突出,2020年建筑业增加值占国内生产总值比重为7.18%,带动上下游50多个产业发展,并提供了大量的就业岗位;

二是为城镇化建设和民生改善作出重要贡献,2020年我国城镇化率超过60%,2019年我国城镇居民人均住房建筑面积为39.8平方米,比1978年提高了近5倍;

三是我国建造水平不断提升,全球前10位的超高层建筑我国占据7位,诸如国家体育场(鸟巢)、北京大兴国际机场、G20杭州峰会主会场等一批公共建筑惊艳世界,我国在超深、超长、超高和超大跨等工程结构领域的建造能力持续提升,广受世人赞誉;

四是我国建筑业对外承包营业额稳步增加,国际竞争力提高,2019年对外承包营业额与合同额分别比上年增长2.28%和7.63%,占全球250强总额度的24.4%;

五是用信息技术改造建筑业方面成效显著,现在建筑业对信息技术的依赖无处不在,很难想象如果没有信息与建造技术的高度融合,类似“两山”医院这样的工程项目怎么能够如此高效完成,因此,信息技术促使建筑业的工作效率大幅提升。

然而,随着我国经济由高速增长转向高质量发展阶段,建筑业逐渐进入存量时代,发展面临下列挑战:

一是传统管理体制和建造模式相对落后,效率不高。

二是劳动密集、现场作业环境差、劳动强度高的情况没有根本改变,产业用工成本高,就业吸引力弱,劳动者老龄化严重。

三是行业的信息化水平不高,智能建造推进总体滞后。主要表现为简单搬用外国技术,原创性技术不多,少有自主知识产权的文字和图形处理的基础性软件系统;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。

综上,目前在推动智能建造方面,除了建筑业的信息化水平有较大提升之外,我国已经拥有世界最大的建筑信息模型(BIM)技术应用的体量,在机器人的研制方面也已起步,但我们没有自主知识产权的BIM基础平台和三维图形系统及其引擎。建造信息技术的巨量投入被碎片化,少有在解决智能建造“卡脖子”技术方面的明显突破,智能建造推进面临的挑战非常严峻,应该引起业内的高度重视。

我国一直高度重视信息技术与产业发展间的融合。世界正在进入以信息产业为主导的经济发展时期。我们要把握数字化、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。

2011年、2015年、2016年,住房和城乡建设部先后发布了《2011~2015年建筑业信息化发展纲要》《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》和《2016~2020年建筑业信息化发展纲要》等文件,要求建筑业企业对大数据、云计算、物联网、3D打印以及智能化等技术进行应用。2020年7月,住房和城乡建设部等多个部门颁发《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》,进一步明确提出了智能建造与建筑工业化协同发展的智能建造产业体系。推进智能建造已经成为国家推进建筑业高质量发展的关键举措。

基于目前我国建筑业的现状分析和政策导向,建筑业推进智能建造已是大势所趋,重点体现在以下方面:

一是建筑业高质量发展要求的驱使。建筑业要走高质量发展之路,必须做到“四个转变”:从“数量取胜”转向“质量取胜”;从“粗放式经营”转向“精细化管理”;从“经济效益优先”转向“绿色发展优先”;从“要素驱动”转向“创新驱动”。实现这些转变,智能建造是重要手段。

二是工程品质提升的需要。进入新时代,经济发展的立足点和落脚点是最大限度满足人民日益增长的美好生活需要,其中工程品质提升是公众的重要需求。工程品质的“品”是人们对审美的需求;“质”是工艺性、功能性以及环境性的大质量要求。推进智能建造是加速工程品质提升的重要方法。

三是改变建筑业作业形态的有力抓手。建筑业属于劳动密集产业,现场需要大量人工,如何坚持“以人为本”的发展理念,改善作业条件,减轻劳动强度,尽可能多地利用建筑机器人取代人工作业,已经成为建筑业寻求发展的共识。

四是提升工作效率,推动行业转型升级的必然。目前建筑业劳动生产率不高,主因是缺少建造全过程、全专业、全参与方和全要素协同实时管控的智能建造平台的高效管控,缺少便捷、实用和高效作业的机器人施工。

五是实现“零距离”管控工程项目的利器。推进智能建造充分发挥信息共享优势,借助于互联网和物联网等信息化手段,建造相关方可以便捷使用的工程项目建造管控平台,实现零距离、全过程、实时性的管控工程项目。

