數(shù)字建筑引領(lǐng)建筑產(chǎn)業(yè)變革與發(fā)展

數(shù)字建筑作為建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的核心引擎，對建筑業(yè)的影響必然是全價值鏈的滲透與融合，通過“數(shù)字建筑”的科技手段，構(gòu)建了全過程、全要素和全參與方的數(shù)字世界，充分對接人們的意識世界和物理世界，將人們意識思想中對美好生活和工作空間環(huán)境的愿景，通過數(shù)字建筑平臺進行充分的協(xié)同設(shè)計、虛擬生產(chǎn)、虛擬施工和虛擬運維。再通過工業(yè)化的建造方式在物理世界中建造出實體建筑。最終交付一個實體建筑，一個虛體建筑。如圖1所示，通過數(shù)字建筑實現(xiàn)了“三元融合”，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)變革與創(chuàng)新發(fā)展，使建造過程達到工業(yè)級精細化水平，驅(qū)動建筑產(chǎn)品升級，實現(xiàn)工業(yè)級品質(zhì)產(chǎn)品。讓每個工程項目成功，讓人們生活和工作的環(huán)境更美好。（圖1）

圖1 意識世界、數(shù)字世界與物理世界“三元融合”

圖2 建筑產(chǎn)業(yè)的未來新變化

未來新變化

隨著社會的進步與發(fā)展，人們對高品質(zhì)生活環(huán)境和建筑產(chǎn)品的需求愿望日益迫切。但在傳統(tǒng)的建造與運維模式下，建筑產(chǎn)品難以通過規(guī)?；a(chǎn)的方式滿足個性化需求，同時在建筑品質(zhì)上一直難以有質(zhì)的突破。通過數(shù)字建筑驅(qū)動建筑產(chǎn)品全過程、全要素、全參與方的升級，建立全新的生產(chǎn)關(guān)系。通過新設(shè)計、新建造、新運維的“三新”驅(qū)動產(chǎn)業(yè)變革與創(chuàng)新發(fā)展，讓建筑產(chǎn)業(yè)提升到工業(yè)級精細化水平，規(guī)?；臐M足個性化需求，交付達到工業(yè)級品質(zhì)的健康建筑產(chǎn)品。最終交付一個實體建筑和一個虛體建筑。（圖2）

規(guī)?；ㄖ平桓豆I(yè)級品質(zhì)產(chǎn)品

通過數(shù)字建筑實現(xiàn)規(guī)模個性化定制的建筑產(chǎn)品、工業(yè)級品質(zhì)的建筑產(chǎn)品和滿足以人為本的健康建筑產(chǎn)品。（圖3）

個性化定制的建筑產(chǎn)品：是指通過數(shù)字建筑，讓建筑產(chǎn)品不再是批量生產(chǎn)的標(biāo)準品，而是能充分滿足消費者和業(yè)主個性化需求的建筑。

工業(yè)級品質(zhì)的建筑產(chǎn)品：是指通過數(shù)字建筑將建筑產(chǎn)品的品質(zhì)提升到像手機、飛機、汽車等工業(yè)品一樣的高質(zhì)量與高品質(zhì)。無論是建筑結(jié)構(gòu)、機電安裝還是裝飾裝修等的精度都能達到毫米級，真正使建筑產(chǎn)品達到工業(yè)級品質(zhì)。

以人為本的健康建筑產(chǎn)品：是指通過數(shù)字建筑實時感知室內(nèi)外環(huán)境、空氣品質(zhì)、水、設(shè)施、建材的各類指標(biāo)，并以人的健康指標(biāo)為基準，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動自動調(diào)節(jié)各種設(shè)備的運行狀態(tài)及參數(shù)，不僅滿足綠色節(jié)能，與環(huán)境和諧共生，還能充分滿足人們在生理和心理上的需求，為人們創(chuàng)造健康、舒適的工作和生活環(huán)境。

【案例】蘋果總部大廈，工業(yè)級品質(zhì)建筑產(chǎn)品（圖4）

蘋果對產(chǎn)品品質(zhì)和細節(jié)的追求文化延續(xù)到了Apple Park大廈。蘋果要求像做產(chǎn)品設(shè)計一樣進行建筑設(shè)計，用現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)方式進行工業(yè)化建造，即像造iPhone一樣建造Apple Park。

圖3 建筑產(chǎn)品的升級

圖4 蘋果總部大廈Apple Park

圖5 新設(shè)計、新建造、新運維

（1）追求產(chǎn)品細節(jié)上的極致，蘋果把追求產(chǎn)品細節(jié)上的極致同樣用在了這座大樓的設(shè)計上。比如天花板內(nèi)側(cè)（只有維修工才可能看到的那一側(cè)）也需要像外側(cè)一樣打磨。把手不能采用螺絲釘來進行連接，必須融合于門框之內(nèi)，并且手感要和MacBook Pro 一樣有鋁合金質(zhì)感。

