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數字化時代,如何玩轉“數字建筑”?

    文章來源:中國勘察設計雜志 發布時間:2019年03月15日 點擊數: 字號:

       科學技術井噴式的突破和廣泛應用,推動了消費互聯網的成熟和產業互聯網的蓬勃興起,帶來了新一輪的數字化浪潮。為社會經濟轉型提供了巨大的內生動力,催生了新興產業的發展,加快了傳統產業轉型升級的步伐。“數字經濟”、“數字企業”、“智能工廠”、“智慧城市”等層出不窮,可以說,我們已經步入了數字化變革的新時代。各種數字科技的創新應用,已深刻改變著這個時代的產業發展模式,產業新生態在“大破大立”中逐漸形成,行業“顛覆洗牌”的風潮已被深刻感知。

       面對新形勢,如何運用以數字技術為代表的先進生產力和生產科技,推動整個行業的發展和轉型,是值得行業關注和探討的問題。

產業數字變革成為大趨勢

       當前,數字信息技術迅猛發展,已經成為世界經濟社會發展的重要驅動力,在信息技術產業全面深化和變革創新的新階段,泛在、融合、智能和綠色發展趨勢凸顯,新產品、新服務、新業態大量涌現,對于促進社會就業、拉動經濟增長、調整產業結構、轉變發展方式具有十分重要的作用,新型數字科技、數字經濟、數字化轉型已經成為席卷全球的新趨勢,未來,每個人、每個企業、每個行業都將裹挾在其中。對建筑業而言,以BIM技術為核心的云計算、大數據、物聯網、移動互聯網、人工智能等數字信息技術已日趨成熟,以技術創新驅動和助推管理的革新已成為目前行業和產業發展的大勢。

產業數字化變革風起云涌

       實際上,產業數字化變革已在全球范圍內呈現風起云涌之勢。例如,英國出臺了數字英國戰略、德國推行“數字化戰略2025”、法國提出“數字化革命計劃2017-2027”,我國也正在積極發展數字經濟,“數字中國”概念在十九大報告中出現。

       在制造業,以數字化智能制造為代表的工業4.0正在攻破傳統制造業的城墻,數字化革命正針對整個產業鏈的每個環節,以制造業為代表的先進的智能制造,在數字化變革之下已走在前列。無論是德國工業4.0還是美國的工業互聯網抑或是《中國制造2025》,其本質都是智能制造,而智能制造的核心是數字科技、數字技術。

       那么,在數字化變革的浪潮中,建筑業發展水平如何呢?麥肯錫全球機構行業數字化指數顯示(圖1),建筑業的數字化水平相對比較低;房地產業數字化水平排名居中;排在前面的是智能制造、金融、媒體和信息產業。應該說,建筑業的數字化、信息化發展尚任重道遠。

圖1

用數字科技助力建筑業轉型升級是必然

       科技浪潮勢不可當。同時,消費升級拉動、環境要求推動、產業低效倒逼及科技創新驅動下,建筑業自身發展也面臨著轉型升級的迫切需求。

       在此背景下,用數字科技助力建筑業轉型升級成為必然。

       在科技驅動之下,我國建筑產業到底要往哪個方向轉型?《建筑業發展十三五”規劃》《國務院辦公廳關于促進建筑業持續健康發展的意見》等文件已指明發展方向,即工業化、信息化和綠色化,而“三化”背后的內涵就是“將建筑業提升至現代工業化水平”。那么,建筑業轉型升級的目標是什么?應該是“讓每一個工程項目成功”。而項目成功指標,可以參考英國政府對建筑業2025的策略和要求:二氧化碳排放量降低50%、成本降低三分之一、進度加快50%。

       如何才能“讓每一個工程項目成功”?可以借助數字建筑產業平臺,通過數字化設計、數字建造、數字運維,讓工程項目的進度加快,成本降低,質量安全水平提高。

“數字建筑”是建筑產業轉型升級的核心引擎

       在數字化變革的大趨勢下,作為數字科技與建筑產業有效融合的“數字建筑”,必然成為建筑產業轉型升級的核心引擎。數字建筑就是利用BIM和云計算、大數據、物聯網、移動互聯網、人工智能等信息技術,結合先進的精益建造項目管理理論方法,形成的以數字技術驅動的行業業務戰略。它集成了人員、流程、數據、技術和業務系統,管理建筑物從規劃、設計開始到施工、運維的全生命周期,包括全過程、全要素、全參與方的數字化、在線化、智能化,從而實現項目、企業和產業的生態體系全新建立(圖2)。

圖2

       “數字建筑”具有數字化、在線化、智能化三大特征:

       第一,數字化是基礎。數字化是指通過對實體與實體活動的解構與建模,構建與實體映射的數字化模型,實現全過程、全要素、全參與方的數字化過程。不能狹義地將BIM技術建模等同于數字化,它只是對建筑本體的數字表現,而并不是關鍵技術。所謂的數字化包括數字設計、數字生產、數字施工、數字運維、數字全參與方。

     第二,在線化是關鍵。在線化是指通過虛體建筑與實體建筑基于“人、事、物”的HCPS(信息物理系統)的泛在鏈接和實時在線,讓全過程、全要素、全參與方都以“數字孿生”的形態出現,形成虛實映射與實時交互的融合機制,從而讓項目、企業和行業的管理效益、生產效率、決策能力等有效轉變與提升。

      第三,智能化是目標。智能化是深化應用,本質上是數據驅動,演化智能算法。也就是說虛體建筑與實體建筑在大數據、智能算法基礎上具備可感知、可適應、可預測的能力,相互依賴與優化,成為具有全面感知、分析認知、科學決策、精準執行與自我進化的“人工智能”,在數據閉環自動流動過程中實現資源的優化配置。目前,我國已將人工智能上升到國家戰略。

數字建筑引領產業變革與發展

       數字建筑會給建筑業帶來怎樣的變革呢?

