数字建筑发展方向，数字建造与建筑信息化

来源：人民网-人民日报海外版

11月15日，中建三局二公司工人在湖北武汉绿地中心项目施工现场作业近500米。新华社记者肖一久摄

11月13日，中国铁建桥梁工程局集团有限公司施工人员在山西临沂黄河大桥及其先行工程现场施工。薛俊社(人民视觉)

6月23日，四川省巴中市通江县镇广高速公路王平至通江段，无人自动铺压设备正在施工。程从社(人民视觉)

11月9日，测量机器人(右)和混凝土吊顶打磨机器人(左)在广东佛山顺德在建住宅项目凤桐花园工作。新华社记者毛摄

“滴答，滴答，请注意，你在工作……”11月15日，在广东省东莞市松湖明珠项目工地，粉色地板打磨机器人在播放语音安全提示的同时，还在来回穿梭。

松明珠项目总经理刘玉明告诉记者，与传统的人工操作方式相比，该机器人工作效率更高，粉尘污染更少，有效保障了建筑工人的健康安全。

近年来，在数字技术驱动的新浪潮下，地板打磨机器人等数字化设备层出不穷。通过与人工智能、5G、大数据等新一代信息技术的深度融合和创新应用，数字架构成为产业转型升级的核心引擎。在政策、技术、产业等多重因素的推动下，建筑业数字化正快速走向新的发展阶段。

前沿技术援助

智能应用程序展示了它们的才能。

什么是数字架构？《数字建筑白皮书2021》指出，所谓数字化架构是基于数字孪生的概念，充分利用5G、BIM(建筑信息模型)、物联网等前沿技术。实现建筑全过程、全要素、全参与者的数字化、智能化，从而构建项目、企业、产业的新平台生态体系。

建筑业作为国民经济的支柱产业，在促进经济社会发展中继续发挥着重要作用。然而，一直以来，我国建筑行业都面临着产品性能差、资源浪费等问题。因此，在产业数字化的背景下，智能应用的研发逐渐成为行业共识。

据了解，松湖明珠项目所使用的机器全部由广东博智林机器人有限公司制造，根据产品线划分，该公司开发了近50台建筑机器人，其中大部分是为解决行业痛点而生，目前已有18台投入商业应用。

“以往的墙漆喷涂工艺只能靠人工，如腻子打磨、喷漆等，会充满厚重的灰尘和有害的气溶胶。”如博支林总裁助理王克诚介绍，利用室内喷涂机器人可以实现底漆、面漆等水性材料的全自动喷涂。只需半天的培训，工作人员就能快速上手，远程完成操作。

事实上，博支林研发的建筑机器人不仅让建筑工人从繁重的工作中解脱出来，还大大提高了施工质量和效率。

比如测量机器人的工作效率是人工的2.5倍以上，测量精度在1毫米以内；通过机械臂，地砖铺贴机器人可以准确抓取和放置地砖，保证地砖的平整度为0.5毫米；地板清洁机器人可以清洁石头、碎片和灰尘，清洁覆盖率达90%.

除了高科技硬件之外，许多智能建筑软件也在建筑行业的数字化转型中发挥着重要作用。

这座假山瀑布位于侏罗纪世界努布拉岛，是北京环球影城度假区的标志性景观之一。这个震撼的场景是中建二局安装公司广泛运用BIM技术搭建的。

在BIM工程师宁的电脑屏幕上，桥梁、风道、电缆等设备转动起来

“BIM技术之于机电建筑就像x光之于外科医生。使用BIM技术可以形成一个视觉模型，就像给一个建筑拍照一样。”宁常欢告诉记者，“在我看来，数字赋能真的让我成为了一名更懂建筑的工程师。”

全周期可视化

管理安全。

项目建设不仅标准多、要求严，而且参与人员多，现场管理难度极大。要实现高效的施工作业，大部分依赖于项目经理的组织和管理能力。

然而，无论人工管理能力有多强，往往都是我们力所不及的，更不可避免的是会出现信息匮乏的情况。全生命周期数字化赋能控制的智慧工地系统适时出现，让管理者更具“感知力”，成为解决问题的工具。

