丁來友 夏偉翔

（青島華匠建筑勞務(wù)有限公司，山東 青島 266400）

現(xiàn)如今，歐美很多發(fā)達國家積極推進信息化與工業(yè)化的融合創(chuàng)新，并制定各項戰(zhàn)略規(guī)劃，我國也陸續(xù)發(fā)布“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃、人工智能發(fā)展規(guī)劃、“中國制造2025”等。通過持續(xù)推進各項政策，智能化技術(shù)、信息化技術(shù)持續(xù)發(fā)展創(chuàng)新，并開始被推廣應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)方面，對工程建造行業(yè)的影響越來越深遠。在我國建筑行業(yè)管理轉(zhuǎn)型方面，也可充分發(fā)揮智能建造技術(shù)的重要作用，促進建筑工程建設(shè)規(guī)劃、建設(shè)、管理等創(chuàng)新發(fā)展。

1 智能建造概述

智能建造面向工程規(guī)劃設(shè)計、施工與運營等，將BIM技術(shù)與GIS技術(shù)相結(jié)合，同時，聯(lián)合應(yīng)用移動網(wǎng)絡(luò)、云計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等，與工程建設(shè)技術(shù)進行有效結(jié)合，為實現(xiàn)項目建設(shè)信息化而創(chuàng)建開放式生態(tài)圈，并由此建立面向工程建設(shè)全過程的管理平臺與應(yīng)用體系。通過采用自動化感知、協(xié)同互動、智能化診斷、智能化決策等，進行工程設(shè)計、工廠化加工、動態(tài)檢測、信息化管理等。智能建造技術(shù)內(nèi)容見表1。

表1 智能建造技術(shù)內(nèi)容

2 工程建設(shè)管理中智能建造技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用

2.1 勘查設(shè)計階段

工程項目規(guī)劃建設(shè)之前，要求由專業(yè)勘查單位對施工場地地質(zhì)條件、水文條件進行全面勘查，結(jié)合勘查所得結(jié)果開展工程設(shè)計工作。在地質(zhì)勘查時，要完成地質(zhì)勘探、物探、地質(zhì)測繪等；在工程設(shè)計階段，需制定項目建設(shè)整體方案、初步方案以及施工圖設(shè)計方案。智能建造技術(shù)持續(xù)發(fā)展創(chuàng)新，相關(guān)技術(shù)類型逐漸增加，對于工程建設(shè)場地地質(zhì)勘查的影響較大，在開展勘查設(shè)計工作時，可充分利用智能建造技術(shù)的優(yōu)勢，對地質(zhì)勘查工作、數(shù)據(jù)分析整理以及設(shè)計方案優(yōu)化調(diào)整提供便利，保證勘查設(shè)計的高效性與準確性。首先，應(yīng)用雷達技術(shù)進行深層地質(zhì)勘查，可對項目建設(shè)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、地形特征等進行全面勘查，了解復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境，同時，還可全面掌握地形、礦物、水文等各類環(huán)境信息?？辈橥瓿珊?，自動化掃描并存儲；其次，遙感大數(shù)據(jù)智能解疑，將勘查所得海量數(shù)據(jù)以及遙感觀測所得數(shù)據(jù)進行收集整理，由此可獲得施工場地多維度勘查數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上開展智能化分析，即可對勘查數(shù)據(jù)進行自動化分類，同時，快速準確提取出工程項目規(guī)劃設(shè)計中所需應(yīng)用的參考資料；另外，在工程項目規(guī)劃設(shè)計階段，可將BIM 技術(shù)與GIS 技術(shù)進行聯(lián)合應(yīng)用，采用BIM技術(shù)創(chuàng)建建筑三維模型，對地理空間數(shù)據(jù)進行輕量化融合分析[1]。

