人工智能＋建造，傳統(tǒng)行業(yè)的新未來(lái)

當(dāng)今時(shí)代，數(shù)字技術(shù)與傳統(tǒng)行業(yè)日益融合，智能建造將引領(lǐng)建筑和基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域更新升級(jí)。

智能建造是指將人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和建筑信息模型集成于建筑建造過(guò)程中，以此提高建筑項(xiàng)目的安全性、質(zhì)量和可持續(xù)性，實(shí)現(xiàn)建筑項(xiàng)目全流程降本增效。近年來(lái)，由于建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工要求愈加復(fù)雜，傳統(tǒng)建筑業(yè)面臨諸多挑戰(zhàn)。而智能化的解決方案，能幫助傳統(tǒng)施工過(guò)程實(shí)現(xiàn)效率和質(zhì)量的全方位提升?？梢哉f(shuō)，采用智能建造解決方案，不僅是一種選擇，更是一種必要——提高效率、降低成本，促進(jìn)建筑環(huán)境的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

智能建造讓建筑更安全、更高效、更可持續(xù)

智能建造為建筑行業(yè)注入了新的技術(shù)發(fā)展動(dòng)能，也將揭開建筑行業(yè)創(chuàng)新、高效、安全的發(fā)展新篇章。智能建造技術(shù)帶動(dòng)傳統(tǒng)建造業(yè)走入更先進(jìn)的以技術(shù)驅(qū)動(dòng)的建造流程，或?qū)氐赘淖兘ㄖ锏脑O(shè)計(jì)、建造和維護(hù)方式。

事實(shí)上，建筑信息模型技術(shù)在傳統(tǒng)建筑領(lǐng)域早有應(yīng)用，即通過(guò)創(chuàng)建虛擬3D模型，構(gòu)建包含建筑物的所有基本信息，進(jìn)而改善規(guī)劃和設(shè)計(jì)方案、加強(qiáng)各項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)合作、促進(jìn)更協(xié)調(diào)和高效的施工過(guò)程。

物聯(lián)網(wǎng)集成技術(shù)是通過(guò)在建筑工地安裝物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和傳感器，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集，以增強(qiáng)預(yù)測(cè)性維護(hù)、減少停機(jī)時(shí)間、提高整體效率。這一技術(shù)還為智能建造的技術(shù)拓展配備了節(jié)能、廢棄物管理和施工安全等系統(tǒng)。

人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的出現(xiàn)，也進(jìn)一步改變了傳統(tǒng)建筑業(yè)格局。主要技術(shù)包括：自動(dòng)執(zhí)行項(xiàng)目任務(wù)、對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)等。無(wú)論是自動(dòng)物料運(yùn)輸車，還是砌磚機(jī)器人，建造機(jī)器人都已在智能建造領(lǐng)域獲得越來(lái)越廣泛的使用，降低了傳統(tǒng)建造行業(yè)因勞動(dòng)密集型任務(wù)而造成的風(fēng)險(xiǎn)。

同樣在智能建造領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的，還有無(wú)人機(jī)技術(shù)。它能隨時(shí)對(duì)建筑工程進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時(shí)航拍并采集圖像，監(jiān)控、識(shí)別施工潛在安全風(fēng)險(xiǎn)。

數(shù)字孿生技術(shù)將智能建造推向了新高度。通過(guò)創(chuàng)建物理建筑的數(shù)字副本，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)可基于實(shí)時(shí)監(jiān)控、場(chǎng)景測(cè)試等，為建筑運(yùn)營(yíng)提供科學(xué)決策與數(shù)字解決方案。

相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，來(lái)源于人們對(duì)建筑可持續(xù)性的不斷探索，特別是在應(yīng)對(duì)全球氣候變化挑戰(zhàn)的背景下，智能建造采用綠色技術(shù)和可持續(xù)性材料，諸如綠色建筑、節(jié)能設(shè)計(jì)、新型建筑材料等，都已應(yīng)用于建筑實(shí)踐的最前沿?？傊?，智能建造發(fā)展與相關(guān)技術(shù)的動(dòng)態(tài)融合，為更安全、更高效和可持續(xù)的建筑實(shí)踐鋪平了道路。

智能建造技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展改變了傳統(tǒng)的建造方法，帶來(lái)了一系列好處，例如增強(qiáng)安全性、提高建造效率、提升可持續(xù)性等。

