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智慧建造技术发展分析报告(上)

  • 日期:2018-12-14 17:57:00

 一、编制目的

近 年来,随着我国城市化步伐的加速,城市发展已经进入从数字化、网络化向更高阶段—“智慧化发展的新阶段。智慧城市是加强现代科学技术在城市规划、建设、管理和运行中的综合应用,它是促进我国实现经济转型升级、促进信息化与城市化、工业化之间的融合,推动新型城镇化、全面建成小康社会的重要举措。

然 而当前,建筑业依然存在劳动密集、生产率低、施工风险质量问题频、建筑企业的管理水平低现的问题,粗放型的增长方式仍然没有改变,与国际信息化程度仍有较 大的差距。如何在城市建设中推进绿色发展、循环发展、低碳发展建设美丽城市乃至美丽中国都对城市建设提出了新的考验。

智 慧建造是充分利用先进的信息化技术,实现低碳、高效、可持续的建造过程。建造出智慧、互联、协同的建筑来满足整个城市的和谐发展和智慧运行。它为发展 智慧城市、新型城镇化建设、解决建筑现存问题提供了完美的解决方案。因此,开展智慧建造理论体系研究,大力发展智慧建造技术,对建设绿色、智能、宜居 的智慧建筑和整个城市的可持续发展都有着重要的现实意义。

中天集团以房屋建设和基础设施建设为主营业务,一直肩负着城市建设和发展的重大使命。了解国内外智慧建造技术发展的最新动态,学习国内外领先的应用技术,为集团提高生产和管理水平提供技术支撑,促进集团转型升级。

二、报告内容 

1、智慧建造的提出背景和发展现状 

1.1 智慧建造的提出背景

1.1.1 建筑业发展的现存问题

目前建筑业发展的主要问题亟待解决,主要包括:

1)劳动密集、现场生产的特性决定了建筑业的生产率难以提高。

2)建筑业粗放型的增长方式仍然没有改变。

3)频频出现施工风险质量问题,大部分建筑企业的管理水平比较低。

4)主要的经营与成本管理仍属粗放型管理,缺少先进实用的技术手段支撑。

5)与国际信息化程度仍有较大的差距。

1.1.2 建筑业信息化的要求

现今许多建设工程项目普遍存在着项目参与单位分布广、地域跨度大、信息含量高等现象,因此,项目各参与方之间的信息沟通问题将成为工程项目实施的主要影响问题。

建筑业的信息互用交流方式比较落后,主要以纸质文档、传真、电话以及项目协调沟通会等形式为主,这不仅影响沟通的效率,而且也会导致沟通费用的增加。

1.1.3 智慧城市建设的要求

随着我国城市化步伐的加速,城市的生态文明建设与可持续发展显得越来越重要,如何在城市建设中推进绿色发展、循环发展、低碳发展建设美丽城市乃至美丽中国都对城市建设提出了新的考验。

智 慧 城市是加强现代科学技术在城市规划、建设、管理和运行中的综合应用,整合信息资源,提升城市管理能力和服务水平,促进产业转型,让人们的生活更美好。 作 为城市重要组成部分的基础设施和建筑,如何做到智慧,是城市能否智慧化和人们在城市中生活能否更美好的关键环节。因此智慧城市要求以绿色、智能、宜居” 的智慧建筑来满足整个城市的可持续发展和智慧运行。

智慧城市要求智能、绿色、宜居的智慧建筑,并要求有一个集约、高效、绿色、智能的建造过程来支撑,这就需要智慧建造。这也对建筑行业及企业提出的更高要求。

1.1.4 新型城镇化建设的要求

国 家把推进城镇化建设、加大统筹城乡发展作为我国现代化建设进程中的大战略。提出了城镇化、工业化、农业现代化和信息化四化同步发展的理论。将新型城镇 化建 设作为我国发展的根本动力。新型城镇化成为我国未来几十年经济社会发展的最大潜力所在。同时,新型城镇化也将成为促进我国建筑业长期稳定发展的内生 动 力。并对建筑行业提出了新的更高的要求,指明了建筑业发展方向。它要求建筑产业高消耗、高投入、低收益的问题必须改变,新型城镇化呼唤绿色、智能和宜 居 的建筑产品,生产这样的产品就要求我们坚定不移的走智慧建造之路。新型城镇化要求建筑业在建筑全生命周期内利用先进的信息技术实现智慧建造。

