“中國智造”助推建筑業(yè)變革

文｜本刊記者 孫璟璐

創(chuàng)新技術(shù)正在成就未來的產(chǎn)品、建筑和城市，這些技術(shù)也在改變著人們設(shè)計和制造的方式，進(jìn)一步撼動各個行業(yè)。作為制造業(yè)大國，中國非常清楚智能制造的重要性，2015年5月，國務(wù)院印發(fā)了《中國制造2025》，部署全面推進(jìn)實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略。這是我國實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略第一個十年的行動綱領(lǐng)。2016年8月，工信部、發(fā)展改革委、科技部、財政部四部委聯(lián)合發(fā)布了《中國制造2025》制造業(yè)創(chuàng)新中心、工業(yè)強(qiáng)基、綠色制造、智能制造和高端裝備創(chuàng)新等五大工程實(shí)施指南。

目前，全球制造業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)新態(tài)勢，制造業(yè)處于數(shù)字轉(zhuǎn)型新階段。智能制造成為中國制造2025的發(fā)展趨勢。人們現(xiàn)在看到的智能工廠、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等也都是實(shí)現(xiàn)未來智能制造的關(guān)鍵技術(shù)。

新技術(shù)激活無限可能

創(chuàng)新技術(shù)可以幫助人們精簡產(chǎn)品，加速創(chuàng)新，帶來一系列新產(chǎn)品，從而讓人們的生活變得簡單、輕松。為了幫助人們適應(yīng)多變的戶外環(huán)境，同濟(jì)大學(xué)的學(xué)生希望在幫助戶外運(yùn)動者進(jìn)行戶外運(yùn)動的同時，又能保護(hù)運(yùn)動者的安全。他們應(yīng)用fusion360軟件回歸設(shè)計的本身，打破傳統(tǒng)的設(shè)計模式，把支撐和包裹分開。fusion360不僅幫助學(xué)生們把握了人們穿鞋的習(xí)慣，同時對鞋的形態(tài)設(shè)計進(jìn)行了充分的創(chuàng)新，更好的適應(yīng)多樣化的戶外運(yùn)動鞋設(shè)計。

1969年，美國宇航員登陸月球，47年后人們與史密森學(xué)會一起使用Recap 360對阿波羅11號進(jìn)行了3D掃描。人們可以隨時隨地近距離了解著名的太空艙，這個過程花費(fèi)了數(shù)個月的時間，也非常具有挑戰(zhàn)性，因為很多模塊的尺寸非常小。事實(shí)上，人們不得不使用機(jī)械臂拿著相機(jī)對太空艙內(nèi)部進(jìn)行掃描，但是結(jié)果非常有震撼力，現(xiàn)在所有的3D掃描數(shù)據(jù)都放在平臺上，只要你有合適的材料，有一臺3D打印機(jī)，就可以用3D打印的方式打印出屬于自己的迷你阿波羅11號太空艙。當(dāng)然，通過利用VR技術(shù)應(yīng)用這些數(shù)據(jù)甚至可以模擬當(dāng)年的阿姆斯特朗，感受站在其中的感覺。這是一種讓人們浮想聯(lián)翩篇的神奇體驗。

氣候變化和環(huán)境污染正在威脅著海洋安全，以往海洋生物學(xué)家一直是用卷尺測量珊瑚礁的生長狀況，在科技發(fā)達(dá)的今天這一方式變得非常不靠譜。如今，利用科技技術(shù)可以幫助科學(xué)家精確地了解珊瑚礁的成長、疾病和漂白狀況，并以3D的形態(tài)展現(xiàn)給公眾。利用一個常規(guī)的照相機(jī)以及相關(guān)軟件，海洋生物學(xué)家們拍攝了20萬張的珊瑚礁照片，并將它們以數(shù)字化的形式有機(jī)整合在一起，基于此，人們看到了一個高精度、交互式的3D模型。隨后，當(dāng)全世界各地的潛水者們潛入海底的時候都可以用他們的相機(jī)貢獻(xiàn)更多的珊瑚礁圖片，從而幫助科學(xué)家解決目前面臨的環(huán)境挑戰(zhàn)。