“新基建”的提出,为加速推进智能建造提供了难得机遇。“新基建”主要包括第五代移动通信技术基站、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、工业互联网等领域。“新基建”推动了新兴技术的信息基础设施,新兴技术与“旧基建”融合的基础设施和支撑科学研究、技术开发、产品研制的创新基础设施3类基础设施建设。新基建为加速推进智能建造提供了更加完善的基础设施条件,我们务必抓住机遇,努力进取,加速推进智能建造。

智能建造做什么

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,重视开发自主知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软件系统,对于提升核心技术能力至关重要。

综上,智能建造是复杂的系统工程,应以提质增效为目标,不作秀,不浮躁,全面部署,扎实推进,方可取得实效。

务实推进智能建造

智能建造在我国起步较晚,但是目前已具备良好基础,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,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。

一是研发具有自主知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。

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,会同软件开发商“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,创建我国具有自主知识产权的图形系统。

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软件,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知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。

智能建造以工程全生命期综合效益最大化为目标,重点关注管理流程再造,重点强调建造过程的质量安全保障和资源系统管控、数字化设计和机器人作业的协同建造方式。让我们携手并进,秉承原始创新、集成创新、引进消化吸收再创新的方法,注重实效,不懈探索,辛勤耕耘,扎实推进智能建造。#智能建造#

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【义安区打造美丽乡村建设“义安特色”案例】2021年,义安区紧盯“全市做示范、全省争一流、全国有影响”战略定位,以中心村建设和农村人居环境整治为抓手,高点定位、精心实施、全力推进,全区共有12个美丽乡村建设民生工程,截至8月10日,工程建设进度整体达40%。重点从以下六个方面全力打造美丽乡村建设:

一是以规划编制为引领提升建设品味。注重规划引领,顺安镇城山村、天门镇金塔村等中心村秉承“尊重自然美、注重个性美、构建整体美”原则,结合全区总体规划和土地利用总体规划等上位规划,统筹考虑山、水、田、林、路等生产生活要素,在尽可能保留村庄原始风貌基础上,完成全区村庄布点规划和中心村建设规划。突出生态优先,坚持以“符合实际、顺应民意、彰显特色”为原则,高起点编制中心村建设规范,突出生态保护、绿色优先,打造“生态宜居村庄美”建设目标。注重内涵挖掘,胥坝乡长杨村、西联镇万丰村等中心村按照“一村一特色、一村一韵味”思路,对每个省级中心村进行主题定位,充分挖掘村庄的历史文化,谋划个性特点和特色,突出别具风格的村庄亮点,并在村口标识、文化长廊等重要节点上予以体现,努力建设“高质量”“有内涵”的美丽乡村。

二是以农民群众为主体发挥主力作用。尊重群众意见,老洲乡和平村、西联镇垅上村等中心村对规划编制、方案制定、项目确定等重大事项,采取村民代表大会、村民理事会协商等形式,向群众公开,听群众意见,切实做到“群众事群众定、群众办”。鼓励群众参与,天门镇兴化村、顺安镇新湖村等中心村在不增加农民负担前提下,对墙体外立面改造、“三清四拆”等“户建项目”,由村民理事会按照规章程序组织农民自建自用自管,既节约了建设成本,又激发了群众参与热情。接受群众监督,采取聘请老党员、老干部、老教师等“五老人员”为义务质量监督员,对项目建设全过程进行监督,确保施工管理和建后维护管理更加高效,着力打造功能完善、生活便利、舒适宜居的人居环境,提高农村居民的满意度。

三是以环境整治为基础推进项目建设。精心布局彰显特色,结合山区、洲区、圩区三种地形,在自然环境、建设模式上凸显多样性。对特色较为明显的中心村及特色自然村,按照“1个中心村+1个特色自然村”的模式进行重点打造。村庄整治全面推进,遵循“四先四后”思路,大力推行 “六个一”工作法,重点实施道路整治提升、河渠塘坝改造、排污净化、村庄整治和亮化等八大工程,全面提升村庄整治成效,形成了“沿线有亮点、路段有特色、四季有景观”格局。厕所改造纵深推进,坚持规范化建设、无害化处理、资源化利用、精细化管理,推进农村厕所改造1131户,同步建立运行“乡镇(办)改厕管护服务站+维修服务机制、粪污清运服务机制、粪污资源化利用机制”的农村改厕管护“一站三机制”,形成“交户使用、入站管护、社会服务”管护闭环。

