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智能建造将给全球建筑业带来哪些变革

 

发布时间:2022-11-23    字号:【

   《中国工程图学史》记载,古人用界尺、槽尺、平行尺和毛笔进行建筑设计工作。到了近现代,工程师们开始启用绘图板、丁字尺和墨线笔等工具。

  现今,原本沉寂的数据通过数字技术的“加工”,成为跃然纸上的立体影像,如同乐高积木一样,可以根据不同部门的需求及时进行调整,而调整后的结构实时可见。这便是目前行业中常说的建筑信息模型(BIM)。

  以这种技术路径为代表的“智能建造”正在成为建筑行业变革的内在动力,改变着这个古老的行业。

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  什么是智能建造?

  智能建造是指在建造过程中充分利用智能技术,通过应用智能化系统提高建造过程智能化水平,来达到安全建造的目的,提高建筑性价比和可靠性。

  以“建筑信息模型”为例,它可以通过三维可视化设计模型替代原有二维图纸,使建筑信息之间相互关联,并传递到施工、运维等建筑全生命周期。数字模型之下,设计师用笔在平板电脑上就可以在所选区域的轮廓上绘画、探索、尝试设计、思考和选择,当输入设计目标和相关数量的时候,并大概画出功能分区,那么计算机就会自动创建足够优化、合理和包含了足够设计细节的BIM模型。这是当今国际上迅速发展的一门新兴综合技术,被誉为智慧城市建设的基础。

  数字模型之下,设计师用笔在平板电脑上就可以在所选区域的轮廓上绘画、探索、尝试设计、思考和选择,当输入设计目标和相关数量的时候,并大概画出功能分区,那么计算机就会自动创建足够优化、合理和包含了足够设计细节的BIM模型。

  曾被评为“全球最佳摩天大楼”的悉尼“布莱街一号”项目,正是建筑信息模型技术的巧妙应用。该技术在整个项目中,尤其在可持续发展、协调合作和设施管理三大方面发挥重要作用,成就了这座拥有庞杂系统和完备设施以及极高节能环保标准的超级大楼,成了各国建筑界反复研究借鉴的“模板”。

  日本东京的新摩天大楼——日本邮政大厦,也是建筑信息模型技术运用的成功典范。由于采用该技术,减少了隐藏于图纸内的管线冲突,确保了施工图面与数量表的一致性,各参与方提取数据、图纸、资料等变得快捷安全,为项目安全建设提供了良好的管理平台。

  在中国,雄安新区、北京大兴国际机场等多个大型重点工程也都应用了建筑信息模型技术。

  除此之外,大数据、人工智能、工业互联网、机器人和5G等新技术也在“智能建造”领域占一席之地。

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  卷扬式外墙乳胶漆喷涂机器人

  如像搭积木一样装配预制构件,装配式建筑能有效减少污染、节约资源和降低成本;外墙喷涂机器人开展高空作业,效率可达人工的3至5倍;楼宇自控系统实时调节室内温度、照明等,让建筑有了“智慧大脑”等等,都是智能建造中的重要科技成果。

  智能建造,正在改变全球建筑业。

  智能建造为全球建筑业提供解决方案

  建筑行业属于传统的劳动密集型行业,生产方式粗放、劳动效率不高、能源资源消耗较大等问题成为该行业亟待解决的问题。

  面对传统建筑方式受阻的问题,英国、德国等国家都提出了建筑业的发展战略,要求通过智能化、数字化、工业化等提升产业竞争力。

  英国政府发布了“Construction2025”战略,提出到2025年,将工程全寿命周期成本降低33%,进度加快50%,温室气体排放减少50%,建造出口增加50%。围绕这一战略,英国制定了建筑业数字化创新发展路线图,提出将业务流程、结构化数据以及预测性人工智能进行集成,实现智慧化的基础设施建设和运营。

  德国联邦交通与数字基础设施部发布了《数字化设计与建造发展路线图》,对数字设计、施工和运营的变革路径进行了描述,目的是在德国联邦运输和数字基础设施部的所辖领域逐步采用建筑信息模型(BIM),持续提高工程设计精确度和成本确定性,不断优化工程全生命周期成本绩效。

  在中国,“十四五”规划和2035年远景目标纲要同样明确提出:“发展智能建造,推广绿色建材、装配式建筑和钢结构住宅”。借助5G、人工智能、物联网等新技术发展智能建造,成为促进建筑业转型升级、提升国际竞争力的迫切需求。

  数字技术赋能项目正在成为全球建筑行业跨越建设瓶颈的重要解决方案。

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  油画作品《向上生长的模块》  图源:中国建筑

  智能建造的技术矩阵

  大数据、人工智能、工业互联网、机器人、5G以及BIM都在智能建造的技术矩阵中占有重要席位。

  国际机器人联合会(IFR)最新发布的报告显示,全球工厂中有约300万台工业机器人在运行。

  2022年4月,韩国研制的机器人已经可以完成智能平板画画、升降递送包裹等工作。8月,北美发布了一款建筑画线打印机器人,可以在建筑工地地面上自主打印布局。9月,英国建筑师受动物启发研制出可以在飞行中建造3D打印结构的飞行建筑机器人。而日本则是目前最大的机器人和自动化技术出口国,其研发的机器人在关节技术、高精密减速器、控制器、高性能驱动器等核心技术和关键零部件方面居世界领先地位。

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  英国研发的建造无人机BuilDrone  图源:人民融媒体

  2022年7月17日,亚洲首个专业货运机场——鄂州花湖机场正式投运。该项目同样以三维建模的方式将建筑数据和图形转化为立体可视数字模型,解决了钢筋图元数量庞大,传统二维手绘建模方式无法满足项目设计和建造要求的难题。

  除此之外,人工智能同样在建筑领域大展拳脚。比如,设计师将工位数量、会议室数量和电话间的数量都做了相应的调整,借助于人工智能技术,在新的BIM模型构架内,90秒内就可以得到涉及变更后的最优涉及,包括了设计模型和包含足够细节的图纸。

  智能建造——一项复杂的系统工程,涵盖了科研、设计、生产加工、施工装配、运营等环节。数字化技术的应用带来了规划和设计方法甚至设计理念的改变,正在颠覆原有的工程建造技术体系以及项目组织管理方式,重塑建筑这个古老行业。

 

 

  文章来源:预制构件网

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