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1、人工智能在建筑业中的应用、案例及业务转型的探索与思考一、产业背景党的十九大报告中提出加快人工智能与实体经济的融合。2017年国务院印发的新一代人工智能发展规划明确提到要加快人工智能与各个行业的融合。2020年，住房和城乡建设部等13部门联合印发关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见，明确提出要围绕建筑产业高质量发展总体目标，以大力发展建筑工业化为载体，以数字化、智能化升级为动力，实现建筑产业转型升级和持续健康发展。同年，住房和城乡建设部等九部门联合印发的关于加快新型建筑工业化发展的若干意见大力推广建筑信息模型(BIM)技术。加快推进BlM技术在新型建筑工业化全寿命期的一体化集成应用。充
2、分利用社会资源，共同建立、维护基于BIM技术的标准化部品部件库，实现设计、采购、生产、建造、交付、运行维护等阶段的信息互联互通和交互共享。试点推进BIM报建审批和施工图BlM审图模式，推进与城市信息模型(CIM)平台的融通联动，提高信息化监管能力，提高建筑行业全产业链资源配置效率。建筑业作为国民经济的支柱产业，是全面建设社会主义现代化国家的重要组成部分，改革开放以来发展快速，建造能力不断增强，产业规模不断扩大，吸纳了大量劳动力，带动了大量关联产业，为经济增长、城镇建设、民生改善、社会就业作出了突出贡献。但同时，我国建筑业仍然面临大而不强，起步较晚，工业化、信息化水平较低，生产方式粗放、劳动效率
3、不高、能源资源消耗较大、科技创新能力不足等问题。在此背景下，高质量发展成为建筑产业发展的核心诉求,这不仅是产业转型升级的内在要求，也是不断满足人民日益增长对美好生活需求的必然选择，同时还是实现碳达峰、碳中和的重要举措。因此，广泛应用人工智能，将会显著降低成本，满足用户个性化的功能需求，增值建筑企业，增加社会福利，改善生态环境。二、应用领域和案例到目前为止，人工智能技术在我国建筑业的很多方面都获得了广泛的应用，其中包括了智能设计、智能生产、智能施工、智能运维、智能装备五个方面，并取得了明显的成效。（一）智能设计建筑智能设计是通过应用现代信息技术、数字化技术和统计分析技术等来模拟人类的然科学思维活
4、动。不断提高计算机的智能化水平，从而使其能够更快、更多、更好地承担建筑设计过程中各种复杂任务，成为设计人员的重要辅助工具。建筑智能设计不仅是一种趋势，而且是建筑设计发展的必然过程。对于建筑师而言，这是对传统建筑设计过程的革新运动。建筑智能设计的发展不仅影响着建筑师的思维方式,同时还更容易促使建筑师朝着绿色建筑，可持续发展、协同设计等新技术方向转变。在建筑市场的数字化浪潮中，建筑设计将面临以数字化转型为主要特征和发展趋势的变革。处于数字化转型的窗口期，建筑设计企业数字化转型升级需要从战略的高度予以重视，需要顺应数字化时代的发展，调整与重塑建筑设计的流程、组织构架，创新商业模式。智能设计依托计算机
5、技术、云计算技术、大数据技术等,可实现对建筑数据的深度挖掘、分析、处理和应用，这对建筑设计工作将产生较大的影响。在未来发展过程中，智能设计将会得到广泛的推广和应用，进一步推动建筑设计的创新前进。目前依据设计特征，智能设计主要可以分为标准化设计、参数化设计、基于BlM的性能化设计、基于BIM的协同设计、Al智能审图以及BIM设计智能化6个方面。其中，AI智能审图已经在万科20多家一线公司中使用。人工智能已成为碧桂园集团未来重点发展方向，其全资子公司广东博智林机器人有限公司正在研发适合建筑工地使用的智能机器人。通过建筑机器人的作业，不仅可以降低房企生产成本，还可以提高房屋建造效率，这一技术有望成为
