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中國建造3.0時代來了!未來,我們的建筑將變成巨型“智能手機”!

廣東建筑工業(yè)化展     2017-03-27     1809

 來源: 曉軍視點(ID: lixiaojun_gh)

實習編輯:程潔

 

序言

 

 

互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等正在深刻的改變著我們的生活和生產(chǎn)方式及社會組織形態(tài),同時也在改變我國的工業(yè)體系,德國提出了工業(yè)4.0、美國提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),我國也制定了《中國制造2025規(guī)劃》,力求通過新型工業(yè)化,讓數(shù)字經(jīng)濟和實體經(jīng)濟結(jié)合提升我國的綜合實力。而實際上我國工業(yè)化的另一個重要的優(yōu)勢領(lǐng)域“中國建造”卻沒有得到重視,雖然國家也提出了發(fā)展裝配式建筑的構(gòu)想,但并沒有從整個建造生產(chǎn)體系構(gòu)建一套完整的轉(zhuǎn)型路線。如何積極借鑒日本和德國建筑化的發(fā)展經(jīng)驗標準化思維,同時結(jié)合當前的數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展態(tài)勢,按照“兩化深度融合”的思路,基于BIM、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進技術(shù),全面提升我國的建造水平,成為了當前的必須。

 

本文結(jié)合我國實際發(fā)展現(xiàn)狀,對中國建造進行了三次劃分,同時結(jié)合一帶一路等國家戰(zhàn)略,立足國內(nèi)國外兩個市場,從跨部門、全行業(yè)進行思考,進行了一些初步的研究。

 

一、被忽視的中國建造

 

過去30年,是中國制造業(yè)服務全球的歷程,我國長期堅持的“出口導向型”的經(jīng)濟使得“Made in china”行銷全球。而另一方面,國內(nèi)的城鎮(zhèn)化如火如荼,中國建造一直扮演著極其重要地位,也呈現(xiàn)日益壯大之勢力。首先,是產(chǎn)業(yè)當量已經(jīng)在2015年達到18萬億,居世界之冠。另外,我國一些大型基建的水平也達到世界較高水平。但由于立足點是我國國內(nèi)的市場,實際上“中國建造”對外并沒有形成統(tǒng)一的概念、品牌和價值輸出。隨著我國積極國際事務合作、參與國際產(chǎn)能合作的步伐的加速,“中國建造”將逐漸走向世界舞臺。以中國高鐵為例,就讓世界見證了“中國建造+中國制造”的合力效應。

 

 

這除了我國高鐵的質(zhì)量水平超高外,更是在基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)成本上遠遠低于歐美等發(fā)達國家,每公里高鐵的基礎(chǔ)設(shè)施成本我國只需要1.2億元人民幣,而歐洲需要1.9億,美國更是達到了3.2億,這無疑為是“中國建造”在國際市場的強大競爭優(yōu)勢。

 

 

當然這樣的例子還很多,例1:北京三元橋的“換梁工程”,整體置換工作從啟動到結(jié)束僅用了43小時,創(chuàng)造了新的北京建橋速度,同類工程要放在其他國家起碼要幾個月時間;例2:中建三局研發(fā)了一種“蓋樓神器”—集成型智能模架體系“中國尊”,平均6天蓋一層樓。

 

二、一帶一路帶給中國和中國建造的新機遇

 

近年,隨著中國提出“一帶一路”戰(zhàn)略,新的多邊機制為中國企業(yè)“走出去”指明了新的方向,中國企業(yè)參與全球化競爭迎來了新的發(fā)展階段。

 
1、“一帶一路”開啟“世界新陸權(quán)”時代

 

“一帶一路”不僅開啟的了中國的全面開放時代,更重要的是把中國和亞歐大陸很好的鏈接起來,衍生了中國的經(jīng)濟版圖、構(gòu)建了中國地緣政治優(yōu)勢“。而如何把一個個“國家或經(jīng)濟體鏈接起來”。第一步要做的就是“物理鏈接—交通基礎(chǔ)設(shè)施鏈接”,這給“中國建造帶來了重要的機遇,也為中國建造企業(yè)走出去提供了重要的機遇。

 

2、“一帶一路”為中國建造提供了難得的機遇

 

尤其值得注意的是:一帶一路的相關(guān)國家,尤其是陸地沿線的各個國家大多數(shù)是欠發(fā)達國家,基礎(chǔ)設(shè)施普遍落后,嚴重阻礙其發(fā)展,我國可通過援助和貸款支持的形式促進各國改善基礎(chǔ)設(shè)施條件,這為“中國建造”輸出提供了一次難得機會。

