智慧建造的基礎(chǔ)理論

陸本燕 孫體安 程廣超 陳松輝 李鵬

摘 要：本文根據(jù)智慧建造理念的發(fā)展歷程，提出了智慧建造的相關(guān)概念，并指出智慧建造與傳統(tǒng)建造模式在組織結(jié)構(gòu)、項目質(zhì)量安全管理、信息交互等方面的主要區(qū)別，概括介紹了智慧建造的五個主要特點以及五項核心技術(shù)支撐，總結(jié)智慧建造為建設(shè)方、施工方、政府機構(gòu)等所帶來的優(yōu)勢與意義。

關(guān)鍵詞：智慧建造;信息技術(shù);工程項目

中圖分類號：TU984.2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）06-0026-02

1 智慧建造的概念

隨著科技水平的提高以及新興信息技術(shù)的推廣，傳統(tǒng)建筑行業(yè)迎來了全新的建造模式。新興的建造模式是將信息化技術(shù)手段融入到工程建造中，逐步實現(xiàn)數(shù)字化、智能化乃至智慧化建造，整個工程建造過程充分的體現(xiàn)智慧化和信息時代化特征。智慧建造這一概念是在近幾年被提出并不斷補充完善，楊寶明[1]提出了智慧建造是貫徹可持續(xù)發(fā)展的理念，需要在工程建造活動中以低碳綠化環(huán)保為主要目標，并借助信息化技術(shù)手段輔助工程建造，保障工程各參與方能夠有統(tǒng)一的平臺協(xié)同合作，信息共享;李久林等[2]從智慧建造的信息技術(shù)手段支持方面進行研究，并提出了智慧建造是一個龐大的工程信息化技術(shù)平臺，它由BIM技術(shù)、云計算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等信息技術(shù)手段提供支持，能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)建造手段與信息化技術(shù)相結(jié)合;劉剛[3]從智慧建造的支撐體系方面深入研究，提出了智慧建造支撐體系的三個方面內(nèi)容。

智慧建造的概念：從智慧城市的理念引申而來，而智慧城市是借助信息化技術(shù)手段構(gòu)建城市數(shù)據(jù)庫以及城市各個方面的智能處理平臺，將整個城市資源信息匯集在一起，為居民提供智慧化的城市服務(wù)。全面建設(shè)智慧城市的過程需要智慧建造的大力支持，智慧城市和智慧建造面向的服務(wù)對象都是涵蓋其全生命周期的。智慧建造是以云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動通訊技術(shù)、大數(shù)據(jù)、人工智能這五項信息技術(shù)為核心，把解決建設(shè)工程項目各階段的重難點以及滿足業(yè)主方的需求作為主要目標，營造多方共同參與、協(xié)作共進的智慧化辦公環(huán)境。

智慧建造是一類符合信息時代特征的建造模式，跟傳統(tǒng)的建造形式存在很多不同的方面：（1）在組織結(jié)構(gòu)上，智慧建造要求項目各參與方都能夠借助智慧化平臺實現(xiàn)協(xié)同合作、信息共享，從而能夠使得項目更具合理性、價值化;（2）在項目質(zhì)安管理上，傳統(tǒng)的建造形式會模式化的制定一些質(zhì)量安全管理條例以及安排特定的質(zhì)量安全檢查員來管理現(xiàn)場，這種方式有一定效果和警示作用，但是局限于人力，而智慧建造則會制定更為全面的質(zhì)量安全管理模式，以信息化技術(shù)手段為輔助，能夠?qū)崿F(xiàn)施工現(xiàn)場的全時段實時監(jiān)控，減輕人力負擔，遇到問題會實時報警反饋給工作人員，當然利用信息化技術(shù)手段還能實現(xiàn)施工現(xiàn)場的可視化模擬，對于可能存在問題的地方，及時預(yù)先采取應(yīng)急措施，盡可能規(guī)避風險;（3）在工程成本上，利用信息技術(shù)手段準確合理地統(tǒng)計工程量，再對照4D化進度表，準確對應(yīng)安排人員、材料、機械設(shè)備等，有利于減少工程環(huán)節(jié)繁雜所帶來的不必要支出;（4）在信息交互上，智慧建造的智慧化平臺能夠?qū)㈨椖肯嚓P(guān)的各方面信息匯聚起來并集成處理，并能及時在工程各專業(yè)工作開展過程中為各專業(yè)人員提供需要的信息和資源。

2 智慧建造的技術(shù)支撐

2.1 云計算

云計算技術(shù)是一種新興的功能強大的計算方式，它能通過互聯(lián)網(wǎng)平臺、虛擬技術(shù)、并行計算等技術(shù)手段，便捷管理全部資源的計算、分類、存儲等功能，形成了一套完整的資源處理模式，這種模式具有高效性、智能性、便捷性等特點。用戶能夠通過網(wǎng)絡(luò)進入云平臺，選擇合適的與之匹配的服務(wù)類型，從而獲取動態(tài)運行的可以擴展的信息處理及應(yīng)用服務(wù)。云計算技術(shù)包含儲存大量數(shù)據(jù)的硬件設(shè)備、涵蓋內(nèi)部開發(fā)工具和各類應(yīng)用軟件的云平臺以及各類匹配的云服務(wù)接口。