（2）在建筑設(shè)計上參考蘋果產(chǎn)品，蘋果把Apple Campus看作一臺巨大的iPhone—從管道、玻璃到電梯到按鈕，都要遵照硬件設(shè)計那樣的嚴苛標(biāo)準。例如蘋果高管認為Home鍵是一種理想尺寸、一種標(biāo)準，是經(jīng)歷了多年實驗的設(shè)計，要求電梯的按鈕看上去就像是手機的Home button鍵。

（3）建造過程精細化程度極高，蘋果對建筑公差有極為嚴苛的要求，玻璃的尺寸精度比目前國際上質(zhì)量最高的玻璃（實際尺寸與表示尺寸的誤差為1/8英寸）還高，誤差不超過1/32英寸（約0.88 毫米）。例如一個圓環(huán)門，供應(yīng)商為蘋果專門做了872塊，精確度達到0.88毫米的曲面玻璃，要遠遠小于行業(yè)平均值3毫米。玻璃本身已增加了施工難度，但蘋果還要求不能有任何通風(fēng)口或者管道被反射在玻璃上影響觀感。蘋果對施工工藝要求也極高，例如蘋果提供給承包商對木頭使用的指導(dǎo)手冊就長達30頁。

（4）最終交付標(biāo)準苛刻，負責(zé)漆面的承包商District Council 16 稱工人在最終交付建筑時不能留下指紋，所以工人必須戴著手套嚴格按照工藝標(biāo)準和規(guī)范施工作業(yè)。

“三新”驅(qū)動全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新發(fā)展

數(shù)字建筑不僅是結(jié)果，更是建筑全生命周期管理與服務(wù)的過程，通過數(shù)字建筑打造的全新產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化生產(chǎn)線，讓項目全生命周期的每個階段發(fā)生新的改變和賦予新的內(nèi)涵，未來的全過程中在實體建筑建造之前，將衍生出純數(shù)字化虛擬建造的過程，實體的建造階段和運維階段將會是虛實融合的過程。新設(shè)計、新建造、新運維使得建筑業(yè)未來的發(fā)展將更加充滿想象。（圖5）

新設(shè)計：即全數(shù)字化樣品。也就是在實體項目建設(shè)開工之前，集成各參與方與生產(chǎn)要素，通過全數(shù)字化打樣，消除各種工程風(fēng)險，實現(xiàn)設(shè)計方案、施工組織方案和運維方案的優(yōu)化、以及全生命周期的成本優(yōu)化，保障大規(guī)模定制生產(chǎn)和施工建造的可實施性，交付包含全過程信息和模型的完整數(shù)字化樣品。

新建造：即工業(yè)化建造。通過數(shù)字建筑實現(xiàn)現(xiàn)場工業(yè)化和工廠工業(yè)化，使圖紙細化到作業(yè)指導(dǎo)書，任務(wù)排程最小到工序，工序工法標(biāo)準化。將工程建造提升到工業(yè)制造的精細化水平。

圖6 新設(shè)計-全數(shù)字化樣品階段

圖7 房屋戶型定制示意

圖8 基于虛擬IPD集成交付的數(shù)字化打樣

新運維：即智慧化運維。通過數(shù)字建筑把建筑升級為可感知、可分析、自動控制，乃至自適應(yīng)的智慧化系統(tǒng)和生命體。為人們創(chuàng)造美好的工作和生活環(huán)境。

新設(shè)計：全數(shù)字化“樣品”

在全數(shù)字化“樣品”階段，是對建筑的建設(shè)全生命周期進行數(shù)字化虛擬集成交付的過程。旨在實體建設(shè)之前，參建各方通過數(shù)字建筑平臺對項目的設(shè)計、采購、生產(chǎn)、施工、運維各個階段進行數(shù)字化的PDCA循環(huán)模擬與數(shù)字化打樣，實現(xiàn)管理前置控制，對建筑設(shè)計方案優(yōu)化、施工方案優(yōu)化、運維方案優(yōu)化，并不斷進行迭代、確保方案合理可行，商務(wù)經(jīng)濟最優(yōu)，產(chǎn)品個性需求得到滿足，并形成設(shè)計模型、施工和商務(wù)方案的數(shù)字化樣品，并用以指導(dǎo)實體建造和運維過程，從而保證浪費最小化、價值最大化的目標(biāo)達成。（圖6）

通過數(shù)字建筑規(guī)?；貙崿F(xiàn)個性化需求

通過工業(yè)化模式，像制造業(yè)那樣批量生產(chǎn)標(biāo)準化產(chǎn)品，實現(xiàn)快速建造，降低運營成本，實現(xiàn)企業(yè)快速擴張，一直以來都是企業(yè)希望的理想場景。然而過度追求機械的、簡單復(fù)制的建筑產(chǎn)品，也造成了目前市面上標(biāo)準戶型類型有限，空間與功能結(jié)構(gòu)單一，難以滿足不同家庭、不同階段的需求，許多人在買房后就被迫進行二次結(jié)構(gòu)的拆改。如何兼顧產(chǎn)品定制化創(chuàng)新和產(chǎn)品標(biāo)準化，在保證降低成本的同時又不影響個性的彰顯，一直是開發(fā)商所期望的理想場景。

