人工智能＋建造，传统行业的新未来
作者：Eve Cole
更新时间：2024-11-22 17:48:01
当今时代，数字技术与传统行业日益融合，智能建造将引领建筑和基础设施领域更新升级。智能建造是指将人工智能、物联网和建筑信息模型集成于建筑建造过程中，以此提高建筑项目的安全性、质量和可持续性，实现建筑项目全流程降本增效。近年来，由于建筑项目设计和施工要求愈加复杂，传统建筑业面临诸多挑战。而智能化的解决方案，能帮助传统施工过程实现效率和质量的全方位提升。可以说，采用智能建造解决方案，不仅是一种选择，更是一种必要——提高效率、降低成本，促进建筑环境的生态和经济可持续发展。1、智能建造让建筑更安全、更高效、更可持续智能建造为建筑行业注入了新的技术发展动能，也将揭开建筑行业创新、高效、安全的发展新篇章。智能建造技术带动传统建造业走入更先进的以技术驱动的建造流程，或将彻底改变建筑物的设计、建造和维护方式。事实上，建筑信息模型技术在传统建筑领域早有应用，即通过创建虚拟3D模型，构建包含建筑物的所有基本信息，进而改善规划和设计方案、加强各项目团队合作、促进更协调和高效的施工过程。物联网集成技术是通过在建筑工地安装物联网设备和传感器，进行实时数据收集，以增强预测性维护、减少停机时间、提高整体效率。这一技术还为智能建造的技术拓展配备了节能、废弃物管理和施工安全等系统。人工智能和机器学习的出现，也进一步改变了传统建筑业格局。主要技术包括：自动执行项目任务、对潜在风险进行预测等。无论是自动物料运输车，还是砌砖机器人，建造机器人都已在智能建造领域获得越来越广泛的使用，降低了传统建造行业因劳动密集型任务而造成的风险。同样在智能建造领域得到广泛应用的，还有无人机技术。它能随时对建筑工程进度进行实时航拍并采集图像，监控、识别施工潜在安全风险。数字孪生技术将智能建造推向了新高度。通过创建物理建筑的数字副本，项目团队可基于实时监控、场景测试等，为建筑运营提供科学决策与数字解决方案。相关技术的快速发展，来源于人们对建筑可持续性的不断探索，特别是在应对全球气候变化挑战的背景下，智能建造采用绿色技术和可持续性材料，诸如绿色建筑、节能设计、新型建筑材料等，都已应用于建筑实践的最前沿。总之，智能建造发展与相关技术的动态融合，为更安全、更高效和可持续的建筑实践铺平了道路。智能建造技术创新发展改变了传统的建造方法，带来了一系列好处，例如增强安全性、提高建造效率、提升可持续性等。在安全方面，智能建造通过各类传感器和物联网设备，进行实时风险检测和大数据分析，最大限度地减少建筑工地的事故。例如，智能穿戴设备可以监控一线工人的身体状况，并在紧急情况下发送警报，以确保施工人员的人身安全与施工安全。在效率方面，智能建造借助建筑信息模型和人工智能软件等数字工具，有效缩短了项目时长。信息模型的数字可视化功能，可全面提升前期设计效率，避免设计偏差。在运维阶段，模型能将建造过程信息延续到运营阶段，为建筑全生命周期的信息化管理提供科学保障。数字孪生技术通过实时数据更新，将虚拟世界和物理世界的状态与操作统一到数字信息系统，进而提高虚拟世界的实时信息反馈效率。在可持续性方面，智能建造通过多种技术创新手段为环境保护作出了重要贡献。节能设备、绿色建筑材料和自动化废物管理系统等技术可大幅减少对环境的影响，通过降低能源消耗、减少废弃物排放和提高资源利用效率等举措，有效保护自然资源和减少碳足迹。此外，建筑3D打印技术、预制构建等创新技术的应用，也有效减少了资源浪费，提高了材料利用率。在笔者看来，相较传统建造，智能建造解决方案的技术优势明显，是建筑业未来发展和转型的根本动力。2、智能建造的应用价值和有效性正在凸显智能建造是一个新鲜事物，成功案例虽不多，但是每个案例都具备一定典型性。通过开展案例研究，可以管窥其应用价值和有效性。边缘（Edge）：位于荷兰阿姆斯特丹的“边缘”，是世界上可持续性建筑的成功案例之一，获得了世界著名的绿色建筑评估方法认证——英国建筑研究院环境评估方法为其打出98.4%的高分评价。这主要来自该建筑的全周期集成化智能技术的加持。“边缘”设置了整体结构的物联网传感器网络，可以根据相应数据的反馈对照明、温度等进行智能调控，优化能源使用并调整工作空间的能源使用成本。“边缘”的另一个核心功能，是开发了一款针对该建筑的智能手机应用程序。该应用程序能够充当用户的个人助理，将工作空间和工作日程进行信息共享并提供解决方案。例如，“边缘”能够根据上班早高峰情况为用户规划最优地下车库入口位置，并引导停放离工作区域下方最近的停车位。“边缘”没有设置固定的员工办公区域，而是采用更加灵活的方法——该程序会根据员工当天日程安排分配工作空间，可提供坐式办公桌、站立式办公桌、独立工作间、会议室、阳台座位等选项。当员工对工作空间有特别需求时，应用程序会通过物联网传感器对空间环境进行智能调整，以达到员工满意的光线和温度等。