多维度推进地区建筑业智慧建造发展的思考

张守军

天津市和平区住房和建设委员会综合行政执法支队 天津 300020

丁烈云[1]院士、肖绪文[2]院士、卢春房[3]院士对智能建造给出了定义。丁烈云院士认为智能建造要以业务模式为核心，在正确发展理念的引领下，发挥数字技术稳定、经济、便捷等价值。在工程实践中，钱七虎[4]院士、毛志兵[5]、李久林[6]等学者提出了智慧建造，钱七虎院士认为，智能建造是针对某项技术、某个功能和某种设备单元而言的，而智慧建造是对复杂的大系统和巨系统而言的，包括感知、认知、传输、服务等多功能的系统。智慧建造让工程具备感知功能，建筑业将向少人化、无人化发展，未来发展空间在地下。以往专家研究成果深刻阐明智慧建造管理内涵，数字技术与建筑业融合特点，预判发展趋势，为推动智慧建造指明了方向。

本文旨在阐明如何从多个维度推进智慧建造发展，针对四个主要维度特点和问题，逐个提出解决方案和突破点。运用管理清单和管理工具，在庞杂的管理内容中，化繁为简，找出要因，从而指导各维度之间的互相促进，协同联动。

1 国际、国内及天津智慧建造的发展趋势

在国际建筑业领域，智能建造技术逐步成为发展建筑业的关键技术，各国均积极制定建筑业发展规划和战略。2020年，我国住房和城乡建设部等13部委联合发布的《推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》指出，需要大力推进建筑工业化、数字化、智能化升级，加快建造方式转变，推动建筑业高质量发展。

天津市已初步建成了高效率、大容量的宽带城域网，信息基础设施和服务能力达到国内先进水平，尤其在物联网、云计算等新兴产业方面，技术发展起步早、推广快，已经形成以智能终端、机器人、智能安防、智能制造、智能医疗等9大领域为代表的智能科技应用场景。这些高端应用场景，都为智慧建造的需求和发展提供了充足条件。

2 地区性智慧建造的多维度推进

2.1 管理创新

1）政府管理层面。一是通过重点项目集中管理，对智慧建造相关行业形成引导。重点项目挖掘出攻关清单，提前布局引导相关行业，防止攻关时期资金乏力、推广时期应用不畅的问题。目前存在问题是企业攻关创新动力不足，既希望政府加强智慧建造管理，带动整个行业升级，实现自身成本优化，又担心精准监管，使经营空间缩小。解决方案是以地区重点工程为示范和标杆，对攻关企业给予各项政策鼓励。企业对重点工程有创优、树品牌、打造自身科技能力等需求，能够承受高投入、强监管。必须形成先行先试的突破点，形成创新成果后，通过大量标准工程推广普及，提升整个行业的智慧建造管理水平。重点工程投资体量大，对规划、设计、制造、施工、运维带动作用强。以超级工程、重难点工程为突破点，实现智慧建造关键跃升，重在突破。通过反复周转应用相关创新设备、技术，摊销和降低创新成本，在应用中实现完善和迭代升级。二是在工程总承包基础上尝试投资建造一体化，畅通投资与建造管理链条，解决环节多、管理割裂问题。建筑工业化的一个发展方向是装配式建筑，装配式建筑设计环节安全系数过高，施工便捷性偏低，造成装配式建筑总体成本偏高，无法替代现浇式建筑。投资建造一体化意义在于激发设计环节优化创新，大幅度降低装配式建筑成本，使装配式建筑被社会主动接受，是促进建筑工业化的内源动力。具体措施上还要调动民营企业的体制优势，设计人员技术与成本一体化考核，设计环节创新突破，降低成本。发挥国有企业的课题攻关优势，在部件加工、连接方式、快速施工方面争取突破，技术环节安全高效。

2）行业管理层面。强化跨界合作交流机制，发挥多专业交叉融合优势，实现技术问题的解决。行业间合作难点在于找不准跨界技术结合点。解决方案是围绕串联行业的业务主线，以企业自身微创新为起点，重视日常渐进性创新，汇聚企业产业链条上的多点创新，找出跨行业公司与总承包企业的结合点。例如智慧建造中BIM技术为其中一条核心主线，以三维数字技术为基础，建立规划、勘察、设计、建造、运维的全生命周期协同。拓展BIM的外延应用，与三维扫描、虚拟现实、大数据、云平台、物联网、人工智能、智慧城市等深度整合，构建工程建造的数字孪生世界。

