裝配式建筑智慧建造的
現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
清華大學(xué)土木工程系教授、博士生導(dǎo)師
馬智亮
隨著國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和建筑行業(yè)對(duì)綠色節(jié)能建筑理念的倡導(dǎo)，裝配式建筑受到越來(lái)越多的關(guān)注
。眾所周知，裝配式建筑具有減少環(huán)境污染
、縮短工期
、提高建造質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)
。2016年9月
，國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見(jiàn)》
，提出“力爭(zhēng)用10年左右的時(shí)間
，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達(dá)到30%?div id="d48novz" class="flower left">
！鼻靶┠晡覀冎v信息化
，現(xiàn)在講數(shù)字化，那么
，未來(lái)就是智能化
，即智慧建造
。裝配式建筑最有條件率先走向智慧建造
。下面
，將從裝配式建筑智慧建造目前的應(yīng)用現(xiàn)狀
、應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展及發(fā)展趨勢(shì)3方面，來(lái)作一闡述
。
為了了解裝配式建筑智慧建造的現(xiàn)狀，我們委托專業(yè)調(diào)研公司由PC端、手機(jī)微信端和郵箱進(jìn)行調(diào)查問(wèn)卷鏈接推送
，共收到267份問(wèn)卷
。被訪對(duì)象單位類型包括政府部門
、建設(shè)開(kāi)發(fā)單位
、勘察設(shè)計(jì)單位
、科研單位等
，被訪對(duì)象來(lái)自華北、華東
、華南
、華中等全國(guó)多個(gè)地區(qū)
。調(diào)查結(jié)果顯示
，在裝配式建筑信息化應(yīng)用情況中，裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)
、裝配式建筑施工與管理、裝配式建筑部品生產(chǎn)與管理應(yīng)用比例靠前
，如圖1所示。
在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行裝配式建筑設(shè)計(jì)建模是最主要的應(yīng)用點(diǎn)，應(yīng)用最多
、占比最高
。其次是二維CAD施工圖設(shè)計(jì)
、集成設(shè)計(jì)
、基于平臺(tái)的裝配式建筑的協(xié)同設(shè)計(jì)等
，如圖2所示
。
在生產(chǎn)階段 ，最主要的應(yīng)用點(diǎn)占比最高的是深化設(shè)計(jì)
，其次是生產(chǎn)管理
、質(zhì)量管理
，占比都在40%以上，如圖3所示
。
在現(xiàn)場(chǎng)施工與管理階段，裝配式建筑的信息化應(yīng)用還比較滯后
，調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，虛擬預(yù)拼裝
、可視化技術(shù)交底、預(yù)制部件質(zhì)量跟蹤管理等占比較高，如圖4所示
。
在裝飾裝修階段，信息化占比最高的是裝修部品部件的三維標(biāo)準(zhǔn)化圖集、模塊化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、部品族庫(kù)
，占比達(dá)68.16%
，如圖5所示
。
裝配式建筑智慧建造
的應(yīng)用系統(tǒng)
之所以能進(jìn)行智慧建造，是因?yàn)閼?yīng)用了相關(guān)的信息系統(tǒng)
。裝配式建筑和一般的建筑有哪些不同和特色
？我歸納為幾點(diǎn)：首先是裝配式建筑的技術(shù)特色
，包括裝配式建筑設(shè)計(jì)
、構(gòu)件深化設(shè)計(jì)
、構(gòu)件生產(chǎn)
、裝配式建筑施工
。和一般的設(shè)計(jì)不同，裝配式建筑要進(jìn)行構(gòu)件的拆分
，要在工廠進(jìn)行制造之前進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，如要考慮吊裝的要求
、構(gòu)件要進(jìn)行生產(chǎn)等
；其次是裝配式建筑的管理特色
，包括構(gòu)件的生產(chǎn)
、庫(kù)存、配送管理和現(xiàn)場(chǎng)施工管理
，與一般的建筑也不一樣。
為了使裝配式建筑建造過(guò)程實(shí)現(xiàn)智慧建造 ，就需要應(yīng)用相關(guān)的智能技術(shù)
，從而實(shí)現(xiàn)感知、傳輸
、計(jì)算
、記憶、分析等功能
。這些智能技術(shù)，感知有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
、實(shí)時(shí)定位技術(shù)
，傳輸有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
、云計(jì)算技術(shù)
，記憶有BIM模型、GIS數(shù)據(jù)
，等等。另外
，大數(shù)據(jù)
、人工智能、3D掃描
、機(jī)器人等也都是一些實(shí)現(xiàn)智慧建造所必須具備的技術(shù)。（圖6）
但是，這些技術(shù)在裝配式建筑中如何利用？可以從兩個(gè)角度來(lái)考慮：一是這些技術(shù)用在了哪個(gè)環(huán)節(jié)？從裝配式建筑BIM的應(yīng)用點(diǎn)來(lái)看，可以分為設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)、物流運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)施工、物業(yè)運(yùn)維等多個(gè)階段應(yīng)用點(diǎn) ，如圖7所示
。二是把這些技術(shù)集成應(yīng)用，形成生產(chǎn)系統(tǒng)
、技術(shù)系統(tǒng)和管理系統(tǒng)
。我們可以把技術(shù)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)按層次劃分為設(shè)備層
、資源層和應(yīng)用層，如圖8所示
。
對(duì)于未來(lái)裝配式建筑智慧建造的發(fā)展趨勢(shì) ，可以歸納為四點(diǎn)：集成化
、精細(xì)化
、智能化
、最優(yōu)化。
集成化。主要是兩方面的集成：一個(gè)是應(yīng)用系統(tǒng)一體化，包括應(yīng)用系統(tǒng)使用單點(diǎn)登錄、應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)多應(yīng)用共享、支持多參與方協(xié)同工作；另一個(gè)是生產(chǎn)過(guò)程一體化，包括設(shè)計(jì)-生產(chǎn)-施工一體化，可以采用EPC模式、集成化交付模式等。
精細(xì)化。一方面是管理對(duì)象細(xì)化到每一個(gè)部品部件?div id="4qifd00" class="flower right">
？山梃b制造業(yè)的材料表
，在裝配式建筑中也可以形成材料表，根據(jù)材料表在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配即可
；另一方面是施工細(xì)化到工序，通過(guò)嚴(yán)格的流程化
、管理前置化降低風(fēng)險(xiǎn)
，做到精益建造。
智能化。在管理過(guò)程中，既然是智慧建造，就要通過(guò)系統(tǒng)取代人，至少是部分取代人，包含代替人去決策，或者輔助人的決策。其中，用到的數(shù)據(jù)包括BIM數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)等
。另外就是作業(yè)層，可以有類人工廠和現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)
，實(shí)現(xiàn)智慧化，如在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)可能用到3D打印
，在工廠里面普遍采用機(jī)器人
，人工將會(huì)大量減少。
最優(yōu)化。一是要有最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)對(duì)于建筑全生命期至關(guān)重要；二是最優(yōu)化的作業(yè)計(jì)劃，無(wú)論是進(jìn)行生產(chǎn)還是施工，構(gòu)件生產(chǎn)、施工都需要最優(yōu)化，特別是在構(gòu)件生產(chǎn)階段，我們要實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)，動(dòng)態(tài)調(diào)整作業(yè)計(jì)劃；三是最優(yōu)化的運(yùn)輸計(jì)劃，以求達(dá)到最短運(yùn)輸路徑。
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