朱娜

(青海建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 青海西寧 810000)

隨著當(dāng)今社會(huì)生活水平與科學(xué)技術(shù)水平的提升，傳統(tǒng)建筑工程面臨更多的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)已成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)之一?，F(xiàn)階段，建筑工程仍存在一定困境，如現(xiàn)場(chǎng)管理難度較大、工期難以有效把控、工程成本難以有效控制等。在大數(shù)據(jù)與BIM等各類(lèi)新科技成果的支持下，傳統(tǒng)建筑工程開(kāi)始向數(shù)字化方向發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)的道路。然而，傳統(tǒng)建筑工程數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)之路并非一蹴而就，而是需要經(jīng)歷漫長(zhǎng)且復(fù)雜的過(guò)程。在此過(guò)程中，推進(jìn)實(shí)體經(jīng)濟(jì)與虛擬經(jīng)濟(jì)的有機(jī)結(jié)合、提升建筑工程企業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力水平等工作非常重要。

1 傳統(tǒng)建筑工程數(shù)字化轉(zhuǎn)型相關(guān)分析

在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、BIM技術(shù)等各類(lèi)高新科技成果不斷應(yīng)用于建筑工程領(lǐng)域的新時(shí)代，數(shù)字經(jīng)濟(jì)已相應(yīng)為行業(yè)發(fā)展增添了新內(nèi)容。研究表明：2021 年，中國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)模超過(guò)45萬(wàn)億元，無(wú)論與自身相比還是與其他國(guó)家相比，都有顯著提升[1]。

1.1 傳統(tǒng)建筑工程數(shù)字化轉(zhuǎn)型的意義

現(xiàn)階段，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平已出現(xiàn)了大幅度提升，城市化整體發(fā)展速度日漸加快，土地資源隨之更為緊張，因而合理利用土地資源也相應(yīng)成為新時(shí)代發(fā)展的必修課程。在此背景下，建筑工程領(lǐng)域出現(xiàn)了越來(lái)越多的高層建筑與超高層建筑，施工企業(yè)所面臨的考驗(yàn)也日漸嚴(yán)峻。而建筑行業(yè)自身也屬于支柱產(chǎn)業(yè)，工程落實(shí)過(guò)程中涉及各類(lèi)機(jī)械設(shè)備與人工成本，工程管理也向來(lái)具備較大難度，各類(lèi)現(xiàn)場(chǎng)管控工作不易落實(shí)，工期也難以得到有效控制，種種原因使建筑工程領(lǐng)域在新時(shí)代的發(fā)展路程尤為艱難。在不斷進(jìn)步的數(shù)字經(jīng)濟(jì)支持下，傳統(tǒng)建筑工程隨之取得新成果，競(jìng)爭(zhēng)日漸激烈，工程項(xiàng)目管理難度也日漸提升。而數(shù)字化技術(shù)與此發(fā)展趨勢(shì)更具契合度，將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)建筑工程領(lǐng)域后，工期成本得到了有效控制，安全管理水平相應(yīng)提升，施工單位整體競(jìng)爭(zhēng)能力不斷增強(qiáng)，傳統(tǒng)建筑工程領(lǐng)域也被賦予了新的意義[2]。

