智能建造的理論框架與核心邏輯構(gòu)建

毛 超，彭窯胭

（重慶大學(xué) 管理科學(xué)與房地產(chǎn)學(xué)院，重慶 400045，E-mail：pengyaoyan15@163.com）

智能建造引發(fā)了建筑業(yè)的深刻變革，是建筑業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的必然選擇[1]。世界經(jīng)濟(jì)論壇制定了建筑業(yè)轉(zhuǎn)型框架，以促進(jìn)建筑業(yè)借助新技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)[2]。英國(guó)政府提出“建造2025”，提出建筑業(yè)要向智能化和可持續(xù)方向發(fā)展。我國(guó)住建部等 13部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，強(qiáng)調(diào)建筑業(yè)向工業(yè)化、數(shù)字化、智能化方向升級(jí)，加快建造方式轉(zhuǎn)變，推動(dòng)建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，打造“中國(guó)建造”品牌。建筑業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型已是大勢(shì)所趨。麥肯錫報(bào)告指出，建筑業(yè)將要“瓦解”[3]，此“瓦解”意指建筑業(yè)應(yīng)當(dāng)改變傳統(tǒng)落后的生產(chǎn)方式，通過(guò)科技創(chuàng)新的途徑重構(gòu)建筑業(yè)。建筑業(yè)的管理方式粗放，存在高能耗、高污染、高風(fēng)險(xiǎn)、生產(chǎn)率低等問(wèn)題，過(guò)去 40年來(lái)一直落后于其他行業(yè)，缺乏技術(shù)創(chuàng)新是導(dǎo)致這些問(wèn)題的原因之一。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，建筑業(yè)的信息化程度較低，僅高于農(nóng)業(yè)；在科研創(chuàng)新和新技術(shù)的投入不到總收入的1%[3]。第四次科技革命定義工業(yè) 4.0，信息技術(shù)革新促進(jìn)了制造業(yè)向智能制造的轉(zhuǎn)型，但在建筑業(yè)的應(yīng)用仍處于初級(jí)階段。建筑業(yè)急需在新技術(shù)支撐下，向智能化方向快速轉(zhuǎn)型。

近年來(lái)國(guó)內(nèi)外關(guān)于智能建造的相關(guān)研究較為豐富，已有研究多集中在具體場(chǎng)景的基礎(chǔ)應(yīng)用研究創(chuàng)新上，在查閱150篇國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)后，發(fā)現(xiàn)關(guān)于智能建造的定義和理論反而不多，對(duì)于“智能”或“智慧”的邊界還不是很清晰。Matej ?tefani?等[4]所探討的智能建造主要在施工階段。智能建造是一個(gè)行業(yè)概念還是一個(gè)活動(dòng)，它覆蓋了全過(guò)程還是某一個(gè)具體階段，其范疇和邊界是當(dāng)前亟需定義的內(nèi)容。鑒于此，本文將系統(tǒng)地搭建智能建造的理論框架，剖析其內(nèi)涵特征與核心邏輯。利用多學(xué)科知識(shí)體系的研究方法對(duì)智能建造的理論內(nèi)涵進(jìn)行解構(gòu)，將智能建造各階段碎片化的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行整合，提出基于統(tǒng)一信息模型載體的數(shù)據(jù)流動(dòng)和信息協(xié)同智能建造體系。

1 方法論與研究范圍

1.1 方法論

智能建造實(shí)質(zhì)是對(duì)整個(gè)建筑業(yè)和全產(chǎn)業(yè)鏈的智能化升級(jí)，涉及到全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)要素、生產(chǎn)方式、生產(chǎn)關(guān)系的重構(gòu)，包含了技術(shù)轉(zhuǎn)型和管理轉(zhuǎn)型，這一個(gè)過(guò)程包括了管理科學(xué)、建筑學(xué)、土木工程學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科。為了構(gòu)建智能建造的理論框架，本文采用了 Jabareen[5]提出的針對(duì)多學(xué)科交叉知識(shí)體系的定義方法。該方法提出，多學(xué)科知識(shí)體系中包含了多個(gè)概念平面，這些概念平面共同提供對(duì)該知識(shí)體系的全面理解。具體步驟如圖1所示。