2.2 大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)技術(shù)是指能夠快速分類、多核分析處理大量用常規(guī)技術(shù)無法獲取和處理的各類數(shù)據(jù)集合。大數(shù)據(jù)技術(shù)包含各種儲存設(shè)備以及線上計算信息。大數(shù)據(jù)作為智慧城市建設(shè)的主要技術(shù)支撐，被用在很多需要實現(xiàn)智慧化的領(lǐng)域。通過利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對資源數(shù)據(jù)分析處理后，能為用戶帶來有價值的信息。但是目前在工程建造領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用仍處于基礎(chǔ)階段。工程項目智慧建造的實現(xiàn)，各個階段都需要大數(shù)據(jù)技術(shù)支持。工程項目所有階段涵蓋的數(shù)據(jù)總和是相當龐大的，需要大數(shù)據(jù)技術(shù)快速采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)并利用數(shù)據(jù)協(xié)助各專業(yè)人員實現(xiàn)智能化辦公、提高決策水平等方面。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是將各類傳感器設(shè)備安裝到施工現(xiàn)場的某些需要實時獲取信息的個體上，則每個個體都與互聯(lián)網(wǎng)相連，以互聯(lián)網(wǎng)為統(tǒng)一管理平臺，進行必要的信息交互，從而實現(xiàn)對個體的實時管理。與傳統(tǒng)的監(jiān)控方法相比，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)個體一一對應(yīng)管理、能夠全時段管理、管理基數(shù)龐大、反饋信息迅速等相關(guān)功能。

2.4 移動通訊

移動通訊技術(shù)是將互聯(lián)網(wǎng)與移動終端設(shè)備相結(jié)合。近年來移動通訊技術(shù)也在不斷的更新發(fā)展，工程建設(shè)活動離不開移動通訊技術(shù)的支持。目前在工程上的運用主要有移動辦公進行公務(wù)處理，現(xiàn)場人員利用通訊設(shè)備進行實時監(jiān)管留攝圖片，利用移動終端設(shè)備掃描二維碼進行文檔查閱等。

2.5 人工智能

人工智能技術(shù)主要是運用計算機手段模擬仿真人的思維模式、反射等相關(guān)智能系統(tǒng)，并將智能系統(tǒng)安裝在機器上，使得生產(chǎn)的機器完全按照智能系統(tǒng)的指令來運行。未來生產(chǎn)的智能系統(tǒng)將承載著人類的智慧。在建筑工程上運用的人工智能技術(shù)主要有無人機巡航拍攝、監(jiān)控，施工作業(yè)采用的測量機器人能自動測量、采集數(shù)據(jù)，人工智能決策系統(tǒng)等。

3 智慧建造的特點

智慧建造能夠在工程項目的整個生命周期內(nèi)，持續(xù)不斷地為項目的各參與方及時提供智慧化服務(wù)。智慧建造的主要特點體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）智慧性。智慧性是智慧建造工程項目的根本特征，它由智慧城市引申而來，智慧建造作為智慧城市的一部分，它與智慧城市的理念與要求是統(tǒng)一的，表現(xiàn)為涵蓋項目整體的、可持續(xù)的智慧性。智慧性主要體現(xiàn)在信息和服務(wù)這兩個方面，智慧性以信息作為支撐，每個工程項目都包含巨量的信息，需要有感知獲取各類信息的能力、儲存各類信息的數(shù)據(jù)庫、高速分析數(shù)據(jù)能力、智慧處理數(shù)據(jù)能力等，而當具備信息條件后，通過技術(shù)手段及時為用戶提供高度匹配、高質(zhì)量的智慧服務(wù)。（2）協(xié)同性。因為智慧建造感知獲取的信息所包含的方面種類是極其復雜的，唯有利用技術(shù)手段將各類信息互聯(lián)互通、協(xié)同共用，才能發(fā)揮智慧化的優(yōu)勢。通過運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將原本沒有聯(lián)系的個體與個體之間相互關(guān)聯(lián)起來，彼此交錯，構(gòu)建了智慧平臺的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，從而能夠為不同的參與用戶提供共享信息，增進不同用戶間的聯(lián)系，能有效避免信息孤島情況，達到協(xié)同工作的效果。（3）集成化。集成化是智慧建造工程項目的技術(shù)特性，主要體現(xiàn)在將各類信息化技術(shù)手段互補的技術(shù)集成以及將建設(shè)項目各個主體功能集成這兩個方面。智慧建造的技術(shù)支持涵蓋了各類信息技術(shù)手段，而每種信息技術(shù)手段都有獨特的功能，如何將每種技術(shù)手段聯(lián)合在一起，實現(xiàn)高度集成化，是智慧建造模式的優(yōu)越性之一。將建設(shè)項目各個主體功能的集成，是為了實現(xiàn)建設(shè)項目一體化，更方便管理項目。（4）便利性。因為智慧建造是以滿足用戶需求為主要目標的，在工程項目建設(shè)過程中，需要為各專業(yè)參與者提供信息共享以及各類智慧服務(wù)，為各專業(yè)參與者提供便利、舒適的工作資源和環(huán)境，使得工程項目能夠順利完成，也為業(yè)主方提供滿意的建筑功能需求。而且智慧建造是貫徹工程項目全生命周期的，對于項目完成后的各類問題（建筑管理、建筑改造、建筑功能更改等）也會提供全面的智慧化服務(wù)。（5）可持續(xù)性。智慧建造完全切合可持續(xù)性發(fā)展的理念，將可持續(xù)性融入到工程項目整個生命周期的每一個環(huán)節(jié)中，通過采用信息技術(shù)手段，能夠有效進行能耗控制、綠色生產(chǎn)、資源回收再利用等方面作業(yè)?？沙掷m(xù)性不僅滿足節(jié)能環(huán)保方面的要求，還包括了社會發(fā)展、城市建設(shè)等要求。

