張守軍

天津市和平區(qū)住房和建設(shè)委員會(huì)綜合行政執(zhí)法支隊(duì) 天津 300020

丁烈云[1]院士、肖緒文[2]院士、盧春房[3]院士對(duì)智能建造給出了定義。丁烈云院士認(rèn)為智能建造要以業(yè)務(wù)模式為核心，在正確發(fā)展理念的引領(lǐng)下，發(fā)揮數(shù)字技術(shù)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、便捷等價(jià)值。在工程實(shí)踐中，錢七虎[4]院士、毛志兵[5]、李久林[6]等學(xué)者提出了智慧建造，錢七虎院士認(rèn)為，智能建造是針對(duì)某項(xiàng)技術(shù)、某個(gè)功能和某種設(shè)備單元而言的，而智慧建造是對(duì)復(fù)雜的大系統(tǒng)和巨系統(tǒng)而言的，包括感知、認(rèn)知、傳輸、服務(wù)等多功能的系統(tǒng)。智慧建造讓工程具備感知功能，建筑業(yè)將向少人化、無人化發(fā)展，未來發(fā)展空間在地下。以往專家研究成果深刻闡明智慧建造管理內(nèi)涵，數(shù)字技術(shù)與建筑業(yè)融合特點(diǎn)，預(yù)判發(fā)展趨勢(shì)，為推動(dòng)智慧建造指明了方向。

本文旨在闡明如何從多個(gè)維度推進(jìn)智慧建造發(fā)展，針對(duì)四個(gè)主要維度特點(diǎn)和問題，逐個(gè)提出解決方案和突破點(diǎn)。運(yùn)用管理清單和管理工具，在龐雜的管理內(nèi)容中，化繁為簡(jiǎn)，找出要因，從而指導(dǎo)各維度之間的互相促進(jìn)，協(xié)同聯(lián)動(dòng)。

1 國際、國內(nèi)及天津智慧建造的發(fā)展趨勢(shì)

在國際建筑業(yè)領(lǐng)域，智能建造技術(shù)逐步成為發(fā)展建筑業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，各國均積極制定建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃和戰(zhàn)略。2020年，我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等13部委聯(lián)合發(fā)布的《推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出，需要大力推進(jìn)建筑工業(yè)化、數(shù)字化、智能化升級(jí)，加快建造方式轉(zhuǎn)變，推動(dòng)建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

天津市已初步建成了高效率、大容量的寬帶城域網(wǎng)，信息基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)能力達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，尤其在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新興產(chǎn)業(yè)方面，技術(shù)發(fā)展起步早、推廣快，已經(jīng)形成以智能終端、機(jī)器人、智能安防、智能制造、智能醫(yī)療等9大領(lǐng)域?yàn)榇淼闹悄芸萍紤?yīng)用場(chǎng)景。這些高端應(yīng)用場(chǎng)景，都為智慧建造的需求和發(fā)展提供了充足條件。

2 地區(qū)性智慧建造的多維度推進(jìn)

