廖艷屏

（廣西交通職業(yè)技術學院，廣西 南寧 530023）

0 引言

現(xiàn)如今，人工智能發(fā)展如火如荼，其應用于各個行業(yè)的同時也在行業(yè)內(nèi)發(fā)揮著越來越重要的作用，對各行業(yè)的傳統(tǒng)從業(yè)者及管理模式都帶來了極大的沖擊，其影響不言而喻。傳統(tǒng)的建筑業(yè)除運輸運用到各種大型機械外，更多的施工過程仍然依賴于人工。人工成本不斷增加，但人工效率并沒有同時得到大幅度的提升，且施工質(zhì)量、施工進度也因施工人員的技術水平與建筑公司的管理水平的不同而參差不齊。盡管3D打印技術相較于傳統(tǒng)施工工藝有著較多的優(yōu)點，但由于技術上的限制目前尚未在市場上廣泛應用，且當前學術界和企業(yè)界的研究都側(cè)重于3D打印技術的行業(yè)應用上，有小部分學者著重研究3D打印材料的問題，鮮有學者研究3D打印在建筑行業(yè)施工管理中存在的問題。因此，除了要加大對3D打印技術的研究外，也應就管理方面映射出的問題作出總結(jié)和尋找解決問題的發(fā)展思路，以便未來3D打印技術成熟普遍應用于市場后，從傳統(tǒng)施工管理模式順利轉(zhuǎn)變?yōu)樾录夹g下的施工管理模式。

1 3D打印技術在建筑業(yè)的應用現(xiàn)狀

3D打印技術是一種以數(shù)字模型文件為基礎，將提供的可粘合材料進行連續(xù)的物理層疊加，通過設備打印的方式還原或構(gòu)造的快速成型技術?，F(xiàn)階段，就建筑業(yè)而言，3D打印技術基本處于實驗與摸索階段，但也取得了一定的成績。蘇州的盈創(chuàng)建筑材料公司于2014－08－21，使用一臺巨大的3D打印機，以混凝土作為打印機的“墨水”進行打印，主要利用可回收材料在一天內(nèi)建造了10棟200m2的毛坯房；于2014年在上海張江高新區(qū)青浦園，利用3D打印技術僅花費一天的時間就完成了10棟二層辦公用房的建造；2015年初位于蘇州工業(yè)園區(qū)東方大道的1棟1 100m2的別墅和6層住宅樓的墻體均由3D打印而成。從以上案例不難看出，建筑行業(yè)使用3D打印技術相較于人工施工最顯著的優(yōu)點是：高效省時并且無需使用模具；有效節(jié)約了建筑材料，減少了建造過程中的能源消耗；在施工力量方面，大大降低了人工成本和對施工隊技術水平的依賴；能降低生產(chǎn)時的噪音，保護環(huán)境，實現(xiàn)綠色化生產(chǎn)并節(jié)省成本，其經(jīng)濟效益顯著。雖然3D打印技術高效省時，但該技術目前仍僅多用于賑災重建時所需的臨時建筑的建造。

2 3D打印技術對施工管理的影響

全建筑生命周期一般劃分為四個階段，即規(guī)劃階段、設計階段、施工階段、運營階段。而施工階段是將建筑作品從虛擬轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的最重要的階段，同時也是檢驗3D打印技術優(yōu)劣的應用階段，因此3D打印技術對于施工階段各方面的管理必定有著最直接的影響，主要體現(xiàn)在成本、質(zhì)量、安全管理等方面。

2.1 成本管理的問題

建筑項目是否盈利、盈利多少是一個建筑項目最受人關注的問題，同時也是體現(xiàn)建筑團隊管理水平的一個指標。一旦引入3D打印技術，其涉及各方所承擔的成本以及所應分配的利益也將成為焦點，比如，昂貴的3D打印機成本如何考慮？無論是參與建設項目的任何一方要獨立承擔，其經(jīng)濟壓力都是可想而知的；假如由參與建設項目的多方共同購買，其成本如何分配？假如引進3D打印機的是制造商，則仍然涉及成本和利益分攤的問題：項目完成后3D打印機如何處置？機器殘值如何估量？

由于3D打印技術的特點，在施工過程中不需要腳手架和模板支撐，則項目措施費也相應減少；同時由于機器高效省時，人工費的支出必然降低，工期也會大大縮短，這些對項目成本的影響都是值得關注的。

