基于智能建造的建筑工业化发展模式的战略选择分析
(2022年度工程造价学术论文一等奖）
杨亚辉 周勇 曾薇 倪雨清
（江西中非工程管理有限公司）
摘要：随着信息技术的高速发展，智能技术在建筑工程行业得到广泛应用，推动了智能制造与建筑工业化的融合发展，对于实现建筑行业的升级转型，强化行业发展质量做出了重要贡献。但是在实际的融合发展中还存在一些问题，如协同不足、上下游缺乏关联性、管理制度不完善等，对两者的融合发展带来极大的阻碍。通过对智能建造基础上构建的建筑工业化发展模式进行探究，旨在进一步提高智能建造与建筑工业化发展质量，为推动智能建造与建筑工业化协同发展提供参考。
关键词：智能建造；建筑工业化；协同发展；战略选择
1 引言
近年来国家连续推出一系列政策措施,鼓励数字化及人工智能在建筑行业的应用,并且提出2025年、2035年智能建造与建筑工业化协同发展的建设目标。当前,智能建造与建筑工业化协同发展已成为推进建筑业创新转型、高质量发展的重要举措。然而，智能建造与建筑工业化在协同发展过程中衍生出许多新的问题，如协同不足、上下游企业关联性不强、发展模式不适配等，影响了二者的高质量协同发展。
目前关于二者协同发展的研究文献已有一些报道。国外，发达国家建筑工业化与智能建造是串联式发展，无法获得理论与实践借鉴；国内对于二者关系研究均是解释性、描述性探讨和观点性解读，更多研究将二者的协同落脚于装配式建筑与BIM技术的融合：林树枝等基于智慧建造内涵对应用BIM技术的装配式建筑进行分析；赵飞等对BIM技术在钢结构模块化、轻型木结构的建筑工程中的应用进行研究；姜琳等对装配式建筑中BIM技术应用模式及问题进行了研究；薛茹等对基于BIM的装配式建筑施工阶段问题进行分析；刘金典等对应用BIM和激光扫描的装配式建造中的质量管理进行研究。以往文献对于智能建造和建筑工业化协同发展的研究存在产业链上下游企业信息关联性不强、阶段协同重点和要点不够明确等问题。为此，本文将依托已有的智能化技术，构建基于智能建造的建筑工业化发展模式，并深入探究该模式运作机制，通过将智能建造技术运用在建筑工业化整个流程中，打通建筑工业化各环节的信息壁垒，实现智能技术的具体应用以及工程信息在各建设环节的传递，推动智能建造与建筑工业化协同发展。
2 智能建造与建筑工业化协同发展面临的难题
2.1智能化与工业化割裂发展，协同不足
住建部等部门已经提出了关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的相关指导意见，但在实际发展中，二者的协同发展存在割裂且分别推进的现象，在推进方向上存在误区。智能建造的核心在于以互联网、云计算等技术为支撑的智慧建造信息系统，而建筑工业化的核心在于全产业链的形成与建筑构件的工厂预制、现场装配，现有研究多是针对二者各自的技术提升开展的，缺少二者协同发展的相关研究。
2.2上下游企业关联不强，无法实现信息实时共享
项目建设全生命周期中各环节会产生大量的数据信息，BIM技术虽已广泛运用在施工阶段，却无法完全做到项目数据的实时共享。由于上下游企业间关联性不强，相关信息共享不够紧密，智能建造技术仍以单点应用为主，较为零散，集成度也不高，各利益相关者在信息传递和接收过程中并不清楚信息的具体用途，导致构件自身信息与BIM模型中的信息、各建设环节的信息分离，无法实现各项资源的最优配置，建设成本较高。
2.3 管理流程与方法较为陈旧，无法与新技术适配
在推行智能建造与建筑工业化协同发展的过程中，需要新的管理流程和管理方法与之适配，但由于新技术普及推广的强度不足，导致管理人员在采用智能建造技术的同时仍保留着传统的管理模式，这不但无法有效落实新技术，同时造成了浪费和冗余，抵消了智能建造与建筑工业化协同发展的优势。
３ 基于智能建造的建筑工业化发展模式
为解决上述智能建造与建筑工业化协同发展过程中面临的难题，本文将智能建造的核心技术与建筑工业化紧密结合，构建基于智能建造的“设计—生产—施工—运维（Design-Component-Construction-Operate）”一体化的智能工业化发展模式，简称DCCO模式。在该模式运行中，对物联网、大数据、BIM技术等进行联合应用，实现规范化建模、可视化认知、高性能计算等，形成全产业链融合一体的建造产业体系和有序的流水性作业，实现全产业链数据集成。
3.1勘察阶段
前期勘察主要是对施工现场进行调查，了解地质条件、自然环境等情况，项目可行性论证提供依据。利用该模式展开现场勘察工作，可以进行智能测绘。首先利用GPS快速定位，对建设现场的地形地貌、土壤岩性、水文条件等属性展开全面调查，精准测量平面控制、高程控制、地形线路等数据；然后把测量获得的数据导入到CASS软件中，利用其特有的建筑形式和特点，自动生成地形元素草图，并可以转化为CAD格式，方便识图分析，为工程设计提供参考。同时还需要把施工进度关联到BIM模型中，以便对施工全过程进行动态监测，同时利用无人机、全景相机等及时采集实际进度信息，将其与模型中的设计参数比较分析，一旦出现较大的数据偏差，需要制定针对性的整改措施，以便对施工进度进行科学管控。