數(shù)字建筑的出現(xiàn)，顛覆了傳統(tǒng)建筑業(yè)的商業(yè)模式，將開發(fā)商蓋房子，消費者買房子的傳統(tǒng)方式，轉(zhuǎn)變?yōu)橄M者先通過“數(shù)字化樣品”，以VR、AR等可視化的交互式體驗并定制出極具個性的房屋、家居等產(chǎn)品模型。開發(fā)商通過“數(shù)字建筑”所表達的定制需求進行開發(fā)建設(shè)，實現(xiàn)按需建筑，一戶一房。在其背后是通過數(shù)字建筑實現(xiàn)的產(chǎn)品內(nèi)在模塊化和部件標(biāo)準化，再借助標(biāo)準化的不同組合，基于客戶個性需求，實現(xiàn)每個戶型產(chǎn)品的定制化，從而做到借助大規(guī)模實現(xiàn)個性化的定制。（圖7）

通過虛擬集成交付的數(shù)字化打樣，實現(xiàn)方案最優(yōu)

傳統(tǒng)模式下設(shè)計、施工、運維階段是相對割裂的，各個階段相互之間缺乏協(xié)同，前期設(shè)計階段沒有考慮到施工的可實施性、運維階段產(chǎn)品的可用性。導(dǎo)致施工階段設(shè)計變更時有發(fā)生，造成大量返工、工期延期和成本超預(yù)算。甚至到了運維階段，由于前期沒有充分考慮運維階段的使用場景，造成建筑產(chǎn)品的二次拆改，影響和損失巨大。

通過數(shù)字建筑可有效鏈接全參與方，基于統(tǒng)一平臺形成全過程虛擬集成交付的數(shù)字化打樣，實現(xiàn)方案的最優(yōu)化。以數(shù)字化樣品作為載體，形成全新的協(xié)同設(shè)計、虛擬生產(chǎn)、虛擬施工及虛擬運維的閉環(huán)工業(yè)流程模式，實現(xiàn)縱向?qū)I(yè)之間、橫向全參與方之間的協(xié)同工作，保證工作的質(zhì)量和效率。同時綜合考慮設(shè)計、生產(chǎn)、建造和運維的影響因素，對整個建筑全生命周期進行智能化、參數(shù)化模擬仿真，通過對建筑的每一個環(huán)節(jié)實現(xiàn)數(shù)字化的PDCA循環(huán)，模擬其執(zhí)行過程，從而實現(xiàn)設(shè)計方案最優(yōu)，實施方案可行，商務(wù)方案明確，并保障建筑產(chǎn)品交付后的高可用性。（圖8）

協(xié)同設(shè)計

基于虛擬IPD集成交付模式下，會產(chǎn)生新的參與角色：新設(shè)計總包。新設(shè)計總包，通過云端數(shù)字化樣品協(xié)同工作平臺，將業(yè)主、設(shè)計團隊、總包、分包、監(jiān)理、設(shè)材廠商、生產(chǎn)廠商等各參與方乃至最終建筑使用者連接在一起，應(yīng)用BIM、VR、移動等技術(shù)手段，以集成了消費者個性定制信息、不同專業(yè)設(shè)計信息、深化設(shè)計信息、施工建造信息、運維信息的虛擬化模型做為統(tǒng)一載體，實現(xiàn)單個專業(yè)內(nèi)、多個專業(yè)間以及多參與方的異地協(xié)同設(shè)計與互動，并基于全生命周期的數(shù)字化設(shè)計、建造和運維模擬運行，以很小的代價和最快速度實現(xiàn)建筑全過程的PDCA的虛擬執(zhí)行和優(yōu)化調(diào)整，將后期生產(chǎn)、施工、運維產(chǎn)生的風(fēng)險與問題前置，提升設(shè)計效率與質(zhì)量。（圖9）

虛擬生產(chǎn)

數(shù)字建筑平臺還將有效鏈接生產(chǎn)工廠的線上“虛擬工廠”，將經(jīng)過檢查和審核后的深化構(gòu)件或部品設(shè)計模型直接輸出給工廠，如圖10所示，由工廠虛擬調(diào)度中心根據(jù)已優(yōu)化確定的施工計劃、工廠生產(chǎn)能力、工藝限制、原輔料供應(yīng)、以及各生產(chǎn)單元間相互制約關(guān)系等進行智能排產(chǎn)和生產(chǎn)仿真，針對發(fā)現(xiàn)的問題及時反饋給設(shè)計端修改完善后，再進行智能排產(chǎn)和生產(chǎn)仿真，直至找出最優(yōu)排產(chǎn)計劃及工廠生產(chǎn)資源需求，并生成相應(yīng)的工藝工法指導(dǎo)書，用以指導(dǎo)今后的實際生產(chǎn)，滿足今后實際施工的需要?！疤摂M工廠”的模擬仿真排產(chǎn)不消耗實際生產(chǎn)所需的原料，這種模擬試錯的新模式可以極大避免資源的浪費。