圖1 理論框架搭建步驟

通過(guò)專家訪談和文獻(xiàn)分析，確定所研究的范圍并進(jìn)行相關(guān)概念的梳理；對(duì)智能建造的概念進(jìn)行解構(gòu)，認(rèn)為工程建造活動(dòng)的每個(gè)階段都是一個(gè)“概念平面”，其包含了該階段的參與方、生產(chǎn)活動(dòng)與生產(chǎn)要素；討論智能建造的各個(gè)概念平面之間的相互關(guān)系與結(jié)構(gòu)，并搭建智能建造的理論框架。

1.2 研究范圍

（1）工程建造活動(dòng)范疇。根據(jù)聯(lián)合國(guó)的產(chǎn)業(yè)分類標(biāo)準(zhǔn)，與建筑業(yè)相關(guān)的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)包括與場(chǎng)地平整、建筑安裝與拆除等施工服務(wù)、建筑設(shè)計(jì)、測(cè)量、科研等建筑類專業(yè)服務(wù)、建筑材料和預(yù)制構(gòu)件相關(guān)的制造服務(wù)、建筑供水、排污與垃圾處理等環(huán)保服務(wù)、房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)與物業(yè)管理服務(wù)。本文所指建筑業(yè)，即是包括了建筑施工、建筑類專業(yè)服務(wù)、材料生產(chǎn)、環(huán)保、房地產(chǎn)等和建筑業(yè)的相關(guān)部分合在一起的廣義的建筑業(yè)?；谏鲜鰳I(yè)務(wù)范圍開(kāi)展的相關(guān)生產(chǎn)活動(dòng)，稱為工程建造活動(dòng)。建筑業(yè)的生產(chǎn)方式作用于其生產(chǎn)要素：“人”“機(jī)”“料”“法”“環(huán)”等，工程建造的基本過(guò)程如圖2所示。

圖2 工程建造的基本過(guò)程

本文將從不同階段來(lái)構(gòu)建智能建造的概念平面，工程建造活動(dòng)的階段劃分比較成熟，主流的劃分方式為決策-設(shè)計(jì)-生產(chǎn)-施工-運(yùn)維5個(gè)階段，本文將對(duì)這5個(gè)階段展開(kāi)討論。

（2）建筑業(yè)的新技術(shù)應(yīng)用范疇。羅蘭貝格分析了時(shí)下150個(gè)新興科技，總結(jié)出最能引導(dǎo)行業(yè)變革的八大技術(shù)分別是物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、機(jī)器人技術(shù)、3D打印、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)、無(wú)人機(jī)和區(qū)塊鏈[6]。目前建筑業(yè)應(yīng)用的比較核心的技術(shù)還包括 BIM 和大數(shù)據(jù)。

2 智能建造的概念界定

2.1 智能的內(nèi)涵

“智慧”與“智能”的定義相近但不相同。在英文中可表述為“Intelligent”“Smart”“Wisdom”等詞，智慧（Smart）指的是生物體所擁有的一種高級(jí)的綜合能力，主要指的是思考、分析、推理、決定等能力，其包含情感與理性、意向與認(rèn)識(shí)、生理機(jī)能與心理機(jī)能等等眾多因素；智慧（Wisdom）是指將最適當(dāng)?shù)男袨楦吨T實(shí)踐的能力，同時(shí)要考慮已知的知識(shí)和最有益的事情（道德和社會(huì)考慮）[7]；而智能（Intelligent）則是要感知系統(tǒng)在其中運(yùn)行的環(huán)境，關(guān)聯(lián)系統(tǒng)周圍發(fā)生的事件，對(duì)這些事件做出決策，執(zhí)行問(wèn)題解決并生成相應(yīng)的動(dòng)作并控制它們[8]。智慧是智能的下一個(gè)階段，智能通常形容思維敏捷和對(duì)反饋的快速響應(yīng)，智慧是在智能的基礎(chǔ)上賦予機(jī)器思考和執(zhí)行的能力[9]。智能化是指用新技術(shù)挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、計(jì)算分析、應(yīng)用、反饋的價(jià)值閉環(huán)。類腦智能的過(guò)程就是通過(guò)感知，將信息傳遞到神經(jīng)中樞，進(jìn)而推動(dòng)到大腦進(jìn)行知識(shí)處理的過(guò)程。因此，智能化有五大主要特征，即“自感知”“自適應(yīng)”“自學(xué)習(xí)”“自決策”“自執(zhí)行”。