1.2 數(shù)字化施工技術(shù)在傳統(tǒng)建筑中的應(yīng)用意義

為實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)建筑工程數(shù)字化轉(zhuǎn)型目標(biāo)，了解數(shù)字化施工技術(shù)在傳統(tǒng)建筑中的應(yīng)用意義是每位相關(guān)從業(yè)人員的必修課。對(duì)傳統(tǒng)建筑工程中應(yīng)用數(shù)字化施工技術(shù)的情況進(jìn)行分析可知，其主要應(yīng)用于工地測(cè)量管理系統(tǒng)、機(jī)械控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理平臺(tái)、設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化軟件等各個(gè)環(huán)節(jié)中[3]。在對(duì)數(shù)字化施工技術(shù)進(jìn)行全面應(yīng)用后，傳統(tǒng)建筑施工工程也將相應(yīng)面臨三方面優(yōu)勢(shì)：一是有效縮短工期，依托于數(shù)字化施工在短期內(nèi)完成高效施工，避免后續(xù)返工，且數(shù)字化施工技術(shù)能保障每天24 h 持續(xù)作業(yè)，有效節(jié)約人力資源；二是保障施工質(zhì)量，由于數(shù)字化施工自身精度較高，工程建設(shè)整體質(zhì)量也能相應(yīng)提升；三是節(jié)約施工成本，在數(shù)字化施工技術(shù)的輔助下，建筑企業(yè)管理成本能相應(yīng)得到全面控制，對(duì)不合格建材進(jìn)行調(diào)配的時(shí)間也能相應(yīng)縮短，施工所需機(jī)械設(shè)備的等待時(shí)間也能同步縮短，不必要的損耗也將相應(yīng)減少，無(wú)論對(duì)建筑企業(yè)、施工人員或是業(yè)主而言都具備極大的優(yōu)勢(shì)[3]。

2 傳統(tǒng)建筑工程數(shù)字化轉(zhuǎn)型現(xiàn)存不足

2.1 信息提取缺乏全面性

在傳統(tǒng)建筑工程實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)的過(guò)程中，全面采集信息是最為重要的環(huán)節(jié)之一，唯有各方面信息都經(jīng)過(guò)有效采集才能有效建立建筑模型。一旦信息采集環(huán)節(jié)缺乏全面性，后續(xù)建筑模型即有可能存在不足，進(jìn)而對(duì)后續(xù)施工環(huán)節(jié)造成不良影響。但由實(shí)際施工過(guò)程來(lái)看，信息提取不全面仍是一項(xiàng)較為嚴(yán)重的問(wèn)題，由于信息設(shè)備缺乏先進(jìn)性、采集人員缺乏足夠的素養(yǎng)等問(wèn)題，提取信息環(huán)節(jié)仍存在片面性，信息存在遺漏或失準(zhǔn)的情況時(shí)有發(fā)生。數(shù)字化處理技術(shù)也難以對(duì)所采集的信息做出合理篩選或補(bǔ)充，最終導(dǎo)致所采集的信息無(wú)法全面應(yīng)用于后續(xù)建模環(huán)節(jié)，甚至應(yīng)用此類(lèi)信息后導(dǎo)致設(shè)計(jì)結(jié)果出現(xiàn)偏差，最終的建筑模型與所設(shè)計(jì)的環(huán)境或功能存在差異，傳統(tǒng)建筑工程數(shù)字化轉(zhuǎn)型也難以提上日程[4]。

2.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)缺乏合理性

對(duì)建筑工程進(jìn)行數(shù)字化模擬與建筑自身實(shí)際情況間存在的差異難以完全避免，對(duì)此原因進(jìn)行分析可知，主要由于模型建立在一定的數(shù)字假設(shè)基礎(chǔ)上，因此保持模型精準(zhǔn)度、縮短模型與實(shí)際的差距尤為重要。在此環(huán)節(jié)中，參數(shù)發(fā)揮了重要作用，一旦對(duì)參數(shù)存在選擇不當(dāng)或誤差相對(duì)較大的情況，后期構(gòu)建的建筑模型也將與實(shí)際情況存在較大偏差，對(duì)建筑施工過(guò)程而言，任何細(xì)微誤差都有可能對(duì)后續(xù)居民的生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。但由實(shí)際施工過(guò)程不難看出，現(xiàn)階段結(jié)構(gòu)參數(shù)缺乏合理性也是一項(xiàng)相對(duì)嚴(yán)重的問(wèn)題，相關(guān)從業(yè)人員仍需進(jìn)一步提升對(duì)參數(shù)的選擇能力，為后續(xù)建筑施工提供有力保障[5]。

