當今時代，數(shù)字技術與傳統(tǒng)行業(yè)日益融合，智能建造將引領建筑和基礎設施領域更新升級。
智能建造是指將人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和建筑信息模型集成于建筑建造過程中，以此提高建筑項目的安全性、質(zhì)量和可持續(xù)性，實現(xiàn)建筑項目全流程降本增效。近年來，由于建筑項目設計和施工要求愈加復雜，傳統(tǒng)建筑業(yè)面臨諸多挑戰(zhàn)。而智能化的解決方案，能幫助傳統(tǒng)施工過程實現(xiàn)效率和質(zhì)量的全方位提升。可以說，采用智能建造解決方案，不僅是一種選擇，更是一種必要——提高效率、降低成本，促進建筑環(huán)境的生態(tài)和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。
1、智能建造讓建筑更安全、更高效、更可持續(xù)
智能建造為建筑行業(yè)注入了新的技術發(fā)展動能，也將揭開建筑行業(yè)創(chuàng)新、高效、安全的發(fā)展新篇章。智能建造技術帶動傳統(tǒng)建造業(yè)走入更先進的以技術驅(qū)動的建造流程，或?qū)氐赘淖兘ㄖ锏脑O計、建造和維護方式。
事實上，建筑信息模型技術在傳統(tǒng)建筑領域早有應用，即通過創(chuàng)建虛擬3D模型，構建包含建筑物的所有基本信息，進而改善規(guī)劃和設計方案、加強各項目團隊合作、促進更協(xié)調(diào)和高效的施工過程。
物聯(lián)網(wǎng)集成技術是通過在建筑工地安裝物聯(lián)網(wǎng)設備和傳感器，進行實時數(shù)據(jù)收集，以增強預測性維護、減少停機時間、提高整體效率。這一技術還為智能建造的技術拓展配備了節(jié)能、廢棄物管理和施工安全等系統(tǒng)。
人工智能和機器學習的出現(xiàn)，也進一步改變了傳統(tǒng)建筑業(yè)格局。主要技術包括：自動執(zhí)行項目任務、對潛在風險進行預測等。無論是自動物料運輸車，還是砌磚機器人，建造機器人都已在智能建造領域獲得越來越廣泛的使用，降低了傳統(tǒng)建造行業(yè)因勞動密集型任務而造成的風險。
同樣在智能建造領域得到廣泛應用的，還有無人機技術。它能隨時對建筑工程進度進行實時航拍并采集圖像，監(jiān)控、識別施工潛在安全風險。
數(shù)字孿生技術將智能建造推向了新高度。通過創(chuàng)建物理建筑的數(shù)字副本，項目團隊可基于實時監(jiān)控、場景測試等，為建筑運營提供科學決策與數(shù)字解決方案。
相關技術的快速發(fā)展，來源于人們對建筑可持續(xù)性的不斷探索，特別是在應對全球氣候變化挑戰(zhàn)的背景下，智能建造采用綠色技術和可持續(xù)性材料，諸如綠色建筑、節(jié)能設計、新型建筑材料等，都已應用于建筑實踐的最前沿。總之，智能建造發(fā)展與相關技術的動態(tài)融合，為更安全、更高效和可持續(xù)的建筑實踐鋪平了道路。
智能建造技術創(chuàng)新發(fā)展改變了傳統(tǒng)的建造方法，帶來了一系列好處，例如增強安全性、提高建造效率、提升可持續(xù)性等。
在安全方面，智能建造通過各類傳感器和物聯(lián)網(wǎng)設備，進行實時風險檢測和大數(shù)據(jù)分析，最大限度地減少建筑工地的事故。例如，智能穿戴設備可以監(jiān)控一線工人的身體狀況，并在緊急情況下發(fā)送警報，以確保施工人員的人身安全與施工安全。
在效率方面，智能建造借助建筑信息模型和人工智能軟件等數(shù)字工具，有效縮短了項目時長。信息模型的數(shù)字可視化功能，可全面提升前期設計效率，避免設計偏差。在運維階段，模型能將建造過程信息延續(xù)到運營階段，為建筑全生命周期的信息化管理提供科學保障。數(shù)字孿生技術通過實時數(shù)據(jù)更新，將虛擬世界和物理世界的狀態(tài)與操作統(tǒng)一到數(shù)字信息系統(tǒng)，進而提高虛擬世界的實時信息反饋效率。
