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装配式建筑与智能建造融合发展是建筑产业的新机遇

字体: 】 摘自:2020-05-14 中国建设报  

  人类社会每一次重大的科技与产业革命,必将引起建筑业的新变革。第一次产业革命,蒸汽机的诞生引发了工业革命,英国人用工厂制造的钢和玻璃建造了伦敦水晶宫,标志着建筑工业化时代的到来;第二次产业革命,电力驱动的设备和自动化的控制系统让纽约帝国大厦等100层以上的摩天大楼成为可能;第三次产业革命,计算机及其信息科学辅助了悉尼歌剧院、北京大兴机场等复杂结构建筑的设计与建造。当前,在互联网、大数据和人工智能的技术驱动下,智能建造已经成为建筑业发展的必然趋势。
  国外发达国家经历了先工业化(工业1.0),再自动化(工业2.0),进一步信息化(工业3.0),然后迈向智能化(工业4.0)的历史进程。我国40年的改革开放,将工业化、自动化和信息化(简称“三化”)同步引进,实现“三化合一”,成功跨越了工业化、自动化、信息化三道难关,加快了工业现代化进程。经过持续跟跑,抓住与互联网、5G等新一代信息技术融合发展的历史机遇,发展先进制造业,目前部分领域已实现并跑并有望领跑。
  借鉴上述经验,以装配式建筑为抓手,实现“三化融合”,并积极推进装配式建筑与智能建造融合发展,是改变我国建筑产业大而不强现状,实现高质量发展的历史性机遇。世界上主要发达国家,也都将建筑业与制造业的数字化转型相关联,积极推动智能化升级。比如德国将装配式建筑工业归纳于“工业4.0”范畴的创新战略和实施路线图,用数字信息驱动机器手代替人工作业。以新一代智能机器人混凝土构件生产线为例,每个班组仅需用5名工人,每天两班,就能年产10万立方米混凝土构件,用工量是我国普通构件厂的1/40,目前处于全球领先水平。《英国工业2050战略》对建筑领域成本、时间、缺陷率、事故发生率等指标进行量化,提出最终实现产值利润率提高10%的目标,并通过修订建筑条例,让智能建造得到国家建筑法规层面的支持,形成了推动发展的长效机制。
  我国从2015年开始,以发展装配式建筑为抓手,将工业化、自动化和信息化技术在建筑领域中同步应用。通过“十三五”期间的国家重点研发计划建筑工业化重点专项等科技攻关投入,目前在工厂成套装备、生产工艺、BIM技术等方面基本实现“工业化、自动化和信息化”。与之相适应的多种装配式建筑体系在北京、上海、深圳、南京等地实施应用,发展势头良好。
  在智能建造方面,目前我国在数字设计和数字工地方面有一定的探索,尚处在碎片化的尝试阶段,缺少系统性的集成创新。解决这些问题,需要在组织模式、平台软件开发、机器人智能装备等关键技术方面取得全方位突破。总体而言,智能建造在推进实施过程中主要存在以下三个方面的问题。
  一是在智能建造推进方向上存在误区。目前的实践主要集中在数字设计和数字工地两个方面,有的数字设计达到很高的水平,但仍然只能依靠现浇抹灰等“拖泥带水”的旧方式来实现;有的在工地尝试了机器人的应用,但只是简单模仿传统抹灰等即将被工业化建造方式淘汰的老工种。同时存在将装配式建筑与智能建造割裂开来,分别推进的方向性错误。究其原因,一方面是没有认识到建筑工业化、自动化和信息化进程是智能建造的前提和基础,没有用工业化思维去发展智能化。另一方面是认为目前尚在“工业1.0”阶段,发展智能建造还要“等一等”,态度消极,动作滞后。
  二是没有在顶层设计层面将装配式建筑与智能建造相关联,缺少战略规划和实施路线图。由于缺乏整体统筹和战略规划。造成建筑产业科技攻关投入少,缺少产业与科技融合发展的强力推动。
  三是还在沿用前工业化时期碎片化的施工组织管理模式。实施主体只关注单个项目的眼前利益,不注重建筑产品的品质创造及其带来的长期效益,加之各类旧模式下形成的既得利益关系,阻碍了先进生产力的发展。对此,迫切需要建立和完善适应工业化和智能化相融合的组织管理模式,以建筑骨干企业牵头,以全产业链不同规模、不同专业企业优化级配,密切协同,进而形成围绕高品质建筑产品进行精益建造、资源优化配置的市场环境。
  针对上述问题,结合具体实践和观察思考,就当前及今后装配式建筑和智能建造的融合发展问题,提出以下几点建议,供参考。
  第一,不能等到实现了“三化”以后再去实现智能化。装配式建筑和智能建造需要两步并跑,融合发展。这需要从顶层设计的角度,梳理与装配式建筑智能建造先进生产力相适应的建筑组织管理模式,参考发展高铁、大飞机和航母的系统工程思维,全方位、全过程统筹高质量建筑产品供给。还需要对标国际通行的工程建设组织模式,改革工程建设招投标体制和利益分配格局,在积极发展装配式建筑的同时,孕育有利于智能建造产业发展的市场环境,并通过立法立规,形成长效机制。
  第二,加强建筑科技投入。首先,装配式建造方式是实现建筑工业化的重要抓手,也是实现智能建造的关键过程,不能简单跨越,需要继续加大国家级重点专项的推动作用,稳定相关政策,鼓励社会力量继续积极投入,力争用5年时间从目前的跟跑上升到并跑。其次,数字信息驱动机器人参与建造是智能建造的典型特征,要加大智能建造机器人的研发,现阶段宜重点推进工厂生产环节的机器人的工程应用,适度投入施工机器人相关研究。最后,科研投入要清晰指向装配式建筑与智能建造融合发展的领域和方向,避免因为路径模糊造成认识误区,牢固树立装配式建筑和智能建造融合发展,一茬接着一茬干的正确观念。
  第三,科学决策,用开放的态度、发展的眼光和颠覆式的创新,发挥我国在互联网和5G领域的技术优势,突破智能建造关键技术。数字设计是智能建造的基础,目前我国主要数字设计软件的基础性技术都来自国外先进国家和地区,从信息安全的角度应该发展自主知识产权的BIM软件,大方向是完全正确的,但也要以开放的态度积极融入第四次产业革命的国际化进程,力争实现并跑,最终领跑。因此,应该用辨证和发展的眼光来规划我们的发展路径,避免过多基于计算机技术的重复投资、重复建设、重复研究。而是对标新动能,基于互联网、5G等新平台,开发颠覆性、替代性的软件产品。
  我们要聚焦于互联网、大数据和智能机器人应用领域,面向未来开展颠覆性、革命性的集成创新。从过去的单点升级为全面涵盖装配式建筑数字设计、数字生产和数字施工三大环节关键技术的系统工程。要打通数字信息在装配式建筑全过程有效传递的壁垒,融合建筑机器人应用,构建全链条的智能建造体系。
  未来已来,建筑业的未来在智能建造,而智能建造依托于行业工业化、自动化、信息化的产业基础。新基建吹响了建筑业升级的号角,必将进一步促进装配式建筑与智能建造融合发展,推动建筑行业高质量发展。(作者系中建装配式建筑设计研究院董事长 樊则森)

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