裝配式建筑與智能建造融合發(fā)展是建筑產(chǎn)業(yè)的新機遇
人類社會每一次重大的科技與產(chǎn)業(yè)革命,必將引起建筑業(yè)的新變革。第一次產(chǎn)業(yè)革命,蒸汽機的誕生引發(fā)了工業(yè)革命,英國人用工廠制造的鋼和玻璃建造了倫敦水晶宮,標志著建筑工業(yè)化時代的到來;第二次產(chǎn)業(yè)革命,電力驅(qū)動的設備和自動化的控制系統(tǒng)讓紐約帝國大廈等100層以上的摩天大樓成為可能;第三次產(chǎn)業(yè)革命,計算機及其信息科學輔助了悉尼歌劇院、北京大興機場等復雜結(jié)構(gòu)建筑的設計與建造。當前,在互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能的技術(shù)驅(qū)動下,智能建造已經(jīng)成為建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
國外發(fā)達國家經(jīng)歷了先工業(yè)化(工業(yè)1.0),再自動化(工業(yè)2.0),進一步信息化(工業(yè)3.0),然后邁向智能化(工業(yè)4.0)的歷史進程。我國40年的改革開放,將工業(yè)化、自動化和信息化(簡稱“三化”)同步引進,實現(xiàn)“三化合一”,成功跨越了工業(yè)化、自動化、信息化三道難關(guān),加快了工業(yè)現(xiàn)代化進程。經(jīng)過持續(xù)跟跑,抓住與互聯(lián)網(wǎng)、5G等新一代信息技術(shù)融合發(fā)展的歷史機遇,發(fā)展先進制造業(yè),目前部分領(lǐng)域已實現(xiàn)并跑并有望領(lǐng)跑。
借鑒上述經(jīng)驗,以裝配式建筑為抓手,實現(xiàn)“三化融合”,并積極推進裝配式建筑與智能建造融合發(fā)展,是改變我國建筑產(chǎn)業(yè)大而不強現(xiàn)狀,實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的歷史性機遇。世界上主要發(fā)達國家,也都將建筑業(yè)與制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型相關(guān)聯(lián),積極推動智能化升級。比如德國將裝配式建筑工業(yè)歸納于“工業(yè)4.0”范疇的創(chuàng)新戰(zhàn)略和實施路線圖,用數(shù)字信息驅(qū)動機器手代替人工作業(yè)。以新一代智能機器人混凝土構(gòu)件生產(chǎn)線為例,每個班組僅需用5名工人,每天兩班,就能年產(chǎn)10萬立方米混凝土構(gòu)件,用工量是我國普通構(gòu)件廠的1/40,目前處于全球領(lǐng)先水平?!队I(yè)2050戰(zhàn)略》對建筑領(lǐng)域成本、時間、缺陷率、事故發(fā)生率等指標進行量化,提出最終實現(xiàn)產(chǎn)值利潤率提高10%的目標,并通過修訂建筑條例,讓智能建造得到國家建筑法規(guī)層面的支持,形成了推動發(fā)展的長效機制。
我國從2015年開始,以發(fā)展裝配式建筑為抓手,將工業(yè)化、自動化和信息化技術(shù)在建筑領(lǐng)域中同步應用。通過“十三五”期間的國家重點研發(fā)計劃建筑工業(yè)化重點專項等科技攻關(guān)投入,目前在工廠成套裝備、生產(chǎn)工藝、BIM技術(shù)等方面基本實現(xiàn)“工業(yè)化、自動化和信息化”。與之相適應的多種裝配式建筑體系在北京、上海、深圳、南京等地實施應用,發(fā)展勢
頭良好。
在智能建造方面,目前我國在數(shù)字設計和數(shù)字工地方面有一定的探索,尚處在碎片化的嘗試階段,缺少系統(tǒng)性的集成創(chuàng)新。解決這些問題,需要在組織模式、平臺軟件開發(fā)、機器人智能裝備等關(guān)鍵技術(shù)方面取得全方位突破。總體而言,智能建造在推進實施過程中主要存在以下三個方面的問題。
一是在智能建造推進方向上存在誤區(qū)。目前的實踐主要集中在數(shù)字設計和數(shù)字工地兩個方面,有的數(shù)字設計達到很高的水平,但仍然只能依靠現(xiàn)澆抹灰等“拖泥帶水”的舊方式來實現(xiàn);有的在工地嘗試了機器人的應用,但只是簡單模仿傳統(tǒng)抹灰等即將被工業(yè)化建造方式淘汰的老工種。同時存在將裝配式建筑與智能建造割裂開來,分別推進的方向性錯誤。究其原因,一方面是沒有認識到建筑工業(yè)化、自動化和信息化進程是智能建造的前提和基礎,沒有用工業(yè)化思維去發(fā)展智能化。另一方面是認為目前尚在“工業(yè)1.0”階段,發(fā)展智能建造還要“等一等”,態(tài)度消極,動作滯后。