 

在實施互聯(lián)互通的過程中硬聯(lián)通最為關(guān)鍵,是軟聯(lián)通和人聯(lián)通的基礎(chǔ)。只有把基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)好,軟聯(lián)通和人聯(lián)通才有意義,才能夠真正的實現(xiàn)互聯(lián)互通。

 

以“中國建造”為核心的基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)對“一帶一路”戰(zhàn)略規(guī)劃具有重要的戰(zhàn)略意義,它不僅為互聯(lián)互通打下重要基礎(chǔ),同時將會帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈進行轉(zhuǎn)型和升級,拉動中國經(jīng)濟的持續(xù)健康發(fā)展。

 

三、中國建造1.0到3.0的演變之路

 

綜觀我國改革開放后的建筑也發(fā)展歷史,長期停留在傳統(tǒng)作坊式階段,雖然在施工材料、工藝和建筑機械支撐等都在迅速發(fā)展,但整體的上建造模式并沒有發(fā)生本質(zhì)變化,而實際上德國、日本和其等發(fā)展國家?guī)资昵熬驮缫呀?jīng)實現(xiàn)“建筑工業(yè)化”。隨著這幾年我國綠色轉(zhuǎn)型、老齡化、勞動力成本上升的倒逼,這些年我國才開始有意識的向“建筑工業(yè)轉(zhuǎn)型”。自2014年住建部提出建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代的概念以來,才開始正式的提上日程。但同時,隨著現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能等技術(shù)發(fā)展,世界建造理念又迎來一個新的轉(zhuǎn)型—向數(shù)字建造轉(zhuǎn)型。中國建造也就同時面臨著向建筑工業(yè)化和數(shù)字建造轉(zhuǎn)型的“兩期疊加”時期,當然建筑的標準化、裝配化、構(gòu)件化又不可逾越的階段,否則數(shù)字建造就成了無本之末。按照建造模式,我們對中國建造進行了三階段劃分:

 

 

1、中國建造1.0—泥腿子做工程

 

目前我國建筑施工行業(yè)還是延續(xù)了80年代的現(xiàn)澆體系,以現(xiàn)場濕作業(yè)為主,現(xiàn)場攪拌砂漿或其它帶水作業(yè)的工作項目,普遍存在著建筑資源能耗高、生產(chǎn)效率低下、工程質(zhì)量和安全堪憂、勞動力成本逐步升高、資源短缺嚴重等問題。這要求建筑業(yè)企業(yè)必須改變傳統(tǒng)建筑生產(chǎn)方式,滿足未來建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。長期以來沒有提升和轉(zhuǎn)型的動力,一方面是由于我國一方面確實缺少新型產(chǎn)業(yè)工人;另一方面是我由于我國勞動豐富的國情,傳統(tǒng)的作業(yè)模式更有利于帶動大量的就業(yè)。但是隨著我國綠色轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略、老齡化時代的來臨、勞工成本的提升等多重壓力,這種模式已經(jīng)到了非轉(zhuǎn)型不可的地步。


2、中國建造2.0—像造汽車一樣造房子

 

“像造汽車一樣造房子”。建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化就是引入工業(yè)化的思維,用標準化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工和一體化實施等為主要特征的建筑生產(chǎn)方式。同時,又結(jié)合了現(xiàn)代化的產(chǎn)業(yè)組織模式和管理方法來管理建筑產(chǎn)業(yè),從而形成的完整的有機的產(chǎn)業(yè)模式。具體場景為:像生產(chǎn)汽車的“零配件到組裝成品”的思路,提前在工廠生產(chǎn)線里進行標準構(gòu)件生產(chǎn),再運到工地,像搭積木似的進行拼裝。

 

▲ 房車,房子和車子共同的親戚!

 

其工業(yè)體系完全接近了汽車工業(yè)體系,包括新型建材的開發(fā)、研發(fā)創(chuàng)意設(shè)計、建筑構(gòu)件、現(xiàn)場的施工裝配。同時也包括類似汽車產(chǎn)業(yè)的后市場服務,同時也依賴于流水線生產(chǎn)設(shè)備、工程機械、電子商務等外部性支持產(chǎn)業(yè)。

 

▲ 驚!這個建筑產(chǎn)業(yè)價值鏈結(jié)構(gòu)很像汽車產(chǎn)業(yè)鏈!

