摘 要：探討了數(shù)字化和智能化技術(shù)在建筑施工行業(yè)中的應(yīng)用，通過對智能建筑技術(shù)的定義和關(guān)鍵技術(shù)的解析，闡述了人工智能、BIM和模塊化技術(shù)在建筑施工中的具體應(yīng)用。研究涵蓋了智能建造技術(shù)在勘察設(shè)計、施工建造和運營維護階段的創(chuàng)新應(yīng)用，利用BIM模型、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能設(shè)備，提高了施工效率和管理水平，確保項目順利進行。研究結(jié)果顯示，智能建造技術(shù)不僅能夠提高施工效率，減少資源浪費，還能夠在運營維護階段通過智能化管理系統(tǒng)進行設(shè)備監(jiān)測和風(fēng)險預(yù)警，提高設(shè)備的可靠性和使用壽命。

關(guān)鍵詞：智能建造技術(shù)；工程建設(shè)；創(chuàng)新應(yīng)用

中圖分類號：TU74 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-6903（2024）08-0038-03

0 引言

隨著數(shù)字化與智能化的迅猛發(fā)展及其創(chuàng)新應(yīng)用的不斷拓展，建筑施工行業(yè)迎來了數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智能化升級的嶄新契機。廣泛采納智能建筑技術(shù)，不僅能夠顯著提升建筑項目的品質(zhì)與持久性，還能助力節(jié)能減排與管理效能的改善。為了深入推動智能建筑技術(shù)的普及與應(yīng)用，必須堅定致力于加強研究與技術(shù)創(chuàng)新的投入，積極推動相關(guān)政策的落地與實施，并提供必要的經(jīng)濟激勵措施。此外，還需建立健全的管理體系與推廣機制，以確保智能建筑技術(shù)的穩(wěn)健發(fā)展與廣泛應(yīng)用[1]。

1 智能建造內(nèi)涵及關(guān)鍵技術(shù)

智能建筑作為工程建設(shè)領(lǐng)域的一種創(chuàng)新發(fā)展方式，通過深度融合數(shù)字科技與工程建設(shè)系統(tǒng)，實現(xiàn)了技術(shù)的高度集成。該模式基于人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)、BIM及模塊化等核心技術(shù)的綜合運用，為工程建造領(lǐng)域帶來了顯著的創(chuàng)新和發(fā)展動力，有力地推動了建筑行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐[2]。

1.1 智能建筑技術(shù)定義

智能建筑技術(shù)作為一種融合信息、通訊與控制等先進科學(xué)方法的技術(shù)架構(gòu)，其發(fā)展歷程涵蓋了從傳統(tǒng)智能化、集成智能化，到智能網(wǎng)聯(lián)化，直至人工智能化的4個階段[3]。其主要目標(biāo)在于實現(xiàn)對建筑環(huán)境、設(shè)備以及系統(tǒng)的智能化監(jiān)控、操作和管理。隨著技術(shù)的不斷進步與迭代，智能建筑技術(shù)已從早期獨立設(shè)備的智慧化階段，逐步演進至當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)與AI時代。其智慧化程度持續(xù)得到增強，并在建筑能源運營、自動操作、環(huán)保檢查以及設(shè)備維護等多個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了全面的智慧化。

1.2 人工智能技術(shù)

人工智能跨越多個關(guān)鍵領(lǐng)域，涵蓋機器學(xué)習(xí)、知識搜索、智能化的知識管理體系、智能機器人、具備獨立推斷和發(fā)現(xiàn)能力的技術(shù)以及計算機視覺等方面。在建筑行業(yè)，人工智能技術(shù)的應(yīng)用日益普遍。在建設(shè)項目運營過程中，人工智能科技已廣泛滲透至構(gòu)造設(shè)計、實地布局規(guī)劃、項目預(yù)算制定以及項目收益評估等多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)[4]。

目前，C/S環(huán)境下的建筑施工管理系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，該系統(tǒng)囊括了施工人員管理、施工進度監(jiān)控、分包合同管理等多個方面，致力于實現(xiàn)工程管理的精細(xì)化。隨著建筑機器人的崛起，它們正逐步成為關(guān)鍵的建筑輔助設(shè)備，替代人類執(zhí)行高級任務(wù)及高風(fēng)險工作。人工智能技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，將進一步推動建筑行業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展，提升工程管理的效率與質(zhì)量，為建筑領(lǐng)域帶來更為廣闊的機遇與多方位挑戰(zhàn)。