3）企业管理层面。要适度整合全产业链，汇聚全链资源，培育产业创新生态，实现建筑企业管理增效。智慧建造是复杂的大系统，单点突破无法形成整体收效。存在的问题是施工一线遇到问题具有时效性，产生的创新思路和想法，由于没有上下游产业企业的协同，只能做局部的优化，无法形成高水平的创新成果。突破口是适度发展全产业链，合理拓展自身产业链的上下游，打通企业内部产业链条和技术链条，形成高水平综合管理成果。重大工程中，加强总承包企业与上下游企业合作，有意识地主导一批专业领域的国产化替代，国产软件企业、国产装备设备通过政策引导，争取形成自主知识产权的企业产业链。全产业链整合为企业提供了产业生态环境，为国产技术迭代升级提供了产业生态圈。大型施工企业在设计能力方面的不足，建筑装备企业在智能软件方面的缺失，构件制造企业对施工一线组织掌控的薄弱，这些都需要通过产业链整合，通过智慧建造管理手段弥补，消除管理环节迟缓和技术环节错位。

2.2 技术创新

1）政策引领方面，寻找技术成本与价值最佳结合点，满足工程建设需要，建筑工业化是政策引领的代表，通过工业化解决智慧建造，通过工厂制造技术升级解决大部分的智慧建造问题，以制造业升级带动建筑业升级。该路线涉及技术领域相对较少，能快速有效吸收工业制造国家的先进经验，典型的为装配式建筑的研究推广。工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理，使我国快速提升建筑的智慧建造水平。

2）科技支撑方面，围绕建筑业多个领域、多个环节的协同升级，需要我国在多个领域开展基础研究和应用技术研究，在新材料方面，减轻加工成形工作量，降低后期维护难度，研发高强、高塑性和高韧性的建造钢材；研发轻质、高性能和高耐久的混凝土；研发形状记忆材料、智能高分子材料。在新装备方面，降低数据延迟性，提高智能反应速度，升级摄像头、激光扫描仪、红外感应器、无人机等建造感知设备；发展砌墙、焊接、配筋、喷涂、混凝土3D打印机等建筑机器人技术；提升泵送机、升降机、盾构机等自动机械化水平。

3）关键技术方面，加强国产化，促进自主基础软件迭代升级。目前，在设计阶段常用的核心建模软件是Revit、Bentley和Catia，这些应用软件由国外编程研发，强化BIM数据底层数据研究，并没有将我国造价定额规则、行业规范等纳入计算规则，在我国的适用性有待提升。为适应智慧建造的进一步发展，软件领域迫切需要国产化，与国家标准、规范精准对接。高度重视建造信息安全，推动区块链等新技术的集成与创新应用，构筑信息安全防火墙。

4）工程应用方面，智慧建造涉及多个行业、多个环节，缺乏统一的相关标准。天津虽然在全国科技领先，但一些技术标准已经被国外企业占得先机，标准的制定需要成熟技术和市场检验，天津在此方面还不够成熟，尚难以获得技术标准的制定权。例如建筑信息模型方面，我国BIM技术软件之间缺乏联系应用，项目软件应用一体化研究不足。虽然我国各地也陆续发布一些针对地方的BIM标准，仍缺少管理过程中针对性的描述。所以基于BIM技术的建筑信息化标准需要统一，需要规范模型编辑语言及逻辑、预制构件信息格式等。在设计环节、模型环节标准化前提下，开展制造、施工、运维等环节的标准化工作。

2.3 模式创新

模式创新具有重要意义，商业模式是否成功需要先行验证，在成功模式下开展配套技术研究，才能最大程度发挥智慧技术的效率。对管理模式、商业模式、产业模式的变化，需要保持敏感，防止缺维度、降维度，体现发展的全面性、创新性。