新型城镇化大力倡导集约、智能、绿色、低碳的城镇发展方式。为保证绿色、智能和宜居的新型城镇化建筑,它需要一个完整的建造过程来支撑。这个过程就是智慧建造的过程。

智慧建造过程可以理解为是充分利用以4MC[BIM(建筑信息模型)、PM(项目管理)、DM(数据管理与服务)、Mobile(移动应用与物联网技术)、 Cloud(云技术)]等先进的信息化技术为支撑,企业集约化经营和项目精益化管理为手段,实现低碳、高效、低排放、高品质、可持续的建造过程。以智 慧、互联、协同的建筑来满足整个城市的和谐发展和智慧运行。同时有效解决建筑业发展的现存问题,实现建筑业信息化。

1.2 智慧建造的发展现状

智慧建造理论体系研究还处于初级阶段,当前国内外的研究仍处于从数字化、信息化、智能化向智慧化的摸索过程,总体上都是走以应用为导向的创新思路。

现阶段,智慧建造技术的发展主要体现在BIM的应用与发展上,同时协同设计、移动通讯、无线射频、虚拟现实(虚拟建造VirtualConstruction)4D项目管理、项目信息门]户、物联网等技术逐步与BIM相结合发展,智慧建造技术的雏形已经形成。

1)国外研究现状

1996年,美国Stanford大学CIFE实验室首次提出4D模型概念和CIFE4D.CAD系统,使得4D 模型技术逐渐走向了施工建造管理。

美 国先后出版了美国国家BIM 标准(NBIMS)第一版和BIM应用手册第二版。NBIMS 第一版主要侧重BIM 理论体系的建立和BIM 标准的规范,第二版则着重于BIM 在各建造阶段的具体应用,为BIM 技术的发展与应用指明了方向。英国也确定了基于Autodesk Revit平台的BIM 应用标准和规范,它主要是利用Revit系列应用软件来实现BIM的工程项目的全生命周期管理。

2)国内研究现状

近几年,北京水立方建筑、基于BIM设计的上海世博园以及基于BIM设计施工的上海中心项目,都为我国BIM发展应用奠定了一定的基础。

清华大学张建平教授领导的课题小组研究出4D SMM(4D Site Management Model)模型和基于4D SMM模型的4D-GCSPU系统,并被列为国家十五重点科技攻关项目。

徐奇升提出了基于BIM的精益建造集成模式。赵彬做了新的建造模式精益建造和新的信息技术手段BIM之间的协同交互应用到工程实践中的研究。

胡振中将4D 施工管理系统应用到实际工程项青岛海湾大桥,并开发了青岛海湾大桥4D 施工管理系统

卢祝清提出了将BIM 技术应用到铁路建设的全生命周期管理中的思路,即从立项决策、勘察设计、施工建造、竣工验大和运营维护阶没的BIM 技术应用。

熊诚提出了PC 预制装配式建筑在全生命周期管理中BIM 的应用方案,包括设计、构件生产、物流运输、现场施工装配和物业管理,并将该方案应用到上海预制装配式住宅的实际项目中。

20145月,由北京城建集团联合业内十几家单位发起成了中国城市科学研究会数字城市专业委员会智慧建造学组”,目前,学组已发展会员单位125个,覆盖全国19个省市区,已成为国内开展智慧建造研究与应用的重要社会平台。

综上所述,从国内外BIM技术的应用研究现状中可知,国外不仅在BIM的理论体系确立方面,还在工程实践应用方面都比较成熟。而国内在BIM技术方面的研究 仍处在起步阶段,尤其是施工建造阶段中的应用,但一些大型项目青岛海湾大桥、上海世博会中国馆、上海中心以及杭州中心站等都应用了BIM技术,这都表现了 BIM技术在国内逐渐向成熟的道路发展。

2、智慧建造的概念和内涵 

2.1 智慧建造的概念

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图2-1 智慧建造的框架

如 图2-1所示,智慧建造就是充分利用新一代信息技术来改变建设参与各方相互交互的方式,以提高交互的明确性、效率、灵活性和响应速度,让我们对建筑有更透 彻的感知,让我们之间有更广泛的互联互通,让建筑有更深入的智能化,实现绿色、智能、宜居的智慧建筑,来满足整个城市的和谐发展和智慧运行。