2.3 模擬環(huán)節(jié)仍存在誤差

誤差雖在建筑工程施工過(guò)程中無(wú)法完全避免，但建筑施工也對(duì)誤差有嚴(yán)格要求，將誤差控制在最小范圍也是每位相關(guān)從業(yè)人員的畢生所求。在傳統(tǒng)建筑數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中，建模環(huán)節(jié)需要利用信息技術(shù)處理前期所采集的信息，經(jīng)處理的數(shù)字在建模中屬于原始信息，而原始信息更易存在誤差。與此同時(shí)，在將數(shù)字代入對(duì)應(yīng)的公式進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，不可避免會(huì)產(chǎn)生誤差，這也是影響數(shù)字化轉(zhuǎn)型順利落實(shí)的重要阻礙之一，相關(guān)從業(yè)人員也需要不斷提升技術(shù)水平，將誤差控制在允許范圍內(nèi)[6]。

2.4 數(shù)據(jù)之間缺乏交互性

數(shù)據(jù)交互性是保障傳統(tǒng)建筑工程數(shù)字化的重要基礎(chǔ)，但在實(shí)際施工過(guò)程中，數(shù)據(jù)交互性仍舊存在較大提升空間，主要體現(xiàn)為兩方面內(nèi)容：一方面，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件與深化設(shè)計(jì)軟件間的數(shù)據(jù)尚未實(shí)現(xiàn)有效交互，建筑模型難以導(dǎo)入深化設(shè)計(jì)軟件；另一方面，設(shè)計(jì)軟件與生產(chǎn)管理軟件間的數(shù)據(jù)尚未實(shí)現(xiàn)良好傳遞，在此情況下不得不重復(fù)建模，無(wú)形中使BIM 數(shù)據(jù)造成損失。與此同時(shí)，智能化生產(chǎn)管理軟件與配套的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備尚未全面統(tǒng)一，數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)在不同軟件中也存在差異，都在一定程度上為后續(xù)建筑施工環(huán)節(jié)造成阻礙，仍需進(jìn)一步解決。

3 傳統(tǒng)建筑工程數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)路徑

3.1 利用人工智能技術(shù)提升施工效率

應(yīng)用人工智能技術(shù)是傳統(tǒng)建筑工程數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)的最主要路徑之一，現(xiàn)階段已不斷取得新成果，為傳統(tǒng)建筑工程施工環(huán)節(jié)注入了新的活力。

3.1.1 以人工智能技術(shù)保障施工速度

隨著時(shí)代不斷發(fā)展，人們對(duì)住房的需求大幅度提升，保障施工速度已成為新時(shí)代建筑工程領(lǐng)域的重要課題。傳統(tǒng)建筑施工完全依靠人工方式施工，不僅難以保障施工速度，也容易導(dǎo)致施工質(zhì)量問(wèn)題。在人工智能的輔助下，施工速度可得到有效保障，人工智能設(shè)備不僅對(duì)施工環(huán)境要求較低，可在任何環(huán)境下完成施工，也具備全天候施工的功能，可大幅度提升施工速度。因此相關(guān)從業(yè)人員要充分利用人工智能技術(shù)，為建筑領(lǐng)域注入新的活力。

例如：碧桂園旗下機(jī)器人公司——博智林生產(chǎn)的建筑機(jī)器人（如圖1所示）創(chuàng)下了一天兩層的機(jī)器人裝修新速度。其中，墻磚鋪貼機(jī)器人在9 d內(nèi)裝修15層（90戶(hù)）的作業(yè)，地磚鋪貼機(jī)器人CA80 則主要負(fù)責(zé)800 mm×800 mm規(guī)格的地磚鋪貼，其效率高達(dá)6.8～10 m2/h，是傳統(tǒng)人工施工的2.7～4倍。且地磚鋪貼機(jī)器人功能齊全，可完成視覺(jué)識(shí)別、自動(dòng)抓取、傾角調(diào)整、多點(diǎn)振搗等各項(xiàng)工作，機(jī)器人能承載8塊地磚與鋪貼所需瓷磚膠量，減少上料上磚時(shí)間，有大于6 h的電池續(xù)航能力，作業(yè)時(shí)間更持久。2022年3月,某地的項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)10 d完成1棟16層共94戶(hù)住宅的膩?zhàn)油糠笫┕さ墓ぷ髁俊，F(xiàn)階段膩?zhàn)油糠髾C(jī)器人已在多個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行施工，累計(jì)作業(yè)面積超18萬(wàn) m2，均以高質(zhì)量完成面通過(guò)質(zhì)量驗(yàn)收。

