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創新智能建造技術 促進建築業轉型升級

建築業是我國的支柱產業,但長期以來,我國建築業存在發展粗放、勞動生產率低、建築品質不高、工程耐久性不足、能源與資源消耗大、勞動力日益短缺、科技水平不高等問題。為此,促進建築業轉型升級、實現高質量發展,是必然要求。

當前,住房和城鄉建設部正在開展智能建造試點城市的征集和遴選工作。這將對推動建築業與先進製造技術、新一代信息技術的深度融合,培育智能建造新業態、新模式發揮重要作用,對推動產業轉型升級與提質增效、促進高質量發展具有重要意義。

智能建造是以人工智能為核心的新一代信息技術與工程建造相融合而形成的一種工程建造技術,它不僅是工程建造技術的創新,還將從經營理念、市場形態、產品形態、建造方式以及行業管理等方麵重塑建築業。發展智能建造,是當前建築業突破發展瓶頸、增強核心競爭力、實現高質量發展的關鍵所在。

攻克關鍵技術問題 引領智能建造產業發展

目前通用的基礎繪圖軟件、有限元軟件和BIM(建築信息模型)軟件等基本為國外產品,與我國的標準和建設管理流程不一致,實用性較差,很多國內軟件商隻能基於國外的軟件進行二次開發。我國在采用這些軟件進行工程建造時,一些基礎數據容易泄露,給國家基礎設施方麵的安全帶來巨大威脅。三維圖形和計算分析軟件、高精機器人、高精光學采集儀器等軟件和設備成為我國建築業智能建造的“卡脖子”難題,解決這些問題已經刻不容緩。

因此,必須通過產學研結合的手段,建立以大型建築業央企、國企或民企牽頭,軟件開發商、製造企業和高校及科研院所參與的跨專業、跨行業協同創新體係。以工程實際問題為導向,組織工程、數學、物理、信息、計算機、自動化等多學科交叉研發隊伍,開發具有我國自主知識產權的三維圖形引擎、平台和符合中國建造需求的BIM軟件;突破數據采集與分析、智能控製和優化、新型傳感感知、工程質量檢測監測、故障診斷與維護等一批核心技術和關鍵高端裝備。研發智能數字化設計技術,解決當前工程設計效率低、周期長、人力投入多、出錯率高等問題。研發智能設計與製造的一體化技術,解決設計與生產信息割裂、設計成果難以轉化為生產信息的問題。研發建築部品部件智能製造技術與智能施工機器人技術,在製造與施工中完成危險性較高、環境汙染大、工作繁重或操作重複的工序,有效應對建築業勞動力缺失、勞動強度大、成本高等問題,並確保工程更加安全、高效和環保。研發施工安全智能監控和工程項目智能管控技術,解決施工安全管控難度大、安全事故多、項目管理工作量大、工程進展信息統計滯後等問題。研發智能檢測與監測技術,解決質量檢測技術落後、檢測效率低、質量管控人為因素多、工程全壽命周期運維難度大等問題。

建立健全標準體係 推進智能建造產業發展

智能建造采取的方法、設備、技術等與傳統建造方式有顯著差異,對建造過程中的數字化、精細化、機械化和效率要求也更高。要發展智能建造技術和產業,必須做好智能建造標準化體係的頂層設計,明確總體要求和方案,逐步建立覆蓋設計、生產、施工、檢測、驗收、運維等各方麵的完整標準體係。

智能建造標準應包括數據標準、技術標準、產品標準、質量標準和工作範圍標準。人工智能是智能建造技術的核心,而數據是人工智能技術的重要基礎,因此數據標準是智能建造的基礎標準,包括設計成果交付數據標準、設計與生產一體化數據銜接標準、施工安全監控數據標準、檢測數據標準、運維數據標準、智能算法模型訓練數據標準等。智能建造的技術標準必須針對智能化設計、生產、安裝和管理特點,建立數字化設計、智能生產與施工、智能檢測與監測等方麵的技術標準。智能建造產業發展中將應用大量建築材料、機械設備、信息技術設備等新產品,對這些產品的質量要求均需要建立產品標準和質量標準。對工程整體而言,其質量檢查方法與評價方法都將采用數字化手段,也必須建立相應的質量控製標準。人工智能技術在發展過程中正麵臨各種安全和倫理問題,因此需要編製相關標準區分人和人工智能的各自工作範圍,明確智能設備的管控要求,約束人工智能行為,避免出現各種安全和倫理問題。