2.2 相關(guān)定義的梳理

建筑業(yè)的智能化是在工業(yè)化和信息化深度融合的背景下發(fā)生的，智能建造的內(nèi)涵和理論體系越來(lái)越受到學(xué)者的關(guān)注。行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)大量智能建造的單點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景，但學(xué)術(shù)界對(duì)智能建造的概念內(nèi)涵討論較少。通過(guò)在知網(wǎng)期刊和Web of Science來(lái)源條件下檢索，以“智慧建造”“智能建造”為主題共檢索到150篇文章，通過(guò)篩選其中較為相關(guān)的文章進(jìn)行總結(jié)，并梳理了部分學(xué)者對(duì)智能建造的定義，如表1所示。

表1 智能建造的定義總結(jié)

2.3 智能建造的界定

目前學(xué)術(shù)界對(duì)智能建造的定義尚未達(dá)成統(tǒng)一，基于以上定義，可總結(jié)出智能建造強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容主要有5個(gè)方面：一是新技術(shù)對(duì)建造活動(dòng)進(jìn)行智能化賦能；二是面向規(guī)劃決策、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工和運(yùn)維全過(guò)程，面向建筑業(yè)的全參與方和全要素；三是實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)鏈的整合與協(xié)同升級(jí)；四是促進(jìn)建設(shè)過(guò)程的能效提升與資源利用；五是交付更安全、更高質(zhì)量、更綠色節(jié)能的建筑產(chǎn)品。

本文提出智能建造的概念為：智能建造是在信息化、工業(yè)化高度融合的基礎(chǔ)上，利用新技術(shù)對(duì)建造過(guò)程賦能，推動(dòng)工程建造活動(dòng)的生產(chǎn)要素、生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系升級(jí)，促進(jìn)建筑數(shù)據(jù)充分流動(dòng)，整合決策、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、運(yùn)維整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈條的信息集成和業(yè)務(wù)協(xié)同、建設(shè)過(guò)程能效提升、資源價(jià)值最大化的新型生產(chǎn)方式。

3 智能建造的內(nèi)涵解構(gòu)與理論框架搭建

3.1 建筑業(yè)的智能化賦能

新技術(shù)對(duì)建筑業(yè)進(jìn)行智能化賦能，實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)向智能建造的轉(zhuǎn)型升級(jí)。技術(shù)創(chuàng)新是產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵。創(chuàng)新就是建立一種新的生產(chǎn)函數(shù)，把一種從來(lái)沒(méi)有過(guò)的關(guān)于生產(chǎn)要素和生產(chǎn)條件的新組合引入生產(chǎn)體系[14]。技術(shù)創(chuàng)新提升了產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)力、改善了產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同生產(chǎn)要素和資源的配置與優(yōu)化，促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。建筑業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型是指新技術(shù)對(duì)建筑業(yè)的生產(chǎn)要素、生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系進(jìn)行賦能，使建筑業(yè)具備自感知、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行等智能化特征，如圖3所示。

圖3 建筑業(yè)的智慧化賦能

建筑業(yè)的各階段經(jīng)過(guò)賦能后，從傳統(tǒng)的階段升級(jí)為智能決策、智能設(shè)計(jì)、智能生產(chǎn)、智能施工、智能運(yùn)維新階段。本文將按照上述的方法論，分析五大階段的具體改變，構(gòu)建相應(yīng)的概念平面。

3.2 五大階段智能升級(jí)

3.2.1 智能決策

新技術(shù)給決策階段升級(jí)包括決策思路的升級(jí)和決策工具的升級(jí)。

（1）決策思路由“經(jīng)驗(yàn)決策”升級(jí)為“數(shù)據(jù)決策”。工程建造活動(dòng)中產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)中隱藏著消費(fèi)規(guī)律、市場(chǎng)趨勢(shì)等，利用新技術(shù)來(lái)挖掘數(shù)據(jù)規(guī)律、輔助決策。

