中国工程院院士肖绪文:在推行智能建造过程中,BIM技术扮演什么角色?

中国工程院院士肖绪文:在推行智能建造过程中,BIM技术扮演什么角色?插图
文 | 肖绪文

来源 | 中国建筑业BIM应用分析报告(2021)

肖绪文:中国工程院院士。1977年毕业于清华大学房屋建筑系,后在同济大学进修MBA。

历任中建济南设计院院长、中建八局副总工,总工、中建总公司科技部总经理等职务,现任中国建筑股份有限公司首席专家、中国建筑业协会副会长、中建协绿色建造与智能建筑分会会长、专家委主任。

他从基层做起,当过战士,做过设计,长期从事施工、设计与科技管理工作,具有丰富的设计施工经验。

他在超大平面混凝土等复杂结构施工、预应力钢结构施工、绿色施工和绿色建造等领域造诣深厚,先后获国家科技进步二等奖4项,省部级科技一等奖5项,主副编国家和行业标准6部,主编和出版专业技术书籍十余部,其中参加主编的《建筑施工手册》被誉为“推动我国科技进步的十部著作”之一。

01BIM为代表的数字技术对行业发展有什么作用?

1、作为国民支柱产业之一,您是如何看待建筑业这些年发展的?在行业发展的过程中,以BIM为代表的数字化技术将起到怎样的作用?

改革开放以来,我国建筑业发展迅速,取得了巨大成绩。主要有以下几个方面:

一是国民经济的支柱产业作用更加突出,2020年建筑业增加值占国内生产总值比重为7.18%,带动上下游50多个产业发展,并提供了大量的就业岗位。

二是为城镇化建设和民生改善作出重要贡献,2020年我国城镇化率超过60%,2019年我国城镇居民人均住房建筑面积为39.8平方米,比1978年提高了近5倍。

三是我国建造水平不断提升,全球前10位的超高层建筑我国占据7位,诸如国家体育场(鸟巢)、北京大兴国际机场、G20杭州峰会主会场等一批公共建筑惊艳世界,我国在超深、超长、超高和超大跨等工程结构领域的建造能力持续提升,广受世人赞誉。

四是我国建筑业对外承包营业额稳步增加,国际竞争力提高,2019年对外承包营业额与合同额分别比上年增长2.28%和7.63%,占全球250强总额度的24.4%。

建筑业经历了高速发展的过程,随着社会发展的不断变化,将进入到高质量发展的阶段。

在此过程中,以BIM为代表的智能化建造技术对于推动建筑业技术进步至关重要。很难想象如果没有数字化技术赋能,类似“两山”医院这样的工程奇迹能够如此高效完成。

2011年、2015年、2016年,住建部先后发布了多个关于建筑业信息化发展纲要和推进建筑信息模型应用的指导意见的文件,要求建筑业企业对BIM、大数据、云计算、物联网、3D打印以及智能化等技术进行开发应用。

现在,我国已经拥有世界最大的BIM技术应用的体量,但我们还鲜有成熟的自主知识产权BIM基础平台和三维图形系统及其引擎,需要引起重点关注。

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02推行智能建造过程中,BIM技术扮演什么角色?

2、国家大力推行智能建造,您认为将会解决行业发展的哪些问题?在推行智能建造的过程中,BIM技术扮演着怎样的角色?

基于目前我国建筑业的现状分析和政策导向,建筑业推进智能建造已是大势所趋,重点体现在以下方面:

一是建筑业高质量发展要求的驱使。

建筑业要走高质量发展之路,必须做到“四个转变”:从“数量取胜”转向“质量取胜”;从“粗放式经营”转向“精细化管理”;从“经济效益优先”转向“绿色发展优先”;从“要素驱动”转向“创新驱动”。实现这些转变,智能建造是重要手段。

二是工程品质提升的需求。

进入新时代,经济发展的立足点和落脚点是最大限度满足人民日益增长的美好生活需要,其中工程品质提升是公众的重要需求。工程品质的“品”是人们对审美的需求;“质”是工艺性、功能性以及环境性的大质量要求。推进智能建造是加速工程品质提升的重要方法。

三是改变建筑业作业形态的有力抓手。

建筑业属于劳动密集产业,现场需要大量人工,如何坚持“以人为本”的发展理念,改善作业条件,减轻劳动强度,尽可能多地利用建筑机械,乃至施工作业机器人取代人工作业,已经成为建筑业寻求发展的共识。

四是提升工作效率,推动行业转型升级的必然。

目前建筑业劳动生产率不高,主因是缺少建造全过程、全专业、全参与方和全要素协同实时管控的智能建造平台的高效管控,缺少便捷、实用和高效作业的机器人施工。

五是实现“零距离”管控工程项目的高效工具。

推进智能建造充分发挥信息共享优势,借助于互联网和物联网等信息化手段,建造相关方可以便捷使用的工程项目建造管控平台,实现零距离、全过程、实时性的管控工程项目。

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在推行智能建造的过程中,BIM技术具有至关重要的作用。工程建造过程复杂,应在工程建造服务、管理、场景和流程再造、创新和固化管理流程的基础上做好智能建造的顶层设计,进行总体部署和系统推进。

在工程建造管控平台的开发上,应坚持行业主导的原则,会同软件开发商“化整为零”开发若干子系统,在推广应用的基础上持续改进,进而针对工程项目的不同需求进行相应子系统组合,实现若干子系统的“积零为整”,逐渐形成适于工程项目多方协同的系统化管控平台,实现对工程项目实施的全过程、全要素和全参与方的管控,最终创建具有我国原创血统的工程项目建造的信息流、物资流、资金流实时管控和运行的系统化工作平台。

在智能建造的推进中,BIM技术的两大特征将强力支撑智能建造的高效实施:

一是BIM技术的可视化特性,三维图形描述、图形引擎和平台的开发以及建筑的三维空间描述,是支撑智能建造的基础工作,可实现建筑产品和建造过程的真实感表达。

二是BIM模型可以实现更加形象化的专业协同设计,基于BIM进行工程项目管控的系统软件开发,对工程立项、设计与施工策划进行全专业、全过程、全系统策划协同,促使建筑产业链条的相关方数据共享,进而实现时空概念的高效精准管控具有不可替代的重要作用。

03BIM技术的发展要注重哪些方面?

