淺析建筑業(yè)如何適應快速發(fā)展的數(shù)字時代

文｜中國建筑土木建設有限公司 郭志光 張凡 趙韋皓 呂柏行

1 引言

世界人口的持續(xù)增長，給地球環(huán)境帶來巨大的壓力，尤其是在能源開發(fā)、水務治理、空氣凈化和廢物處理等方面。建筑業(yè)對生態(tài)環(huán)境的影響日益密切，綠色建設、智慧管控、共享融合在現(xiàn)代建筑中發(fā)揮的作用也越來越大。而隨著基本需求滿足后，居住舒適度、出行便捷度等更高質量的要求成為社會的焦點，建筑不再僅是為了滿足人們的衣食住行。

十九屆五中全會強調我國現(xiàn)代化建設中科技創(chuàng)新的核心地位，要面向科技前沿、面向生命健康。國務院辦公廳對工程總承包、標準化設計、建筑工業(yè)化、建造方式創(chuàng)新、機械化施工等也提出了要求，要盡快提高技術創(chuàng)新對產業(yè)發(fā)展的貢獻率，加快推進數(shù)字模型技術在工程建設全過程的集成應用（包含規(guī)劃、勘察、設計、施工和運營維護），實現(xiàn)數(shù)字信息共享和管理，支撐項目方案的優(yōu)化和科學的決策，保障建筑業(yè)提質增效。

隨著快速發(fā)展的數(shù)字技術和數(shù)字經濟，建筑業(yè)面臨關鍵轉型期和重要機遇期。目前，BIM 與云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字科技的滲透融合，將工程建設推向了工程創(chuàng)作，促使資源靈活調動及分配、能源有效利用及計量。接下來，5G 基建、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新基建的迅猛發(fā)展，將助推工程建設走向智慧建造。

2 智慧綠色建造模式

伴隨數(shù)字時代帶來的物聯(lián)網(wǎng)、云計算、5G、大數(shù)據(jù)、BIM 等技術的融合創(chuàng)新應用，智能建筑企業(yè)應抓住發(fā)展機遇，提升內部管理水平，提早進入新興市場，發(fā)展壯大。云計算、物聯(lián)網(wǎng)技術的快速推廣，人工智能算法的逐步完善，為“智慧建筑”的發(fā)展創(chuàng)造了絕佳時機。此外，在建筑業(yè)發(fā)展進程中，智慧綠色建造是建筑可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。建筑產品逐步向模塊化、智能化、環(huán)保性方向發(fā)展，以滿足市政管理、交通、環(huán)境衛(wèi)生、醫(yī)療衛(wèi)生等等各方面的需求。

智慧建筑的核心是建筑能夠自我感知、自我反應、自我學習。智慧建筑是基于各類智能化的信息技術，結合先進的精益建造理論方法，發(fā)揮感知、分析和決策的綜合智慧能力，形成建筑、人和工作環(huán)境的智慧結合。智慧建造模式以數(shù)字仿真技術為基礎，集標準化工藝、圖形可視化理論、智能算法和MR 技術（混合現(xiàn)實）等為一體，對建設過程進行模擬、分析，提前發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的問題；利用信息技術實現(xiàn)實體建筑與虛體建筑的交互融合，進行協(xié)同設計、虛擬生產、虛擬施工和運維，并對建筑進行預測和評價，形成工業(yè)級品質產品。智慧綠色建造以提高人民生活環(huán)境的安全性、高效性、舒適性和便捷性為目的，集成人員、流程、數(shù)據(jù)、技術和業(yè)務系統(tǒng)，提升建筑的感知能力。

此外，隨著新冠病毒的爆發(fā)、蝗災肆虐，綠色生態(tài)再次成為了現(xiàn)代社會的焦點。而傳統(tǒng)建筑對資源的過度消耗、環(huán)境污染和生態(tài)破壞等方面的影響也日益凸顯，建筑的綠色可持續(xù)再次進入大眾視野。對于建筑的生態(tài)化來說，主要問題是如何利用綠化的方式進行合理地分配，并能小范圍的調節(jié)建構物內、外部溫度、濕度等環(huán)境變量。建筑生態(tài)手段還可有效地擴展建筑的內部空間結構形式。建筑生態(tài)化的形式是廣泛的，不局限于環(huán)境的內協(xié)調，而更注重建筑的感知性，能進行智能調節(jié)，適應、改善內部及周邊環(huán)境。