2.1 管理創(chuàng)新

1）政府管理層面。一是通過重點(diǎn)項(xiàng)目集中管理，對(duì)智慧建造相關(guān)行業(yè)形成引導(dǎo)。重點(diǎn)項(xiàng)目挖掘出攻關(guān)清單，提前布局引導(dǎo)相關(guān)行業(yè)，防止攻關(guān)時(shí)期資金乏力、推廣時(shí)期應(yīng)用不暢的問題。目前存在問題是企業(yè)攻關(guān)創(chuàng)新動(dòng)力不足，既希望政府加強(qiáng)智慧建造管理，帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)自身成本優(yōu)化，又擔(dān)心精準(zhǔn)監(jiān)管，使經(jīng)營空間縮小。解決方案是以地區(qū)重點(diǎn)工程為示范和標(biāo)桿，對(duì)攻關(guān)企業(yè)給予各項(xiàng)政策鼓勵(lì)。企業(yè)對(duì)重點(diǎn)工程有創(chuàng)優(yōu)、樹品牌、打造自身科技能力等需求，能夠承受高投入、強(qiáng)監(jiān)管。必須形成先行先試的突破點(diǎn)，形成創(chuàng)新成果后，通過大量標(biāo)準(zhǔn)工程推廣普及，提升整個(gè)行業(yè)的智慧建造管理水平。重點(diǎn)工程投資體量大，對(duì)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造、施工、運(yùn)維帶動(dòng)作用強(qiáng)。以超級(jí)工程、重難點(diǎn)工程為突破點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)智慧建造關(guān)鍵躍升，重在突破。通過反復(fù)周轉(zhuǎn)應(yīng)用相關(guān)創(chuàng)新設(shè)備、技術(shù)，攤銷和降低創(chuàng)新成本，在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)完善和迭代升級(jí)。二是在工程總承包基礎(chǔ)上嘗試投資建造一體化，暢通投資與建造管理鏈條，解決環(huán)節(jié)多、管理割裂問題。建筑工業(yè)化的一個(gè)發(fā)展方向是裝配式建筑，裝配式建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)安全系數(shù)過高，施工便捷性偏低，造成裝配式建筑總體成本偏高，無法替代現(xiàn)澆式建筑。投資建造一體化意義在于激發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)優(yōu)化創(chuàng)新，大幅度降低裝配式建筑成本，使裝配式建筑被社會(huì)主動(dòng)接受，是促進(jìn)建筑工業(yè)化的內(nèi)源動(dòng)力。具體措施上還要調(diào)動(dòng)民營企業(yè)的體制優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)人員技術(shù)與成本一體化考核，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)創(chuàng)新突破，降低成本。發(fā)揮國有企業(yè)的課題攻關(guān)優(yōu)勢(shì)，在部件加工、連接方式、快速施工方面爭(zhēng)取突破，技術(shù)環(huán)節(jié)安全高效。

2）行業(yè)管理層面。強(qiáng)化跨界合作交流機(jī)制，發(fā)揮多專業(yè)交叉融合優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)問題的解決。行業(yè)間合作難點(diǎn)在于找不準(zhǔn)跨界技術(shù)結(jié)合點(diǎn)。解決方案是圍繞串聯(lián)行業(yè)的業(yè)務(wù)主線，以企業(yè)自身微創(chuàng)新為起點(diǎn)，重視日常漸進(jìn)性創(chuàng)新，匯聚企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈條上的多點(diǎn)創(chuàng)新，找出跨行業(yè)公司與總承包企業(yè)的結(jié)合點(diǎn)。例如智慧建造中BIM技術(shù)為其中一條核心主線，以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，建立規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)維的全生命周期協(xié)同。拓展BIM的外延應(yīng)用，與三維掃描、虛擬現(xiàn)實(shí)、大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、智慧城市等深度整合，構(gòu)建工程建造的數(shù)字孿生世界。

3）企業(yè)管理層面。要適度整合全產(chǎn)業(yè)鏈，匯聚全鏈資源，培育產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)，實(shí)現(xiàn)建筑企業(yè)管理增效。智慧建造是復(fù)雜的大系統(tǒng)，單點(diǎn)突破無法形成整體收效。存在的問題是施工一線遇到問題具有時(shí)效性，產(chǎn)生的創(chuàng)新思路和想法，由于沒有上下游產(chǎn)業(yè)企業(yè)的協(xié)同，只能做局部的優(yōu)化，無法形成高水平的創(chuàng)新成果。突破口是適度發(fā)展全產(chǎn)業(yè)鏈，合理拓展自身產(chǎn)業(yè)鏈的上下游，打通企業(yè)內(nèi)部產(chǎn)業(yè)鏈條和技術(shù)鏈條，形成高水平綜合管理成果。重大工程中，加強(qiáng)總承包企業(yè)與上下游企業(yè)合作，有意識(shí)地主導(dǎo)一批專業(yè)領(lǐng)域的國產(chǎn)化替代，國產(chǎn)軟件企業(yè)、國產(chǎn)裝備設(shè)備通過政策引導(dǎo)，爭(zhēng)取形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈。全產(chǎn)業(yè)鏈整合為企業(yè)提供了產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境，為國產(chǎn)技術(shù)迭代升級(jí)提供了產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。大型施工企業(yè)在設(shè)計(jì)能力方面的不足，建筑裝備企業(yè)在智能軟件方面的缺失，構(gòu)件制造企業(yè)對(duì)施工一線組織掌控的薄弱，這些都需要通過產(chǎn)業(yè)鏈整合，通過智慧建造管理手段彌補(bǔ)，消除管理環(huán)節(jié)遲緩和技術(shù)環(huán)節(jié)錯(cuò)位。