圖1 博智林生產(chǎn)的瓷磚鋪貼機(jī)器人正在工作

3.1.2 以人工智能技術(shù)保障施工安全性

傳統(tǒng)建筑工程施工領(lǐng)域中的墻面涂料環(huán)節(jié)，施工人員需要依次完成膩?zhàn)哟蚰ァ⑼坑推岬雀黜?xiàng)工作，每項(xiàng)工作都可能產(chǎn)生一定刺激性氣體，此類(lèi)氣體往往對(duì)人體存在一定危害性，長(zhǎng)期從事此類(lèi)工作的施工人員身體健康狀況會(huì)面臨較大威脅。但在將人工智能機(jī)器人應(yīng)用于此類(lèi)工作后，機(jī)器人將取代施工人員完成墻面涂料環(huán)節(jié)，使施工人員免受有毒有害氣體侵襲。且人工智能機(jī)器人的培訓(xùn)過(guò)程也相對(duì)簡(jiǎn)單，一般情況下僅需培訓(xùn)半天時(shí)間即可勝任墻面涂料工作，底漆與面漆等水性涂料都能在人工智能機(jī)器人的輔助下實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)噴涂。在人工智能機(jī)器人噴涂的過(guò)程中，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員僅需在其他區(qū)域完成遠(yuǎn)程操作即可，有效避免了進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)受建材中有毒有害物質(zhì)影響的不利局面。

例如：廣東博智林機(jī)器人有限公司已生產(chǎn)出相關(guān)人工智能機(jī)器人，此類(lèi)產(chǎn)品在在松湖明珠項(xiàng)目建設(shè)環(huán)節(jié)取得了初步應(yīng)用，并獲得了較為理想的反饋結(jié)果。在利用人工智能技術(shù)的過(guò)程中，廣東博智林機(jī)器人有限公司依托于前期市場(chǎng)調(diào)研結(jié)果，與自身產(chǎn)品線(xiàn)發(fā)展前景有機(jī)結(jié)合，總計(jì)研制出可用于建筑施工領(lǐng)域的機(jī)器人多達(dá)50種，現(xiàn)階段已有18種機(jī)器人投入使用。此類(lèi)人工智能機(jī)器人可代替人類(lèi)完成難度系統(tǒng)較大且較具危險(xiǎn)性的施工工作，為建筑企業(yè)節(jié)約了一定人力資源成本，也在一定程度上提升了整體施工安全度[7]。

3.2 利用BIM技術(shù)提升施工精準(zhǔn)程度

BIM技術(shù)是建筑工程領(lǐng)域在新時(shí)代日漸為人所認(rèn)可的新技術(shù)之一，且已取得了日漸廣泛的應(yīng)用范圍。例如：北京環(huán)球影城度假區(qū)的建設(shè)過(guò)程中，BIM技術(shù)即發(fā)揮了自身重要作用。北京環(huán)球影城度假區(qū)的標(biāo)志性建筑之一為侏羅紀(jì)世界努布拉島的假山瀑布，此項(xiàng)建筑的建設(shè)過(guò)程依托于BIM 技術(shù)，僅由施工單位責(zé)任工程師繪制相關(guān)構(gòu)件，使風(fēng)管、電纜、橋梁架體等構(gòu)件得以細(xì)化并呈現(xiàn)于計(jì)算機(jī)軟件中（如圖2、圖3 所示），其余工作則由BIM技術(shù)完成，在BIM技術(shù)的支持下，燈光與音響等電氣設(shè)備都能相應(yīng)得到精準(zhǔn)安裝，誤差被控制于3 cm以?xún)?nèi)[8]。

