智能建造应用热点及发展趋势.pdfVIP

1、智能建造的演变与分类

在我国，20世纪70年代末，计算机开始应用于建筑工程的结构计算中；80

年代，建筑行业开始应用计算机辅助设计(CAD)技术；90年代，计算机开始用于

建筑施工管理。止匕外，作为人工智能的分支，专家系统开始在建筑行业中应用；

而计算机应用在建筑运营维护管理中则是从21世纪开始。

从广义上讲，计算机系统若拥有人类具有的能力，并用于取代人或减少对人的

需求，则可以称之为智能化系统。一般感知、识别、记忆、理解、联想、感情、计

算、分析、判断等都是人类才具有的能力，因此全部拥有或部分拥有这些能力的系

统都可以称之为智能化系统，而若在建造过程中采用了智能化系统则可以称之为

智能建造。从这个意义上讲，按照与人的能力的对应关系以及所应用的智能化系统

的深度，智能建造可以分为以下4类。

(1)计算智能类。是初步的智能建造，起源于20世纪80年代对计算机计算

能力的利用，体现为在建筑设计中应用CAD技术进行设计计算、分析和绘图。利

用计算机出色的计算能力，设计人员可在短时间内针对建筑进行各种分析，大幅缩

短设计周期，提高设计质量。

(2)分析智能类。是中级的智能建造，起源于20世纪90年代对计算机分析

能力和判断能力的应用。主要特点是在系统中针对人工录入的信息，按照一定的模

型进行分析，其结果用于辅助决策。体现为在企业管理及施工管理中，利用信息系

统中已录入的数据，进行数据统计等分析，用于辅助决策，也包括一些自动化设备，

如早期的建筑机器人。

(3)联想智能类。是当前较高级的智能建造，起源于20世纪90年代的GIS

技术，以及进入21世纪以来BIM技术在建造过程中的应用，这使得计算机系统

可以用于记忆带有语义的空间信息，不仅能使系统直观地展示设计结果、生产和施

工过程以及运维管理操作空间，而且能使系统进行空间分析和工程量计算。这类应

用相当于人的联想和计算能力在计算机系统中同时得到实现，可用于虚拟建造和

精细化管理。

(4)综合智能类。是当前较高级的智能建造，起源于过去10多年来对计算机

多方面能力的综合应用。信息一般采用传感器自动采集，通过软件系统进行大数据

分析，或利用大数据进行人工智能学习，例如机器学习和深度学习。如果包含硬件

系统，一般还具有实时控制功能，如施工安全检测系统、施工机器人系统、集成化

施工平台等。甚至可以与GIS技术、BIM技术以及三维激光扫描技术相结合，实

现更具真实感的人机协同和更高水平的管理。

2、智能建造应用热点

建造过程一般包含设计阶段、生产阶段以及施工阶段。另外，因为运营维护阶

段的维护工作也包含设计、生产和施工等环节，也可将运营维护阶段(简称运维阶

段)纳入建造过程。因此，按阶段划分，智能建造可划分为智能设计、智能生产、

智能施工以及智能运维等方面。在每个方面都已经形成了一些应用热点。此外，智

能装备和建筑产业互联网作为智能化系统，为上述方面的两个或多个所共有，并且

本身已经成为应用热点，所以在以下应用热点阐述中单独列出。

2.1、智能设计

目前，依据设计特征，智能设计的应用热点可分为标准化设计、参数化设计、

基于BIM的性能化设计、基于BIM的协同设计以及BIM智能化审图等5个方面。

(1)标准化设计。包含设计元素标准化、设计流程标准化、设计产品标准化。

目前有相当一部分建筑类型已经实现或正在实现标准化设计。以住宅设计为例，标

准化户型、标准化空间、标准化装修等设计与管理流程的标准化已得到大量应用。

(2)参数化设计。指用若干参数描述几何形体、空间、表皮和结构，通过参数

控制获得满足要求的设计结果。在建筑领域，参数化设计应用范围非常广泛。不论

是国家体育场、上海中心大厦、北京大兴国际机场等重大项目，还是异形小艺术馆、

售楼处等都有应用。

(3)基于BIM的性能化设计。利用BIM模型，建立性能化设计所需要的分析

模型，并采用有限元、有限体积、热平衡方程等计算分析能力，对建筑若干方面的

性能进行仿真，以评价设计项目的综合性能。主要应用在建筑室外环境性能化设

计、建筑室内环境性能化设计、结构性能化设计等设计环节。

(4)基于BIM的协同设计。以BIM模型及承载的数据为基础，实现依托于一

个信息模型及数据交互平台的项目全过程可视化、标准化以及高度协同化的设计

组织形式。典型应用场景包括：专业间协同，即在设计的各个专业之间，通过专业

间智能提资进行协同的方式，如