走进安徽谭鑫科技有限公司焦炉煤气综合利用项目部的办公大厅，有一个很大的综合看板屏，里面包括现场人数、岗位统计等实时管理数据，一目了然。

“安全生产始终是项目建设最重要的目标，智慧工地最重要的作用就是实现在线安全管理。”项目经理聂磊表示，该系统可以快速、准确地处理和识别数据

可进行全天候、全流程、全方位的监管，极大减少人力投入。

比如，当施工人员进出工地时，智慧工地系统都会自动“刷脸”智能核验人员身份信息。对于连续长期未进场人员，系统将自动予以冻结，注销其入场权限，再入场时需重新进行入场安全培训。

“我们将视频AI算法与工地监控相结合，提供安全帽、反光衣、非施工人员越线等多种智能识别算法，可实现对工地上‘人的不安全行为’的自动化、智能化监控。”项目部信息化实施人员说，“若有工人未佩戴安全帽，系统后台会自动抓拍并实时报警，管理人员通过手机等设备就能进行管理。”

为工程项目锁上“数字安全锁”，安全帽智能化升级亦不可或缺。在中交四航局南沙横沥项目现场，工人们佩戴的智能安全帽格外引人注目。

“智能安全帽的后方安装有感应装置，当工人们戴上它进入施工区域时，我们管理人员能实时掌握工人的动向。”项目部党支部书记林乌殿介绍称，智能安全帽还具备实时语音对讲功能，发生紧急事故时，施工人员可长按安全帽上的SOS一键求救按钮，相关人员收到求救信息后可锁定该工人位置，实施快速救援。

除了“人的不安全行为”，“物的不安全状态”也是导致意外伤害事故的重要原因。

近年间，背靠专业化的技术团队，数字建造技术和产品提供商品茗股份在塔机安全辅助技术等核心技术研发上取得突破，拥有多项发明专利。其中，塔机安全监控管理系统尤其得到用户认可。

“由于塔机结构庞大、稳定性较差，且伴有高空作业，一旦发生意外，极有可能造成重大损失，因此安全管理不容忽视。”品茗股份硬件产品总工康凯说，当塔吊过载、风速过大、倾角异常时，监控管理系统会自动采用智能防碰撞技术，通过降档、降速等措施保证塔吊安全，并第一时间将隐患信息推送给相关负责人，以此将安全事故遏制在萌芽状态。

据介绍，品茗塔机安全监控管理系统目前已应用于超过85000台塔机，在北京大兴国际机场、中国西部科技创新港、科威特国际机场等项目中均有落地应用。

强化绿色导向

瞄准“双碳”未来

根据中国建筑节能协会统计，作为碳排量“大户”，中国建筑全过程碳排量占全国碳排量的比重超半数，其中建筑材料占比28.3%，施工阶段占比1%。

“建筑运行每年还要排放20亿吨以上的二氧化碳，因此大力减少建筑领域碳排放，需要大幅改变目前建筑业各环节的理念与方法。”中国工程院院士江亿指出，能否更快更好推进建筑数字化，直接影响着“双碳”目标实现进程。

由中建八局承建的吉林北山四季越野滑雪场，是国内首个大体量人防洞室改扩建而成的四季越野滑雪隧道，也是数字化低碳建筑的“新名片”。

“原人防洞无完整图纸资料，给我们施工带来不小阻碍，像洞内截面变径就多达52处，扩挖过程中也存在坍塌和涌水情况。”中建八局技术工程师郭海岩在接受本报采访时表示，为解决这一问题，施工团队专门使用三维激光扫描仪，确定需要爆破的具体位置，精确洞室开挖运出量，并将爆破的18万立方米花岗岩作为回填材料，极大减少项目建设和使用所带来的能源消耗。

不仅如此，为尽量少占用原有自然景观，施工团队利用数字化模型设计，从山体中“凿”出众多使用空间，并将钢构件加工区、拌合料加工区等设置在室内，节约用地超1500平方米。