“边缘”的可持续性建筑设计理念使其成为在减少碳足迹方面取得突出成果的环保建筑之一。“边缘”还倡导一种新的工作方式与理念，即通过使用新型信息技术以重塑工作性质和工作空间。在提升能源使用效率上，“边缘”太阳能电池板产生的电力不仅超过了建筑物使用电量，还能将剩余电量进行反向输电。这个建筑的示范性超越了低碳环保的基本概念，是智能建造全生命周期的成功实践，因此，“边缘”为智能建造运维阶段的可持续性创新，提供了一个成功的实践案例。垂直森林（Bosco Verticale）：建于意大利米兰的“垂直森林”，由意大利设计师斯坦法诺·博埃里设计，试图通过融合全新的建筑设计理念与智能建造技术重新定义城市生活。“垂直森林”是建筑物和植物共生的生态系统，其外墙上有两万多种植物，包括树木、灌木和多年生植物。植物种类选择及其布局均为精心规划，并根据建筑物朝向和高度对植物进行合理布局与空间设置，以营造最佳的小气候条件。为了维持垂直森林生态系统的可持续性，设计团队利用建筑物的循环水开发了一个复杂的灌溉系统。这种设计有助于缓解城市热岛效应、改善小气候、节省能源。此外，植被为阳光提供了天然的过滤器，并吸收二氧化碳和可吸入微粒，有助于创造更健康的生活环境。“垂直森林”的核心在于构建了一个智能家居自动化系统，提高了住宅的舒适度和可持续性——可根据居民的特定需求和当前天气状况调控照明、温度和通风等。“垂直森林”展现了智能建造在创造可持续环境、改善生活质量方面的有效性。它不仅仅是一栋建筑，更像是一个不断发展的生态系统，诠释了如何将建筑物与各种技术和自然环境进行融合，并试图展现未来城市的生活方式。3、智能建造仍然面临诸多挑战和局限需要说明的是，智能建造虽优点很多，但也存在不少挑战与局限性。一个突出的问题是，智能建造前期的投资成本较大，这对中小型公司意味着巨大的风险。同时，智能建造过程中需要引入大量先进的硬件设备和智能软件，对员工提出了挑战。此外，定期的维护成本和软硬件升级都可能会增加原有的投资成本以及运维费用。技术条件也是一个重大挑战，建筑运营数字化发展在很大程度上依赖于完善的网络基础设施建设。任何非系统性故障或网络安全漏洞都可能导致重大损失。因此，确保系统的持续运转、数据完整性及系统安全性成为颇具挑战的工作之一。智能建造技术依赖稳定的互联网传输，在基础设施相对落后的地区，这成为一大局限。因此，地区间的发展不平衡限制了智能建造技术的广泛应用，限制了其普遍适用性。另一个困难来自传统建筑行业内部。建筑业是一个劳动密集型行业，不少建筑工人会担心，智能建造技术的广泛应用，特别是智能机器人的使用，会影响其工作岗位。来自建筑业内部的排斥会减缓智能建造技术的进一步推广，并导致相关延伸技术优化存在滞后性。最后，传统的监管标准和法律能否适应智能建造技术，同样是现实挑战。智能建造需要使用无人机和机器人等技术，但现有的监管标准和法规可能无法完全涵盖这些新技术。在智能建造推广过程中，会遇到各种挑战，但科技不断向前发展的趋势不会改变。因此，我们应积极思考如何应对，以适应未来的发展需求。针对不同地区基础设施建设的差异，我们可首先确定项目优先级，专注发展具有投资潜力的智能建造项目，为后续项目提供示范和经验。在软件和相关技术应用上，建议探索开源软件和低成本替代方案，最大限度降低前期成本。同时，有效控制项目附加成本，可以考虑将智能建造的非核心项目外包给第三方，从而为全周期项目提供具有成本效益的替代方案。对于来自行业内部的阻力，笔者认为，智能建造行业虽然对传统工人的需求少了，但需要大量具备相关技术技能的高素质复合型人才。因此，首先应该与从业人员进行有效沟通，做好行业发展和变革原因的相关解读，并提供必要且全面的新技能培训，让他们逐渐适应新技术对传统行业的影响。其次，企业可以通过与大学或行业协会合作开展培训，解决技能差距和人才短缺问题。此外，鼓励企业开展内部培训和继续教育，以确保有数量足够的专业人才支撑建筑行业顺利转型。另外，相关部门应修订法律法规，以适应技术发展，特别是完善智能建造相关数据和信息保护方面的法规，确保公共安全并促进技术健康发展。可探索制定针对智能建造技术的新监管标准，其中包括对无人机、机器人、无人操作设备等新技术的操作规范、安全要求和责任界定。同时，相关政府部门和行业组织应开展深度合作，结合国际经验和本地实际情况，建立详尽且切实可行的监管标准。例如，可以制定严格的环境评估标准，要求在项目启动前进行详细的生态影响评估；还可以设立具体的施工安全规范，如规定建筑工地必须配备环保监测设备和施工噪声控制等措施，以确保智能机器人设备在施工过程中符合环保和安全要求。还应建立健全综合性安全标准和规范，覆盖技术设计、施工、维护等各个环节，做好技术应用全生命周期的安全保障。总之，智能建造是建筑行业转型的核心方向，将成为未来各类建造项目实现高效和可持续发展的关键驱动力。在更广阔的视角下，智能建造技术的发展能进一步改变城市环境，为真正实现具有包容性、可持续性的智慧城市建设奠定基础。