圖9 協(xié)同設(shè)計場景示意

虛擬施工

基于全參數(shù)化數(shù)字化樣品，建筑產(chǎn)品可以施工過程中實現(xiàn)“多次建造”。數(shù)字化樣品可以從積累的海量歷史工程庫中實現(xiàn)構(gòu)件級別的自動匹配，在模型已有的幾何信息、空間關(guān)系、設(shè)計指標(biāo)、材料設(shè)備、工程量等信息基礎(chǔ)上，附加成本、進度、質(zhì)量、安全、工藝工法等建造相關(guān)信息。根據(jù)建造條件以建造目標(biāo)為基準，采用人工確認和智能比選的方式，基于智能算法和大數(shù)據(jù)，在每一次虛擬建造過程中優(yōu)化改進建造方案，最終在正式施工之前形成場地布置方案、施工組織方案、專項技術(shù)方案、安全生產(chǎn)方案等，以“虛擬試錯”方式避免實體建造中的各種問題。通過虛擬施工方案的編制，一方面使得方案的可行性、科學(xué)性、經(jīng)濟性得到極大優(yōu)化提高，另一方面使得生產(chǎn)組織最優(yōu)化，人、材、機和資金等資源合理配置，并生成多級任務(wù)包，作為后續(xù)施工的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。這種“謀定而后動”的建造方式，最大限度地降低了施工中的不確定性和最優(yōu)化的建造方式，為工業(yè)化建造奠定了基礎(chǔ)。（圖11）

虛擬運維

通過全數(shù)字化樣品，借助通風(fēng)、采光、氣流組織以及視覺對人心理感受的控制因素，通過模擬建筑設(shè)備運行、光照、溫度、濕度、風(fēng)環(huán)境、人流疏散、車庫使用等情況，可對建筑方案進行優(yōu)化修改與再模擬，直至實現(xiàn)建筑性能最優(yōu)化。在綠色節(jié)能方面，可保證建成之后的實體建筑以低能耗，低成本運行。在居住環(huán)境方面，可滿足人的生理及心理舒適性需求，實現(xiàn)低能耗下的安全、舒適、健康、美觀的宜居生活。在生態(tài)融合方面，充分使建筑造型與場地周邊自然環(huán)境相適應(yīng)并融合，減少對周邊生態(tài)的破壞?？傊摂M運維為將來交付綠色、環(huán)保、健康的符合可持續(xù)發(fā)展要求的建筑產(chǎn)品成為可能。（圖12）

圖10 虛擬生產(chǎn)

圖11 虛擬施工場景示意

圖12 綠色建筑模擬場景示意

圖13 交付的數(shù)字化樣品

圖14 工業(yè)化建造示意

交付設(shè)計模型、施工和商務(wù)方案的數(shù)字化樣品

數(shù)字化樣品在全過程虛擬集成交付的數(shù)字化打樣基礎(chǔ)上，不僅可以輸出最優(yōu)設(shè)計方案的設(shè)計模型，還可以形成實施可行的施工方案和明確的商務(wù)方案。

在輸出的設(shè)計模型中，除了基本的建筑幾何信息外，還附加了工序級的深化設(shè)計信息、構(gòu)件級（零件級）的生產(chǎn)加工信息、作業(yè)單元的裝配安裝信息，以及工藝工法、定額、工料、工效等附屬信息。

施工方案中，可生成細化到構(gòu)件和作業(yè)指導(dǎo)書的圖紙，末位計劃到小時的進度排程、任務(wù)細化到工序、驗收標(biāo)準到工法級，以及施工準備與指導(dǎo)文檔等。

商務(wù)方案中包含基于投資控制的策劃、工序級合約清單規(guī)劃、工程量清單、意向的履約合作伙伴等各類資源等。

上述各種明確的統(tǒng)籌方案，將有效的指導(dǎo)項目開展采購、生產(chǎn)、施工等活動，為工期、質(zhì)量安全、成本管控提供了科學(xué)依據(jù)，極大保障了工業(yè)化建造過程的可實施性。（圖13）

新建造：工業(yè)化建造

建筑的建造過程與制造業(yè)相比，有著建造周期長、單體體積大、過程不可逆（或可逆成本極高）、受環(huán)境影響大等特點。傳統(tǒng)建造方式在生產(chǎn)效率、成本控制、產(chǎn)品質(zhì)量等方面與制造業(yè)有著巨大的差距。

數(shù)字建筑將消費者、開發(fā)商、生產(chǎn)、物流、施工等單位整合在一起，通過軟件和數(shù)據(jù)形成建筑全產(chǎn)業(yè)鏈的“數(shù)字化生產(chǎn)線”，這條“生產(chǎn)線”將工廠生產(chǎn)與施工現(xiàn)場進行實時在線連接與智能交互協(xié)作。如圖所示，實現(xiàn)工廠工業(yè)化和現(xiàn)場工業(yè)化，兩廠（場）聯(lián)動，工廠工業(yè)化基于標(biāo)準化、流程化，可實現(xiàn)構(gòu)件及部品的大規(guī)模、柔性化生產(chǎn)。現(xiàn)場工業(yè)化好比是 “裝配車間”，通過計劃排程到末位級、時間精確到小時（甚至分鐘）、任務(wù)執(zhí)行最小到工序，“圖紙模型”細化到構(gòu)件的工業(yè)化手段實現(xiàn)精益建造。通過數(shù)字工地與實體工地的數(shù)字孿生，實現(xiàn)對人員、機械、材料、環(huán)境等各要素的實施感知、分析、決策和智能執(zhí)行，形成“智慧工地”。通過工廠與現(xiàn)場的一體化，將實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同，將建造過程提升到工業(yè)級精細化水平，達到浪費最小化、價值最大化、精益求精的目標(biāo)。（圖14）