技術(shù)創(chuàng)新鑄就經(jīng)典工程

這些具體而生動的案例都在描述著創(chuàng)新技術(shù)正在引領(lǐng)著未來制造、未來建造和未來設(shè)計的方式。眼下，我國的城市建設(shè)和軌道交通發(fā)展如火如荼，隨著“一帶一路”戰(zhàn)略貫徹落實(shí)，中國的工程建設(shè)行業(yè)也在轉(zhuǎn)型升級，積極走出國門。在這一過程中，信息技術(shù)在工程設(shè)計、施工、運(yùn)維全生命周期的各個環(huán)節(jié)都起到了至關(guān)重要的作用。

2015年6月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》（以下簡稱《指導(dǎo)意見》），隨著《指導(dǎo)意見》的貫徹落實(shí)，我國工程建設(shè)領(lǐng)域掀起了新一輪BIM應(yīng)用的熱潮，進(jìn)一步推動了我國建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和健康持續(xù)發(fā)展?！吨笇?dǎo)意見》的出臺也支撐了整個行業(yè)的技術(shù)升級，變革行業(yè)生產(chǎn)方式，為創(chuàng)新行業(yè)管理模式奠定了基礎(chǔ)。

目前，我國已經(jīng)躋身全球前五大BIM應(yīng)用增長最快地區(qū)之列，BIM技術(shù)的應(yīng)用和普及得到了全球的認(rèn)可。隨著BIM技術(shù)和工程建設(shè)行業(yè)的變革發(fā)展，相信不久的將來我國會有越來越多的綠色創(chuàng)新工程不斷涌現(xiàn)。同時，我國建筑施工企業(yè)的BIM應(yīng)用水平也得到了大幅度提升，有不少國內(nèi)企業(yè)在國際BIM大賽上獲得殊榮；很多高校也與軟件企業(yè)共同合作，從多方面共同推動BIM在中國的普及和創(chuàng)新。

BIM技術(shù)的應(yīng)用在我國得到了很好的發(fā)展，有力地幫助了我國的工程建設(shè)行業(yè)不斷升級，應(yīng)用BIM技術(shù)也使我國工程建設(shè)行業(yè)內(nèi)涌現(xiàn)了一批經(jīng)典項目。以由中國建筑第八工程局有限公司承建的天津周大福金融中心項目為例，該工程建筑高度為530米，地上100層，地下4層，項目建成后將是一個集商場、辦公、住宅、酒店餐飲為一體的綜合性大樓。其中，大樓的裙樓部分為商場，底部36層為甲級寫字樓，中間47層為高級酒店式公寓和超五星級酒店，頂部為天際觀景餐廳，該項目將成為濱海新區(qū)核心商務(wù)區(qū)內(nèi)體量龐大的商業(yè)綜合體，為區(qū)域旅游產(chǎn)業(yè)和國際影響力起到拉動作用。天津周大福金融中心項目的難度不在于它的高度，100層的塔樓鋼結(jié)構(gòu)呈不規(guī)則螺旋上升，施工難度屬國內(nèi)首位。這個項目立足于總承包企業(yè)的實(shí)際需求，采取“全員、全專業(yè)、全過程”BIM應(yīng)用模式：在項目招投標(biāo)階段，通過BIM模擬項目的重難點(diǎn)用于輔助投標(biāo)決策 ；在具體施工階段，通過BIM的直觀性和仿真性進(jìn)行提前預(yù)估、預(yù)判、預(yù)演及交底，確保了施工過程管理的有序和有效。同時，施工團(tuán)隊根據(jù)項目自身情況應(yīng)用了行業(yè)成功的發(fā)展平臺，用參數(shù)化、可視化設(shè)計實(shí)現(xiàn)幕墻高精度加工。用BIM和三維激光掃描技術(shù)助力偏差分析；用無人機(jī)航拍技術(shù)實(shí)現(xiàn)工程的可視化管控，并搭建了總包管理平臺等，確保工程質(zhì)量的一次成優(yōu)，同時能有效的進(jìn)行成本管控并提升作業(yè)效率，有效提升了項目的質(zhì)量、成本、進(jìn)度和安全的管理水平。

廣州地鐵設(shè)計研究院的地鐵7號線南村萬博站是我國第一個運(yùn)用了“四合一”BIM流程的地鐵項目。該項目所有階段的統(tǒng)一管理都依靠一個協(xié)同管理平臺展開，這個平臺連接了施工進(jìn)度和站點(diǎn)信息的3D模型，從而實(shí)現(xiàn)可視化仿真。在該項目的整個施工過程中，運(yùn)用了計算機(jī)進(jìn)行潛在問題預(yù)測，并及時優(yōu)化項目方案。