6、碧桂园业绩的全新增长点。科大讯飞的“城市超脑计划”、小智科技的AI智能审图工具“小智审图”，都涉及采用最新AI技术协助建筑行业审图人员进行施工图审查。强大的计算机运算能力会逐渐承担起简单、重复性工作，让行业设计师把更多的时间用在创意性和体验性工作中。下面主要为智能设计方面的应用案例：1 .中国尊BIM深度应用中国尊，位于北京商务中心区核心区Z15地块，东至金和东路，南邻规划中的绿地，西至金和路，北至光华路，总建筑面积43.7万平方米，其中地上35万平方米，地下8.7万平方米，建筑总高528米，建筑层数地上108层、地下7层（不含夹层），可容纳L2万人办公，每日可接待约1万人次的观光。是北京市最
7、高的地标建筑。项目全专业深化设计BIM模型共652个，过程模型总容量超700GB,最新版大楼整体综合模型达35.4GB。目前，项目REVlT专业族库拥有为本项目专门建立的构件族300余个，覆盖机电、精装修、幕墙、电梯、擦窗机等各个专业。项目已经共开展分区模型综合协调19轮，发现解决模型问题达5600余处，其中协调专业间矛盾超过900处，有效提升深化设计图纸质量。以解决问题、创造效益、减少浪费为基本出发点，项目各参建单位从全过程的BIM工作入手，践行了一系列BlM应用。项目施工阶段在常规BIM应用基础之上，团队采用了超精度的深化设计、超难度的施工模拟、超体量的预制加工、全方位的三维扫描等深度应用
8、。2 .武汉数字城市档案馆项目BIM设计武汉数字城市档案馆项目是武汉城市级建设与城市管理的数据中心与科技展厅，支撑当地政府基础设施与数字城市空间的数字化、网络化、可视化、智慧化需求。项目地上9层，建筑面积8000行，地下3450行，包括数字展厅、数据机房、办公等功能。本项目为全专业BIM正向设计，运用多项自主知识产权软件、采用装配式设计理念，实现工业化加工制造设计的综合楼，项目借鉴造船业箱板式结构体系和造船技术，结合BIM+装配式的模式，将建筑设计标准化、模块化，构配件生产工厂化，组织管理科学化。项目采用中设数字技术股份有限公司CIM软件的BIM+设计解决方案，提供BIM全套正向设计软件、Bl
9、M设计协同平台、BIM应用资源平台。以设计管理平台在线之设计项目从设计阶段的任务单策划、人员策划、进度策划、交付管理、三维校审、电子批、成果交付、成果归档，再到施工阶段的交底、变更洽商、现场服务，最后到竣下的全流程管理。建筑、结构、给水排水、通风空调、电气、智能化全专业BIM正向设BlM设计进度管理及企业高层决策问题。嵌人设计标准与规范、行业使用习惯、经验与结，分为智能设计工具、管理工具和效率工具三大类。CBlM智能设计工具包包括通用建筑、结构、水、暖、电6大模块，300多个功能，从模型设计、视图及图纸设计、标注与注释、构件统计及规范检查等众多智能设计工具等，提高设计效率、交付高质量BlM模型
10、和图纸。采用CBIM软件的BIM+建设管理解决方案：提供BIM+建设协同管理平台BIM项目协同管理平台为基础，从设计到项目移交，工程全过程应用工具和相应业务达效果项目各方清晰、快捷、高效推进Bnl建设，让全过程管理中的时间、成本、质数据可管理。面对项目管理，以数据为中心，打通各业务职能的全程项目协同管理平台。3 .广州BIM智能化审图案例2019年6月，住房和城乡建设部办公厅下发了在广州市开展城市信息模型平台建设试点工作函，要求以工程建设项目三维电子报建为切入点，在“多规合一”平台基础上，建设具有规划审查、建筑设计方审查、施工图审查、竣工验收备案等功能的CIM平台，精简和改革工程建设项目审批程