二是沒有在頂層設計層面將裝配式建筑與智能建造相關(guān)聯(lián),缺少戰(zhàn)略規(guī)劃和實施路線圖。由于缺乏整體統(tǒng)籌和戰(zhàn)略規(guī)劃。造成建筑產(chǎn)業(yè)科技攻關(guān)投入少,缺少產(chǎn)業(yè)與科技融合發(fā)展的強力推動。
三是還在沿用前工業(yè)化時期碎片化的施工組織管理模式。實施主體只關(guān)注單個項目的眼前利益,不注重建筑產(chǎn)品的品質(zhì)創(chuàng)造及其帶來的長期效益,加之各類舊模式下形成的既得利益關(guān)系,阻礙了先進生產(chǎn)力的發(fā)展。對此,迫切需要建立和完善適應工業(yè)化和智能化相融合的組織管理模式,以建筑骨干企業(yè)牽頭,以全產(chǎn)業(yè)鏈不同規(guī)模、不同專業(yè)企業(yè)優(yōu)化級配,密切協(xié)同,進而形成圍繞高品質(zhì)建筑產(chǎn)品進行精益建造、資源優(yōu)化配置的市場環(huán)境。
針對上述問題,結(jié)合具體實踐和觀察思考,就當前及今后裝配式建筑和智能建造的融合發(fā)展問題,提出以下幾點建議,供參考。
第一,不能等到實現(xiàn)了“三化”以后再去實現(xiàn)智能化。裝配式建筑和智能建造需要兩步并跑,融合發(fā)展。這需要從頂層設計的角度,梳理與裝配式建筑智能建造先進生產(chǎn)力相適應的建筑組織管理模式,參考發(fā)展高鐵、大飛機和航母的系統(tǒng)工程思維,全方位、全過程統(tǒng)籌高質(zhì)量建筑產(chǎn)品供給。還需要對標國際通行的工程建設組織模式,改革工程建設招投標體制和利益分配格局,在積極發(fā)展裝配式建筑的同時,孕育有利于智能建造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的市場環(huán)境,并通過立法立規(guī),形成長效機制。
第二,加強建筑科技投入。首先,裝配式建造方式是實現(xiàn)建筑工業(yè)化的重要抓手,也是實現(xiàn)智能建造的關(guān)鍵過程,不能簡單跨越,需要繼續(xù)加大國家級重點專項的推動作用,穩(wěn)定相關(guān)政策,鼓勵社會力量繼續(xù)積極投入,力爭用5年時間從目前的跟跑上升到并跑。其次,數(shù)字信息驅(qū)動機器人參與建造是智能建造的典型特征,要加大智能建造機器人的研發(fā),現(xiàn)階段宜重點推進工廠生產(chǎn)環(huán)節(jié)的機器人的工程應用,適度投入施工機器人相關(guān)研究。最后,科研投入要清晰指向裝配式建筑與智能建造融合發(fā)展的領(lǐng)域和方向,避免因為路徑模糊造成認識誤區(qū),牢固樹立裝配式建筑和智能建造融合發(fā)展,一茬接著一茬干的正確觀念。
第三,科學決策,用開放的態(tài)度、發(fā)展的眼光和顛覆式的創(chuàng)新,發(fā)揮我國在互聯(lián)網(wǎng)和5G領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢,突破智能建造關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)字設計是智能建造的基礎,目前我國主要數(shù)字設計軟件的基礎性技術(shù)都來自國外先進國家和地區(qū),從信息安全的角度應該發(fā)展自主知識產(chǎn)權(quán)的BIM軟件,大方向是完全正確的,但也要以開放的態(tài)度積極融入第四次產(chǎn)業(yè)革命的國際化進程,力爭實現(xiàn)并跑,最終領(lǐng)跑。因此,應該用辨證和發(fā)展的眼光來規(guī)劃我們的發(fā)展路徑,避免過多基于計算機技術(shù)的重復投資、重復建設、重復研究。而是對標新動能,基于互聯(lián)網(wǎng)、5G等新平臺,開發(fā)顛覆性、替代性的軟件產(chǎn)品。
我們要聚焦于互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和智能機器人應用領(lǐng)域,面向未來開展顛覆性、革命性的集成創(chuàng)新。從過去的單點升級為全面涵蓋裝配式建筑數(shù)字設計、數(shù)字生產(chǎn)和數(shù)字施工三大環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)的系統(tǒng)工程。要打通數(shù)字信息在裝配式建筑全過程有效傳遞的壁壘,融合建筑機器人應用,構(gòu)建全鏈條的智能建造體系。