生態(tài)建筑建設過程中，需充分利用可循環(huán)的資源和一些相對比較清潔的能源，做到節(jié)能、節(jié)水，比如我們生活中經?？吹降奶柲?、風能等這一系列的可循環(huán)的能源形式，這極大的支撐了建筑的生態(tài)化建設。還有運用生物處理技術，利用先進的污水生物處理技術，實現(xiàn)綠色回收用水。利用數(shù)字化技術讓建筑具有信息化、技術化、自動化等特點。

3 智慧建筑管理模式

隨著建筑行業(yè)的大變革，已經從傳統(tǒng)的粗放式管理轉變?yōu)榫毣芾怼Ｖ腔鄢鞘械慕ㄔO方興未艾，杭州市首次嘗試建設城市大腦，推動了智慧城市的發(fā)展。中國建筑未來的發(fā)展趨勢是“兩化”，即智能化和數(shù)字化，建筑智慧運營維護技術將會是未來的研究熱點。所以，高效利用信息化大數(shù)據(jù)平臺將數(shù)據(jù)資源信息化和標準化，會給項目建設、管理和運維提供極大助力。

傳統(tǒng)的建筑行業(yè)依賴于工作經驗，注重對文書、檔案的管理，而忽略了其中隱藏的數(shù)據(jù)的價值。隨著信息化管理平臺在建筑行業(yè)的融合和應用，逐漸演變?yōu)榻Y構化和標準化的工作模式，借助收集、分析數(shù)據(jù)實現(xiàn)精細化管理。中國的建筑行業(yè)正在借助大數(shù)據(jù)科技的技術優(yōu)勢向管理信息化和建造工業(yè)化快速發(fā)展。

實現(xiàn)建筑行業(yè)信息化的前提是挖掘數(shù)據(jù)的價值，即大數(shù)據(jù)智能分析。大數(shù)據(jù)具有的4V 特點——大量(Volume)、高速(Velocity)、多樣(Variety)、價值(Value)，使其可量化、可衡量、可對比、可評估。建筑企業(yè)利用現(xiàn)代信息化管理平臺，實現(xiàn)對建筑大數(shù)據(jù)的搜集、分析和再利用，提升了企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平，有助于企業(yè)精準發(fā)力，提升效益。

建筑企業(yè)要勇于創(chuàng)新，向信息化和工業(yè)化發(fā)展先進的行業(yè)學習，整合內外部優(yōu)勢，努力將自己打造成行業(yè)的標桿。從傳統(tǒng)的鋼筋、模板、混凝土建造模式，到大數(shù)據(jù)全流程工業(yè)化管理，大數(shù)據(jù)信息技術將繼續(xù)推進建筑行業(yè)轉型升級，構建互聯(lián)化、集成化、數(shù)字化、精細化的新型建筑產業(yè)生態(tài)，拉升企業(yè)生產力和總體效益。

智慧建筑建設將結合移動互聯(lián)技術和物聯(lián)網(wǎng)技術，圍繞建筑運維管理，實現(xiàn)建筑運維過程中諸多業(yè)務如迎檢接待、場區(qū)監(jiān)控、事務辦理、計劃調整、人力資源、財務管理等的一體化、智能化管理。系統(tǒng)的實施可大幅度提升員工工作效率、減輕員工工作負擔、降低企業(yè)管理成本、提升企業(yè)管理規(guī)模容量，為建筑企業(yè)提升項目的品質和提高項目的效益起到積極作用。

其他專業(yè)技術與建筑系統(tǒng)的有機融合，將大大提升管理效能。江森自控投資有限公司融合建筑系統(tǒng)、信息技術與醫(yī)院運營管理，通過數(shù)據(jù)的收集和處理，高效協(xié)同就醫(yī)的各參與方，大大降低人員的的工作難度和強度，提高醫(yī)院服務及管理水平，提升患者便捷、高效地服務體驗感，通過建筑系統(tǒng)和醫(yī)療系統(tǒng)的有機融合實現(xiàn)智慧醫(yī)療。

