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建筑行業信息技術應用現狀及發展趨勢

清華大學土木工程系教授、博士生導師馬智亮

馬智亮：

    各位領導，各位同行，大家下午好。

    非常高興有這個機會來跟大家做一個分享。這個會議的主題是關于建筑裝飾行業的數字化轉型。我的分享是跟數字化轉型有關的，也是跟建筑裝飾行業有關的，我分享的題目是“建筑行業信息技術應用現狀及發展趨勢”。

    我的分享有三點：

    1、建筑行業熱點信息技術和應用熱點。

    經常有人說蹭熱點，很多人都喜歡蹭熱點，我們也不妨蹭一下熱點。我們蹭的熱點是什么呢？讓我們來看一下建筑行業信息技術應用的過程中，有哪些熱點技術。

    我們知道信息技術作為信息處理和信息管理的技術，具有非常強的滲透力。在建筑行業，信息技術上世紀70年代已經開始應用了。最早是用在設計和計算的過程中，形成了計算機輔助設計，CAD技術。CAD技術30多年過去了，到目前為止還是我們這個行業最有影響力的一個技術。

    目前信息技術應用，到建筑行業形成的熱點信息技術究竟是什么？我個人認為我們可以歸結為：智能化技術及其相關技術。

    說到智能化技術，有感知，有傳輸，有計算，有記憶，還有分析。讓我們來看看感知技術，有物聯網的實時定位，有傳輸技術，互聯網、云計算，計算技術，包括固定終端，移動終端，觸摸終端，BIM，GIS。尤其BIM是非常火的。另外是分析技術，大數據和人工智能。

    看了熱點信息技術之后，在座的很多都是企業家，我們更加關注應用熱點。究竟有哪些應用熱點呢？（見PPT）我這張圖就把我們最近40年以來的行業信息技術應用熱點做了歸納，從一開始的計算機輔助設計，到建筑領域的信息化，有企業信息化，智慧城市，BIM應用，數字化轉型，新基建、智能建造等等。越到最近，這個應用熱點的密度就越大。這些應用熱點跟政府推動都有很大的關系。再其次，這么多熱點，大家感覺到有點眼花繚亂。不知道這些熱點究竟是什么樣的關系？我在這里稍微給大家做一下梳理。

    企業信息化。這個不用講大家都明白，是利用信息技術實現生產過程的自動化、管理方式的網絡化、決策支持的智能化和商務運營的電子化。這是企業信息化，是2007年政府對特級資質企業做出的一項必須的要求。

    BIM應用，就是把BIM應用在行業中，充分的利用BIM模型帶來的顯著好處，為相關方帶來效益。這是2015年住建部發布了關于推進建筑信息模型應用的指導意見提出來的。

    智慧城市，是指應用信息技術將城市的系統和服務打通、集成，提升資源應用的效率，優化城市服務和管理，改善市民的生活質量。這是2013年國家提出來的。

    數字化轉型，也是這個會議的主題，數字化轉型究竟定義是什么？我找了一下，因為數字化轉型不光是中國的事兒，全球都有這個問題。最早提出的定義是這樣的：數字化轉型是利用新技術帶來的機遇，來推動業務的增長。有哪些信息技術呢？熟悉的有信息技術，金融科技，比如說現在的手機支付，都是金融科技。虛擬現實，無人駕駛，機器人，大數據學習以及3D打印。利用這些新技術來推動業務的增長。數字化轉型是2016年的時候提出，多個行業的大企業就提出來進行數字化轉型。當時實際上是信息化的升級版，但是數字化轉型到現在還沒有完，今年國資委還宣布要實施企業數字化轉型的專項計劃。

    智慧工地，也被用于信息技術。通過應用智能化系統，針對工地現場人、機、料、法、環等對象，策劃、進度、成本、質量、完全、信息等方面進行有效的管理，減少對人的依賴。這是在2017年，我們主遍了一本《中國建筑施工行業信息化發展報告——智慧工地應用與發展》，在這里特別要強調的是智慧工地是離不開智能化系統。

    智能建造，是充分的利用智能技術及相關技術，也是通過智能化系統的應用，提高建造過程的智能化水平，減少對人的依賴，實現安全建造，并實現性能價格比更好，質量更優的綠色建筑。大家都知道2020年7月，住建部聯合13部委，聯合發布了《關于推動智能建造與建筑工業化系統發展的指導意見》。

    建筑產業互聯網，這是以消費互聯網和工業互聯網為參考，結合建筑產業，開發并利用基于互聯網的協同工作平臺，通過這個平臺整合產業鏈，形成多方參與、高效協同的產業網絡。這個政府的推動也是體現在剛才說的《指導意見》中。