圖2 利用BIM技術(shù)制作的北京環(huán)球影城度假區(qū)模型

圖3 利用BIM技術(shù)處理的大跨度玻璃穹頂建筑機(jī)電施工技術(shù)

在此基礎(chǔ)上，BIM 技術(shù)也可被應(yīng)用于建筑工程項(xiàng)目整體生命周期控制環(huán)節(jié)，在建筑工程項(xiàng)目生命周期中，應(yīng)用BIM 技術(shù)具備以下3 個(gè)方面優(yōu)勢(shì)。第一，為BIM 數(shù)據(jù)能與各類(lèi)分析工具相匹配，從而為不同用戶(hù)提供所需數(shù)據(jù)支持。例如：在BIM技術(shù)的支持下，模塊化Web 服務(wù)框架功能更為全面，信息設(shè)計(jì)功能與自動(dòng)化設(shè)計(jì)評(píng)估功能相應(yīng)發(fā)揮了更大的作用，在平臺(tái)中更新建筑模型的步驟隨之簡(jiǎn)化，為相關(guān)從業(yè)人員提供了更多便利。第二，為BIM 應(yīng)用程序能提供更多視覺(jué)信息支持，使相關(guān)從業(yè)人員對(duì)后續(xù)環(huán)節(jié)所做的決策更為科學(xué)且合理，工程設(shè)計(jì)人員、業(yè)主、承包商等各方都能依托于BIM 技術(shù)順利參與建筑建設(shè)環(huán)節(jié)，并為建筑后續(xù)發(fā)展提出更具建設(shè)性的建議。例如：在BIM 技術(shù)支持下，建筑能耗評(píng)估環(huán)節(jié)更具科學(xué)性，能源性能指數(shù)可視化效果大幅度提升。第三，BIM 技術(shù)能提升建筑工程各項(xiàng)利益相關(guān)方的溝通效率，為相關(guān)人員提供交流平臺(tái)，使建筑工程項(xiàng)目各方相關(guān)人員達(dá)成共同愿景，并減少后續(xù)糾紛，為施工單位提供更為廣闊的發(fā)展平臺(tái)。

3.3 利用人工智能構(gòu)建智慧工地模式

傳統(tǒng)建筑工程施工中的現(xiàn)場(chǎng)管理涉及內(nèi)容相對(duì)較多，在實(shí)際管理過(guò)程中無(wú)法全面兼顧，因而易存在百密一疏等情況，難免出現(xiàn)管理不當(dāng)?shù)膯?wèn)題。但在數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)的技術(shù)支持下，依托于人工智能構(gòu)建智慧工地模式可有效解決此類(lèi)問(wèn)題。人工智能系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)工地的全天候監(jiān)測(cè)，施工人員可通過(guò)刷臉等方式核驗(yàn)身份進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，并在后續(xù)工作中接受人工智能監(jiān)督，人工智能系統(tǒng)也可通過(guò)自身科學(xué)算法判定施工人員在工作過(guò)程中存在的不安全行為，并做好實(shí)時(shí)提醒，以此保障各項(xiàng)施工環(huán)節(jié)順利進(jìn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，科技發(fā)展已為各行各業(yè)注入了新的活力，傳統(tǒng)行業(yè)在當(dāng)今時(shí)代也在各類(lèi)科技成果的輔助下煥然一新，呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的新態(tài)勢(shì)。在此背景下，傳統(tǒng)建筑工程數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)也相應(yīng)成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)之一。相關(guān)從業(yè)人員需要全面地了解數(shù)字經(jīng)濟(jì)理念，也會(huì)對(duì)建筑工程現(xiàn)階段存在的不足進(jìn)行全面客觀(guān)分析，在此基礎(chǔ)上針對(duì)各項(xiàng)不足對(duì)應(yīng)采取措施，使人工智能技術(shù)與BIM技術(shù)等高新科技成果不斷在應(yīng)用于傳統(tǒng)建筑工程領(lǐng)域，推進(jìn)行業(yè)早日全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)，為建筑行業(yè)后續(xù)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。