2.2 施工建造階段

在施工圖設(shè)計完成后，即可開展審核工作，業(yè)主方可組織成立專業(yè)團隊，參與項目建設(shè)。施工團隊需結(jié)合施工場地勘查資料，科學(xué)合理地規(guī)劃場地，結(jié)合各分項建設(shè)要求進行規(guī)劃，在項目建設(shè)中需應(yīng)用大量資源與設(shè)備，需做好施工場地物資調(diào)控，在項目建設(shè)全過程中強化管控。通過將智能建造技術(shù)應(yīng)用于項目建設(shè)環(huán)節(jié)，施工單位可利用各類高新技術(shù)對施工場地布局方案進行優(yōu)化調(diào)整，提升物資調(diào)配應(yīng)用水平。首先，采用BIM 技術(shù)，持續(xù)優(yōu)化施工場地布局規(guī)劃方案，對施工場地平面布置方式進行驗證，判斷方案的可行性，及時找出不足，并采取有效的預(yù)防性控制策略，針對施工場地材料加工區(qū)、生活區(qū)、辦公區(qū)等，均要求做好合理規(guī)劃；其次，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對施工材料進行高效管理。RFID技術(shù)發(fā)展迅速，可高效采集建筑材料信息，在施工材料與各類構(gòu)件生產(chǎn)環(huán)節(jié)，即可置入RFID 芯片，通過應(yīng)用RFID電子標簽閱讀器，即可全面掌握施工材料運輸、出入庫等情況，實現(xiàn)對施工材料采購、運輸、使用全過程管理；另外，將人工智能技術(shù)應(yīng)用于施工現(xiàn)場作業(yè)管理中，對于人工智能感知系統(tǒng)、BIM 技術(shù)以及可視化監(jiān)控技術(shù)，均可聯(lián)合應(yīng)用于施工現(xiàn)場監(jiān)管中，顯著提升施工質(zhì)量、安全管理水平，一旦發(fā)現(xiàn)安全隱患，即可迅速啟動應(yīng)急機制，對關(guān)鍵施工部位和施工環(huán)節(jié)進行強化監(jiān)管，保證施工質(zhì)量。

2.3 運營維護階段

建筑工廠建設(shè)完成并完成交付投入使用后，業(yè)主單位需開展機械設(shè)備維護管理，保持項目建設(shè)環(huán)境安全、衛(wèi)生，對各類基礎(chǔ)設(shè)施進行定期維護管理。通過應(yīng)用智能建造技術(shù)，可對各類設(shè)備的運行情況進行監(jiān)管，同時，還能夠?qū)^(qū)域內(nèi)人員流動情況進行監(jiān)測，如果發(fā)現(xiàn)風(fēng)險問題，可及時發(fā)出預(yù)警信號。在這一環(huán)節(jié)，可將大數(shù)據(jù)技術(shù)與云計算技術(shù)進行有效結(jié)合，據(jù)此創(chuàng)建智能化管理平臺，將BIM、GIS、物聯(lián)網(wǎng)感知等海量數(shù)據(jù)進行綜合分析，為項目運維與各項決策提供可靠依據(jù)[2]。

3 智能建造技術(shù)的應(yīng)用案例

3.1 案例項目簡介

某醫(yī)院新建綜合樓總建筑面積57670m2，地上18層，地下3層，該建筑工程使用功能具有綜合性特征，包括門診、急診室、病房、手術(shù)室等。該項目建設(shè)中，機電系統(tǒng)不僅包含供水、供暖系統(tǒng)，同時還包括醫(yī)用氣體物流系統(tǒng)、軌道小車系統(tǒng)等。項目參建單位比較多，交叉作業(yè)內(nèi)容較為復(fù)雜，總承包單位協(xié)調(diào)工作難度較大，在該項目建設(shè)管理中，利用智能建造技術(shù)可顯著提升項目建設(shè)管理水平。綜合考慮項目建設(shè)要求、條件等，選用BIM技術(shù)，對項目建設(shè)全過程實施精細化管控。

3.2 設(shè)計階段

（1）BIM 模型管理。依據(jù)《建筑信息模型分類與編碼標準》、GB 50300-2013《建筑工程分部（子分部）工程、分項工程劃分表》行業(yè)標準中的各項規(guī)定要求，并聯(lián)合應(yīng)用開發(fā)BIM 模型解析算法，對項目建設(shè)各階段所上傳的BIM 模型進行全面解析，同時還可提供BIM應(yīng)用服務(wù)。

（2）設(shè)計BIM模型智能審核。采用AI算法，對BIM模型展開審核分析，可依據(jù)各項標準進行合規(guī)性審核，同時，還可對各子系統(tǒng)連接情況、機電系統(tǒng)邏輯關(guān)系進行審查，顯著提升審查效率。