（2）決策工具從“統(tǒng)計(jì)分析”改為“智能分析”。大數(shù)據(jù)等技術(shù)利用決策階段的信息搭建數(shù)據(jù)模型對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行模擬仿真和預(yù)測(cè)，從而優(yōu)化決策。

3.2.2 智能設(shè)計(jì)

新技術(shù)對(duì)建筑設(shè)計(jì)階段的升級(jí)包括設(shè)計(jì)工具的升級(jí)和設(shè)計(jì)邏輯的轉(zhuǎn)化。

（1）設(shè)計(jì)工具的升級(jí)。建筑信息模型（BIM）、人工智能等新技術(shù)推動(dòng)了設(shè)計(jì)工具從 CAD繪圖到三維建模設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)建模輔助設(shè)計(jì)的飛躍。BIM在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用場(chǎng)景包括虛擬施工、碰撞檢查等；也使建筑、結(jié)構(gòu)、水電等多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)成為可能。人工智能技術(shù)通過(guò)模擬設(shè)計(jì)人員的思考過(guò)程，使設(shè)計(jì)過(guò)程更加智能。

（2）設(shè)計(jì)邏輯的升級(jí)。BIM為建筑業(yè)和制造業(yè)之間搭起橋梁，促進(jìn)建筑業(yè)的設(shè)計(jì)邏輯向制造邏輯轉(zhuǎn)變[15]。建筑設(shè)計(jì)參考工業(yè)化的思維進(jìn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的特征即通用化、模塊化（組合化）、系列化。

3.2.3 智能生產(chǎn)

（1）需求驅(qū)動(dòng)的生產(chǎn)管理。建筑智能生產(chǎn)包括生產(chǎn)準(zhǔn)備、原材料采購(gòu)、構(gòu)件生產(chǎn)等步驟。在生產(chǎn)準(zhǔn)備階段，根據(jù)用戶的需求，對(duì)產(chǎn)品和工藝信息進(jìn)行分析規(guī)劃。

（2）工廠生產(chǎn)方式向智能化方向轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式是在工廠中生產(chǎn)建筑構(gòu)件，是人工作坊式的生產(chǎn)方式，自動(dòng)化程度較低；現(xiàn)在有半自動(dòng)化的生產(chǎn)線，是流水化工人作業(yè)；而未來(lái)可能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的工廠生產(chǎn)線，以數(shù)控生產(chǎn)線、3D打印、機(jī)械臂的人機(jī)協(xié)同的工作方式進(jìn)行生產(chǎn)。

3.2.4 智能施工

技術(shù)在施工階段的應(yīng)用主要帶來(lái)了施工生產(chǎn)要素、建造技術(shù)和項(xiàng)目管理的智慧化，產(chǎn)生了新的施工組織方式、流程和管理模式。

（1）施工生產(chǎn)要素升級(jí)包括新型建筑材料和智能機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用。智能設(shè)備是以智能傳感互聯(lián)、人機(jī)交互為特征的新型智能終端產(chǎn)品。如智能安全帽、智能手環(huán)等。智能機(jī)械如智能挖掘機(jī)，綜合利用傳感、探測(cè)、視覺(jué)和衛(wèi)星等多信息融合，使挖掘機(jī)具有環(huán)境感知能力、作業(yè)規(guī)劃及決策能力。

（2）建造技術(shù)的升級(jí)是指施工方式從傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土施工到裝配化施工。目前建筑施工裝配化主要有3種方式，一是現(xiàn)場(chǎng)建造方式，是現(xiàn)澆與現(xiàn)場(chǎng)裝配的配合；二是預(yù)制裝配式，70%～90%的工作都是在工廠完成，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配。三是使用3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)整套打印，實(shí)現(xiàn)了建筑自動(dòng)化建造。

（3）項(xiàng)目管理的智慧化體現(xiàn)在智慧工地整體解決方案。智慧工地是建立在高度信息化基礎(chǔ)上的一種支持人事物全面感知、工作互通互聯(lián)、信息協(xié)同共享、決策科學(xué)分析、風(fēng)險(xiǎn)智慧預(yù)控的新型信息化管理手段。應(yīng)用場(chǎng)景如RFID技術(shù)被廣泛應(yīng)用于人員定位與管理、物料追蹤、設(shè)備使用權(quán)限管理等。