4 智慧建造的意義

智慧建造模式為工程建設(shè)領(lǐng)域注入新的活力，對工程各參與方都給予了全面及時的智慧化服務(wù)。智慧建造能夠營造工程各個參與方信息共享、協(xié)同作業(yè)的工作環(huán)境，避免信息孤島問題的出現(xiàn)。智慧建造能夠為建設(shè)方統(tǒng)籌規(guī)劃管理工程項目，減少設(shè)計變更、人員、材料、機械等方面帶來的不必要浪費從而降低工程成本;能夠有效統(tǒng)一管理并協(xié)調(diào)工程項目的各參與方，減少繁瑣的程序，優(yōu)化工程項目進展的各大環(huán)節(jié);能夠全面調(diào)整現(xiàn)場質(zhì)量、安全管理模式，實時監(jiān)控現(xiàn)場情況，提高工程質(zhì)量并有效避免工程安全問題;提高管理人員的決策水平，改變企業(yè)內(nèi)部的部門職能和組織結(jié)構(gòu);提高信息化辦公水平，增強企業(yè)凝聚力和競爭力。智慧建造能夠為施工方合理控制項目進度指標，合理安排調(diào)配人員、機械等情況，有效節(jié)約施工時間，縮短工程項目周期;能夠減少施工現(xiàn)場與圖紙不符合的情況，有效避免管線與結(jié)構(gòu)之間、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間、機械與機械之間等碰撞問題，施工過程更為順利;能夠?qū)崟r全面地進行工程質(zhì)量監(jiān)管，利用物聯(lián)網(wǎng)追溯系統(tǒng)，可以對勞務(wù)人員、實體構(gòu)件等進行施工過程監(jiān)督，避免偷工減料、怠工的現(xiàn)象，有效保障工程質(zhì)量;能夠合理控制工程成本，增加整個工程項目的總利潤;能夠在施工準備階段全面真實地模擬施工作業(yè)的全過程，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取應(yīng)對措施，通過改進再模擬有效解決掉問題;能夠利用實名制系統(tǒng)等技術(shù)手段，有效改善現(xiàn)場施工作業(yè)人員的管理問題，能夠及時進行人員核對管理，避免閑雜人員干擾正常施工作業(yè)、造成安全隱患。智慧建造能夠為政府機構(gòu)提供統(tǒng)一的工程監(jiān)管平臺，政府機構(gòu)能夠有權(quán)限在智慧建造云平臺上查閱到每一個智慧建造項目的信息。智慧建造能夠為社會大眾帶來安全可靠的居住環(huán)境，能夠進一步規(guī)范建筑行業(yè)。智慧建造模式能夠為工程相關(guān)從業(yè)人員提供富有挑戰(zhàn)性的工作機會。

5 結(jié)語

我國目前建筑行業(yè)水平依然很落后，在工程建設(shè)過程中新興信息化技術(shù)手段以及新興工程管理理論的運用都很少。智慧建造模式的出現(xiàn)能夠有效提高建筑行業(yè)工作效率和業(yè)務(wù)水平，能夠為工程項目提供全生命周期的智慧化服務(wù)。目前我國對智慧建造模式的理論架構(gòu)和實行標準的研究仍處于初步探索階段，成熟的智慧建造理論成果少之又少，現(xiàn)有的理論成果仍需進行完善。智慧建造模式在實際工程應(yīng)用中的推廣需要社會各方的不懈努力。

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