基于工序級末位計劃，實現(xiàn)全過程精益建造

整體建造方案和總計劃在設(shè)計階段已經(jīng)確定，進入實體建造階段后，數(shù)字建筑調(diào)度系統(tǒng)將整個施工計劃結(jié)合建造條件和工藝工法庫進行逐級拆解細化直至達到工序級任務(wù)包(包含作業(yè)指導(dǎo)書、作業(yè)輔助程序及自檢程序),并基于智能算法將任務(wù)包進行自動排程（精確到小時級），然后依照排程順序及約束條件向各個工作單元推送任務(wù)包，在執(zhí)行過程中動態(tài)反饋執(zhí)行情況，并自動智能優(yōu)化后續(xù)任務(wù)包、調(diào)整排程，向各個工作單元推送新任務(wù)包。（圖15）

每項任務(wù)開始之前，作業(yè)人員會通過智能穿戴設(shè)備，利用VR、AR、移動終端等以動態(tài)可視化的方式查看作業(yè)指導(dǎo)書，學(xué)習(xí)和掌握部品部件圖、工藝工法、資源需用清單等；對于一些復(fù)雜節(jié)點或危險性較高的作業(yè)，作業(yè)人員先進行作業(yè)模擬，再進行作業(yè)操作，以規(guī)避實施中的作業(yè)風(fēng)險。作業(yè)指導(dǎo)書中包括保障該項任務(wù)的質(zhì)量關(guān)鍵要素、安全注意情況等輔助信息，保障更充分的精細施工作業(yè)準備。（圖16）

圖15 精益建造場景示意

圖16 AR增強現(xiàn)實下的智能作業(yè)

圖17 現(xiàn)場工作作業(yè)示意圖

在執(zhí)行每項任務(wù)時，作業(yè)人員在作業(yè)指導(dǎo)書的基礎(chǔ)上，利用作業(yè)輔助程序完成毫米級的精確作業(yè)任務(wù)。作業(yè)過程通過系統(tǒng)的智能終端和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，實時感知和分析質(zhì)量和安全數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)工程質(zhì)量缺陷和安全隱患，并予以警示或處理。同時結(jié)合計劃排程，不斷分析進度偏差，及時調(diào)整資源配置，實時給出動態(tài)成本。從而有效確保作業(yè)全過程進度、成本、質(zhì)量、安全的有效管控。

任務(wù)執(zhí)行完成后，系統(tǒng)結(jié)合作業(yè)指導(dǎo)書和工藝工法要求，通過現(xiàn)場傳感和自檢程序進行自檢，自動向調(diào)度系統(tǒng)返回任務(wù)執(zhí)行情況。并通過對進度計劃PDCA實施過程的實時跟蹤，及時發(fā)現(xiàn)偏差，采取有效措施糾正偏差，確保實現(xiàn)進度目標(biāo)。（圖17）

云端調(diào)度系統(tǒng)接收任務(wù)完成信息后，根據(jù)任務(wù)完成情況智能決策是否需要對后續(xù)任務(wù)的排程做出必要的調(diào)整。同時會將本次任務(wù)的數(shù)據(jù)進行分析及結(jié)構(gòu)化的歸檔，不斷完善工藝工法庫等，并形成建造過程大數(shù)據(jù)。現(xiàn)場調(diào)度系統(tǒng)的云端智能算法通過積累的數(shù)據(jù)可以不斷的進行自我學(xué)習(xí)與進化，讓系統(tǒng)更加智能，建造過程更加精益。

“廠場一體化”實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同與柔性生產(chǎn)

數(shù)字建筑是融合了工廠生產(chǎn)和現(xiàn)場施工的一體化“數(shù)字生產(chǎn)線”。通過智慧調(diào)度系統(tǒng)可以充分鏈接工廠與施工現(xiàn)場，以現(xiàn)場工業(yè)化施工驅(qū)動工廠工業(yè)化生產(chǎn)，通過工廠生產(chǎn)，實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、提質(zhì)和增效，通過現(xiàn)場工業(yè)化施工，滿足個性化施工及建筑的定制需求。通過廠場一體化最終實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同與柔性生產(chǎn)。（圖18）

在新設(shè)計階段交付的數(shù)字化樣品，按照施工和生產(chǎn)要求，進行充分解構(gòu)，以達到指導(dǎo)施工和生產(chǎn)的要求，并輸入到數(shù)字建筑平臺中，進行建造全過程的生產(chǎn)、運輸和施工的智慧調(diào)度。（圖19）

