本文核心观点来自于丁烈云院士在智能建造专业师资能力提升公益培训活动中的一次主题分享,主题为智能建造专业核心知识能力。在本次分享中,丁院士对智能建造的内涵、概念、框架及发展策略提出了非常精辟的见解。本文以丁院士汇报的理论体系为基础,结合笔者自身对行业智能建造发展的理解整理成文,供各位同仁鉴阅,如有不妥还请大家指正。(备注:本文素材来源于网络公开材料收集整理,侵删)
首先我们还是从智能建造的概念和内涵来入手,对于智能建造概念的理解,在整个行业内,我理解在核心体系上的认知还是存在差异的,有从设计端发起的智能建造体系,也有从施工端发起的。从重心上看,设计端一般偏“软”,谈专业软件、产业互联网平台和设计仿真比较多。施工端则一般偏“硬”,以智能装备、建造机器人和虚拟建造为主。那我们该怎么理解智能建造的概念和内涵?
丁院士从建筑业和制造业的类比提出了自己的见解:以智能技术为核心的现代信息技术与以工业化为主导的先进建造技术深度融合,通过数据驱动工程勘察、设计、生产、施工和交付全过程,实现建造活动和过程的自感知、自学习、自决策和自控制,人机共融协作完成复杂建造任务的新型建造模式。智能建造的基础是现代信息技术的发展。这一点非常的重要,特别是以人工智能为代表的新一代信息化技术的出现,为系统性的智能化提供了基础支撑,否则还是会停留在信息化、机械化和工业化的范畴之内。但是我个人觉得智能建造能够发展的另外一个重要基础是现代化的产业链和供应链体系的建立,这里不仅仅是工业化,还涉及到产业的现代化,这个是智能建造能够从理论走向实践的一个非常重要的支撑。这个在很多学者的理论体系里面是比较少的出现的。基于此,有了线上的新一代信息技术和线下的现代化产业链和供应链体系的双重支撑,那么数据驱动工程就有了实现的载体,才能够实现“人机协同”下的系统性的自感知、自学习、自决策和自控制。因此,我所理解的智能建造是:以人工智能为核心的现代信息技术与现代化的产业链和供应链的深度融合为基础,通过数据驱动线上设计、产业协同与线下生产、施工建造的一体化,实现高精度、高品质、高效率的新型建造模式。智能建造框架体系
丁院士对智能建造框架体系做了非常完整、详细的描述,对行业理解智能建造也具有非常好的指导性。底层是通用技术,通用技术包含“三化”和“三算”,三化通过三算来体现,三算首先需要积累行业的大数据,通用技术发展到一定程度的时候才有了智能建造。关于智能建造的领域技术,按照“软、网、硬、平台”四个层级来划分。软主要指软件模型定义工程产品,核心是实现设计、建造、交付的一模到底;网主要指工程要素智能感知与互联,核心是基于要素的网络互联和协同工作;硬主要指智能装备与建筑机器人,核心是解决线上协同与线下执行落地问题,也可以用机器换人改善作业环境;平台是指工程服务大数据平台,核心是沉淀工程大数据驱动工程的智能决策,是整个智能建造的决策中枢。首先是“软”能力——在这里我暂且把“软件”、“网络”以及“平台”这三个领域技术都归结为智能建造的软能力。 软件解决了物理世界的数字化表达,网络解决了信息传递和泛在的协同问题,平台则解决了多元异构数据的集成、分析和驱动需求。这个部分需要借用到制造业的一个概念,基于模型的产品定义(MBD,Model Based Definition)。这一点我认为非常的重要,传统的建筑业用的是符号描述产品(通俗的来说就是二维图纸,用平、立、剖加详图以及文字说明等方式表达产品意图),而基于模型的产品定义(MBD)则可以把设计信息与制造信息都集成在三维的模型中,实现异构信息的同构化!这为人机协作提供了一个非常重要的桥梁,也为计算机参与设计、建造过程提供了技术基础。网络则为人机协作和要素互联提供了基础环境。但我所理解的网络不仅仅只是“工程物联网”,应还包含建筑产业互联网,也就是我们不仅仅只是工地现场的数据采集和指令传达,还需要对涉及工程设计、材料、设备、机械、流程、协同以及成本计划等所有工程要素的互联互通。平台则解决了所有多源异构数据汇集、分析和指令的输出。网络为平台提供数据通道,平台则为网络提供数据反馈。如此才能够实现智能建造的自感知、自学习和自决策。
其次是“硬”实力——这里除了院士提及的智能工程机械与建筑机器人,我个人认为现代化的产业链和供应链体系也应该归于硬实力范畴。智能工程机械和建筑机器人核心解决了模型定义、网络传输到最后落地执行的问题,这是智能建造的最后一公里,没有智能装备的支撑,智能建造还是无法实现从无图设计到无人建造的终极目标,模型定义产品(MBD)的价值将大打折扣,这也是为什么BIM(我理解就是建筑行业的MBD)在国内经历这么长时间的推广仍然无法占据行业主流的一个重要原因。那么为什么要把现代化的产业链和供应链体系也也放在同等重要位置呢?如同支付宝成就了淘宝、自建物流成就了京东一样,如果没有现代化的供应链体系做支撑,传统落后的供应链体系是无法支撑智能建造的发展的,现代化的供应链体系需要线上化的交易体系、现代化的物流体系、智能化的调度体系和数字化的管理体系,这四者缺一不可。数字化的管理体系则是以基于数字主线的工程建造全过程软件平台为产品体现。对于推动实施智能建造,丁院士提出了几点认识也非常值得行业共同思考。对于行业来说数字思维是关键(思想要革新),对于企业来讲核心还是需要价值导向(市场要认可),对于实施人员来说我们需要考虑的是业务模型(产品能落地),最后才能形成完整的行业认同,形成统一的文化理念(数字文明才能最终建立)。
专题回顾:
延伸阅读:
1、发展智能建造的理论基础——关于供给侧结构性改革的初步认识
2、丁烈云院士科研团队-智能建造关键领域技术发展的战略思考的概念解读(一)