香港上水石湖墟污水處理廠項目則展示了BIM技術(shù)在香港的最新應(yīng)用，該項目也是目前大中華區(qū)運(yùn)用BIM技術(shù)設(shè)計的大型污水處理廠之一。在現(xiàn)有復(fù)雜、擁擠的管道區(qū)域建造新的擴(kuò)展領(lǐng)域并不容易，該項目采用了一個完全集成BIM應(yīng)用的工作流程，以協(xié)調(diào)包括建筑、結(jié)構(gòu)、工藝、機(jī)電和土木工程在內(nèi)的多學(xué)科設(shè)計任務(wù)。

在臺灣大學(xué)醫(yī)學(xué)院中心醫(yī)院的建設(shè)中，基于BIM技術(shù)，相關(guān)團(tuán)隊開發(fā)出了兩套平臺，前者可依照業(yè)主及項目需求提供定制化的平臺模組，后者則結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，幫助醫(yī)護(hù)團(tuán)隊直接了解建筑的設(shè)計內(nèi)容，增進(jìn)項目團(tuán)隊的溝通效率，從而做出更符合實(shí)際醫(yī)療作業(yè)的最佳建筑設(shè)計。在這個項目的建設(shè)過程中，VR和AR技術(shù)的應(yīng)用為設(shè)計者提供了高仿真的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗。未來，通過BIM技術(shù)整合AR和VR技術(shù)還將做出更多不一樣的跨界平臺。

技術(shù)革命方興未艾

在互聯(lián)時代，所有的信息都是互通的，建設(shè)項目的進(jìn)度表、數(shù)據(jù)、人員都是互相連接的。但是互聯(lián)的意義還遠(yuǎn)不止于此。利用信息技術(shù)，還可以把項目的各項數(shù)據(jù)，無論是3D圖紙、2D圖紙，還是電子表格、word文檔都可以集成在一起組成數(shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)之間可以無縫連接，不論數(shù)據(jù)原先是什么格式都可以實(shí)現(xiàn)互通。利用相關(guān)軟件可以集中項目數(shù)據(jù)和相關(guān)建造文件、預(yù)置文件，以及建造現(xiàn)場產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并按照不同的主題進(jìn)行檢索。除了這些信息可以互通互聯(lián)之外，工程師和建筑師之間也能夠進(jìn)行信息共享，更高效地和項目相關(guān)方進(jìn)行協(xié)作，從而對項目實(shí)現(xiàn)可視化的管理。

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，還可以在建筑工人身上安裝傳感器，了解相關(guān)工程作業(yè)過程中的安全隱患，比如實(shí)時跟蹤建筑工人的位置，了解他們可能出現(xiàn)或面臨的安全問題，從而更好的提升整個建筑行業(yè)勞動工作的安全性，大大改善施工安全環(huán)境。同時，通過安裝在施工現(xiàn)場的傳感器還可以了解到項目的進(jìn)展情況，在出現(xiàn)問題之前就能夠及時發(fā)出預(yù)警，提早解決問題。利用檢測溫度、濕度的傳感器，不斷跟蹤了解建筑中需要哪些設(shè)備，或者是哪一個設(shè)備需要進(jìn)行維護(hù)和調(diào)整。這些設(shè)備本身也有自己的傳感器，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，就會發(fā)出預(yù)警，讓工程人員及時趕到并解決問題。

創(chuàng)新技術(shù)已經(jīng)給我們的世界帶來了很大的改變，一個新時代正在到來，這個時代給人們帶來了很多新體驗和技術(shù)革命。這場技術(shù)革命方興未艾，目前可能還沒有感覺到它的沖擊和巨大的力量。未來，技術(shù)革命所帶來的變化會逐漸顯現(xiàn)出來，當(dāng)然，最大的挑戰(zhàn)是要把這些數(shù)據(jù)用于管理，所有來自設(shè)計方、施工方、管理方的信息都應(yīng)該整合起來。而在項目升級或者打造新項目的過程當(dāng)中要用到大數(shù)據(jù)、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)等創(chuàng)新技術(shù)，把這些知識用于未來的項目建設(shè)當(dāng)中，未來的建筑業(yè)才能更快發(fā)展。