在安全方面，智能建造通過(guò)各類傳感器和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，進(jìn)行實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)和大數(shù)據(jù)分析，最大限度地減少建筑工地的事故。例如，智能穿戴設(shè)備可以監(jiān)控一線工人的身體狀況，并在緊急情況下發(fā)送警報(bào)，以確保施工人員的人身安全與施工安全。

在效率方面，智能建造借助建筑信息模型和人工智能軟件等數(shù)字工具，有效縮短了項(xiàng)目時(shí)長(zhǎng)。信息模型的數(shù)字可視化功能，可全面提升前期設(shè)計(jì)效率，避免設(shè)計(jì)偏差。在運(yùn)維階段，模型能將建造過(guò)程信息延續(xù)到運(yùn)營(yíng)階段，為建筑全生命周期的信息化管理提供科學(xué)保障。數(shù)字孿生技術(shù)通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新，將虛擬世界和物理世界的狀態(tài)與操作統(tǒng)一到數(shù)字信息系統(tǒng)，進(jìn)而提高虛擬世界的實(shí)時(shí)信息反饋效率。

在可持續(xù)性方面，智能建造通過(guò)多種技術(shù)創(chuàng)新手段為環(huán)境保護(hù)作出了重要貢獻(xiàn)。節(jié)能設(shè)備、綠色建筑材料和自動(dòng)化廢物管理系統(tǒng)等技術(shù)可大幅減少對(duì)環(huán)境的影響，通過(guò)降低能源消耗、減少?gòu)U棄物排放和提高資源利用效率等舉措，有效保護(hù)自然資源和減少碳足跡。此外，建筑3D打印技術(shù)、預(yù)制構(gòu)建等創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用，也有效減少了資源浪費(fèi)，提高了材料利用率。

在筆者看來(lái)，相較傳統(tǒng)建造，智能建造解決方案的技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，是建筑業(yè)未來(lái)發(fā)展和轉(zhuǎn)型的根本動(dòng)力。

智能建造的應(yīng)用價(jià)值和有效性正在凸顯

智能建造是一個(gè)新鮮事物，成功案例雖不多，但是每個(gè)案例都具備一定典型性。通過(guò)開展案例研究，可以管窺其應(yīng)用價(jià)值和有效性。

邊緣（Edge）：位于荷蘭阿姆斯特丹的“邊緣”，是世界上可持續(xù)性建筑的成功案例之一，獲得了世界著名的綠色建筑評(píng)估方法認(rèn)證——英國(guó)建筑研究院環(huán)境評(píng)估方法為其打出98.4%的高分評(píng)價(jià)。這主要來(lái)自該建筑的全周期集成化智能技術(shù)的加持?！斑吘墶痹O(shè)置了整體結(jié)構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以根據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)的反饋對(duì)照明、溫度等進(jìn)行智能調(diào)控，優(yōu)化能源使用并調(diào)整工作空間的能源使用成本。

“邊緣”的另一個(gè)核心功能，是開發(fā)了一款針對(duì)該建筑的智能手機(jī)應(yīng)用程序。該應(yīng)用程序能夠充當(dāng)用戶的個(gè)人助理，將工作空間和工作日程進(jìn)行信息共享并提供解決方案。例如，“邊緣”能夠根據(jù)上班早高峰情況為用戶規(guī)劃最優(yōu)地下車庫(kù)入口位置，并引導(dǎo)停放離工作區(qū)域下方最近的停車位。

“邊緣”沒有設(shè)置固定的員工辦公區(qū)域，而是采用更加靈活的方法——該程序會(huì)根據(jù)員工當(dāng)天日程安排分配工作空間，可提供坐式辦公桌、站立式辦公桌、獨(dú)立工作間、會(huì)議室、陽(yáng)臺(tái)座位等選項(xiàng)。當(dāng)員工對(duì)工作空間有特別需求時(shí)，應(yīng)用程序會(huì)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳感器對(duì)空間環(huán)境進(jìn)行智能調(diào)整，以達(dá)到員工滿意的光線和溫度等?！斑吘墶钡目沙掷m(xù)性建筑設(shè)計(jì)理念使其成為在減少碳足跡方面取得突出成果的環(huán)保建筑之一?！斑吘墶边€倡導(dǎo)一種新的工作方式與理念，即通過(guò)使用新型信息技術(shù)以重塑工作性質(zhì)和工作空間。