 

建筑工業(yè)化在日本、德國等西方國家在這幾十年取得了長足的發(fā)展,主要有以下優(yōu)點:一是有利于提供施工質(zhì)量。裝配式構(gòu)件是在工廠里預制的,能最大限度地改善墻體開裂、滲漏等質(zhì)量通病,并提高住宅整體安全等級、防火性和耐久性;二是有利于加速工程進度。效率即回報,裝配式建筑比傳統(tǒng)方式的進度快30%左右;三是有利于提高建筑品質(zhì)。建筑業(yè)的玻尿酸,可使建筑產(chǎn)品長久不衰、永葆青春。室內(nèi)精裝修工廠化以后,可實現(xiàn)在家收快遞,即拆即裝,又快又好。四是有利于調(diào)節(jié)供給關(guān)系。提高樓盤上市速度,減緩市場供給不足的現(xiàn)狀,買房從此不用徹夜排隊。行業(yè)普及以后,可以降低建造成本,可有效的抑制房價;五是有利于文明施工、安全管理。傳統(tǒng)作業(yè)現(xiàn)場有大量的工人,現(xiàn)在把大量工地作業(yè)移到工廠,現(xiàn)場只需留小部分工人就行啦,大大減少了現(xiàn)場安全事故發(fā)生率;六有利于環(huán)境保護、節(jié)約資源。現(xiàn)場原始現(xiàn)澆作業(yè)極少,健康不擾民,從此告別“灰朦朦”。此外,鋼模板等重復利用率提高,垃圾、損耗、節(jié)能都能減少一半以上。


3、中國建造2.0—像造汽車一樣造房子

 

“像造智能手機一樣集成房子”—主要引入新型工化中“數(shù)字制造”的理念,基于BIM的平臺,并綜合運用信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等。形成從客戶需求分析、決策、規(guī)劃設(shè)計、審批、構(gòu)件生產(chǎn)、智慧建造、智慧應用集成、智慧運維等全生命周期的數(shù)字實體融合。(這是時代建筑就像一個巨型的手機,上面集成了智能家具、智能娛樂、智能冰箱、智能馬桶...每個"功能組件"都像一個"手機上的微信、QQ 或其它APP) 

 

▲ 生產(chǎn)模式 

 

▲ 被重新定義的建筑 

 

同時建筑的功能也原來的簡單的人的生活交流功能,日益變?yōu)?ldquo;智慧應用服務和需求感知平臺”,未來的建筑可能就像一個智能手機一樣融合了“物理模塊+信息系統(tǒng)+智慧應用模塊”三方面,成了可感知、會呼吸、有意識、能節(jié)能、會管理的“建筑生命體”。

 

智慧建筑:應用服務平臺+需求感知平臺

 

▼ 再驚!這個結(jié)構(gòu)很像智能手機!

 

4、中國建造3.0到底是什么?


中國建造3.0是在借鑒工業(yè).0和數(shù)字制造等理念,在建筑工業(yè)化的基礎(chǔ)上,進行的數(shù)字化升級,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

 

第一,中國建造3.0是互聯(lián)。核心是連接, 要把設(shè)備、生產(chǎn)線、工廠、供應商、產(chǎn)品、客戶緊密地連接在一起。“中國智慧建造3.0” 適應了萬物互聯(lián)的發(fā)展趨勢,將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制 系統(tǒng)、通信設(shè)施通過信息物理系統(tǒng)(CPS)形成一個智能網(wǎng)絡,使得產(chǎn)品與生產(chǎn) 設(shè)備之間、不同的生產(chǎn)設(shè)備之間以及數(shù)字世界和物理世界之間能夠互聯(lián),使得機工作部件、系統(tǒng)以及人類會通過網(wǎng)絡持續(xù)地保持數(shù)字信息的交流。主要包括: 虛擬和現(xiàn)實的互聯(lián)、生產(chǎn)設(shè)備的互聯(lián)、設(shè)備和建筑構(gòu)件的互聯(lián)等。

 

第二,中國建造3.0是數(shù)據(jù)。在數(shù)字建造的背景下大數(shù)據(jù)將呈現(xiàn)爆炸式增長態(tài)勢。數(shù)字工廠的數(shù)據(jù)、建筑構(gòu)件的數(shù)據(jù)、建造過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù),將對建筑的全生命周期管理,企業(yè)的運營、價值鏈的優(yōu)化的優(yōu)化起到重要支撐作用。

 