在建造準備階段，智慧調(diào)度系統(tǒng)基于客戶個性化需求，快速實現(xiàn)對工廠產(chǎn)能、項目現(xiàn)場資源的模擬試算，并自動進行任務(wù)智能排程，自動生成相關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)、運輸、施工任務(wù)，并按任務(wù)之間的搭接關(guān)系，分發(fā)給相關(guān)單位及責(zé)任人。

圖18 “廠場一體化”場景示意

圖19 數(shù)字化樣品解構(gòu)

圖20 智能工廠

圖21 即時物流配送（JIT）

施工現(xiàn)場管理人員通過工序級末位計劃驅(qū)動現(xiàn)場的流水化作業(yè)，并聯(lián)動工廠工業(yè)化的生產(chǎn)線，分析工廠物料、模具等資源，智能進行排產(chǎn)和生產(chǎn)調(diào)度，并生成物料采購計劃、備料清單等?；贐IM模型，加工數(shù)據(jù)可無縫傳遞到數(shù)字化加工設(shè)備，例如數(shù)控機床、3D打印機等，進行自動化的數(shù)字加工和柔性生產(chǎn)。各個工廠的生產(chǎn)進度及生產(chǎn)狀況都時時反饋到智慧調(diào)度系統(tǒng)，智能分析判斷是否需要調(diào)整生產(chǎn)計劃和資源配置。（圖20）

物流調(diào)度任務(wù)由智慧調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)工廠、施工現(xiàn)場需求自動生成合理運輸方案，并將運輸任務(wù)發(fā)送給相關(guān)的運輸單位。一方面要保障及時運輸?shù)綀?，另一方面要保障?gòu)件到場順序滿足施工要求，實現(xiàn)運輸產(chǎn)能最大化。運輸單位在進行裝車時，通過掃描內(nèi)嵌構(gòu)件中的RFID或電子標(biāo)簽，對運輸物品進行識別和確認。通過平臺對構(gòu)件或材料的運送過程進行全時跟蹤，實時獲取運輸車輛位置及運輸物品動態(tài)信息，對運輸過程中可能出現(xiàn)和已經(jīng)出現(xiàn)的狀況進行分析與預(yù)測，并及時調(diào)整方案或啟動應(yīng)急預(yù)案，保障施工現(xiàn)場不受影響。（圖21）

施工現(xiàn)場作業(yè)也是工業(yè)化流水線作業(yè)，現(xiàn)場施工作業(yè)以任務(wù)包的形式由平臺的智能調(diào)度系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理，并基于標(biāo)準化工藝工法進行流水化作業(yè)。構(gòu)件、部品部件送達現(xiàn)場后，通過智能設(shè)備進行進場檢驗，并及時反饋給施工作業(yè)人員。施工過程通過智能機械設(shè)備，甚至是機器人進行現(xiàn)場裝配與施工作業(yè)。現(xiàn)場施工裝配完成后，完成情況不僅會反饋到智慧調(diào)度系統(tǒng)，同時還會由智慧調(diào)度系統(tǒng)分析判斷是否對后續(xù)的生產(chǎn)、運輸、安裝工作計劃進行優(yōu)化，從而形成從構(gòu)件、部品部件的生產(chǎn)、運輸?shù)绞┕そ桓兜拈]環(huán)控制，實現(xiàn)兩場/廠聯(lián)動。（圖22）

虛實融合的智慧工地，實現(xiàn)智能作業(yè)與高效管理

數(shù)字建筑通過對施工現(xiàn)場“人、機、料、法、環(huán)”等各關(guān)鍵要素的全面感知和實時互聯(lián)，并與云端的虛擬工地相互映射，構(gòu)建虛實融合的智慧工地。通過崗位級的專業(yè)應(yīng)用軟件和各種智能設(shè)備對施工現(xiàn)場進行聯(lián)動執(zhí)行與協(xié)同作業(yè)，提升一線作業(yè)效能。通過云算法對數(shù)據(jù)進行分析認知，利用人工智能進行科學(xué)決策，對各種問題與風(fēng)險進行主動預(yù)警和預(yù)測性作業(yè)，有效支持現(xiàn)場作業(yè)人員、項目管理者、企業(yè)管理者各層的協(xié)同和管理工作，提高了施工質(zhì)量、安全、成本和進度的控制水平，減少浪費，讓施工現(xiàn)場作業(yè)更智能，管理更高效。（圖23）

圖22 施工現(xiàn)場智能調(diào)度與流水化作業(yè)場景

圖23 智慧工地示意

圖24 可穿戴設(shè)備與AR作業(yè)示意

圖25 設(shè)備互聯(lián)、智能作業(yè)

現(xiàn)場作業(yè)人員都將穿戴智能設(shè)備，以虛實場景融合的方式進行工作。通過智能設(shè)備進行身份識別，確認其身份并授權(quán)進入工作面進行工作。通過智能設(shè)備接收工作任務(wù)包，通過AR或MR手段進行可視化技術(shù)交底，學(xué)習(xí)掌握標(biāo)準化的工藝工法，并實時指導(dǎo)人員現(xiàn)場作業(yè)。采集和實時追蹤人員的活動軌跡、作業(yè)行為和健康狀況等信息，通過平臺的人工智能實時分析人員行為是否作業(yè)合規(guī)，是否存在異常和風(fēng)險等，以便及時進行預(yù)警、干預(yù)和糾偏，使人員工作更安全和高效。（圖24）