    新基建，我就不一一解釋了。大家都知道新基建主要是三個方面，新基建又限于建筑行業，如果是限于建筑行業，就是核心對接的新城建總共有7個方面，我這里也不想展開。

    剛才說了這么多應用熱點，這些應用熱點都和政府的推動有關，在座的都是企業家，大家也不得不了解這些應用熱點。這些應用熱點他們之間是什么關系？我想用這張圖來解釋（見PPT）。包含在最里面的是智慧工地，接下來是智能建造，再接下來是企業信息化、新基建、智慧城市。

    今天會議的主題是數字化轉型，建筑產業互聯網，數字化轉型，是一個類似的位置。也就是說數字化轉型和建筑產業互聯網是跨界的，跨了智慧工地、跨了智能建造、跨了企業信息化。現在非常熱的熱點，BIM應用又在哪里？在這里，同樣也是跨界的。而且BIM應用和建筑產業互聯網也是有關系的。數字化轉型和BIM應用也是有關系的。我想通過這張圖，大家就可以理解目前的信息技術應用熱點他們之間相互是什么關系。

    2、智慧工地現狀和發展趨勢；

    大家已經知道智慧工地是關于工地現場的。它的基本實現工具是智能化系統，到目前為止關于智慧工地的智能化系統已經非常多了，可以總的來說一下。基本上覆蓋了智慧工地，他需要進行管理的主要對象，覆蓋管理的主要管理方面，而且這些智慧化系統在實際的過程中已經得到了應用。但是需要說明，目前是以單項系統為主，就是每一個系統單獨的應用。也出現了一些集成化的應用系統。

    關于智慧工地，我建議大家參考一下我們出版的《行業發展報告》，是2017年出版的，有一個系列，2017年出版的是關于智慧工地的，既包含了理論也包含了系統，包含了應用場景，還包含了應用的案例。這個行業報告的各章節的主要名稱也在這里（見PPT），人、機、料、法、環，質量、安全、進度都包含在里面了，還包含協同管理和集成管理。

    這里我不想展開，只看一個方面。前面說了管理方面有進度、安全、管理，就拿質量安全管理來看。相關的智能化系統都有哪些呢？總共有8類智能化的系統：比如說工程材料質量管理，工程實測實量管理，可視化的安全管理等等。大家可以得到什么概念？智慧工地在質量安全管理方面已經有這么多系統了，大家可以想想人、機、料、法、環那么多方面，每方面都有這么多系統，大家是不是覺得有很多系統需要掌握、應用呢？是不是感覺到不太方便？我們是不是希望一個系統里面，把這些系統都包起來？從一個地方就可以運行這些系統，這就是集成化的管理平臺。

    舉個例子，比如說廣聯達集成化管理平臺，他們集成了這么多系統，包括了廣聯達自己廠的系統，也包括其他廠商的系統，已經有十幾個系統集成起來了。集成以后的效果是什么呢？（見PPT）就是這樣的效果，就是在工地現場用的系統，界面是這樣的。從這個界面可以點到任何一個已經被集成起來的應用系統上做具體的應用，這樣工地現場管理就有了很好的系統。

    智慧工地發展趨勢是什么？我想用一句話說：就是解決新問題，滿足新需求，進一步改善企業競爭力。

    新問題就是還沒有解決的問題。新需求就是隨著技術的發展，我們提出的新需求。最后還是要落到智能化系統。關于智能化系統的發展，我想主要有如下幾方面：

    一是應用功能得到擴展和集成。現在已經有很多的系統，有很多的功能，還不夠，還可以再拓展。

    二是基于數據的系統繼承發展。我們現在已經把系統集成起來了，但是這些系統的集成只是提供了一個統一的入口，還不是有機的集成，還不像一類系統，各是各的系統。想讓他一體化，想像一個系統，就必須基于數據來集成。

    三是BIM技術和其他相關的技術，要實現集成應用。

    四是把這些智慧工地的智能化系統和企業管理系統實現有機的集成。

    五是大數據應用水平進一步提高。

    我想給大家點一個問題，作為一個例子，工作已經做了。就以建筑工程的施工質量管理為例，一般要多參與方，要進行信息的提交和報驗，要形成相應的文檔。實際過程中，目前還是基于紙介質的管理方法。現場填了表，回去還要轉錄到計算機里面。現場檢查的條目是非常繁多的，這樣也很容易發生漏檢。以及弄虛作假的現象發生。