目前，我国的建筑产业正经历一个重要的阶段，以工业化为研发方向，数字化建造前沿技术为手段，绿色建造为最终目标。智慧建造应用场景的研究创新，为需求端变革、聚集配套技术研究，起到了引导作用。只有深入研究科技应用的场景，才能将实际需求与先进技术更完美地结合。从2020年开始，各大地产公司在地产科技这个领域的投入巨大，重点研究头部企业数字化科技建设方案和智慧场景打造实例，分析房企数字化转型的优质方案，为提升高效能治理、创造高品质生活提出全新解决方案。2020年最热门的五个场景集中在智慧建造、智慧营销、智慧社区、智慧商业和全屋智能[6-7]。

2.4 人才创新

要根据不同行业、企业的特点，有针对性地培养创新领军人物和关键人才，为建筑业实现创新发展注入源源不断的人才活力。工程项目特点是将各种管理技术集成解决问题，领军人物对哪些领域需要技术支持，各种技术综合运用的理解更深刻。智慧建造是复杂系统工程，需要擅长集成的人才。领军人物对智慧建造的深刻理解和统筹推动，对重难点工程取得创新突破起到关键作用。目前在科研院所和高校中推进科研项目揭榜挂帅，在建筑企业内也要针对基础重大课题，鼓励领军人物担当重大综合课题研究。在培养智慧建造复合型人才方面，基于新工科建设，培养“人工智能＋土木建筑”的跨学科、跨专业的复合型人才，积极开展职业培训、智能建造技术研发和实践。在管理机制上，要健全容错纠错机制，形成支持大胆探索、鼓励担当作为的鲜明导向，营造激励创新的良好环境。

通过逐项列出四个维度的特点、问题和解决方案，形成了双矩阵管理清单。管理清单便于政府、行业、企业管理者在推进具体项目的智慧建造过程中，根据管理二八定律，依据自身优势，判断主攻维度及解决方案。同时在主攻维度中根据木桶定律，找出其余三个维度的最短板，以最小的代价补齐短板。

例如具备全链产业优势的施工企业，全链管理优势明显，确立智慧建造发展主攻维度为管理创新，在管理维度中通过要因分析，人才创新方面某一要素是最短板，迅速在该项短板上改进措施，增强管理高效性和精准性，从而实现智慧建造管理的快速提升。

3 未来前景展望及重点发展路径

从智慧工地、智慧建筑到智慧小区、智慧城市，人们对便捷、高效、舒适生活状态和绿色、宜居、智慧居住环境的向往越来越迫切。智慧建造意味着从建筑规划、设计、施工、竣工验收等整个过程中充分利用现代信息技术和信息资源，逐步提高建筑业集约化经营管理程度，使信息对建筑业的贡献达到较高水平。智慧建造将助推建筑业的全生命周期管理，更加强调城市规划、建设、管理的整体性和系统性，更加依赖高度工业化运作。建筑工业化是我国传统建筑业迎来的一场大变革，信息化技术的赋能加速这场变革走向更深化。

智慧建造的管理平台未来将更加具有综合性，涉及行业对接更加全面，不仅是一个个行业的数字化转型，而是多线并行彼此支撑，能够实现建筑业工程问题精准对接，实现工程管理跨行业协同。智慧建造的数据处理将更加高效，收集快、传送快、分析快。延迟降低，反应高效，海量有效数据的智能分析，实现更多领域的无人、少人管理。智慧建造的工程应用更加便捷，各种技术应用手段操作性更强，高普及和易操作将更大程度降低应用成本。

智慧建造的发展路径是要紧紧服务于城市、城乡建设发展，找到一个可持续性的盈利模式。在为建筑企业降低成本上不断挖掘潜力，在为建筑使用方提供增值服务上创新突破。政府、行业、企业三个层面均要持续深入研究，要在全球范围内摸索学习最好的盈利模式。

4 结语

天津市作为京津冀一体化的重要城市，利用承接北京非首都功能的契机，充分挖掘海陆枢纽城市、制造城市、商业城市、北方数据中心优势，重点研究交通枢纽、临港建筑、先进场馆、大型社区、现代商业建筑的智慧建造综合技术，在建筑业的智慧建造领域不断创新应用场景。不断推进建筑业的工业化、数字化、智能化升级，由建筑业的智慧建造，到城市整体应用的智慧升级，促进智慧建造与智慧城市融合，实现天津建筑业整体建造方式转变，推动建筑业向更高阶段发展。