（3）圖模一致性自動檢查。在網(wǎng)絡(luò)平臺創(chuàng)建中，融合應(yīng)用大量行業(yè)知識，同時，還包含工程語義分析算法，在圖紙、模型分析中對關(guān)鍵設(shè)備編號以及位置等信息，可實現(xiàn)自動化匹配，進而顯著提升模型審查效率，還能夠為后續(xù)施工、運維階段模型創(chuàng)建分析提供保證。

3.3 施工階段

（1）4D 施工策劃與進度模擬。在互聯(lián)網(wǎng)平臺創(chuàng)建中，融合海量項目模型，可由此開發(fā)設(shè)計4D 施工策劃AI 算法，在模型分析中，可對施工任務(wù)進行自動化分解，同時還能夠與進度計劃相關(guān)聯(lián)，創(chuàng)建4D模型，并對施工過程進行模擬，為施工決策提供參考[3]。

（2）施工質(zhì)量數(shù)據(jù)分析。在項目建設(shè)環(huán)節(jié)，施工質(zhì)量控制至關(guān)重要，在施工質(zhì)量問題預(yù)防控制方面，可收集質(zhì)量問題數(shù)據(jù)，對質(zhì)量問題的分布情況、變化情況等進行全面分析與統(tǒng)計。

（3）數(shù)字孿生工地建設(shè)與安全管理。在項目建設(shè)場地管理方面，可將AI 視頻技術(shù)、車輛識別技術(shù)、空氣質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)、材料檢測技術(shù)等進行有效結(jié)合，不僅能夠促進管理效率的提升，還可減少能耗損失。例如，在建筑工程能耗監(jiān)管方面應(yīng)用智能技術(shù)，在無人運維狀態(tài)下，可自動化調(diào)節(jié)暖通設(shè)備，減少能耗損失。另外，在項目建設(shè)場地安裝AI 攝像頭，可對施工場地進行全面監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)異常，并對管理人員發(fā)出預(yù)警信號，不僅能夠顯著提升現(xiàn)場監(jiān)管水平，還有利于縮短現(xiàn)場監(jiān)管人員巡查所需時間，緩解勞動力。除此以外，還可應(yīng)用智能技術(shù)對施工場地各類機械設(shè)備進行實時檢測，并發(fā)揮預(yù)警功能，規(guī)避安全隱患。

（4）工程資料自動分類管理。通過應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)建互聯(lián)網(wǎng)平臺，對工程項目建設(shè)海量數(shù)據(jù)進行有效融合，同時還可開發(fā)設(shè)計文檔管理系統(tǒng)，并創(chuàng)建文檔智能化分析AI模型，可發(fā)揮兩種功能：一種是文檔語義分析，對各類文件進行AI 分析，并提取關(guān)鍵內(nèi)容，便于用戶搜索與查看，快速了解文檔的核心內(nèi)容；另一種是關(guān)鍵詞圖譜，對海量文檔關(guān)鍵詞之間的關(guān)聯(lián)予以準確表達，并形成關(guān)聯(lián)線，有利于查看項目建設(shè)相關(guān)資料，如基坑開挖、降水等。

3.4 竣工交付階段

對建筑工程模型與實體的一致性進行審查，在這一環(huán)節(jié)，可應(yīng)用混合現(xiàn)實技術(shù)，對于建筑三維模型，以1:1 投射至施工現(xiàn)場，即可對模型和實體展開對比，找出誤差，并對模型進行優(yōu)化調(diào)整。在模型檢查環(huán)節(jié)，可對各類設(shè)備在項目現(xiàn)場的安裝與運行狀態(tài)進行檢查、調(diào)試，并由此實現(xiàn)數(shù)字資產(chǎn)交付。

3.5 運維階段

（1）空間資產(chǎn)可視化管理。在建筑工程BIM 模型的基礎(chǔ)上，對各科室空間占用情況進行檢查，有利于對建筑內(nèi)部各房間荷載、墻頂?shù)夭牧系冗M行快速檢查，為室內(nèi)環(huán)境改造決策提供參考。另外，可實現(xiàn)快速查看項目空間資產(chǎn)信息，為資產(chǎn)調(diào)配應(yīng)用提供參考，促進改造決策效率的提升[4]。