11、序，减少审批时间，探索建设智慧城市基础平台。2019年11月，广州市启动了房屋建筑工程施工图三维电子辅助审查工作，实现机审与人工审查协同配合，提高项目报建审批数字化和信息化水平，实现工程建设项目BIM数字化推动建设领域信息化、数字化、智能化建设，为智慧城市建设奠定基础。2020年9月底完成了施工图BIM审查系统，2020年10月1日开始试运行。广州市施工图BlM审查系统是PKPM（工程设计软件）自主研发的全专业审查平台，支持自主、安全、可控的BlM统一报审数据格式GBD,对建筑、结构、水暖电、人防、消防、节能等全专业进行智能审查。与广州市施工图设计文件审查管理系统对接，实现了“二维图审联合审图
12、+BIM审查”的创新运营模式，为全国BIM技术应用落地提供全新示范。与ClM（城市信息模型）平台对接，实现了全国首个“平台对审查成果与CIM城市模型的对接融合”解决方案。（二）智能生产建筑智能生产又称为智能制造，建筑部品/部件的制造作为工程建造的一环，既有工业生产的属性，又有建筑工程的特点。实现智能制造的核心是实现建筑部品/部件的工业化制造，其主要范式是通过数据技术驱动智能设备，使制造过程充分融入数字化、智能化、柔性化和高度集成化，从而实现建筑行业升级。要实现建筑部品/部件的智能制造，需在制造各阶段紧密围绕“数字”开展设计、生产、管理工作，以BIM、5G、人工智能、大数据等新一代信息技术为基础
13、建设工业互联网，通过数字工艺、智能指令、精密传感来驱动智能设备进行生产。目前，我国在推动建筑部品/部件智能制造当面已积累了一定的基础，例如，我国已经拥有世界最大的BlM技术应用的体量，在机器人的研制方面也已起步。下面主要为智能生产方面的应用案例：1 .基于工业机械臂的飘窗钢筋网生产项目智能制造技术应用深圳长圳公共住房项目位于光明新区光侨路与科裕路交会处东北侧，项目用地面积约20.7hm,其中二类居住用地面积约16h,道路、水域和绿化面积约4.78hm。2017年12月8日，由中建科技、深圳市建筑设计研究总院和中建二局联合体以438亿元中标深圳长圳公共住房项目，是目前全国规模最大的装配式公共住房
14、项目，项目总建设规模约115万11计容建筑面积85.7万Itf,包括住宅建筑面积不超过76万面,商业建筑面积约65万11公共配套设施3.2万行，车库等不计容面积约30万Itf。本项目自部署中建科技（深汕）绿色产业园PC构件工厂钢筋生产车间以来，为项目提供飘窗的钢筋网笼绑扎生产作业。由于其智能生产效率高，飘窗产品通过质管部合格验证，质量合格率高，得到工厂领导和施工项目方的极大认可及赞扬。该项目的应用场景主要为自动化供料环节和钢筋自动化绑扎。自动化供料环节通过钢筋调直弯折机对钢筋原材料进行智能化加工生产，保钢筋标准化。针对加工好的钢筋进行分拣，实现钢筋加工后无人化，机械臂分拣，码放专用料盒内，通过
15、传送带分别运送至人工钢筋绑扎区和机械臂自动化绑扎区进行作业。钢筋自动化绑扎通过两台机械臂协同作业，通过软件编程控制机械管在交叉区域平稳，不干涉的进行钢筋摆放、绑扎等工作，针对绑扎点采用具有自动化固定、工业视觉识别，对钢筋交叉点进行识别绑扎工作。该项目将全面应用绿色建造技术，在建筑的全寿命周期内，最大限度节约资源，节能、节地、节水、节材、保护环境和减少污染，为人民提供健康适用、高效使用，与自然和谐共生的建筑。同时，智慧建造平台的采用，将全面贯通于长圳公共住房及其附属工程项目的设计、商务、生产、施工、及运维各环节，将人员、流程和业务三者进行关联，基于BlM轻量化模型进行各环节的信息互联互通。2 .
