本文选自中国工程院院刊《中国工程科学》年第4期
作者：陈珂，丁烈云
来源：我国智能建造关键领域技术发展的战略思考[J].中国工程科学,,23(4):64-70.
编者按
智能建造是新一代信息技术和工程建造的有机融合，是实现我国建筑业高质量发展的重要依托。智能建造的实施能对工程生产体系与组织方式进行全方位赋能，促进工程建造过程的互联互通、线上线下融合、资源与要素协同，并积极推动建筑业、制造业和信息产业形成合力。
中国工程院丁烈云院士科研团队在中国工程院院刊《中国工程科学》年第4期撰文，阐述了智能建造的基本概念与重要性，归纳了面向全产业链一体化的工程软件、面向智能工地的工程物联网、面向人机共融的智能化工程机械、面向智能决策的工程大数据等四类关键领域技术；通过问卷调研与专家访谈，分析了我国智能建造关键领域技术在市场环境、企业部署、核心资源储备等方面的现状和短板。在此基础上，文章明确了关键领域技术的发展目标，提出了建立健全标准体系、推动“产学研用”协同、加大知识产权保护、开展典型工程试点示范等重点任务，继而从管理机构、企业、高校等多个主体的角度形成对策建议。
图片来自网络
一、前言
建筑业是我国国民经济的支柱产业，但其碎片化、粗放式发展模式带来的产品性能欠佳、生产效益低下、资源消耗巨大、环境污染严重等问题依旧突出，距高质量发展要求仍有差距。与此同时，发达国家和地区相继发布了建筑业发展战略，如英国《Construction》、日本《i-Construction》等，均强调建筑业应通过工业化、数字化、智能化等方式增强产业竞争力。我国建造产业科技创新相比国外发达国家起步较晚，亟需将创新放在建造产业发展的重要位置，尤其是重点发展以人工智能和数字经济为代表的技术创新与应用，全面提升中国建造的创新能力。
近年来，国内外学者围绕智能建造开展了一系列研究。RossiA等通过在施工机械上安装智能传感设备，构建智能化施工机械以实时评估其运行状态；BucchiaroneA等同样应用物联网技术实现工程要素的互联互通，提高施工的智能化程度；KochovskiP和StankovskiV建立了面向智能建造的边缘计算框架，支持项目信息管理和各参与方之间的沟通；EdirisingheR梳理了关于智能工地的篇论文，为发展相关智能建造技术提出建议；DingL等利用人工智能技术，从视频大数据中自动检测建筑工人的不安全行为；ZhouH等以港珠澳大桥为例，介绍了智能工地的构建方法。当前，关于智能建造的研究多以具体应用点为主，在智能建造理论、关键技术等方面尚未形成整体的系统认识，也未提出清晰的发展路径。
本文在阐述智能建造内涵的基础上，对我国建筑业设计、施工、工程咨询等多个领域的代表性企业开展问卷调研和专家访谈，明确我国智能建造关键领域技术的发展现状和困境。问卷调研总耗时6个月，针对四项关键技术分别收回有效问卷份、份、38份、份（见表1）。之后，邀请具备智能建造领域技术应用与研发经验的23位专家分别进行45~60min的深度访谈。在此基础上，凝练适合我国国情的智能建造关键领域技术的发展目标和路径，以期为推进我国智能建造发展提供参考。
表1问卷受访人员工作年限情况
二、智能建造概述
智能建造作为新一代信息技术与工程建造融合形成的工程建造创新模式，在实现工程要素资源数字化的基础上，通过规范化建模、网络化交互、可视化认知、高性能计算以及智能化决策支持，实现数字链驱动下的立项策划、规划设计、施（加）工生产、运维服务一体化集成与高效协同，交付以人为本、智能化的绿色可持续工程产品与服务。
智能建造的实施能对工程生产体系与组织方式进行全方位赋能，促进工程建造过程的互联互通、线上线下融合、资源与要素协同，并积极推动建筑业、制造业和信息产业形成合力。这是提升产业发展质量、实现由劳动密集型生产方式向技术密集型生产方式转变的必经之路，也是对《国民经济和社会发展第十四个五年规划和年远景目标纲要》强调“加快数字化发展，以数字化转型整体驱动生产方式、生活方式和治理方式变革”的适时回应。