2.2智慧建造的特征

智慧建造的6大特征:

1)智慧建造是建筑业现代化的重要组成部分,是从智慧化的角度诠释建筑产业现代化。

2)智慧建造是创新的建造形式,不仅创新建筑技术本身,而且创新建造组织形式,甚至整个建筑产业价值链。

3)智慧建造是一个开放、不断学习的系统,它从实践过程中不断汲取信息、自主学习,形成新的知识。

4)智慧建造是以人为本的,它不仅把人从繁重的体力劳动中解放出来,而且更多地汲取人类智慧,把人从繁重的脑力劳动中解放出来。

5)智慧建造是社会化的,它克服传统建筑业无法发挥工业化大生产的规模效益的缺点,实现小批量、单件高精度建造、实现精益建造,而且能够实现
互联网+"在建筑业的叠加效应和网络效应。

6)智慧建造有助于创造一个和谐共生的产业生态环境。智慧建造使复杂的建造过程透明化,有助于创造全生命期、多参与方的协同和共享,形成合作
共赢的关系。

2.3智慧建造的内涵

智慧建造的内涵可以从四个方面理解,如图2-2所示。

 

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图2-2 智慧建造的内涵

从范围上来讲,智慧建造包含了一个建筑的全生命周期,就是包含规划设计阶段、招投标阶段、施工阶段、运维阶段以及整个建筑拆除阶段。

从技术上来讲,智慧建造是以项目管理(PM)、建筑信息模型(BIM)、大数据管理(DM)、物联网和云计算等为代表的先进技术为支撑建筑全生命周期的智慧化。

从内容上来讲,利用传感器感知所有物体和环境的状态,并收集数据,通过互联网和物联网来传递数据,利用BIMGIS、云计算等信息技术对建筑和建造过程实现智能控制。

从目标上来讲,它的目标就是实现一个建筑物在建造过程中以及建成以后形成智慧的、互联的、协同的建造过程。

2.4智慧建造的关键价值

城市的每个建筑是智慧化的,城市的基础设施与建筑的建造过程与运维也是智慧化的,才能有效支撑智慧城市的蓝图实现。智慧建造主要有三个受益主体和服务对象,那就是政府、企业和民众。

2.4.1对于政府的价值

对 于 政府来讲,智慧建造提供两方面的价值。一方面是有效推进了城市管理与服务流程的重塑和优化。智慧建造为政府的监管提供了协同高效的基础性平台,数字化 的 建筑使得单独的建筑物纳入城市综合管理平台更加快捷方便,让建筑乃至城市的建造过程都能够协同、节能、高效,实现智慧化。可以帮助政府在整个建设过程 中, 高效协同各个单元、各个单位、不同部门之间的工作,同时可以最终形成一个节能的、绿色的、环保、智能的建筑物,促进城市的运营与服务能力的提升。另 一方面 是有效推动了产业科技创新和和智能产业的迅速发展。智慧建造是BIM、物联网和云计算等技术的综合应用的过程,也是先进科学技术被充分应用的过程,在这个 过程中,必将极大地促进企业科技创新能力,加快整个行业的转型升级步伐。带动城市经济朝着高附加值的新兴产业转型。

2.4.2 对于企业的价值

第 一, 对于建造过程的各参与方来讲,智慧建造实现建筑全生命周期的智慧化,让企业各方受益,实现绿色、集约、精益的管理。让工程质量提升,大幅减少资源损耗 和 降低碳排放,降低成本、减少浪费、减少返工、提高进度。第二,智慧建造有助于促使企业主动提高自主创新能力、核心竞争力和科技创新能力。促进建筑企业 加 快转变发展方式,由产值和数量扩张型向注重质量的内涵型转变,劳动密集型向科技密集型转变,由速度型向效益型转变,由粗放型向集约型转变。第三,有助 于改 变我国建筑行业浪费严重的问题,有效实现绿色建筑、绿色施工。推进节能减排,实现企业的可持续发展。

2.4.3 对于公众的价值

智慧建造是保障和改善民生的重要举措之一。建筑与民众生活息息相关,通过智慧建造可以实现智慧建筑、智慧家居、智慧小区等切实改进公众生活方式,为民众提供一个绿色、智能和宜居的建筑环境,提高民众幸福指数,让人们的生活更美好。

本文作者邱国锋!