重塑建造業務流程 推動工程建造效率提升

數字化和智能化是近年來發展起來的全新技術,目前已經在互聯網、先進製造、金融、交通等領域得到了較為廣泛的應用。這些領域在充分利用數字化和智能化技術過程中,都進行了工藝或業務流程重塑,從而顯著提高了行業效率和科技水平。

建築業要將工業化、數字化和智能化技術充分融合,顯著提高行業的效率、質量、效益和科技水平,也需要進行工藝或業務流程的重塑。發展裝配式建築需要大力發展設計—生產—施工一體化的總承包業務,這就需要進行業務流程重塑,解決以往設計、生產和施工環節割裂問題,提高工程效率和總體效益,降低工程成本。在工程設計環節,采用BIM等數字化技術,可以進行全專業的正向設計,避免出現各專業之間的衝突,這需要對傳統設計業務進行重塑,解決各專業之間配合困難的問題。在生產環節,需要設計形成的成果可直接用於數字化生產,這就對設計的數字化水平、設計與生產的數字化銜接提出了明確要求。在施工環節,傳統施工工藝和流程並不適合數字化質量控製、智能化安全施工監控、智能化工程項目管控、建築機器人等技術的應用,因此需要對傳統施工流程和工藝進行重塑。建築業在引入數字化和智能化技術後,以往的業務流程也需要改進和提升,充分利用新一代信息技術對工程項目進行全過程管理和優化,提升項目效率和效益。

改革工程建設組織模式 服務智能建造產業發展

推進智能建造需要工程項目立項策劃、設計、采購、施工的建造全過程協同,全生命周期、全產業鏈以及工程項目各參與方的數據共享是智能建造的基本前提。傳統的工程項目管理模式的設計、生產、施工等環節割裂,各企業隻考慮自身效益,不考慮項目整體效益,已經不適應智能建造的過程管理。

工程總承包和全過程工程谘詢是當前建築業的發展趨勢。在智能建造的發展過程中,工程總承包企業作為整個產業鏈上的龍頭企業,可以引領整個產業組織集成,打通產業鏈的壁壘,突破工程建造各環節割裂的嚴重問題,解決設計、生產、製作、施工一體化問題以及技術與管理脫節問題,保證工程建設高度組織化,實現產業鏈上的資源優化與整體效益最大化。采用工程總承包模式,有利於企業規模化發展,有利於技術優勢、管理優勢和產業鏈資源配置優勢的充分發揮,能夠有效適應智能建造技術實施帶來的流程重塑。

但目前很多建設單位對工程總承包不了解或缺乏認識,沒有專業的項目管理人才,不具備綜合管理能力和技術能力,無法做到設計與施工的深度融合,不能發揮工程總承包模式集設計、采購、施工為一體的優勢,並不是真正意義上的工程總承包管理模式。因此,行業主管部門要進一步引導建設單位積極采用與智能建造產業發展相適應的工程總承包管理模式,培育一批具有智能建造係統解決方案能力的工程總承包企業,打造智能建造產業鏈。

加快創新人才培養 支撐智能建造產業發展

智能建造是一個新興產業,相關人才嚴重短缺,亟須培養研發、設計、生產、施工、管理和運維方麵的人才。一要培養智能建造技術研發人才。智能建造技術是一種多學科交叉的先進技術,既需要掌握傳統的土木建築知識,又需要精通人工智能算法、物聯網、通信技術、雲計算、機器人、計算機、智能製造和先進設備等方麵的知識,傳統的土木建築專業技術人才難以承擔這種多學科交叉的研究工作。二要培養適應智能建造產業發展的技術人才。這類技術人才既需要掌握傳統土木建築技術和經驗,又需要具備建築工業化、信息化的思維,能夠在全產業鏈上實施和應用智能建造技術,當前的土木建築專業畢業生難以達到這樣的要求。三要大力培養智能建造產業工人。下一步需要重點培養具備智能生產、智能施工、智能檢測監測、智能運維等專業技能的建築產業工人。目前我國的建築工人以農民工為主,隻熟悉現場的粗放式手工作業,對建築工業化和數字化技術不了解,很難承擔智能建造相關工作。

高等院校要改革人才培養模式,完善人才培養體係,設置智能建造專業,建設多學科交叉的課程體係,努力培養高層次學科交叉型、複合型專業技術人才和經營管理人才;職業院校要積極開展土木建築類專業的改造和升級,培養具有智能建造技術實施能力的技術應用型人才;鼓勵骨幹企業和研發單位依托重大項目、示範工程,培養一批領軍人才;加強國際交流,改革人才評價機製,完善人才合作機製和激勵機製。

來源:中國建設新聞網      作者:周緒紅 劉界鵬


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