第三,中國建造3.0是邏輯。“邏輯-設(shè)計-建造”的古老建筑學邏輯,將被重新設(shè)闡釋為“算法—形式—建構(gòu)”的邏輯(觀點來源袁烽 :城市建筑)隨著近年來BIM標準化建設(shè)、PC預制工廠發(fā)展,數(shù)字建造也逐漸從前沿的研究課題走向?qū)嶋H的建造工程。但是作為一個完整的設(shè)計系統(tǒng),數(shù)字建造在如今的工程應用中還只是“鳳毛麟角”,需要更多的專業(yè)人士投入來推動其發(fā)展。誠然,數(shù)字建造并不是“萬靈藥”,傳統(tǒng)建造方式的經(jīng)驗和技術(shù)積累遠超過數(shù)字建造,如今的數(shù)字建造可能需要通過特殊的復雜造型才能體現(xiàn)其精確性、優(yōu)越性,但隨著技術(shù)的發(fā)展、算法的進步,也許有一天數(shù)字建造變得便宜、便捷,或是社會需要模塊化的生產(chǎn),那時我們?nèi)缃竦膰L試將變得有意義。

 

第四,中國建造3.0是集成。更多的智能化設(shè)備、傳感設(shè)備、嵌入式終端嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信 設(shè)施基于BIM+大數(shù)據(jù)+云計算 形成一個智能網(wǎng)絡,使建筑構(gòu)件間、建筑與建筑、建筑與人的活動、建筑與商業(yè)活動服務 能夠互聯(lián),從而實現(xiàn)橫向、縱向和端對端的高度集成。

 

第五,中國建造3.0是創(chuàng)新。其實施過程實際上就是中國建造創(chuàng)新發(fā)展的過程,包括技術(shù)、產(chǎn)品、模式、業(yè)態(tài)、組織等方面的創(chuàng)新將會層出不窮。尤其是建造過程中數(shù)字模擬技術(shù)拓展了人的想像力的實現(xiàn),在加上新型科技材料、機器人精確加工、3D打印技術(shù)的應用,將產(chǎn)生出一些更絢麗的新工藝、新產(chǎn)品。

 

四、中國建造3.0行動方略

 

1、中國建造3.0行動方略


(1)多部門協(xié)作,構(gòu)建行業(yè)生態(tài)

 

值得注意的是中國建造3.0涉及住建、工信、科技、商務等多個部門,需要一起協(xié)作進行資源的優(yōu)化配置才能真正的起到良好的效果。同時積極推動產(chǎn)學研一體化,積極促進各行業(yè)協(xié)會、企業(yè)和研發(fā)機構(gòu)建立相關(guān)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和行推動計劃,促進全行業(yè)的協(xié)調(diào)和合作。

 

(2)優(yōu)先行動--標準、技術(shù)、人才

 

如何中國建造 3.0 的理念和戰(zhàn)略轉(zhuǎn)化為具體行動,應該包括提出系列行動計劃,包括標準化、網(wǎng)絡設(shè)施、信息安全、流程再造、人才培訓、法律政策等,這些都是重要而且必要的行動,但如果一定要更聚焦到三個最核心的行動上的話,那可以考慮將標準、技術(shù)和人才作為中國建造3.0 最優(yōu)先考慮的領(lǐng)域。一是盡快出臺相關(guān)的標準體系。相關(guān)企業(yè)聯(lián)合組成 跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的工作組,加快標準化路線圖的實施,當前重點是同時制定中國建造2.O和3.O的參考模型、術(shù)語及急需標準的制訂工作;二是技術(shù)引領(lǐng)與推廣。就中國建造 3.0 戰(zhàn)略的實施而言,繼續(xù)保持并不斷強化我國在建筑軟件信息化、基礎(chǔ)材料、基礎(chǔ)工藝、基礎(chǔ)裝備、基礎(chǔ)器件以及 交叉融合領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢,并力圖在BIM虛擬仿真、人工智能、智能工廠、智能產(chǎn)品、 信息物理空間(CPS)等新的技術(shù)領(lǐng)域搶占先機。未來如何研究BIM深度應用、數(shù)字工廠、智能建筑應用集成、智能穿戴、智能家居等這些產(chǎn)品“缺芯少魂”的局面;三是人才領(lǐng)先。中國建造3.0導致了對優(yōu)秀員工標準的轉(zhuǎn)變,其 建立在一個開放、 虛擬化的工作平臺之上,重復性的熟練體力和腦力工作不斷被智能機器所替代,人機交互以及機器之間的對話將會越來越普遍,員工從服務者、操作者轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€規(guī)劃者、協(xié)調(diào)者、評估者、決策者。過去的 學科專業(yè)不斷細分的教育模式難以培養(yǎng)能夠駕馭日益復雜綜合的制造業(yè)體系,不僅僅對企業(yè)自身提出了挑戰(zhàn),而且對傳統(tǒng)的教育體制提出了新挑戰(zhàn)。