3.2设计阶段
在该阶段，利用专业软件，对BIM技术进行优化应用，构建三维可视化数据模型，对各个专业进行协调设计，并统一化出图管理，实现不同专业数据进行有效性对接。不同专业的设计人员可以对BIM三维模型进行详细观察和分析，结合各自需求对模型进行针对性创建、导入、拆分等，通过一系列的操作如结构分析、自动配筋、钢筋碰撞检查等，可以对建筑物受力特征、建造全过程等开展仿真模拟，这样可以及时发现潜在风险隐患，并进行有效规避。深化设计时，需要围绕进度节点精准拆解模型，对图纸进行深度完善，确保构件尺寸、节点大样等符合实际施工进度要求；不同专业的设计人员能够在相同平台开展分工合作，对结构、机电、建筑等进行分别设计，然后利用参数化建模技术进行自动联动更新，实现专业数据的有效性对接；还可以在BIM模型中输入设计参数，以便对构件制造质量进行自动化检验与审核，如果与设计方案出现冲突，需要在模型上进行修改。
3.3 构件运输阶段
构建智能生产车间，配备完善的计算机软硬件，实现互联网、物联网、机械化技术的融合应用，以便对建筑构件进行智能化预制，通过这种方式可以实现构件生产与BIM模型的联动性。在生产中，需要按订单要求，设计建筑信息模型，并将其导入到生产管理系统中，把数据信息转化为系统相适应的格式，然后自动安排生产。利用数控设备进行标准化、统一化的构件加工。在这一过程中，需要工作人员动态检查生产进度，确保其满足实际需求。同时需要利用BIM信息平台形成标准化的部件库，对产品一一标记，利用无线射频识别术、无线传感器技术，进行智能识别和定位，实现全过程质量管控[15]。智能生产车间运行中，实现智能化与工业化的融合发展，对构件生产全过程进行线上实时信息管理，实现高效的信息共享，各个参与方都可以及时了解生产、运输、使用情况。然后利用车辆将其运输到现场，按照施工要求，对不提供规格、类型的构件进行针对性存放，然后开展进度计划管理和信息系统管理流程。
3.4建造施工阶段
构建智慧工地，实现事前、事中、事后全过程控制。在施工前，需要对BIM技术以及VR技术等进行综合利用，构建虚拟施工现场，展现关键施工节点，虚拟场景漫游景象，可以开展漫游、碰撞检测等，科学计算安全设施、钢筋下料等数据，为施工组织设计提供数据依据。在施工过程中，需要利用高新技术开展全过程中的跟踪监管，及时发现质量问题，并在手机端上传照片和文字描述，在各个平台共享，相关人员受到信息后，会在模型上及时定位问题所在位置，进行参数修整。
3.5竣工验收阶段
构建竣工验收BIM模型，将其与施工BIM模型进行对比分析，分析两者在施工指标、几何参数、属性等方面的差异性[16]，从而判断设计图纸的落实效果，并评价其规划建设条件是否符合要求。同时需要把竣工验收资料与竣工BIM模型自动关联，实现信息同步，从而自动生产验收报告， 并向各个部门共享，实现联合验收。
3.6运营维护阶段
利用多样化的现代技术对项目运营维护环节开展全面性监管。BIM技术可以对混凝土、钢结构质量进行评估，构建三维模型，直观展示构件安全等级，以便对建筑安全状态进行评估；GPS技术与NFC技术联合应用，发挥其非接触式自动识别功能和无线通信功能，对建筑设备开展定期检修维护；利用3DMAX模拟突发状况场景，并对人员反应进行模拟，方便制定针对性的应急处理预案，保障建筑安全。
4 对策及建议
结合DCCO模式的运行机制分析，基于智能建造的建筑工业化模式在发展过程中需要注意以下问题：
4.1加强上下游企业合作，建立企业动态联盟供应链
借助“互联网+”技术，运用云服务及大数据、通信技术和互联网平台，使各企业从分散孤立到群体互助、从被动接受到积极参与，实现整个产业链的拉动式生产，实现成本最小化、资源合理化、技术管理协同化的目标。通过上下游企业间的资源共享与合作联盟，各利益相关方能够快速掌握项目建设的技术原理、工艺流程及质量要求，并积极运用到新产品开发过程中，有效提高信息处理效率，保证项目建设质量[17]。
4.2实现技术与管理双轮驱动，真正打通产业链价值链
智能建造的本质是信息化，而信息化是提升建筑工业化水平的手段。当前，应树立让建筑成为“产品”的经营理念，建立工程项目整体规划、全面部署、协同运营的管理体系，让信息化与行业管理逻辑相融合，解决整个行业发展“碎片化”与“系统性”之间的矛盾，用系统性思维破解协同发展难题，通过信息互联技术与行业生产管理技术的深度融合，实现管理数字化和精细化。
4.3加强专业技术人员培训，完善人才培养制度
各企业应加强专业技术管理人才和技能型产业工人的培养，加大技术创新度，奠定高质量发展的人才和技术基础，为行业未来发展培养全能型人才。从智能建造的发展方向出发，将智能建造与建筑工业化的复杂性纳入考虑，完善人才培养方案，多开展智能化的实践活动，积极组织技术人员对智能建造与建筑工业中的重点内容和新技术进行学习，在掌握理论知识的基础上，发挥人才本身的价值。
５结语
综上所述，现代化建筑行业高速发展背景下，智能建造与建筑工业化的融合发展成为重要形式，要对二者协同发展中的问题进行全面分析，并提出针对性的解决措施，构建基于智能建造的建筑工业化生产模式，推动建筑行业的高质量发展。