4 裝備資源物聯(lián)模式

在建筑的全生命周期管理中，設備管理往往擔當著重要角色，尤其是運維管理階段，設備的質量好壞往往會影響著建筑的整體性能和客戶的滿意度。但傳統(tǒng)的設備管理仍然依靠設備紙質臺賬和日常接觸式維修方式實現(xiàn)，往往只包含后期運維管理的數(shù)據(jù)，而未包括前期管理。因此，建立以設備為中心，覆蓋設備全生命周期所有數(shù)據(jù)（包含計劃采購至設備報廢的全過程）的過程管理尤為重要。

隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，帶動著系統(tǒng)科學和協(xié)同管理理念的發(fā)展，現(xiàn)代化和科學化的設備管理更強調對設備在全生命周期的管理和控制。全生命周期通常認為是設備從孕育到滅亡管理的全過程，由設備的資產規(guī)劃開始，包含投資、立項、運行、維護及報廢等過程。設備在選型購置、設備運行、設備報廢更新等不同階段中，通常涉及到眾多利益攸關的相關方，各相關方的利益站位和使用目標均有所不同。而從規(guī)劃階段開始即能協(xié)調各方需求，實行相關方互相溝通交流和利益協(xié)調好的設備系統(tǒng)全生命周期的綜合管理模式，可最大限度的提高設備使用效能并使相關方滿意。

隨著多項目的發(fā)展，企業(yè)的項目管理覆蓋到多項目管理模式，不確定性和風險性較單一項目管理呈現(xiàn)指數(shù)型量級的上升。在多項目管理中，資源協(xié)調與調整關乎著企業(yè)級項目目標實現(xiàn)。因此，實現(xiàn)設備尤其是大型設備的動態(tài)調度管理，實現(xiàn)設備資源科學的計劃、組織、控制和協(xié)調，在各項目之間合理流動，充分利用和發(fā)揮機械最大效能，協(xié)調施工管理和設備管理的矛盾，真正的做到物盡其用，以保障項目目標和企業(yè)管理目標的順利完成。

物聯(lián)網(wǎng)被世界公認為是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的世界信息產業(yè)第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)技術以動態(tài)感知為前提，打破了傳統(tǒng)溝通交流和傳感的信息傳輸阻礙，實現(xiàn)了人與人、人與物、物與物的全面互聯(lián)互通。物聯(lián)網(wǎng)技術通過在所需感知的物體上植入“五官”（傳感器），并配置功能強大的“大腦”（微型芯片），從來用傳感器來獲取物理世界的各種信息，經芯片篩選、處理各種信息后，將有用的信息通過線網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等各種通信網(wǎng)路交互傳遞，從而實現(xiàn)對世界的感知。

在此背景下，以RFID 技術（射頻識別系統(tǒng)）為核心的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應運而生。該技術特點在于：識別速度快、信息存儲量大、通信區(qū)間靈活、穿透性強、閱讀無障礙；硬件設備抵抗污染能力強、耐久性良好；標簽內容編輯方便不受限。此技術在工程領域的優(yōu)勢在于：數(shù)據(jù)支持批量讀閱性，可進行集成化的設備管理；標簽讀取受現(xiàn)場環(huán)境影響小，如工地揚塵等；標簽信息可重復擦除和寫入，標簽可循環(huán)使用，提高了施工設備信息的使用和更新效率，有效降低了使用成本。

以“物聯(lián)網(wǎng)散雜貨碼頭”為例，該物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成了智能倉庫管理、控制中心、安全防范等系統(tǒng)，實現(xiàn)了物流供應鏈行業(yè)的集成化管理。平臺方案體系結構分為三層，第一層為勢態(tài)感知層，第二層為數(shù)據(jù)傳輸層，第三層為集成應用層。該系統(tǒng)以無線網(wǎng)絡為載體，以RFID 技術、無線傳感技術為數(shù)據(jù)采集和分析核心，實現(xiàn)倉儲管理過程中多個業(yè)務環(huán)節(jié)的信息共享和自動化，實現(xiàn)了電子標簽管理、倉庫RFID 設備管理、存儲區(qū)域管理、無線系統(tǒng)管理、貨物的入庫/出庫/盤點管理、智能視頻監(jiān)控和智能圖像分析識別等系統(tǒng)應用。