未來的建筑產品:規模化定制交付工業級品質產品

       未來,建筑產品將發生以下3方面的變化:一是客戶參與,個性定制,滿足個性化需求;二是產品精度達到毫米級,實現工業級品質;三是健康建筑評價驅動,提供以人為本的健康建筑產品。蘋果公司總部大樓就是工業級品質產品(圖3)。蘋果公司對產品品質和細節的追求文化延續到了蘋果公司總部大樓的建筑中,追求工業級品質。這個項目的特點是追求產品細節上的極致、在建筑設計上參考蘋果產品、建造過程精細化程度極高以及最終交付標準苛刻。

圖3

項目全過程將發生新的變化:“新設計、新建造、新運維”驅動產業變革

       隨著數字化進程的不斷演進,建筑業項目全過程將發生新的變化:新設計、新建造、新運維將驅動產業變革。(圖4)。

圖4

       新設計階段,將會是全數字化樣品的階段,即在實體建造生產之前,數字化模擬全過程,包括協同設計、虛擬生產、虛擬施工、虛擬交付都呈現在全數字化樣品中。新設計階段最終交付的是設計模型、施工和商務方案的數字化樣品,涵蓋所有信息,可實現管理前置控制、方案合理可行、商務經濟最優和產品個性需求滿足。

       新建造階段,即工業化建造。通過數字建筑實現現場工業化和工廠工業化,使圖紙細化到作業指導書,任務排程最小到工序,工序工法標準化。將工程建造提升到工業制造的精細化水平。新建造將消費者、開發商、生產、物流、施工等單位整合在一起,通過軟件和數據形成建筑全產業鏈的“數字化生產線”,這條“生產線”將工廠生產與施工現場進行實時在線連接與智能交互協作。工廠工業化基于標準化、流程化,可實現構件及部品的大規模、柔性化生產。現場工業化好比是“裝配車間”,通過計劃排程到末位級等工業化手段實現精益建造。通過數字工地與實體工地的數字孿生,實現對人員、機械、材料、環境等各要素的實時感知、分析、決策和智能執行,形成“智慧工地”。通過工廠與現場的一體化,將實現全產業鏈的協同,將建造過程提升到工業級精細化水平,達到浪費最小化、價值最大化,精益求精的目標。

       新運維即指智慧化運維。基于BIM+大數據技術分析,通過空間戰略規劃、空置面積分析,空間優化組合等,科學合理的利用空間,降低運營成本,提高空間收益;同時,為用戶提供高效、適宜的空間使用布局,提高工作和協作效率。

       通過智慧化運維,可實現讓建筑及設施升級為自我管理的生命體、讓建筑運行更經濟綠色及與生態環境和諧共生、為人們提供舒適健康的建筑空間和人性化的服務、使建筑及設施成為“共享經濟的社會體”等目標,提供以人為本的綠色、健康、舒適建筑空間

       在數字化變革的大趨勢下,建筑產業唯有順勢而為,主動擁抱變革,用科技支撐產業變革。“數字建筑”是轉型升級的核心引擎,其對建筑業的影響必然是全價值鏈的滲透與融合,通過“數字建筑”的科技手段,將打破產業邊界和傳統的生產鏈條,釋放市場活力和生產要素的配置,通過市場手段整合優化行業資源,優化經濟結構,節省交易成本,提升產品的技術水平,加速傳統生產方式變革,實現促進建筑產業轉型升級和提質增效。

共建平臺生態是產業發展必然

       數字化變革對整個行業和產業,包括每家企業都是一個沖擊。但是對于企業來說,未來就是兩個選擇,要么建平臺、搭平臺,要么做專做精,接入平臺。每家企業在產業鏈的一環都會找到自己的位置。

       在此過程中,共同構筑數字建筑平臺是關鍵。數字建筑讓每個工程項目成功、使生活與工作環境更美好、實現美好家園的夢,但不是依靠一家企業就能做到的,需要各方合作共建,不僅需要與行業內上下游企業合作,還要與相關行業企業進行跨界合作,共同打造產業生態圈。在開放的產業平臺生態中,不僅有傳統的設計、施工、運維、材設廠商,還有征信服務機構、金融機構、軟硬件廠商等單位,各方通過平臺可實現信息共享,充分協作和資源整合,打破企業邊界和區域邊界的限制,形成伙伴經濟,實現合作共贏。廣聯達定位于數字建筑平臺服務商,愿意用科技來創造美好的環境,用科技助力工程項目成功,促進創新產業的發展。

       未來已來,數字建筑將給建筑業帶來全新變化與變革。

(本文摘編自劉剛在2017中國工程勘察設計行業創新發展高峰論壇上的主題演講)

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