同时，施工团队还利用BIM技术将室外雪道与实际山地地形融合，借助模型演示，将24种2400余颗苗木移栽至植被低覆盖区域。据统计，项目利用BIM技术，共完成对复杂洞室的设计优化方案200多项，解决4215处碰撞问题，减少钢材浪费约56吨。

随着城市建筑更新加快，许多工业用地和设施在二次利用过程中，往往需要进行环境风险评估和污染治理。借助数字技术，提高风险评估与修复技术的智能化水平，为施工用地污染治理提供了解决方案。

“怎么才能把现场数据前后链接起来，像一个自动化工厂一样？”带着这个问题，2019年，北京建工修复公司成立“智慧修复职工创新工作室”，致力于构建大数据平台，以求实现环境智能修复。

据介绍，大数据平台的“生态环境数据管理系统”利用物联网技术，通过传感器、摄像头、手机等终端设备，实现对项目全过程的实时监控、智能感知与数据采集。透过中控室大屏幕，整个项目的运行情况一览无余，覆盖修复工程的全生命周期，真正满足全链条技术要求。

“技术要适应需求，更要超越需求，实现修复技术的数字化、可视化、智能化，这是我们未来攻关的重要方向。”北京建工修复公司副总经理李书鹏说，“我相信，不久的将来，会有更多的智慧化成果应用在环境修复的不同场景，依靠数字技术为产业发展赋能。”

数字蓝图绘就

产业转型正当时

“当前，中国正加快部署推进新基建，培育壮大数字经济新动能，中国建筑业迎来战略发展机遇期。”中国社会科学院“一带一路”国际智库专家委员会主席赵白鸽表示，“在此背景下，如何抓住数字化转型的发展机遇，在新技术、新制造、新基建和新业态等方面取得突破，成为建筑业抢占未来发展制高点的必然选择。”

鼓励建筑业数字化转型，营造“产业+数字”的安全健康新生态是关键。目前，多地已提出具体举措，力求产业转型行稳致远。

例如，江苏省提出要加快推进BIM技术在规划、勘察、设计、施工和运营维护全过程的集成应用，实现工程建设项目全生命周期数据共享和信息化管理；广东省提出要加强“机器代人”等应用场景建设，企业购置、使用智能建筑专用设备符合条件的，可按规定享受投资抵免企业所得税政策；浙江省进一步强化数字化引领，提出要加强物联网、大数据、云计算、人工智能、区块链、城市信息模型(CIM)和5G等在建筑领域的集成应用……

数字化时代，客户需求个性化、信息化和工业化深度融合，也对建筑企业的角色定位提出新的要求。

“推动建筑产业数字化，要以客户个性化需求为出发点和归结点，因为客户体验决定了未来产业发展趋势。”复旦大学特聘教授黄奇帆预测，由于产业发展逻辑由零和竞争向生态共赢转变，数字建筑服务商等新角色将成为产业核心。

中关村智慧建筑产业绿色发展联盟理事长刁志中分析，未来，建筑企业一方面可向运营服务商转型，另一方面可转型为代建服务商，为有土地资源的企业不仅提供物理实体建造服务，同时还提供数字虚体建造服务。

与此同时，建筑产业数字化转型离不开数字化专业人才支撑，需要加强人才培养和储备。

近日，上海城建职业学院土木与交通工程学院已正式更名为数字建造学院，这是上海同类院校中第一家以“数字建造”命名的学院。“未来企业需要的是复合型人才，从学校角度说，需要培养更多适合当前大环境、能灵活应用数字建造技术的学生。”院长刘亚龙介绍，去年学院已尝试开设建筑工程技术专业(智能建造方向)，学习内容涉及云计算、物联网、区块链等，受到不少学生家长欢迎。

中国职业技术教育学会会长鲁昕认为，教育部印发的《职业教育专业目录(2021年)》涉及19个专业大类，覆盖了数字建筑所有场景。“从微观层面来讲，新版职业教育专业将致力于服务数字智能建筑、智慧城市管理与智慧城市人才培养。”