1.3 BIM技術(shù)

BIM技術(shù)作為一種先進的工程數(shù)據(jù)模型，其基礎(chǔ)在于三維數(shù)字技術(shù)，該技術(shù)全面整合了從工程設(shè)計、施工到維護等整個項目流程中的各項相關(guān)數(shù)據(jù)。通過BIM技術(shù)所建立的信息化模型，將建筑信息的表達形式從傳統(tǒng)的二維圖紙轉(zhuǎn)變?yōu)槿S數(shù)字模型，實現(xiàn)了從圖像到數(shù)字的跨越。

在控制建設(shè)周期方面，BIM技術(shù)相較于傳統(tǒng)的設(shè)計和施工方法展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢，有效降低了出錯的可能性。此外，BIM技術(shù)的價值不僅僅局限于設(shè)計與施工環(huán)節(jié)，其在未來的建筑運行、保養(yǎng)及設(shè)備管理中同樣發(fā)揮著重要作用。BIM技術(shù)能夠顯著提升工作效率，減少錯誤發(fā)生，縮短工作周期，進而降低整體建設(shè)成本。

目前，BIM技術(shù)已在施工過程中得到廣泛應(yīng)用，涵蓋了三維模型的創(chuàng)建、VR技術(shù)的推廣、施工方案的仿真模擬以及對潛在疏忽和遺漏的及時修補等多個方面。這些技術(shù)應(yīng)用不僅有助于提升施工效率，還有效降低了重復(fù)制造的可能性，為項目的成功實施提供了有力保障。

1.4 模塊化技術(shù)

傳統(tǒng)的建筑施工流程通常遵循主體結(jié)構(gòu)建設(shè)、保養(yǎng)及裝飾的既定順序。然而，隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，如裝配式結(jié)構(gòu)和裝配式裝飾等創(chuàng)新技術(shù)的引入，顯著提升了施工效率。盡管如此，這些創(chuàng)新方法仍在一定程度上遵循了傳統(tǒng)的建設(shè)流程。比如船舶制造領(lǐng)域的制作過程與建筑施工存在顯著差異。船舶制造過程中，結(jié)構(gòu)與裝飾在生產(chǎn)階段已融合為模塊化單元，實現(xiàn)了模塊化生產(chǎn)，僅需完成組裝即視為施工完成。這一模式對技術(shù)要求極高，需確保各組件間順暢連接。因此，在模塊化設(shè)計過程中，BIM技術(shù)的運用至關(guān)重要[5]。

建筑師與工程團隊可借助BIM技術(shù)，在設(shè)計階段即進行模塊化的規(guī)劃與定制。BIM模型能夠虛擬展示建筑結(jié)構(gòu)與裝修的集成情況，通過模擬和分析各構(gòu)件間的相互關(guān)系，確保設(shè)計的精確性與可靠性。此外，BIM模型與生產(chǎn)、建設(shè)環(huán)節(jié)實現(xiàn)無縫對接，確保從設(shè)計到裝配的全程信息共享與協(xié)作。

借鑒智能制造的成功經(jīng)驗，智能建造能夠?qū)崿F(xiàn)更高效、精確的施工，有利于縮短建設(shè)周期，降低資源浪費和錯誤發(fā)生的可能性。隨著技術(shù)的不斷進步與應(yīng)用的推廣，智能建造將推動建筑行業(yè)向更加智能、可持續(xù)的方向發(fā)展。

2 工程建設(shè)管理中智能建造技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用

隨著當(dāng)今世界信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，各種新技術(shù)層出不窮，將新一代技術(shù)引入到工程施工技術(shù)中，并應(yīng)用于施工管理領(lǐng)域中，可以提高施工各個環(huán)節(jié)的效率，使建筑行業(yè)的工作變得更加高效、有力。

2.1 勘察及設(shè)計階段

在項目施工啟動之前，建筑施工團隊?wèi)?yīng)將工程地質(zhì)的詳細(xì)研究委托給專業(yè)的調(diào)查單位，并基于其調(diào)查結(jié)果來制定詳盡且適宜的工程設(shè)計。地質(zhì)勘查工作應(yīng)全面涵蓋對工程地質(zhì)的測量、檢驗、數(shù)據(jù)收集及制圖等所有必要環(huán)節(jié)。在設(shè)計階段，應(yīng)明確規(guī)劃并嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計方案，包含施工藍圖在內(nèi)的所有設(shè)計要素亦需精心策劃[6]。

隨著智能科技的持續(xù)進步，勘察設(shè)計者已具備將前沿科技融入地質(zhì)研究、信息搜集及設(shè)計分析改進流程的能力，此舉顯著提升了勘察設(shè)計的精準(zhǔn)性與完整性。