2.2 技術(shù)創(chuàng)新

1）政策引領(lǐng)方面，尋找技術(shù)成本與價(jià)值最佳結(jié)合點(diǎn)，滿足工程建設(shè)需要，建筑工業(yè)化是政策引領(lǐng)的代表，通過工業(yè)化解決智慧建造，通過工廠制造技術(shù)升級(jí)解決大部分的智慧建造問題，以制造業(yè)升級(jí)帶動(dòng)建筑業(yè)升級(jí)。該路線涉及技術(shù)領(lǐng)域相對(duì)較少，能快速有效吸收工業(yè)制造國家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，典型的為裝配式建筑的研究推廣。工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理，使我國快速提升建筑的智慧建造水平。

2）科技支撐方面，圍繞建筑業(yè)多個(gè)領(lǐng)域、多個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)同升級(jí)，需要我國在多個(gè)領(lǐng)域開展基礎(chǔ)研究和應(yīng)用技術(shù)研究，在新材料方面，減輕加工成形工作量，降低后期維護(hù)難度，研發(fā)高強(qiáng)、高塑性和高韌性的建造鋼材；研發(fā)輕質(zhì)、高性能和高耐久的混凝土；研發(fā)形狀記憶材料、智能高分子材料。在新裝備方面，降低數(shù)據(jù)延遲性，提高智能反應(yīng)速度，升級(jí)攝像頭、激光掃描儀、紅外感應(yīng)器、無人機(jī)等建造感知設(shè)備；發(fā)展砌墻、焊接、配筋、噴涂、混凝土3D打印機(jī)等建筑機(jī)器人技術(shù)；提升泵送機(jī)、升降機(jī)、盾構(gòu)機(jī)等自動(dòng)機(jī)械化水平。

3）關(guān)鍵技術(shù)方面，加強(qiáng)國產(chǎn)化，促進(jìn)自主基礎(chǔ)軟件迭代升級(jí)。目前，在設(shè)計(jì)階段常用的核心建模軟件是Revit、Bentley和Catia，這些應(yīng)用軟件由國外編程研發(fā)，強(qiáng)化BIM數(shù)據(jù)底層數(shù)據(jù)研究，并沒有將我國造價(jià)定額規(guī)則、行業(yè)規(guī)范等納入計(jì)算規(guī)則，在我國的適用性有待提升。為適應(yīng)智慧建造的進(jìn)一步發(fā)展，軟件領(lǐng)域迫切需要國產(chǎn)化，與國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范精準(zhǔn)對(duì)接。高度重視建造信息安全，推動(dòng)區(qū)塊鏈等新技術(shù)的集成與創(chuàng)新應(yīng)用，構(gòu)筑信息安全防火墻。

4）工程應(yīng)用方面，智慧建造涉及多個(gè)行業(yè)、多個(gè)環(huán)節(jié)，缺乏統(tǒng)一的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。天津雖然在全國科技領(lǐng)先，但一些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被國外企業(yè)占得先機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)的制定需要成熟技術(shù)和市場(chǎng)檢驗(yàn)，天津在此方面還不夠成熟，尚難以獲得技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定權(quán)。例如建筑信息模型方面，我國BIM技術(shù)軟件之間缺乏聯(lián)系應(yīng)用，項(xiàng)目軟件應(yīng)用一體化研究不足。雖然我國各地也陸續(xù)發(fā)布一些針對(duì)地方的BIM標(biāo)準(zhǔn)，仍缺少管理過程中針對(duì)性的描述。所以基于BIM技術(shù)的建筑信息化標(biāo)準(zhǔn)需要統(tǒng)一，需要規(guī)范模型編輯語言及邏輯、預(yù)制構(gòu)件信息格式等。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、模型環(huán)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)化前提下，開展制造、施工、運(yùn)維等環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化工作。