現(xiàn)場所有的機械設(shè)備都內(nèi)嵌遠程控制和傳感模塊，與數(shù)字建筑平臺實時在線與聯(lián)網(wǎng)。通過遠程控制模塊，機械設(shè)備實時接收調(diào)度系統(tǒng)傳遞來的任務(wù)包，按任務(wù)中的操作指令及控制參數(shù)進行精準作業(yè)。傳感模塊實時采集機械設(shè)備的運轉(zhuǎn)、負荷能耗等情況，并將每一個操作指令的執(zhí)行情況及時回傳，由調(diào)度系統(tǒng)智能分析設(shè)備運行狀況是否符合任務(wù)包要求。若有偏差，調(diào)度系統(tǒng)將綜合分析各種因素，將最優(yōu)方案推送給遠程控制模式，即時調(diào)整機械設(shè)備工作狀態(tài)，使機械設(shè)備智能化作業(yè)，高效化運行。（圖25）

現(xiàn)場所有生產(chǎn)材料和建筑構(gòu)件、部品部件等都帶有電子標(biāo)簽。這些電子標(biāo)簽是現(xiàn)場材料與數(shù)字建筑中的構(gòu)件與材料模型匹配的ID，一方面通過人員穿戴的智能設(shè)備和現(xiàn)場各種傳感器的感應(yīng)，詳細記錄材料的進出場、進場檢驗、場內(nèi)物流、使用、質(zhì)量檢查等情況，另一方面可以記錄和查詢?nèi)^程的運輸、堆放、裝配等信息，實現(xiàn)全過程質(zhì)量可追溯，使物料管理更智能，使用更精益，質(zhì)量更有保證。（圖26）

通過施工現(xiàn)場的各種智能傳感設(shè)備，實時采集和感知施工現(xiàn)場的天氣、噪音、污染、揚塵以及環(huán)境的變化等情況，并在云端進行分析與決策，預(yù)判是否符合綠色施工的要求，及時對發(fā)生的異常情況或預(yù)測發(fā)生的異常，進行主動干預(yù)或預(yù)警，與人員、設(shè)備等進行聯(lián)動，使施工現(xiàn)場環(huán)境更文明和綠色環(huán)保。（圖27）

新運維：智慧化運維

傳統(tǒng)的建筑運維存在著服務(wù)效率低、能耗高、環(huán)境舒適度差、建筑資產(chǎn)浪費大、運維數(shù)據(jù)價值挖掘利用率低等問題，難以滿足新形勢下人們對工作和生活環(huán)境的要求，通過數(shù)字建筑把建筑升級為可感知、可分析、可控制，乃至能自適應(yīng)的智慧生命體，通過以虛控實的數(shù)字孿生，實時感知建筑實體運行狀態(tài)，通過大數(shù)據(jù)驅(qū)動下的人工智能，實現(xiàn)建筑及設(shè)施運行策略的智能判斷，達到自我優(yōu)化、自我管理、自我維修的狀態(tài)；同時數(shù)字建筑自適應(yīng)的感知和預(yù)測在建筑空間中人的各種服務(wù)需求，提供滿足個性化需求的舒適健康的服務(wù)。最終數(shù)字建筑會將成千上萬的建筑空間內(nèi)各種閑置資源相互連接、互動與發(fā)展，形成一個巨大的共享經(jīng)濟社會體，驅(qū)動新的共享經(jīng)濟模式的產(chǎn)生。（圖28）

圖26 現(xiàn)場質(zhì)量檢查

圖28 智慧化運維

圖29 讓建筑升級為自我管理的“生命體”

數(shù)字建筑讓建筑及設(shè)施升級為自我管理的生命體

數(shù)字建筑可以更好地讓建筑及設(shè)施實現(xiàn)從感知到認知能力的升級，通過嵌入式傳感器和各種智能感知設(shè)備，建筑及設(shè)施將成為擁有類似人類的視覺、聽覺、觸覺和溝通能力的“生命體”。通過云端大腦的實時在線連接，對實時獲取的建筑本體內(nèi)部設(shè)備、系統(tǒng)等運行狀態(tài)數(shù)據(jù)與外部環(huán)境數(shù)據(jù)進行分析,通過大數(shù)據(jù)驅(qū)動下的人工智能，實現(xiàn)運行策略的智能判斷，進行優(yōu)化控制和調(diào)節(jié)建筑內(nèi)各類設(shè)備設(shè)施，使各系統(tǒng)間進行有機的協(xié)同聯(lián)動，而不是手動控制和人為干預(yù)，使建筑處于最佳的運行狀態(tài)。例如空調(diào)系統(tǒng)可以根據(jù)不同季節(jié)、時間段，集合建筑物內(nèi)人群密度，按預(yù)先設(shè)定的策略運行，并實時獲知環(huán)境參數(shù)及人群舒適度指標(biāo)，動態(tài)調(diào)整空調(diào)系統(tǒng)運行。（圖29）