在可持續(xù)性方面，智能建造通過多種技術創(chuàng)新手段為環(huán)境保護作出了重要貢獻。節(jié)能設備、綠色建筑材料和自動化廢物管理系統(tǒng)等技術可大幅減少對環(huán)境的影響，通過降低能源消耗、減少廢棄物排放和提高資源利用效率等舉措，有效保護自然資源和減少碳足跡。此外，建筑3D打印技術、預制構建等創(chuàng)新技術的應用，也有效減少了資源浪費，提高了材料利用率。
在筆者看來，相較傳統(tǒng)建造，智能建造解決方案的技術優(yōu)勢明顯，是建筑業(yè)未來發(fā)展和轉型的根本動力。
2、智能建造的應用價值和有效性正在凸顯
智能建造是一個新鮮事物，成功案例雖不多，但是每個案例都具備一定典型性。通過開展案例研究，可以管窺其應用價值和有效性。
邊緣（Edge）：位于荷蘭阿姆斯特丹的“邊緣”，是世界上可持續(xù)性建筑的成功案例之一，獲得了世界著名的綠色建筑評估方法認證——英國建筑研究院環(huán)境評估方法為其打出98.4%的高分評價。這主要來自該建筑的全周期集成化智能技術的加持。“邊緣”設置了整體結構的物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡，可以根據(jù)相應數(shù)據(jù)的反饋對照明、溫度等進行智能調(diào)控，優(yōu)化能源使用并調(diào)整工作空間的能源使用成本。
“邊緣”的另一個核心功能，是開發(fā)了一款針對該建筑的智能手機應用程序。該應用程序能夠充當用戶的個人助理，將工作空間和工作日程進行信息共享并提供解決方案。例如，“邊緣”能夠根據(jù)上班早高峰情況為用戶規(guī)劃最優(yōu)地下車庫入口位置，并引導停放離工作區(qū)域下方最近的停車位。
“邊緣”沒有設置固定的員工辦公區(qū)域，而是采用更加靈活的方法——該程序會根據(jù)員工當天日程安排分配工作空間，可提供坐式辦公桌、站立式辦公桌、獨立工作間、會議室、陽臺座位等選項。當員工對工作空間有特別需求時，應用程序會通過物聯(lián)網(wǎng)傳感器對空間環(huán)境進行智能調(diào)整，以達到員工滿意的光線和溫度等。“邊緣”的可持續(xù)性建筑設計理念使其成為在減少碳足跡方面取得突出成果的環(huán)保建筑之一。“邊緣”還倡導一種新的工作方式與理念，即通過使用新型信息技術以重塑工作性質(zhì)和工作空間。
在提升能源使用效率上，“邊緣”太陽能電池板產(chǎn)生的電力不僅超過了建筑物使用電量，還能將剩余電量進行反向輸電。
這個建筑的示范性超越了低碳環(huán)保的基本概念，是智能建造全生命周期的成功實踐，因此，“邊緣”為智能建造運維階段的可持續(xù)性創(chuàng)新，提供了一個成功的實踐案例。
垂直森林（Bosco Verticale）：建于意大利米蘭的“垂直森林”，由意大利設計師斯坦法諾·博埃里設計，試圖通過融合全新的建筑設計理念與智能建造技術重新定義城市生活。
“垂直森林”是建筑物和植物共生的生態(tài)系統(tǒng)，其外墻上有兩萬多種植物，包括樹木、灌木和多年生植物。植物種類選擇及其布局均為精心規(guī)劃，并根據(jù)建筑物朝向和高度對植物進行合理布局與空間設置，以營造最佳的小氣候條件。
為了維持垂直森林生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性，設計團隊利用建筑物的循環(huán)水開發(fā)了一個復雜的灌溉系統(tǒng)。這種設計有助于緩解城市熱島效應、改善小氣候、節(jié)省能源。此外，植被為陽光提供了天然的過濾器，并吸收二氧化碳和可吸入微粒，有助于創(chuàng)造更健康的生活環(huán)境。
“垂直森林”的核心在于構建了一個智能家居自動化系統(tǒng)，提高了住宅的舒適度和可持續(xù)性——可根據(jù)居民的特定需求和當前天氣狀況調(diào)控照明、溫度和通風等。
“垂直森林”展現(xiàn)了智能建造在創(chuàng)造可持續(xù)環(huán)境、改善生活質(zhì)量方面的有效性。它不僅僅是一棟建筑，更像是一個不斷發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)，詮釋了如何將建筑物與各種技術和自然環(huán)境進行融合，并試圖展現(xiàn)未來城市的生活方式。
3、智能建造仍然面臨諸多挑戰(zhàn)和局限
需要說明的是，智能建造雖優(yōu)點很多，但也存在不少挑戰(zhàn)與局限性。