2.3 模式創(chuàng)新

模式創(chuàng)新具有重要意義，商業(yè)模式是否成功需要先行驗(yàn)證，在成功模式下開展配套技術(shù)研究，才能最大程度發(fā)揮智慧技術(shù)的效率。對(duì)管理模式、商業(yè)模式、產(chǎn)業(yè)模式的變化，需要保持敏感，防止缺維度、降維度，體現(xiàn)發(fā)展的全面性、創(chuàng)新性。

目前，我國的建筑產(chǎn)業(yè)正經(jīng)歷一個(gè)重要的階段，以工業(yè)化為研發(fā)方向，數(shù)字化建造前沿技術(shù)為手段，綠色建造為最終目標(biāo)。智慧建造應(yīng)用場(chǎng)景的研究創(chuàng)新，為需求端變革、聚集配套技術(shù)研究，起到了引導(dǎo)作用。只有深入研究科技應(yīng)用的場(chǎng)景，才能將實(shí)際需求與先進(jìn)技術(shù)更完美地結(jié)合。從2020年開始，各大地產(chǎn)公司在地產(chǎn)科技這個(gè)領(lǐng)域的投入巨大，重點(diǎn)研究頭部企業(yè)數(shù)字化科技建設(shè)方案和智慧場(chǎng)景打造實(shí)例，分析房企數(shù)字化轉(zhuǎn)型的優(yōu)質(zhì)方案，為提升高效能治理、創(chuàng)造高品質(zhì)生活提出全新解決方案。2020年最熱門的五個(gè)場(chǎng)景集中在智慧建造、智慧營銷、智慧社區(qū)、智慧商業(yè)和全屋智能[6-7]。

2.4 人才創(chuàng)新

要根據(jù)不同行業(yè)、企業(yè)的特點(diǎn)，有針對(duì)性地培養(yǎng)創(chuàng)新領(lǐng)軍人物和關(guān)鍵人才，為建筑業(yè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展注入源源不斷的人才活力。工程項(xiàng)目特點(diǎn)是將各種管理技術(shù)集成解決問題，領(lǐng)軍人物對(duì)哪些領(lǐng)域需要技術(shù)支持，各種技術(shù)綜合運(yùn)用的理解更深刻。智慧建造是復(fù)雜系統(tǒng)工程，需要擅長(zhǎng)集成的人才。領(lǐng)軍人物對(duì)智慧建造的深刻理解和統(tǒng)籌推動(dòng)，對(duì)重難點(diǎn)工程取得創(chuàng)新突破起到關(guān)鍵作用。目前在科研院所和高校中推進(jìn)科研項(xiàng)目揭榜掛帥，在建筑企業(yè)內(nèi)也要針對(duì)基礎(chǔ)重大課題，鼓勵(lì)領(lǐng)軍人物擔(dān)當(dāng)重大綜合課題研究。在培養(yǎng)智慧建造復(fù)合型人才方面，基于新工科建設(shè)，培養(yǎng)“人工智能＋土木建筑”的跨學(xué)科、跨專業(yè)的復(fù)合型人才，積極開展職業(yè)培訓(xùn)、智能建造技術(shù)研發(fā)和實(shí)踐。在管理機(jī)制上，要健全容錯(cuò)糾錯(cuò)機(jī)制，形成支持大膽探索、鼓勵(lì)擔(dān)當(dāng)作為的鮮明導(dǎo)向，營造激勵(lì)創(chuàng)新的良好環(huán)境。