3、落到BIM技术本身,现阶段我国BIM技术的发展处于怎样的阶段,BIM技术的发展要注重哪些方面?

BIM本质是几何图形的数字化表达的系列软件。我国建筑业推进BIM技术应用具有如下三个特点:

  • 一是普及面大,施工企业尽管应用深度与广度有所不同,但不同程度都在使用;
  • 二是注重BIM价值挖掘,从简单的“错漏碰缺”发现,投标标书应用,转向价值创造,持续寻求价值创造的场景和维度;
  • 三是从BIM专业技术人员应用向工程项目在岗人员必备技能的方向转变,逐渐普及到了工程项目的各个管理岗位。
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总而言之,建筑业的BIM应用成绩明显,但仍存在如下问题,需要相关方予以重视。

  • 一是BIM推广和创新应用的氛围尚未完全形成。
  • 二是基于BIM的自主研发差距较大。目前普遍使用的计算机三维图形及其BIM系统大多源自境外,自主可控的三维图形平台和引擎技术研发成果不多,开发力度不足。
  • 三是BIM开发和创新应用人才不足。利用BIM技术为工程建造赋能,进而推动智能建造,人才是关键。我们在BIM等信息技术与工程建造技术复合型的人才培养上存在诸多不适应。

04智能建造有哪些作用?

4、对于建筑业未来发展将面临的挑战,智能建造的发展将起到哪些作用?

随着我国经济由高速增长转向高质量发展阶段,建筑业逐渐进入存量时代,发展面临下列挑战:

  • 一是传统管理体制和建造模式相对落后,整体效率和效益有待提高。
  • 二是劳动密集、现场作业环境差、劳动强度高的情况没有根本改变,产业用工成本高,就业吸引力弱,劳动者老龄化严重。
  • 三是行业的信息化水平不高,智能建造推进总体滞后。主要表现为原创性技术不多,少有自主知识产权的文字和图形处理的基础性软件系统;少有高效实用的人工智能工具和施工现场作业机器人;少有切实推动工程项目智能建造有效实施的数字化管控平台,促进行业转型升级的效果不明显。
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智能建造的推进,可以实现建筑业转型升级和提质增效。在推进智能建造发展的过程中,应重点做好如下几个方面的工作:

第一,加快工程项目管理体制机制的变革,加速推进工程项目总承包模式。

推进智能建造需要工程项目立项、设计、施工的建造全过程协同进行,呼唤“工程总承包+全过程工程设计咨询服务”的工程项目管理体制机制的加速推进。工程总承包企业应承担“工程总承包负总责”的责任,管理触角向前后延伸;以注册建筑师为主导的工程设计咨询应对建筑全生命期的运行质量、环境适宜性和功能性等承担相应责任。

第二,智能建造应做好顶层设计。

  • 一是研发具有自主知识产权的三维图形系统;
  • 二是数字化协同设计是智能建造的基础,务必全力推进。建立“大设计”理念是智能建造推进的充分和必要条件,工程项目应着力推进土建与机电设备的施工图与专项施工图设计及其深化设计、工程组织设计、工程施工组织设计、工程施工方案设计的“四个同步设计”。
  • 三是构建基于BIM的

    (EngineeringInformationModeling,简称EIM)管控平台;

  • 四是研制人工智能设施,如智能监测设施、功能各异的作业机器人等。五是加大对基于BIM的智能建造技术的研发投入。

城市建设信息管控平台(CIM)应在城市规划的基础上,集成区域内的建筑、市政、铁路、公路、桥梁、水利等各类工程的EIM管控平台信息。通过EIM管控平台信息合成、累积和过滤而形成。

智能建造是复杂的系统工程,应以行业“提质增效”为导向,整体规划,分步实施,秉承“不求一次成优,但求取得实效”的持续改进思路,为切实提高行业发展质量作出贡献。

第三,创新开发思路,创建我国具有自主知识产权的图形系统。

现行BIM三维图形输入的参数化设计方法,与我国技术人员熟悉的输入方法不相吻合,普及性差。应该凝聚优势资源,创新开发思路,在我国技术人员熟悉的平面设计方法的基础上开发系统的内设转换软件,自动生成三维空间图形,进行真实感表现,攻克“卡脖子”的三维图形系统的技术难关,研究形成我国具有自主知识产权的三维图形引擎、平台和符合中国建造需求的BIM系统。

第四,加速研制和推广应用人工智能设施。

比如智能监测设施、功能各异的机器人设施等,特别应围绕工程建造的点多、面广、量大和劳动强度高、作业条件差的工艺工序,构建EIM管控平台与工艺技术联动联控的机器人作业环境,进行机器人研制。

智能建造以工程全生命期综合效益最大化为目标,重点关注管理流程再造,重点强调建造过程的质量安全保障和资源系统管控、数字化设计和机器人作业的协同建造方式。让我们携手并进,秉承原始创新、集成创新、引进消化吸收再创新的方法,注重实效,不懈探索,辛勤耕耘,扎实推进智能建造。


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