四是以队伍建设为抓手提高工作水平。组织领导方面,成立了由区长任组长的领导小组,下设规划建设、产业发展、公共事业发展和农村产权制度改革等5个工作指导组,分别由区委、区政府分管领导兼任组长。分工协作方面,建立了“村为主、乡镇负总责、区直部门参与指导”的工作机制,明确项目业主单位为属地乡镇政府和中心村所在行政村,区直部门做好日常业务指导、对上争取项目等工作。机制建立方面,建立健全了美丽乡村建设工作领导小组例会、区领导联系省级中心村制度、联络员制度等各项工作规章制度,并细化部署,落实到具体人头。

五是以多元投入为关键增强资金保障。积极探索“政府奖补+村民自筹+村企共建”多元化资金筹集模式。在财政投入方面,2021年建设省级中心村12个,计划安排财政专项资金4800多万元,其中省级补助资金1200万元,市级配套资金1200万元,区级配套资金2400万元。在自筹资金方面,积极引导村民积极主动筹资投劳,参与建筑外立面改造、庭院卫生整治等户建项目,据统计,农民自筹资金近800万元。在村企共建方面,动员在铜重点企业,通过认捐项目等形式参与美好乡村建设,目前共有10多家企业参与共建美好乡村,到位资金500余万元。

六是以综合管理为根本保障建设成果。强化项目管理,由区招投标中心、美丽乡村办和所在镇乡镇牵头,对所有美丽乡村建设工程项目实行分级招投标,并加强项目建设的跟踪指导,有效保障工程质量。强化长效管理,在统筹使用好农村清洁工程、农村公路养护等资金基础上,区级财政按照每个建成省级中心村10万元/年的标准安排管护资金800万元,并严格考核奖惩,确保美丽乡村“长治久美”。强化自主管理,充分借助900余名专职农村保洁员队伍,加大对已建中心村的日常保洁,防止“脏乱差”反弹回潮。

目前,项目施工进入“黄金期”,我们将坚持“时间不变、标准不变、力度不减、效果不减”的原则,深入美丽乡村建设工作,努力按照时间节点要求,保质保量完成年度任务。

一是把紧“责任链”,制度化推动年度任务落实。坚持把美丽乡村建设作为“一把手”工程,进一步落实“村为主、乡镇负总责、区直部门参与指导”推进机制,坚持并完善“周统计、周督查、周调度、月通报”调度机制,强化协调调度,加强督促检查,确保各项工作落到实处。与此同时,通过加强宣传教育、积极倡导文明新风等方式,激发农民群众参与美丽乡村建设行动自觉。

二是把准“着力点”,加速度推进美丽乡村建设。常态化开展好村庄清洁行动,加快推进房前屋后整治、沟塘清淤等清拆工作,同步开展好项目招投标前期准备工作。继续遵循“先整治后建设、先地下后地上”建设思路,排工期、排进度,科学调度、集中攻坚,立即启动雨污分流、卫生改厕、污水处理等地下工程项目建设,统筹谋划其它待建项目、拟定开工时间,力争12月底前完成12个省级中心村建设任务。

三是把控“质量关”,高效率开展实施过程监管。为确保美丽乡村建设扎实推进,制定项目建设清单,明确时间表和路线图,实行“周统计、周督查、周调度、月通报”机制,强化协调调度,加强督促检查,确保各项工作落到实处;加强过程管控,成立工作专班,区美丽办负责牵头抓总实行联络员包片联系村负责制,相关乡镇分别明确一名副职和抽调一批精干力量成立中心村现场指挥部,进行驻点办公,切实做好美丽乡村建设全程监管,推进项目规范实施。

四是把好“管护关”,高质量进行建后运行维护。完善《铜陵市义安区美丽乡村建设长效管护办法》,建立农村环境综合整治、道路管护、美丽乡村中心村管护、河沟塘坝管护“四位一体”的运行维护机制,确保健康长效运行。进一步完善“一约四会”“门前三包”等约束制度,激励引导农民群众主动爱护和维护环境卫生,形成民建、民管、民享的长效管护机制,巩固美丽乡村建设成果。(资料图 来源铜陵日报社 记者 周峰 摄)


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