3.2.5 智能運(yùn)維

智能運(yùn)維主要是從建筑的點(diǎn)-線-面尺度進(jìn)行智能化升級(jí)，從智能家居到智慧物業(yè)。

（1）智能家居。智能家居系統(tǒng)是隨著科技的進(jìn)步，為了適應(yīng)現(xiàn)代家庭生活而產(chǎn)生的家庭集成網(wǎng)絡(luò)。在全屋智能階段，將所有與信息相關(guān)的通信設(shè)備、智能電器、家庭保安裝置等聯(lián)合成為統(tǒng)一的整體，集中監(jiān)視、控制、管理家庭事務(wù)。

（2）智慧物業(yè)。通過(guò)統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)云平臺(tái)將物業(yè)各個(gè)單位緊密連接起來(lái)，建立高效的聯(lián)動(dòng)機(jī)制。智慧物業(yè)主要應(yīng)用場(chǎng)景包括安防管理、能耗管理、應(yīng)急疏散管理、建筑維護(hù)管理等。

3.3 智能建造的理論框架與特征

按照上文所構(gòu)建的每個(gè)概念平面，實(shí)現(xiàn)該階段的生產(chǎn)活動(dòng)、要素與參與方的智能化，還不是智能建造。只有這些概念平面疊加起來(lái)，建立各個(gè)階段的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)流動(dòng)通道，實(shí)現(xiàn)信息集成和業(yè)務(wù)協(xié)同，才是智能建造。建造活動(dòng)的數(shù)據(jù)不僅在項(xiàng)目?jī)?nèi)流動(dòng)，還會(huì)流向多項(xiàng)目的集成信息平臺(tái)，為更大尺度的項(xiàng)目管理或城市建設(shè)提供數(shù)據(jù)來(lái)源。據(jù)此，本文提出的智能建造的理論框架如圖4所示。

圖4 智能建造的理論框架

智能建造為建筑業(yè)賦予了新的特征，即數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、持續(xù)優(yōu)化、柔性建造與服務(wù)升級(jí)。

（1）數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。各個(gè)階段的決策、管理均是由數(shù)據(jù)支持的，數(shù)據(jù)成為新的生產(chǎn)要素。

（2）持續(xù)優(yōu)化。建筑業(yè)在具備了智能化的自感知、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行五大特征，能夠基于數(shù)據(jù)和技術(shù)進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化迭代。

（3）柔性建造。新技術(shù)的加入使建筑產(chǎn)品具有自適應(yīng)性，能根據(jù)需求變化實(shí)時(shí)調(diào)整管理方式和施工組織模式等，把建筑業(yè)的供應(yīng)驅(qū)動(dòng)重塑為需求驅(qū)動(dòng)。

（4）服務(wù)升級(jí)。建筑業(yè)的交易模式從“企業(yè)對(duì)企業(yè)”升級(jí)為“企業(yè)對(duì)消費(fèi)者”，使建筑業(yè)所提供的服務(wù)更加專業(yè)化定制化，開(kāi)拓“平臺(tái)+服務(wù)”工程建造新模式。平臺(tái)經(jīng)濟(jì)將更多的參與主體連接起來(lái)。

4 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能建造核心邏輯

4.1 智能建造的信息集成邏輯

智能建造是由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的，智能建造的核心在于利用信息物理系統(tǒng)（CPS）的數(shù)據(jù)處理邏輯實(shí)現(xiàn)建筑數(shù)據(jù)的集成應(yīng)用，增強(qiáng)建筑業(yè)實(shí)時(shí)使用各種信息解決階段內(nèi)單個(gè)問(wèn)題的能力。CPS集成了感知、通信、計(jì)算、控制等信息技術(shù)，構(gòu)建了高效協(xié)同、實(shí)時(shí)交互的信息集成系統(tǒng)，被廣泛使用于各個(gè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)收集和分析工作，提供了一種數(shù)據(jù)處理的框架邏輯，即數(shù)據(jù)感知、數(shù)據(jù)傳輸、實(shí)時(shí)分析、控制決策[16]。