通過逐項(xiàng)列出四個(gè)維度的特點(diǎn)、問題和解決方案，形成了雙矩陣管理清單。管理清單便于政府、行業(yè)、企業(yè)管理者在推進(jìn)具體項(xiàng)目的智慧建造過程中，根據(jù)管理二八定律，依據(jù)自身優(yōu)勢(shì)，判斷主攻維度及解決方案。同時(shí)在主攻維度中根據(jù)木桶定律，找出其余三個(gè)維度的最短板，以最小的代價(jià)補(bǔ)齊短板。

例如具備全鏈產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)的施工企業(yè)，全鏈管理優(yōu)勢(shì)明顯，確立智慧建造發(fā)展主攻維度為管理創(chuàng)新，在管理維度中通過要因分析，人才創(chuàng)新方面某一要素是最短板，迅速在該項(xiàng)短板上改進(jìn)措施，增強(qiáng)管理高效性和精準(zhǔn)性，從而實(shí)現(xiàn)智慧建造管理的快速提升。

3 未來前景展望及重點(diǎn)發(fā)展路徑

從智慧工地、智慧建筑到智慧小區(qū)、智慧城市，人們對(duì)便捷、高效、舒適生活狀態(tài)和綠色、宜居、智慧居住環(huán)境的向往越來越迫切。智慧建造意味著從建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、竣工驗(yàn)收等整個(gè)過程中充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)和信息資源，逐步提高建筑業(yè)集約化經(jīng)營管理程度，使信息對(duì)建筑業(yè)的貢獻(xiàn)達(dá)到較高水平。智慧建造將助推建筑業(yè)的全生命周期管理，更加強(qiáng)調(diào)城市規(guī)劃、建設(shè)、管理的整體性和系統(tǒng)性，更加依賴高度工業(yè)化運(yùn)作。建筑工業(yè)化是我國傳統(tǒng)建筑業(yè)迎來的一場(chǎng)大變革，信息化技術(shù)的賦能加速這場(chǎng)變革走向更深化。

智慧建造的管理平臺(tái)未來將更加具有綜合性，涉及行業(yè)對(duì)接更加全面，不僅是一個(gè)個(gè)行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，而是多線并行彼此支撐，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑業(yè)工程問題精準(zhǔn)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)工程管理跨行業(yè)協(xié)同。智慧建造的數(shù)據(jù)處理將更加高效，收集快、傳送快、分析快。延遲降低，反應(yīng)高效，海量有效數(shù)據(jù)的智能分析，實(shí)現(xiàn)更多領(lǐng)域的無人、少人管理。智慧建造的工程應(yīng)用更加便捷，各種技術(shù)應(yīng)用手段操作性更強(qiáng)，高普及和易操作將更大程度降低應(yīng)用成本。

智慧建造的發(fā)展路徑是要緊緊服務(wù)于城市、城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展，找到一個(gè)可持續(xù)性的盈利模式。在為建筑企業(yè)降低成本上不斷挖掘潛力，在為建筑使用方提供增值服務(wù)上創(chuàng)新突破。政府、行業(yè)、企業(yè)三個(gè)層面均要持續(xù)深入研究，要在全球范圍內(nèi)摸索學(xué)習(xí)最好的盈利模式。

4 結(jié)語

天津市作為京津冀一體化的重要城市，利用承接北京非首都功能的契機(jī)，充分挖掘海陸樞紐城市、制造城市、商業(yè)城市、北方數(shù)據(jù)中心優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)研究交通樞紐、臨港建筑、先進(jìn)場(chǎng)館、大型社區(qū)、現(xiàn)代商業(yè)建筑的智慧建造綜合技術(shù)，在建筑業(yè)的智慧建造領(lǐng)域不斷創(chuàng)新應(yīng)用場(chǎng)景。不斷推進(jìn)建筑業(yè)的工業(yè)化、數(shù)字化、智能化升級(jí)，由建筑業(yè)的智慧建造，到城市整體應(yīng)用的智慧升級(jí)，促進(jìn)智慧建造與智慧城市融合，實(shí)現(xiàn)天津建筑業(yè)整體建造方式轉(zhuǎn)變，推動(dòng)建筑業(yè)向更高階段發(fā)展。