（2）移動資產(chǎn)智能定位與精細化管理。通過室內(nèi)定位以及能耗監(jiān)測，對移動醫(yī)療設(shè)備在建筑內(nèi)部各功能分區(qū)中的分布情況、應(yīng)用頻率、歷史軌跡等進行全面分析，由此確定資產(chǎn)盤點效率，為資產(chǎn)、設(shè)備采購與運維管理提供參考。在設(shè)備運行中會產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，采用智能化技術(shù)，可自動定位故障發(fā)生率較高的問題，由此開展設(shè)備運維，顯著降低各類設(shè)備故障發(fā)生率。

（3）建筑設(shè)備智能化運維管理。在該項目內(nèi)部，機電設(shè)備、醫(yī)院氣體專用設(shè)備比較多，對于各類設(shè)備運行情況，均要求進行全面監(jiān)管，在這一環(huán)節(jié)，可采用智能化系統(tǒng)。當(dāng)設(shè)備報警時，可應(yīng)用BIM 技術(shù)對影響范圍與優(yōu)先級進行分析，同時，還可確定故障設(shè)備所在位置、故障發(fā)生原因、處理策略等，并將所有信息傳遞至運維管理人員手機，由此開展設(shè)備檢修，在檢修合格后，及時上傳檢修信息，由此實現(xiàn)閉環(huán)管控。另外，通過創(chuàng)建并應(yīng)用BIM運維系統(tǒng)，可對設(shè)備歷史保修數(shù)據(jù)、檢修數(shù)據(jù)等進行綜合分析，并創(chuàng)建設(shè)備故障預(yù)測AI 算法，實現(xiàn)設(shè)備故障預(yù)測分析，降低故障發(fā)生率。

（4）客流監(jiān)測異常分析與主動式安防管理。在客流監(jiān)測管理方面，可應(yīng)用人臉識別技術(shù)，對于可疑人員以及危險行為，均可實現(xiàn)自動化識別。一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，可快速調(diào)取監(jiān)控畫面，確定可疑事件發(fā)生位置，并及時通知安保人員。對于醫(yī)院各個出入口的客流情況，也可實現(xiàn)自動化分析，采用BIM 模型，對人、車、物流等進行合理規(guī)劃。

（5）能耗分項計量與節(jié)能管理。對于該醫(yī)院水資源、電能資源、天然氣的計量數(shù)據(jù)，均可集合至BIM 模型，依據(jù)不同回路邏輯關(guān)系以及服務(wù)范圍，及時找出漏水、過載等異常情況，進而顯著減少能耗損失[5]。

3.6 應(yīng)用效益

在該醫(yī)院綜合樓建設(shè)與運維環(huán)節(jié)，通過采用智能建造技術(shù)，可實現(xiàn)對各類機械設(shè)備的主動式運維，提升機械設(shè)備檢修效率，降低故障發(fā)生率，減少保修數(shù)量與運維費用投入。

傳統(tǒng)的項目建設(shè)中，參建單位多，項目管理內(nèi)容較為復(fù)雜，能耗損失與人力投入量均比較大，通過將智能建造技術(shù)應(yīng)用于項目管理中，采用BIM 技術(shù)創(chuàng)建建筑三維模型，可對工程設(shè)計方案、施工方案進行優(yōu)化調(diào)整。

建筑投入使用后，采用智能建造技術(shù)，可對建筑運維能耗數(shù)據(jù)進行采集分析，及時診斷異常點，對建筑運行環(huán)節(jié)成本投入進行有效控制。

4 結(jié)語

本文結(jié)合實例，對智能建造技術(shù)在建筑工程建設(shè)管理中的應(yīng)用方式與效果進行了詳細探究。新時期，建筑行業(yè)面臨很多發(fā)展機遇，智能建造技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新，在促進建筑行業(yè)技術(shù)升級方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。與此同時，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、BIM、云計算、大數(shù)據(jù)等各類高新技術(shù)均可集成應(yīng)用于項目建設(shè)管理中，由此實現(xiàn)項目智能化設(shè)計、施工、運維、管理等，顯著提升智能化建造管理水平，促進建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。