智能建造的信息集成底層邏輯是基于 CPS進(jìn)行構(gòu)建的，其框架為數(shù)據(jù)感知層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)分析層和數(shù)據(jù)應(yīng)用層。BIM在工程建造活動(dòng)中所發(fā)揮的作用，不止是一個(gè)可視化的三維模型，而是一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)，是建筑數(shù)據(jù)的載體。BIM模型的數(shù)據(jù)在整個(gè)建造活動(dòng)中是根據(jù)物理空間的實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)更新迭代的，與建筑實(shí)體相互映射。BIM模型作為數(shù)據(jù)的入口和出口，統(tǒng)一了數(shù)據(jù)格式，確保了數(shù)據(jù)的完整性，為技術(shù)應(yīng)用的集成提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。BOM 是計(jì)算機(jī)便于識(shí)別的產(chǎn)品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)文件，表達(dá)了產(chǎn)品的構(gòu)成和涉及的物料清單，BOM貫穿產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、運(yùn)維整個(gè)生命周期，是構(gòu)成建筑產(chǎn)品開(kāi)發(fā)全局信息的關(guān)鍵部分。BOM是數(shù)據(jù)管理的機(jī)制，為數(shù)據(jù)應(yīng)用提供了思路，指導(dǎo)了每個(gè)階段的工作內(nèi)容。生產(chǎn)BOM指導(dǎo)了工廠的生產(chǎn)計(jì)劃、原材料采購(gòu)計(jì)劃；施工BOM指導(dǎo)了施工階段的材料設(shè)備采購(gòu)、施工計(jì)劃的安排；運(yùn)維BOM指導(dǎo)了設(shè)施設(shè)備的運(yùn)維管理和質(zhì)量溯源等。

4.2 智能建造的業(yè)務(wù)協(xié)同邏輯

智能建造面向建造活動(dòng)的全過(guò)程和全階段，在每個(gè)階段經(jīng)過(guò)智能化賦能，實(shí)現(xiàn)了階段內(nèi)部的信息集成和單點(diǎn)技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景，但這種點(diǎn)式解決方案會(huì)讓建筑業(yè)失去從整個(gè)行業(yè)提取數(shù)據(jù)的能力[17]。只有打通各階段的數(shù)據(jù)壁壘，實(shí)現(xiàn)跨階段的數(shù)據(jù)交互和反饋，形成新的業(yè)務(wù)邏輯，才能實(shí)現(xiàn)智能建造。

建筑業(yè)業(yè)務(wù)邏輯是指建筑產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的相關(guān)參與方之間的信息交互和共享的行為方式、以及信息流動(dòng)的方式。智能建造的新業(yè)務(wù)邏輯是指新技術(shù)的引入改變了建筑業(yè)傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯和工作流程，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)為主要?jiǎng)恿?，以BIM為數(shù)據(jù)的核心載體，進(jìn)行過(guò)程智能化的持續(xù)迭代，形成BIM1.0～BIM5.0核心數(shù)據(jù)模型，促進(jìn)信息的充分流動(dòng)，如圖5所示。

圖5 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能建造業(yè)務(wù)邏輯

（1）從決策階段開(kāi)始，項(xiàng)目的投資者需要收集市場(chǎng)數(shù)據(jù)、消費(fèi)者數(shù)據(jù)等進(jìn)行投資決策和產(chǎn)品定位。此時(shí)，項(xiàng)目投資者將項(xiàng)目需求信息，如產(chǎn)品功能、產(chǎn)品風(fēng)格、施工進(jìn)度等要求輸入到BIM模型中，形成BIM模型1.0，然后該模型流入到設(shè)計(jì)方。

（2）設(shè)計(jì)單位則基于BIM模型1.0進(jìn)行BOM支撐的IPD（Integrated Product Development）產(chǎn)品集成設(shè)計(jì)，形成BIM模型2.0。并產(chǎn)出物料清單設(shè)計(jì) BOM。然后進(jìn)行深化設(shè)計(jì)并產(chǎn)出可生產(chǎn)、可裝配、具有實(shí)施性的設(shè)計(jì)圖紙，集成到計(jì)劃 BOM。計(jì)劃BOM會(huì)向構(gòu)件供應(yīng)商、施工單位和運(yùn)維單位推送數(shù)據(jù)包，表明建筑需要直接采購(gòu)、工廠生產(chǎn)或者現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆部分。