針對運行中出現(xiàn)的設(shè)備故障問題，可自動觸發(fā)工單指派給相關(guān)維修人員,快速對設(shè)備進行維修?；趯υO(shè)備運行時間、狀態(tài)、維護維修記錄的大數(shù)據(jù)分析與預(yù)測，還可發(fā)起預(yù)測性維護計劃給相關(guān)人員，使設(shè)備保持良好的運行狀態(tài)，實現(xiàn)設(shè)備資產(chǎn)的保值與增值。最終達到自我優(yōu)化、自我管理、自我維修的狀態(tài)。（圖30）

數(shù)字建筑讓建筑運行更加經(jīng)濟綠色

隨著經(jīng)濟發(fā)展和社會進步，為了讓建筑提供宜人的溫度、亮度、濕度、空氣質(zhì)量等環(huán)境，建筑物中空調(diào)、照明、辦公等設(shè)備經(jīng)常處于無效運行狀態(tài)，缺乏科學(xué)有效的運行管理，不僅導(dǎo)致運行成本的增加，而且也使建筑能耗高，碳排放量大。數(shù)字建筑基于對設(shè)備和環(huán)境的實時感知、智能決策和自我控制，實現(xiàn)建筑的經(jīng)濟綠色運行。

數(shù)字建筑通過實時獲取建筑內(nèi)人員分布及工作狀態(tài)，以及各類設(shè)備的運行狀態(tài)，外部環(huán)境的實時數(shù)據(jù)等，基于海量的能耗數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)的智能分析，可以生成各種控制系統(tǒng)和設(shè)備的運行策略，基于實時感知，實現(xiàn)自我控制，優(yōu)化和調(diào)節(jié)建筑內(nèi)各類設(shè)備設(shè)施運行狀態(tài)，并智能化的利用自然采光、自然通風(fēng)等自然條件改善使用空間的舒適度，如自動調(diào)節(jié)新風(fēng)系統(tǒng)入風(fēng)口和排風(fēng)口開度，根據(jù)太陽位置自動調(diào)節(jié)遮陽板、光伏板等角度，使建筑設(shè)備各系統(tǒng)與外部環(huán)境進行有機的協(xié)同聯(lián)動，降低能源消耗，減少碳排放，減少對環(huán)境的不利影響，實現(xiàn)建筑的經(jīng)濟和綠色運行。（圖31）

圖30 設(shè)備維修維護

圖31 建筑運行更經(jīng)濟綠色

數(shù)字建筑為人們提供舒適健康的建筑空間和人性化服務(wù)

數(shù)字建筑可以更好的利用大數(shù)據(jù)、人工智能、感知設(shè)備，以人為本，自適應(yīng)的感知和預(yù)測人的各種服務(wù)需求，提供滿足個性化需求的舒適健康的各種服務(wù)。

基于對建筑所有靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)的云端存儲，通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)將所有系統(tǒng)變成一個整體，通過不斷地深度挖掘，對環(huán)境、用戶體驗、運行成本等各方面出現(xiàn)的各類問題進行快速建模，向敏銳感知、深度洞察與實時決策的智慧體發(fā)展，做出各種智慧響應(yīng)和決策。如員工進入辦公區(qū)，自動識別其身份，允許其進入相應(yīng)的辦公區(qū)域。當(dāng)員工在辦公區(qū)域內(nèi)辦公時，依據(jù)員工的體感舒適度、衣著、個人習(xí)慣等，調(diào)節(jié)如燈光、通風(fēng)、溫度等，滿足員工個性化的環(huán)境需求。員工可通過虛擬現(xiàn)實等技術(shù)進行會議室預(yù)訂、預(yù)約保潔等服務(wù)，大幅提升人們的交互感受，充分體現(xiàn)以人為本的服務(wù)理念。（圖32）

圖32 舒適健康的建筑空間和人性化服務(wù)

數(shù)字建筑使建筑成為“共享經(jīng)濟的社會體”

數(shù)字建筑將物理實體、數(shù)字虛體、意識人體有機融合交互，在支持人們工作生活高效進行的同時，還會將成千上萬的建筑互聯(lián)互通，充分獲知建筑內(nèi)的各種資源的使用現(xiàn)狀，形成一個巨大的社會體，有利于實現(xiàn)各種閑置的資源共享使用，充分實現(xiàn)全社會的資源共享，驅(qū)動新的共享經(jīng)濟模式的產(chǎn)生。

在這個共享經(jīng)濟的社會體中，數(shù)據(jù)讓世界透明，不僅是個人信用，還包括建筑中各種可用的資源，如會議室、辦公設(shè)備、停車位、社會性服務(wù)等。在資源從“擁有”向“使用”的理念下，數(shù)字運維為分享建筑中各種資源提供了支撐，企業(yè)可以靈活的租用建筑內(nèi)的工位、會議室等空間。例如優(yōu)客工場（UrWork）實現(xiàn)各種辦公空間、辦公設(shè)備等資源的充分共享使用，降低了企業(yè)組織的辦公成本，避免了資源浪費。（圖33）

圖33 共享經(jīng)濟的社會體