隨著云計算、大數(shù)據(jù)等互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，利用RFID、無線數(shù)據(jù)通信等技術，可構建一個萬物互聯(lián)的生態(tài)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，無需人工過多的干預，即可實現(xiàn)物品（商品）的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。同時，可將傳感信息與建筑模型信息系統(tǒng)（BIM 系統(tǒng)）掛接，在工程設備的管理過程中應用該技術，實現(xiàn)工程設備管理的流程化、信息化與智慧化。

5 核心技術整合模式

隨著工業(yè)4.0 時代的到來，國內建筑業(yè)高速發(fā)展，施工管理逐漸走向現(xiàn)代化、標準化和智能化，科技、信息、人才等資源成為行業(yè)發(fā)展的源泉，多學科的交叉融合將為傳統(tǒng)的建筑行業(yè)技術應用提供新的轉型發(fā)展思路。在“云大物聯(lián)”信息化技術高度發(fā)展的今天，可借助多維數(shù)據(jù)庫的技術手段進行工程項目的全生命周期管理，實現(xiàn)高度集成化的項目規(guī)劃、施工和運營管理，整合項目過程中的過程技術和知識資產，從而打造項目、企業(yè)、行業(yè)和國家的建筑全生命周期數(shù)據(jù)庫，推動建筑行業(yè)健康發(fā)展。

在整合的過程中，應以滿足現(xiàn)場的工作為基礎，逐步整合項目過程中人、機、法、環(huán)、料等各種元素，整體規(guī)劃，分步實施。同時，應將傳統(tǒng)的線下模式整合成為以線上為主的管理信息系統(tǒng)，采用采取自建和購買服務相結合的方式建立平臺系統(tǒng)。應使智能設備（如內置傳感器、實時便攜診斷儀）、智能傳感器迅速改進與增值施工技術，實現(xiàn)實時監(jiān)控、傳感、數(shù)據(jù)采集、存儲和建模等技術的系統(tǒng)應用，有效打通相關方的溝通渠道，實現(xiàn)智能仿真和智慧管理。

另外，技術的實現(xiàn)離不開人員的參與與管理，項目目標的實現(xiàn)亦離不開人力資源的高效整合和管理?，F(xiàn)階段，建筑業(yè)信息化程度僅優(yōu)于農業(yè)，建筑領域的施工人員素質較低，人力資源管理大都沿用了傳統(tǒng)粗放式的管理模式，在人員管理、人才培養(yǎng)和開發(fā)、人才獎懲等管理方面均存在不足。同時，科學規(guī)范的績效考核體系缺失，人才考評的形式、方法以及量化指標的確定不夠科學規(guī)范。因此，合理而高效的人力資源整合和管理顯得尤為重要，必須重新審視和評估建筑施工企業(yè)人力資源發(fā)展對企業(yè)發(fā)展全局的引領作用。將人才培養(yǎng)、績效考核等各環(huán)節(jié)打通，建立配套的崗位流程制度提供支撐，提高企業(yè)人力資源管理工作績效，以達到企業(yè)和員工共同發(fā)展的目的。

因此，人才與技術資源整合能力成為了企業(yè)核心競爭力的關鍵點之一，企業(yè)越是能在更大的范圍、更高維度層次、更強的密度來組織企業(yè)內部資源，越是能創(chuàng)造企業(yè)的核心價值，突破其自身的發(fā)展邊界。另一個角度來說，企業(yè)內部資源的整合和知識庫的積累，也是企業(yè)核心力量的體現(xiàn)，是企業(yè)獲得超額收益和保持競爭優(yōu)勢的關鍵。

6 結論

隨著云計算、物聯(lián)網(wǎng)技術的快速推廣，人工智能算法的逐步完善，到 2035年，中國將是高度智能化的中國，中國智慧綠色建筑將實現(xiàn)自主化，在施工管理、設備管理和核心技術方面實現(xiàn)重要突破。通過云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G、區(qū)塊鏈等數(shù)字科技以及多元數(shù)據(jù)融合在建筑領域的創(chuàng)新應用，將促使建筑擁有“意識”，具有感知和管理的能力。