发展智能建造将打造“中国建造”升级版。在当前经济全球化、国际市场竞争趋于激烈的背景下，顺应国际趋势，抢占行业技术竞争和未来发展制高点，最终提升我国建筑业的国际竞争力。
三、智能建造领域技术进展
智能建造体系基于以“三化”“三算”为特征的新一代信息技术，发展面向全产业链一体化的工程软件、面向智能工地的工程物联网、面向人机共融的智能化工程机械、面向智能决策的工程大数据等领域技术，支持工程建造全过程、全要素、全参与方协同和产业转型。因此，作为连接底层通用技术与上层业务的枢纽，领域技术的发展将对智能建造的发展起到关键作用。
（一）面向全产业链一体化的工程软件
随着计算机技术的不断发展以及计算机使用的不断普及，工程建造领域逐渐形成了以建筑信息模型（BIM）为核心、面向全产业链一体化的工程软件体系。工程软件包括设计建模、工程分析、项目管理等类型，其作为工程技术和专业知识的程序化封装，贯穿工程项目各阶段。不同类型的工程软件相互协同，支持建设项目全生命周期业务的自动化和决策的科学化。
工程软件的主要特征包括：在服务对象方面，工程软件服务于建筑、市政、桥隧等各类工程项目；在内容专业性方面，工程软件反映了在工程建造发展过程中长期积累的专业知识；工程软件源于建筑业的实际需求，通过将工程实践中获得的专业知识转化为模型和算法，继而将模型和算法软件化，精确、快速地支持各类复杂的工程建造任务；工程软件研发与实际应用场景紧密结合，需要在使用中持续改进，不断提升其功能和性能。
当前，我国工程软件存在整体实力较弱、核心技术缺失等诸多问题，呈现出“管理软件强，技术软件弱；低端软件多，高端软件少”的局面，市场份额较多被国外软件占据。在设计建模软件方面，国产工程软件依然面临着严重的“缺魂少擎”问题，71.78%的受访人员选择AutoCAD为主要使用的CAD几何制图软件，超过50%的受访人员主要使用AutodeskRevit、Civil3D等国外BIM建模软件。面对以Autodesk系列产品为代表的国外工程软件的冲击，国产设计建模软件很难在短时间内建立起竞争优势。在工程设计分析软件方面，接近60%的主流软件来自国外，国外软件以其强大的分析计算能力、复杂模型处理能力牢牢占据市场前端；在复杂工程问题分析方面，国产软件依然任重道远。在工程项目管理软件方面，得益于对国内规范、项目业务流程的高度支持，加之国内厂商的持续研发投入，国产软件已经形成了较完整的产品链。
（二）面向智能工地的工程物联网
工程物联网作为物联网技术在工程建造领域的拓展，通过各类传感器感知工程要素状态信息，依托统一定义的数据接口和中间件构建数据通道。工程物联网将改善施工现场管理模式，支持实现对“人的不安全行为、物的不安全状态、环境的不安全因素”的全面监管。
在工程物联网的支持下，施工现场将具备如下特征：一是万物互联，以移动互联网、智能物联等多重组合为基础，实现“人、机、料、法、环、品”六大要素间的互联互通；二是信息高效整合，以信息及时感知和传输为基础，将工程要素信息集成，构建智能工地；三是参与方全面协同，工程各参与方通过统一平台实现信息共享，提升跨部门、跨项目、跨区域的多层级共享能力。
当前，我国工程物联网的技术水平和国外相比仍有较大差距。美国、日本、德国的传感器品类已经超过种，占据了全球超过70%的传感器市场，且随着微机电系统（MEMS）工艺的发展呈现出更加明显的增长态势。我国90%的中高端传感器依赖进口。除传感器外，现场柔性组网、工程数字孪生模型迭代等技术均亟待发展。另外，我国工程物联网的应用主要
转载请注明：http://www.0431gb208.com/sjszyzl/351.html