（3）生產(chǎn)工廠根據(jù)計(jì)劃BOM數(shù)據(jù)包制定生產(chǎn)準(zhǔn)備、材料采購(gòu)和生產(chǎn)計(jì)劃。根據(jù)計(jì)劃BOM所提供的交付計(jì)劃和構(gòu)件工藝要求來(lái)制定生產(chǎn)計(jì)劃，包括生產(chǎn)進(jìn)度、物料采購(gòu)與調(diào)配管理等。在生產(chǎn)過(guò)程中，實(shí)時(shí)集成所有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)到BIM3.0模型中，進(jìn)行構(gòu)件生產(chǎn)的質(zhì)量管理和進(jìn)度監(jiān)控、構(gòu)件的庫(kù)存管理和物流運(yùn)輸管理。生產(chǎn)階段的信息流入施工階段，以輔助施工單位進(jìn)行施工進(jìn)度安排；同時(shí)施工階段的需求和進(jìn)度信息也會(huì)反過(guò)來(lái)指導(dǎo)構(gòu)件生產(chǎn)。

（4）施工單位根據(jù)計(jì)劃BOM推送的數(shù)據(jù)包進(jìn)行材料、機(jī)械設(shè)備的采購(gòu)和施工安排，明確材料采購(gòu)、預(yù)制構(gòu)件采購(gòu)和機(jī)械設(shè)備采購(gòu)的清單；明確需要進(jìn)行現(xiàn)澆的部分和直接進(jìn)行裝配的部分，以便安排施工。施工現(xiàn)場(chǎng)的采購(gòu)和施工信息等匯總到BIM4.0模型中，這是一個(gè)數(shù)字孿生模型，完全模擬了物理空間的建筑實(shí)體?？蓪?duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)施工進(jìn)度、預(yù)警施工風(fēng)險(xiǎn)、監(jiān)控施工質(zhì)量等，從而優(yōu)化施工安排。

（5）運(yùn)維階段的建筑數(shù)據(jù)集成到 BIM5.0信息模型中，此階段的模型是一個(gè)全數(shù)據(jù)模型，集成了決策、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工階段的所有信息。將新技術(shù)集成在此模型中，可以對(duì)建筑進(jìn)行實(shí)時(shí)的能耗檢測(cè)、安防管理等。建筑業(yè)新業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)要求建設(shè)項(xiàng)目的全參與方統(tǒng)一智能建造的思想，增強(qiáng)對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈各方的信任度，開(kāi)放共享各階段數(shù)據(jù)，增強(qiáng)交流，實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作。

5 結(jié)語(yǔ)

本文所構(gòu)建的理論框架和兩大核心邏輯的結(jié)合即形成了智能建造的理論體系，為智能建造的認(rèn)知和后續(xù)研究提供了理論依據(jù)。所提出的智能建造理論框架不是完善的、一成不變的，而是動(dòng)態(tài)持續(xù)優(yōu)化的，需要不斷根據(jù)新的見(jiàn)解和文獻(xiàn)對(duì)其進(jìn)行修正。本文所提出的智能建造是理想中的智能建造，它的實(shí)現(xiàn)還需要多方面的努力，包括基礎(chǔ)理論、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的支撐，集成化的技術(shù)應(yīng)用，一體化的數(shù)據(jù)系統(tǒng)平臺(tái)等。智能建造的發(fā)展也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，新技術(shù)在帶來(lái)機(jī)遇的同時(shí)，也會(huì)帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)，建筑業(yè)要思考如何解決技術(shù)帶來(lái)的問(wèn)題，如數(shù)據(jù)安全、技術(shù)倫理等問(wèn)題。面對(duì)新技術(shù)，要把握以人為本的發(fā)展理念，持續(xù)探索如何解決技術(shù)帶來(lái)的問(wèn)題、如何更好的實(shí)現(xiàn)智能建造、如何促進(jìn)建筑業(yè)更好的發(fā)展。