在地質(zhì)勘查過程中，首先需進行深入的勘探工作，包括運用如雷達等先進檢測手段，自動捕捉、辨識并保存地質(zhì)、水文等環(huán)境相關(guān)信息。需運用智能化的遙感數(shù)據(jù)分析方法，通過對測量數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)的科學(xué)解讀，對建筑工地的多維度勘查資料進行高效處理，以迅速獲取有價值的設(shè)計參考資料，并實現(xiàn)勘查資料的自動化分類。

BIM技術(shù)作為當(dāng)前建筑工程領(lǐng)域的核心技術(shù)之一，在設(shè)計與運行方面均發(fā)揮著舉足輕重的作用。將BIM技術(shù)與GIS技術(shù)、VR技術(shù)相結(jié)合，能為建筑設(shè)計提供更為豐富的三維信息。例如，將BIM模型有效應(yīng)用于GIS領(lǐng)域，能夠高效處理復(fù)雜的空間關(guān)系，如線路和橋梁等工程項目，為工程設(shè)計提供更為優(yōu)越的數(shù)字分析工具和沉浸式體驗。

2.2 施工建造階段

在現(xiàn)代工程建設(shè)管理的語境下，智能建造技術(shù)的運用正逐步革新傳統(tǒng)的施工模式，特別是在施工建造階段。當(dāng)施工圖設(shè)計經(jīng)過嚴(yán)格審核并獲得通過后，業(yè)主將委托專業(yè)的施工團隊開展實地的建設(shè)工作。這一階段的工作涉及多方面的細(xì)致考慮，包括但不限于選址規(guī)劃、建設(shè)設(shè)計、材料調(diào)配以及項目控制。更為突出的是，智能設(shè)備在施工過程中的創(chuàng)新應(yīng)用已成為不可或缺的一部分。

通過BIM模型的運用，施工團隊能夠模擬并驗證現(xiàn)場布局，預(yù)先發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，確保在項目啟動前排除所有不合理因素。利用BIM模型，對加工場地、生活區(qū)以及臨時設(shè)施等進行合理規(guī)劃，并通過模擬確定最優(yōu)排布方案，可確保工程的順利進行。

在材料管理方面，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用顯得尤為關(guān)鍵。借助RFID技術(shù)，建筑材料能夠被快速、準(zhǔn)確地采集和加工。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)對物料的實時跟蹤和監(jiān)控，從而確保物料管理的便捷性和精確性。該技術(shù)不僅提高了施工效率，也提升了管理水平，確保了材料的及時供應(yīng)和合理使用。

智能設(shè)備在施工中的應(yīng)用同樣是創(chuàng)新施工的重要體現(xiàn)。與傳統(tǒng)施工模式相比，無人機、自動化機械臂、3D打印設(shè)備和機器人等智能設(shè)備在施工現(xiàn)場的引入，顯著提高了工作效率。例如，無人機被用于工地的空中監(jiān)控和進度跟蹤，自動化機械臂則能夠執(zhí)行精確的材料搬運和安裝工作。此外，3D打印技術(shù)被用于快速構(gòu)建復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)，而機器人則能在高風(fēng)險或難以人工操作的環(huán)境中發(fā)揮重要作用。

2.3 運營維護階段

在各項工程建設(shè)圓滿竣工并投入運營后，業(yè)主需承擔(dān)起組織設(shè)備維護、區(qū)域清潔與安全管理，以及基礎(chǔ)設(shè)施維護與管理的責(zé)任。為達成這一目標(biāo)，借助智能化技術(shù)，業(yè)主能夠有效實現(xiàn)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和各類設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測，對地區(qū)人流進行全方位監(jiān)控，及時識別潛在風(fēng)險并預(yù)先發(fā)出警示。

基于大數(shù)據(jù)和云計算的智能化建筑管理系統(tǒng)，在此過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。該系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)、BIM等先進技術(shù)，智能檢索并實時分析運行過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，深入挖掘其中蘊含的信息，為建筑運營和決策提供優(yōu)化支持。借助此系統(tǒng)，業(yè)主可遠(yuǎn)程監(jiān)控各設(shè)備的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備故障或異常，從而增強設(shè)備的可靠性并延長其使用壽命。

云計算技術(shù)則能夠存儲、計算并優(yōu)化處理涉及安全、設(shè)備等多維度、多層次的建設(shè)管理信息，為運行單位提供全方位的監(jiān)控、預(yù)警以及決策分析支持，顯著提升運行和管理的效能。通過智能化技術(shù)可對設(shè)備維護、衛(wèi)生管理以及基礎(chǔ)設(shè)施維護和管理進行遠(yuǎn)程監(jiān)控，展現(xiàn)出強大的人流監(jiān)測和風(fēng)險預(yù)警能力。以大數(shù)據(jù)和云計算為基礎(chǔ)的智能化建筑管理系統(tǒng)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對運行數(shù)據(jù)的智能分析和深度挖掘，為決策提供有力支持，更能有效優(yōu)化運行效能。借助云計算，全面處理與安全、設(shè)備等相關(guān)的多維、多層次建設(shè)管理信息，可為運行單位提供全方位的監(jiān)控、預(yù)警及決策分析支持，進一步提升了運行和管理水平。