在提升能源使用效率上，“邊緣”太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電力不僅超過(guò)了建筑物使用電量，還能將剩余電量進(jìn)行反向輸電。

這個(gè)建筑的示范性超越了低碳環(huán)保的基本概念，是智能建造全生命周期的成功實(shí)踐，因此，“邊緣”為智能建造運(yùn)維階段的可持續(xù)性創(chuàng)新，提供了一個(gè)成功的實(shí)踐案例。

垂直森林（Bosco Verticale）：建于意大利米蘭的“垂直森林”，由意大利設(shè)計(jì)師斯坦法諾·博埃里設(shè)計(jì)，試圖通過(guò)融合全新的建筑設(shè)計(jì)理念與智能建造技術(shù)重新定義城市生活。

“垂直森林”是建筑物和植物共生的生態(tài)系統(tǒng)，其外墻上有兩萬(wàn)多種植物，包括樹木、灌木和多年生植物。植物種類選擇及其布局均為精心規(guī)劃，并根據(jù)建筑物朝向和高度對(duì)植物進(jìn)行合理布局與空間設(shè)置，以營(yíng)造最佳的小氣候條件。

為了維持垂直森林生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)利用建筑物的循環(huán)水開發(fā)了一個(gè)復(fù)雜的灌溉系統(tǒng)。這種設(shè)計(jì)有助于緩解城市熱島效應(yīng)、改善小氣候、節(jié)省能源。此外，植被為陽(yáng)光提供了天然的過(guò)濾器，并吸收二氧化碳和可吸入微粒，有助于創(chuàng)造更健康的生活環(huán)境。

“垂直森林”的核心在于構(gòu)建了一個(gè)智能家居自動(dòng)化系統(tǒng)，提高了住宅的舒適度和可持續(xù)性——可根據(jù)居民的特定需求和當(dāng)前天氣狀況調(diào)控照明、溫度和通風(fēng)等。

“垂直森林”展現(xiàn)了智能建造在創(chuàng)造可持續(xù)環(huán)境、改善生活質(zhì)量方面的有效性。它不僅僅是一棟建筑，更像是一個(gè)不斷發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)，詮釋了如何將建筑物與各種技術(shù)和自然環(huán)境進(jìn)行融合，并試圖展現(xiàn)未來(lái)城市的生活方式。

智能建造仍然面臨諸多挑戰(zhàn)和局限

需要說(shuō)明的是，智能建造雖優(yōu)點(diǎn)很多，但也存在不少挑戰(zhàn)與局限性。

一個(gè)突出的問(wèn)題是，智能建造前期的投資成本較大，這對(duì)中小型公司意味著巨大的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，智能建造過(guò)程中需要引入大量先進(jìn)的硬件設(shè)備和智能軟件，對(duì)員工提出了挑戰(zhàn)。此外，定期的維護(hù)成本和軟硬件升級(jí)都可能會(huì)增加原有的投資成本以及運(yùn)維費(fèi)用。

技術(shù)條件也是一個(gè)重大挑戰(zhàn)，建筑運(yùn)營(yíng)數(shù)字化發(fā)展在很大程度上依賴于完善的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。任何非系統(tǒng)性故障或網(wǎng)絡(luò)安全漏洞都可能導(dǎo)致重大損失。因此，確保系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、數(shù)據(jù)完整性及系統(tǒng)安全性成為頗具挑戰(zhàn)的工作之一。

智能建造技術(shù)依賴穩(wěn)定的互聯(lián)網(wǎng)傳輸，在基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)落后的地區(qū)，這成為一大局限。因此，地區(qū)間的發(fā)展不平衡限制了智能建造技術(shù)的廣泛應(yīng)用，限制了其普遍適用性。

另一個(gè)困難來(lái)自傳統(tǒng)建筑行業(yè)內(nèi)部。建筑業(yè)是一個(gè)勞動(dòng)密集型行業(yè)，不少建筑工人會(huì)擔(dān)心，智能建造技術(shù)的廣泛應(yīng)用，特別是智能機(jī)器人的使用，會(huì)影響其工作崗位。來(lái)自建筑業(yè)內(nèi)部的排斥會(huì)減緩智能建造技術(shù)的進(jìn)一步推廣，并導(dǎo)致相關(guān)延伸技術(shù)優(yōu)化存在滯后性。