2.2 質(zhì)量管理的問題

首先能夠被3D打印機使用的建筑材料范圍較小、要求較高，且打印材料的強度、保溫節(jié)能等性能如何保證都是需要在質(zhì)量體系范圍內(nèi)考慮的問題。其次，在3D打印的建筑物中并不含有鋼筋，那么建筑物的抗震性能如何保證？若使用了高強度的建筑材料那么將來在拆除房屋時，建筑垃圾又如何處理？3D打印技術是新興的前沿技術，應用正處于摸索階段，尚不成熟，與有成熟的設計規(guī)范、施工規(guī)范、質(zhì)量規(guī)范的傳統(tǒng)施工方式相比，在設計標準、施工標準以及質(zhì)量標準的制定及體系的形成方面都亟待研究。

2.3 安全管理與責任劃分的問題

利用3D打印機打印出來的建筑物或構(gòu)筑物，一旦發(fā)生質(zhì)量問題，責任應該由誰承擔？是3D打印機的制造商或材料供應商或設計方還是施工方？目前3D打印的方式有兩種：一種是工廠打?。涣硪环N是實時打印。對于超大尺寸的構(gòu)件，運輸及安裝都存在安全問題。

3 3D打印技術在施工管理中的發(fā)展思路

3.1 研發(fā)性價比高的打印材料

由于突出的實用性獲得首都青年創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽銀獎的北京崇建公司自主發(fā)明的建筑渣土3D打印技術，利用了建筑渣土作為打印材料。在我國，每年產(chǎn)生約20億噸建筑垃圾，建筑渣土約占比10%。該技術不僅有著豐富的材料來源，同時也實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，并減少了建筑渣土對城市的污染。由于所使用的材料各方面的性能會影響建筑物的安全性、使用性，因此在3D打印技術中對于材料的應用有著十分嚴格的要求。雖然目前建筑渣土3D打印技術多用于打印施工現(xiàn)場的圍擋墻和護欄等臨建設施，但它同樣給研究者們提供了一個明確可行的思路：充分利用廢棄資源，變廢為寶。此方向不僅實現(xiàn)了資源循環(huán)利用，降低建筑成本，同時還有利于環(huán)境保護和治理。

3.2 與優(yōu)勢技術的有機結(jié)合

BIM技術通過具體的設計參數(shù)進行三維模型設計，3D打印技術實現(xiàn)了三維模式的打印，兩者在虛擬與現(xiàn)實之間的轉(zhuǎn)化在維數(shù)上是吻合的。利用BIM技術可視化、直觀化的技巧及對工程量的反映以及有效的碰撞試驗，能規(guī)避設計上的缺陷，能減少設計變更的產(chǎn)生，在3D打印參數(shù)設置時能提供更有效和更具參考性的數(shù)據(jù)。同時將BIM技術與3D打印技術應用于裝配式建筑，不僅能提高施工效率和施工質(zhì)量，更能減少成本投入，兩者的結(jié)合應成為新技術下的施工管理模式重要的發(fā)展方向。

3.3 小范圍試點推廣應用

要建立完善的質(zhì)量安全標準體系，離不開真實數(shù)據(jù)的支撐?？赏ㄟ^試點工程研究和構(gòu)建標準體系，總結(jié)和建立如打印數(shù)據(jù)、質(zhì)量和成本等各項數(shù)據(jù)庫，為出臺國家標準提供有利的數(shù)據(jù)支持。同時在試點工程中可嘗試成本與利益分配的各種組合，為項目參與各方獲得最佳的項目收益提供經(jīng)驗。

3.4 政府與社會各界參與推廣

新興的技術需要社會各界的參與和推動。政府、建筑企業(yè)、高校和科研機構(gòu)應通力合作，在政府政策的扶持和引導下，校企聯(lián)合并依托科研機構(gòu)進行3D打印技術的研發(fā)、實踐、修正與更新。

4 結(jié)語

3D打印技術是新興的技術類型，目前學術界對其研究也多集中在技術應用上，但在推廣應用的同時也應重視與其相適應的施工管理問題。目前存在著與新興技術匹配的成本、質(zhì)量、進度及安全等方面的問題。從目前的研究來看，配合3D打印技術的應用，在施工管理上可以從研發(fā)合適的材料與優(yōu)勢技術的有機結(jié)合，小范圍試點推廣應用3D打印技術和依托政府與社會各界的參與推廣等方面進行突破，以更好地促進建筑施工的自動化發(fā)展，為傳統(tǒng)施工管理模式順利轉(zhuǎn)變?yōu)樾录夹g下的施工管理模式提供理論依據(jù)。