3 智能建造技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)與發(fā)展展望

智能建造技術(shù)的發(fā)展前景廣闊，然而目前面臨諸多挑戰(zhàn)，包括缺乏中長期發(fā)展策略、智能建造技術(shù)體系尚未完善以及關(guān)鍵技術(shù)和普遍技術(shù)尚未實現(xiàn)大規(guī)模普及。要推動智能建造技術(shù)的發(fā)展，建筑行業(yè)亟需制定明確的發(fā)展戰(zhàn)略，結(jié)合工業(yè)化和信息化，深入推進智能技術(shù)與工程建設(shè)技術(shù)的融合。

政策引導(dǎo)是智能建造技術(shù)發(fā)展的重要保障。政府應(yīng)出臺具體的政策措施，支持智能建造技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，提供財政補貼和稅收優(yōu)惠，以激勵企業(yè)進行技術(shù)創(chuàng)新。應(yīng)建立統(tǒng)一的智能建造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，確保技術(shù)應(yīng)用的規(guī)范性和統(tǒng)一性，促進智能建造技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)模化發(fā)展。

在技術(shù)層面，需加強基礎(chǔ)共性技術(shù)和關(guān)鍵核心技術(shù)的研究與開發(fā)。例如，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計算等技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用潛力巨大，相關(guān)研究應(yīng)側(cè)重于這些技術(shù)的集成應(yīng)用和優(yōu)化提升。應(yīng)大力推動BIM技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，通過BIM技術(shù)的普及，促進建筑信息的共享和協(xié)同，提高設(shè)計和施工的精度和效率。

跨學(xué)科的協(xié)同創(chuàng)新是智能建造技術(shù)發(fā)展的重要路徑。建筑行業(yè)應(yīng)加強與信息技術(shù)、材料科學(xué)、環(huán)境工程等領(lǐng)域的合作，推動跨學(xué)科的技術(shù)集成與創(chuàng)新。在智能建造技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用過程中，應(yīng)注重實踐與理論的結(jié)合，通過實際工程項目的應(yīng)用，驗證和優(yōu)化智能建造技術(shù)，為未來的技術(shù)推廣和應(yīng)用提供經(jīng)驗和參考。

4 結(jié)束語

智能建造技術(shù)的發(fā)展為建筑行業(yè)帶來了革命性的變革，推動了從傳統(tǒng)建造模式向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型。在工程建設(shè)的各個階段，智能建造技術(shù)通過集成人工智能、BIM、物聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)，不僅提高了施工效率和管理水平，還顯著提升了建筑項目的品質(zhì)和可持續(xù)性。政策引導(dǎo)和技術(shù)創(chuàng)新是智能建造技術(shù)發(fā)展的重要保障，應(yīng)制定明確的發(fā)展戰(zhàn)略和政策措施，支持技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用，推動技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)?；l(fā)展。建筑行業(yè)需加強基礎(chǔ)共性技術(shù)和關(guān)鍵核心技術(shù)的研究，促進跨學(xué)科的協(xié)同創(chuàng)新，推動智能技術(shù)與工程建設(shè)技術(shù)的深度融合。

參考文獻

[1] 淑桃.工程建設(shè)管理中智能建造技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用[J].建筑經(jīng)濟，2021，42（4）：49-52.

[2] 趙立閣.工程建設(shè)管理中智能建造技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用[J].《中文科技期刊數(shù)據(jù)庫：（引文版）工程技術(shù)》，2021，42（4）：49-52.

[3] 杜秉旋，顏特亮.探討智能建造技術(shù)在工程建設(shè)管理中的應(yīng)用[J].絲路視野2021（22）：127-128.

[4] 王可飛，郝蕊，盧文龍，等.智能建造技術(shù)在鐵路工程建設(shè)中的研究與應(yīng)用[J].中國鐵路， 2019（11）：45-50.

[5] 李擁政.智能建造技術(shù)在鐵路工程建設(shè)管理中的應(yīng)用[C]//中國智慧工程研究會智能學(xué)習(xí)與創(chuàng)新研究工作委員會.2020年智慧工程建造設(shè)計座談會（一）論文集.中鐵三局集團華東建設(shè)有限公司，2020：7.

[6] 吳俊.建設(shè)工程智慧建造體系構(gòu)建及實踐[J].重慶大學(xué)，2022 （4）：120.