    這樣的問題能不能解決？回答是肯定的。但是怎么解決？就需要一些技術的集成應用，像我這個案例中，采用了BIM技術和室內定位技術集成應用。BIM技術是干什么呢？像那些檢查項目檢查點，根據BIM模型一分析，就全生成了，把這些檢查點附著到構件上，到了現場看著構件，點一下就可以進行檢查數據的錄入了。

    3、智能建造現狀和發展趨勢。

    關于智能建造，我剛才說了他把智慧工地是包進去了，所以我們就不用重復智慧工地了。接下來我給大家主要講智慧工地之外的東西，當然也主要是智能化系統方面的發展。

    我講一些骨干的企業在智能化系統方面是不斷發力，我也講兩類系統，一類是智能化的制造系統，一類是建筑自動化機器人系統。

    這是中建科工研究開發的智能化的鋼構生產線，包括了傳統的智能制造的新的設備，也包括他們自己開發的無人化下料系統，機器人焊接工作站。通過這樣的系統，可以大幅度的提高工作效率，減少對工作人員的需要。

    這是上海基施公司的例子，他們有兩項成果非常好，一項是3D打印機器人。平時聽著3D打印機器人，首先一般規模都比較小，一般是實驗室級的，一立方米的范圍。而他的有25米×4米×2.5米，而且他打的可以用，這個過程中克服了很多困難，比如說材料的問題，打印機械的問題。這是他們的3D打印設備。另外一項成果是全位置的焊接機器人。在施工現場，焊接的工作量很大，怎么樣通過開發機器人提高效率是一個問題。機施公司花了8年時間研制了這個施工現場可以使用的焊接機器人。這個焊接可以是全方位的焊接，包括平焊、立焊、氧焊、橫焊都可以，而且重量控制在15公斤之內，是可以攜帶的，而且現場安裝也非常的方便。焊接的效率高，質量好。這是他們的應用現場的情況。

    中建三局的繼承施工平臺也叫造樓機。就是施工時候的一個平臺，這個平臺就起了廠房的作用，毫無疑問有了這個廠房，施工的質量可以提高。另外是施工的效率也可以提高。而且他們還不斷的進行改進，從2007年開始到現在十幾年，不斷的改進，他們用的20多個工廠里面，這是最新的在北京最高建筑中的應用，他們的平臺上本身還有安裝的塔吊，而且這個平臺可以做成模塊化的。也就是說一個工程完成之后，進入下一個工程，大多數構件還是可以重復用的，這樣就大大的降低了造價。

    再看中建三局的施工電梯，做施工的時候必須用的。特別是對于高層建筑，超高層建筑，因為運輸量很大，一部電梯不夠，兩部，三部，四部，電梯多一點成本也很高。同時因為多部電梯同時裝在外立面，也影響外立面，特別是幕墻的施工進度。中建三局就研制了這種循環電梯，好處是一根軌上去，可以多部電梯在上面跑，是換軌機制。比如說這里可以有6部電梯同時在一條軌上跑，提高了效率。

    其他的骨干企業，像中建科技的預制鋼筋混凝土構件生產智能化，三一筑工實現了裝配式混凝土智能建造新體系，博智林機器人的各類機器人，目前他們正在研制的機器人已經有50多款，已經應用的已經有9款。

    作為發展趨勢一句話，還是解決新問題，滿足新需求。具體的我就不講了。

    我本來也有案例的，但是時間關系不講了。

    如果大家想具體了解這些細節，我請大家參考一下我們最近8年，每年主編一本行業發展報告，2013年的是信息化管理，2014年BIM應用與發展，2015年是BIM深度應用與發展，2018年是大數據應用與發展，2019年是裝配式建筑的應用與發展，2020年是行業監管與服務的數字化應用與發展，還有目前我們已經編輯完成的智能建造應用與發展，估計11月份會出來，如果出來了以后總共是9本行業發展報告，這些報告既包含了理論又包含了實踐，包含了系統，大家有興趣，想深入了解的話，歡迎大家找到這些報告。

    這就是我的交流，謝謝大家。

    主持人：感謝馬教授的分享！

    提到杰恩設計，相信在座的各位并不陌生，杰恩設計是中國第一家登陸A股市場的室內設計企業，目前亞洲最大規模的室內設計公司之一，在美國權威雜志《INTERIOR DESIGN》2019全球設計巨頭排行榜中，杰恩設計綜合排名全球第25，其中商業設計排名全球第3，亦是亞洲第一和中國第一。下面，有請深圳市杰恩創意設計股份有限公司董事長、總設計師姜峰先生上臺發表演講，他演講的題目是《開啟數字設計新時代》。