最后，傳統(tǒng)的監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)和法律能否適應(yīng)智能建造技術(shù)，同樣是現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。智能建造需要使用無(wú)人機(jī)和機(jī)器人等技術(shù)，但現(xiàn)有的監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)可能無(wú)法完全涵蓋這些新技術(shù)。

在智能建造推廣過(guò)程中，會(huì)遇到各種挑戰(zhàn)，但科技不斷向前發(fā)展的趨勢(shì)不會(huì)改變。因此，我們應(yīng)積極思考如何應(yīng)對(duì)，以適應(yīng)未來(lái)的發(fā)展需求。

針對(duì)不同地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的差異，我們可首先確定項(xiàng)目?jī)?yōu)先級(jí)，專注發(fā)展具有投資潛力的智能建造項(xiàng)目，為后續(xù)項(xiàng)目提供示范和經(jīng)驗(yàn)。在軟件和相關(guān)技術(shù)應(yīng)用上，建議探索開源軟件和低成本替代方案，最大限度降低前期成本。同時(shí)，有效控制項(xiàng)目附加成本，可以考慮將智能建造的非核心項(xiàng)目外包給第三方，從而為全周期項(xiàng)目提供具有成本效益的替代方案。

對(duì)于來(lái)自行業(yè)內(nèi)部的阻力，筆者認(rèn)為，智能建造行業(yè)雖然對(duì)傳統(tǒng)工人的需求少了，但需要大量具備相關(guān)技術(shù)技能的高素質(zhì)復(fù)合型人才。因此，首先應(yīng)該與從業(yè)人員進(jìn)行有效溝通，做好行業(yè)發(fā)展和變革原因的相關(guān)解讀，并提供必要且全面的新技能培訓(xùn)，讓他們逐漸適應(yīng)新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)行業(yè)的影響。其次，企業(yè)可以通過(guò)與大學(xué)或行業(yè)協(xié)會(huì)合作開展培訓(xùn)，解決技能差距和人才短缺問(wèn)題。此外，鼓勵(lì)企業(yè)開展內(nèi)部培訓(xùn)和繼續(xù)教育，以確保有數(shù)量足夠的專業(yè)人才支撐建筑行業(yè)順利轉(zhuǎn)型。

另外，相關(guān)部門應(yīng)修訂法律法規(guī)，以適應(yīng)技術(shù)發(fā)展，特別是完善智能建造相關(guān)數(shù)據(jù)和信息保護(hù)方面的法規(guī)，確保公共安全并促進(jìn)技術(shù)健康發(fā)展?？商剿髦贫ㄡ槍?duì)智能建造技術(shù)的新監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)，其中包括對(duì)無(wú)人機(jī)、機(jī)器人、無(wú)人操作設(shè)備等新技術(shù)的操作規(guī)范、安全要求和責(zé)任界定。同時(shí)，相關(guān)政府部門和行業(yè)組織應(yīng)開展深度合作，結(jié)合國(guó)際經(jīng)驗(yàn)和本地實(shí)際情況，建立詳盡且切實(shí)可行的監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)。例如，可以制定嚴(yán)格的環(huán)境評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，要求在項(xiàng)目啟動(dòng)前進(jìn)行詳細(xì)的生態(tài)影響評(píng)估；還可以設(shè)立具體的施工安全規(guī)范，如規(guī)定建筑工地必須配備環(huán)保監(jiān)測(cè)設(shè)備和施工噪聲控制等措施，以確保智能機(jī)器人設(shè)備在施工過(guò)程中符合環(huán)保和安全要求。還應(yīng)建立健全綜合性安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，覆蓋技術(shù)設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，做好技術(shù)應(yīng)用全生命周期的安全保障。

總之，智能建造是建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型的核心方向，將成為未來(lái)各類建造項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)高效和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。在更廣闊的視角下，智能建造技術(shù)的發(fā)展能進(jìn)一步改變城市環(huán)境，為真正實(shí)現(xiàn)具有包容性、可持續(xù)性的智慧城市建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

（摘自9月5日《光明日?qǐng)?bào)》。作者為寧波大學(xué)中東歐經(jīng)貿(mào)合作研究院特約研究員、潘天壽建筑與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院建筑系副主任）

■ 本欄編輯 朱湘渝