16、深圳第三人民医院应急院区项目钢结构智能制造技术应用2020年1月28日，深圳决定建设深圳市第三人民医院二期工程应急院区（下称“深圳应急医院”），项目位于龙岗区，占地面积6.8万平方米、建筑面积5.9万平方米，可提供1000张床位（含ICU16床）。中建科工作为EPC（国际通用的工程总承包产业的总称）的总承包单位，快速响应政府决策，克服施工资源组织困难、疫情集中爆发、多专业交叉作业、场地狭窄、周边环境条件复杂等困难，采用前沿的设计理念、先进的建造技术和强大的智慧系统，充分借助科技的力量，在20天的极限工期内完成建设任务。通过BlM技术提供信息载体，运用数据管理平台进行全专业协同工作，实现了全生命
17、周期的可视化管控功能。设计启动即开展基于BlM的虚拟建造工作。深圳应急医院为钢结构模块化建筑，隔离病房及配套用房采用2560个标准化钢结构箱体组拼而成，现场所有的房子就像“搭积木”一样组装起来，3500多件型材主件由全自动钻锯锁生产线钻孔及锯切，15000多件零件板由下料中心4台全自动等离子切割机快速批量下出，并经机器人自动分拣、AGV小车自动物流配送至主车间装配，然后由机器人进行全自动快速焊接。项目所需的2000吨的钢结构加工任务仅仅用3天的时间即完成，确保了工程如期完成及交付。（三）智能施工智能施工主要是通过利用BIM.物联网、云技术、大数据、移动技术、人工智能等新兴信息技术实现施工建造模
18、式的转型，支撑行业高质量发展，推动建筑业数字化，满足我国对新发展模式的核心要求。智能施工的主要任务有：智慧工地应用以一种“更智慧”的方法来改进工程各干系组织和岗位人员相互交互的方式，以便提高交互的明确性、效率、灵活性和响应速度；通过智慧化施工工艺的应用，在满足工程质量的前提下，实现低资源消耗、低成本及短工期，最后获得高收益等目标；通过装配式建筑智能化施工实现节能、环保、节材的目标，建筑品质好，施工工期短，且后期方便维护。碧桂园已经在安排生产适合机器人使用的铝模、顶架、爬架、墙板，正在全力以赴用机器人建房子。结合当前行业发展现状，目前主要的应用场景集中在智慧工地应用、装配式建筑智能施工、智能化施
19、工工艺及智能平台建设等方面。主要案例如下：1 .通州区丁各庄公租房项目通州区丁各庄公租房项目位于北京市通州区宋庄镇丁各庄村，东侧、南侧临丁各庄村，西临为原状苗圃，北临北京工商大学嘉华学院，由公租房、增配商业、居住公服、幼儿园、地下车库组成。该项目地下为钢筋混凝土结构，住宅4层以上为装配式混凝土结构，建筑面积为3435万,地下总建筑面积为14.26万m,地上建筑总建筑面积为20.09万mo该项目采用广联达协筑产品、智慧工地产品及BIM5D产品综合使用作为BIM技术应用协作管理平台，在施工过程中将“BIM+智慧工地”技术作为工程项目管理和技术手段，运用智慧建造应用系统以BlM云平台为集成平台，通过
20、三维模型数据接口实现土建钢结构、机电、幕墙等多个专业模型集成，并以BlM集成模型为载体将施工过程中的进度、合同、成本、工艺、质量、安全、图纸、材料、劳动力等信息集成到同一平台。利用BlM模型的形象直观、物联网的智能感知特性，为施工过程中的进度管理、现场协调、合同成本管理、材料管理、劳务管理等关键过程及时提供准确的构件几何位置、工程量、资源量、计划时间、空间定位等，帮助管理人员进行有效决策和精细管理，减少施工变更缩短项目工期，控制项目成本，提升质量，利用数据辅助项目管理，打破各参建单位、各部门信息壁垒，优化流程，提高效率，提高工程建设质量及项目综合管理水平。（四）智能运维智能运维是利用云计算、I