 

(3)全球鏈接與“創(chuàng)新蜂巢”計劃

 

互聯(lián)網(wǎng)打破了傳統(tǒng)的物理邊界,無論在組織形態(tài)和空間分布形態(tài)來看都呈現(xiàn)“去中心化”時代,科技中心向科技網(wǎng)絡中心轉(zhuǎn)變。建筑科技行業(yè)也需要“蜂巢型”節(jié)點組織來促進科技資源的流動和科技成果孵化。

 

例如:引進歐美等的先進建筑科技人才和資源,加強對我國其它地區(qū)的的高端輻射,實現(xiàn)“引進來、走出去”的國際化跨越發(fā)展和全球性布局,高位融入全球建筑創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈和價值鏈,成為開放發(fā)展的前沿陣地和輻射源。

 

可以設(shè)想以建立以校企合作的形式,以創(chuàng)新示范基地為抓手。融合:領(lǐng)軍企業(yè)、大中院校、中關(guān)村管委會、人才中心、創(chuàng)投機構(gòu)等,打造“線上線下”結(jié)合的“創(chuàng)新蜂巢”。如:科技園區(qū)、小鎮(zhèn)、校企眾創(chuàng)空間、智慧建筑社交平臺、線上課堂等。

 

(4)突出試點示范


以推廣裝配建筑、數(shù)字工廠、智慧工地作為切入點發(fā)現(xiàn)最佳實踐,總結(jié)行業(yè)經(jīng)驗,加強交流推廣,開展試點示范,是過去幾年 推進兩化融合工作的基本思路。借鑒德國工業(yè)4.0和西方建筑工業(yè)化的先進經(jīng)驗,同步推動建筑工業(yè)化和數(shù)字建造。

 

一是在行業(yè)層面建筑信息化。開展數(shù)字工廠應用示范,首先要推廣BIM技術(shù),圍繞推廣普及建筑構(gòu)件—數(shù)字工廠—智慧工地,組織開展裝備智能升級、工藝流程再造、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享、遠程診斷維護等試點,逐步實現(xiàn)車間級、企業(yè)級、項目級、工廠級的智能化改造,不斷探索數(shù)字建造普及過程,促進行業(yè)新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的演進。

 

二是在區(qū)域?qū)用嫱茝V數(shù)字建造系統(tǒng)。在產(chǎn)業(yè)集群內(nèi)構(gòu)建跨企業(yè)的數(shù)字建造生產(chǎn)體系是未來發(fā)展的重要方向,未來的數(shù)字建造制造將是一個復雜的生態(tài)系統(tǒng)。在發(fā)展中我們國要重點選擇一些新型城鎮(zhèn)化的重點區(qū)域,以市場需求為導向展開,如:京津冀、成渝經(jīng)濟圈、西咸新區(qū)、大武漢等重要區(qū)域展開。要以增強國家級產(chǎn)業(yè)集群競爭優(yōu)勢為出發(fā)點,圍繞集群內(nèi)建筑生產(chǎn)裝備的數(shù)字化、建筑信息化、建筑產(chǎn)品數(shù)字化,深化產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同研發(fā)設(shè)計、協(xié)同供應鏈管理、協(xié)同建造和集成應用,探索如何構(gòu)建企業(yè)間高效協(xié)同的數(shù)字建造體系和產(chǎn)業(yè)價值鏈體系。

 

(5)推進園區(qū)建設(shè)

 

改革開發(fā)以來,園區(qū)一直是我國區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的抓手,也是聚集政策、產(chǎn)業(yè)、科技、人才的重要平臺載體。如何創(chuàng)新的發(fā)展智慧建筑主題的新型園區(qū),不但可有力的促進一方經(jīng)濟,還可以成為促進我國建筑產(chǎn)業(yè)的孵化器、創(chuàng)新源和整合器。可設(shè)想根據(jù)不同區(qū)域的發(fā)展階段、要素資源和市場條件發(fā)展各種類型,如:在科技發(fā)展條件好的地方發(fā)展建筑總部經(jīng)濟園區(qū)或智慧園區(qū)、在建筑勞動力豐富的地區(qū)發(fā)展建筑構(gòu)件示范園、在文化資源豐富地方發(fā)展建筑文化旅游園區(qū)、在交通條件好又靠近都市的地方可發(fā)展智慧建筑會議展覽、在工業(yè)技術(shù)比較好的地方可發(fā)展數(shù)字建造園區(qū)和新型建材研發(fā)園區(qū)等。

 

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