一個突出的問題是，智能建造前期的投資成本較大，這對中小型公司意味著巨大的風險。同時，智能建造過程中需要引入大量先進的硬件設備和智能軟件，對員工提出了挑戰(zhàn)。此外，定期的維護成本和軟硬件升級都可能會增加原有的投資成本以及運維費用。
技術條件也是一個重大挑戰(zhàn)，建筑運營數(shù)字化發(fā)展在很大程度上依賴于完善的網(wǎng)絡基礎設施建設。任何非系統(tǒng)性故障或網(wǎng)絡安全漏洞都可能導致重大損失。因此，確保系統(tǒng)的持續(xù)運轉、數(shù)據(jù)完整性及系統(tǒng)安全性成為頗具挑戰(zhàn)的工作之一。
智能建造技術依賴穩(wěn)定的互聯(lián)網(wǎng)傳輸，在基礎設施相對落后的地區(qū)，這成為一大局限。因此，地區(qū)間的發(fā)展不平衡限制了智能建造技術的廣泛應用，限制了其普遍適用性。
另一個困難來自傳統(tǒng)建筑行業(yè)內(nèi)部。建筑業(yè)是一個勞動密集型行業(yè)，不少建筑工人會擔心，智能建造技術的廣泛應用，特別是智能機器人的使用，會影響其工作崗位。來自建筑業(yè)內(nèi)部的排斥會減緩智能建造技術的進一步推廣，并導致相關延伸技術優(yōu)化存在滯后性。
最后，傳統(tǒng)的監(jiān)管標準和法律能否適應智能建造技術，同樣是現(xiàn)實挑戰(zhàn)。智能建造需要使用無人機和機器人等技術，但現(xiàn)有的監(jiān)管標準和法規(guī)可能無法完全涵蓋這些新技術。
在智能建造推廣過程中，會遇到各種挑戰(zhàn)，但科技不斷向前發(fā)展的趨勢不會改變。因此，我們應積極思考如何應對，以適應未來的發(fā)展需求。
針對不同地區(qū)基礎設施建設的差異，我們可首先確定項目優(yōu)先級，專注發(fā)展具有投資潛力的智能建造項目，為后續(xù)項目提供示范和經(jīng)驗。在軟件和相關技術應用上，建議探索開源軟件和低成本替代方案，最大限度降低前期成本。同時，有效控制項目附加成本，可以考慮將智能建造的非核心項目外包給第三方，從而為全周期項目提供具有成本效益的替代方案。
對于來自行業(yè)內(nèi)部的阻力，筆者認為，智能建造行業(yè)雖然對傳統(tǒng)工人的需求少了，但需要大量具備相關技術技能的高素質(zhì)復合型人才。因此，首先應該與從業(yè)人員進行有效溝通，做好行業(yè)發(fā)展和變革原因的相關解讀，并提供必要且全面的新技能培訓，讓他們逐漸適應新技術對傳統(tǒng)行業(yè)的影響。其次，企業(yè)可以通過與大學或行業(yè)協(xié)會合作開展培訓，解決技能差距和人才短缺問題。此外，鼓勵企業(yè)開展內(nèi)部培訓和繼續(xù)教育，以確保有數(shù)量足夠的專業(yè)人才支撐建筑行業(yè)順利轉型。
另外，相關部門應修訂法律法規(guī)，以適應技術發(fā)展，特別是完善智能建造相關數(shù)據(jù)和信息保護方面的法規(guī)，確保公共安全并促進技術健康發(fā)展。可探索制定針對智能建造技術的新監(jiān)管標準，其中包括對無人機、機器人、無人操作設備等新技術的操作規(guī)范、安全要求和責任界定。同時，相關政府部門和行業(yè)組織應開展深度合作，結合國際經(jīng)驗和本地實際情況，建立詳盡且切實可行的監(jiān)管標準。例如，可以制定嚴格的環(huán)境評估標準，要求在項目啟動前進行詳細的生態(tài)影響評估；還可以設立具體的施工安全規(guī)范，如規(guī)定建筑工地必須配備環(huán)保監(jiān)測設備和施工噪聲控制等措施，以確保智能機器人設備在施工過程中符合環(huán)保和安全要求。還應建立健全綜合性安全標準和規(guī)范，覆蓋技術設計、施工、維護等各個環(huán)節(jié)，做好技術應用全生命周期的安全保障。
總之，智能建造是建筑行業(yè)轉型的核心方向，將成為未來各類建造項目實現(xiàn)高效和可持續(xù)發(fā)展的關鍵驅(qū)動力。在更廣闊的視角下，智能建造技術的發(fā)展能進一步改變城市環(huán)境，為真正實現(xiàn)具有包容性、可持續(xù)性的智慧城市建設奠定基礎。
（李正東，系寧波大學中東歐經(jīng)貿(mào)合作研究院特約研究員、潘天壽建筑與藝術設計學院建筑系副主任）