21、oT（InternetofThings,物联网）、BIM.大数据等新一代信息技术对实体建筑进行归类汇总、整理分析、定性与定量评价、发展预测等，进行建筑实体的综合管理，为客户提供规范化、个性化服务，使运维管理朝着正规化、系统化、专业化的方向发展。智能运维通过制定有效的维护计划，合理安排维护资源，促使维护人员高效快速地完成工作并对维护人员进行有效的考评分析，提高了维护管理的工作效率，降低了维护成本。智能运维的应用主要包括智能化空间管理、智能化安防管理、智能化设备管理、智能化能源管理、智能化巡检管理、基于BIM的综合运维管理平台等。关于智能运维的相关案例主要有：1 .广联达信息大厦项目BIM智慧运维
22、应用广联达信息大厦位于北京市海淀区中关村软件园二期，占地面积10041.76m2,建筑面积29959.76m,建筑总高度24m,建筑共8层，其中地上6层，建筑面积18432.07m,地下2层，建筑面积11527.69m。如图7T3所示。主要用于公司办公及软件开发，可容纳1200人办公，该项目利用BIM及物联网技术，为本项目定制开发了全局化的运维管理平台，通过标准的技术协议和接口实现对各子系统进行集成，构建集中统一的建筑运行管控中心，通过数据驱动提升整体运营管理能力，摆脱单个业务系统的局限性，实现各子系统统一部署、统一管理、统一调度，为管理者提供决策辅助。该项目的主要应用内容包括：设备管理、报警
23、管理、安全管理、消防管理能耗管理以及空间管理。（五）智能装备在建筑领域的智能装备应用主要为模架装备、3D打印装备以及建筑机器人等方面，主要案例如下：1.机器人在凤桐花园项目中的应用该项目位于佛山顺德机器人谷，总用地面积41966m2,总建筑面积137617行，共8栋高层住宅，楼高1732层不等，最大建筑高度98.35m,凤桐花园项目智能建造应用主要分为建筑机器人、BIM数字化及智能建筑装备。作为智能建造试点项目，凤桐花园承载着建筑业转型升级的重任，在国内首次将建立机器人作为代替人工的最佳解决方案。当前在凤桐花园项目中，运用了措施类机器人、土建类机器人、修整类机器人、装修类机器人4大类17款，各
24、类机器人皆为自研产品，当前已进入项目实用阶段。三、未来发展趋势当前，人工智能技术在建筑业中的规划设计、建筑设计和工程管理领域已经逐渐开始了应用和推广，但在具体的建筑设计内容上还有很大提高的空间。同时，在以自动化、智能化为核心的技术变革之下，建筑业在未来对于人类劳动力的需求将大幅下降。可以预见在未来十年的时间里，建筑业将会发生天翻地覆的变化。其中，最大的变化就是，随着智能化的深入，人工智能与自动化设备将逐步替代人类接管施工现场。 装配式建造技术与3D打印技术的结合，实现现代建筑项目流程上的最大转变； 无人机捕获的空中数据对项目进度进行检测，实现工地原材料状况、工人位置和状态等实时数据的整合； 可以看到包括挖掘机在内的多种基础作业初步实现自动导向机器的应用，并推广到更多复杂的作业领域； 建筑软件预测施工进展，并对简单项目管理任务做出决策； 自动化机器将接管施工现场大部分的任务，从运来原材料和运走废物的自动驾驶卡车，到自动组装预制部件转移到预定地点的机器人，人类将开始在建筑工地上为机器人让步。四、业务转型思考(一)可拓展的业务领域智慧建筑领域里面相关某个领域的规划。如对智慧工地领域的研究。(二)问题和难点专业性较强，跨度较大。
