人工智能＋建造，傳統行業的新未來

當今時代，數字技術與傳統行業日益融合，智能建造將引領建築和基礎設施領域更新升級。

智能建造是指將人工智能、物聯網和建築信息模型集成於建築建造過程中，以此提高建築項目的安全性、質量和可持續性，實現建築項目全流程降本增效。近年來，由於建築項目設計和施工要求愈加複雜，傳統建築業面臨諸多挑戰。而智能化的解決方案，能幫助傳統施工過程實現效率和質量的全方位提升。可以說，採用智能建造解決方案，不僅是一種選擇，更是一種必要——提高效率、降低成本，促進建築環境的生態和經濟可持續發展。

1、智能建造讓建築更安全、更高效、更可持續

智能建造爲建築行業注入了新的技術發展動能，也將揭開建築行業創新、高效、安全的發展新篇章。智能建造技術帶動傳統建造業走入更先進的以技術驅動的建造流程，或將徹底改變建築物的設計、建造和維護方式。

事實上，建築信息模型技術在傳統建築領域早有應用，即通過創建虛擬3D模型，構建包含建築物的所有基本信息，進而改善規劃和設計方案、加強各項目團隊合作、促進更協調和高效的施工過程。

物聯網集成技術是通過在建築工地安裝物聯網設備和傳感器，進行實時數據收集，以增強預測性維護、減少停機時間、提高整體效率。這一技術還爲智能建造的技術拓展配備了節能、廢棄物管理和施工安全等系統。

人工智能和機器學習的出現，也進一步改變了傳統建築業格局。主要技術包括：自動執行項目任務、對潛在風險進行預測等。無論是自動物料運輸車，還是砌磚機器人，建造機器人都已在智能建造領域獲得越來越廣泛的使用，降低了傳統建造行業因勞動密集型任務而造成的風險。

同樣在智能建造領域得到廣泛應用的，還有無人機技術。它能隨時對建築工程進度進行實時航拍並採集圖像，監控、識別施工潛在安全風險。

數字孿生技術將智能建造推向了新高度。通過創建物理建築的數字副本，項目團隊可基於實時監控、場景測試等，爲建築運營提供科學決策與數字解決方案。

相關技術的快速發展，來源於人們對建築可持續性的不斷探索，特別是在應對全球氣候變化挑戰的背景下，智能建造採用綠色技術和可持續性材料，諸如綠色建築、節能設計、新型建築材料等，都已應用於建築實踐的最前沿。總之，智能建造發展與相關技術的動態融合，爲更安全、更高效和可持續的建築實踐鋪平了道路。

智能建造技術創新發展改變了傳統的建造方法，帶來了一系列好處，例如增強安全性、提高建造效率、提升可持續性等。

在安全方面，智能建造通過各類傳感器和物聯網設備，進行實時風險檢測和大數據分析，最大限度地減少建築工地的事故。例如，智能穿戴設備可以監控一線工人的身體狀況，並在緊急情況下發送警報，以確保施工人員的人身安全與施工安全。

在效率方面，智能建造藉助建築信息模型和人工智能軟件等數字工具，有效縮短了項目時長。信息模型的數字可視化功能，可全面提升前期設計效率，避免設計偏差。在運維階段，模型能將建造過程信息延續到運營階段，爲建築全生命週期的信息化管理提供科學保障。數字孿生技術通過實時數據更新，將虛擬世界和物理世界的狀態與操作統一到數字信息系統，進而提高虛擬世界的實時信息反饋效率。

在可持續性方面，智能建造通過多種技術創新手段爲環境保護作出了重要貢獻。節能設備、綠色建築材料和自動化廢物管理系統等技術可大幅減少對環境的影響，通過降低能源消耗、減少廢棄物排放和提高資源利用效率等舉措，有效保護自然資源和減少碳足跡。此外，建築3D打印技術、預製構建等創新技術的應用，也有效減少了資源浪費，提高了材料利用率。

在筆者看來，相較傳統建造，智能建造解決方案的技術優勢明顯，是建築業未來發展和轉型的根本動力。

2、智能建造的應用價值和有效性正在凸顯

智能建造是一個新鮮事物，成功案例雖不多，但是每個案例都具備一定典型性。通過開展案例研究，可以管窺其應用價值和有效性。

邊緣(Edge)：位於荷蘭阿姆斯特丹的“邊緣”，是世界上可持續性建築的成功案例之一，獲得了世界著名的綠色建築評估方法認證——英國建築研究院環境評估方法爲其打出98.4%的高分評價。這主要來自該建築的全週期集成化智能技術的加持。“邊緣”設置了整體結構的物聯網傳感器網絡，可以根據相應數據的反饋對照明、溫度等進行智能調控，優化能源使用並調整工作空間的能源使用成本。

“邊緣”的另一個核心功能，是開發了一款針對該建築的智能手機應用程序。該應用程序能夠充當用戶的個人助理，將工作空間和工作日程進行信息共享並提供解決方案。例如，“邊緣”能夠根據上班早高峰情況爲用戶規劃最優地下車庫入口位置，並引導停放離工作區域下方最近的停車位。

“邊緣”沒有設置固定的員工辦公區域，而是採用更加靈活的方法——該程序會根據員工當天日程安排分配工作空間，可提供坐式辦公桌、站立式辦公桌、獨立工作間、會議室、陽臺座位等選項。當員工對工作空間有特別需求時，應用程序會通過物聯網傳感器對空間環境進行智能調整，以達到員工滿意的光線和溫度等。“邊緣”的可持續性建築設計理念使其成爲在減少碳足跡方面取得突出成果的環保建築之一。“邊緣”還倡導一種新的工作方式與理念，即通過使用新型信息技術以重塑工作性質和工作空間。

在提升能源使用效率上，“邊緣”太陽能電池板產生的電力不僅超過了建築物使用電量，還能將剩餘電量進行反向輸電。

這個建築的示範性超越了低碳環保的基本概念，是智能建造全生命週期的成功實踐，因此，“邊緣”爲智能建造運維階段的可持續性創新，提供了一個成功的實踐案例。

垂直森林(Bosco Verticale)：建於意大利米蘭的“垂直森林”，由意大利設計師斯坦法諾·博埃裡設計，試圖通過融合全新的建築設計理念與智能建造技術重新定義城市生活。

“垂直森林”是建築物和植物共生的生態系統，其外牆上有兩萬多種植物，包括樹木、灌木和多年生植物。植物種類選擇及其佈局均爲精心規劃，並根據建築物朝向和高度對植物進行合理佈局與空間設置，以營造最佳的小氣候條件。

爲了維持垂直森林生態系統的可持續性，設計團隊利用建築物的循環水開發了一個複雜的灌溉系統。這種設計有助於緩解城市熱島效應、改善小氣候、節省能源。此外，植被爲陽光提供了天然的過濾器，並吸收二氧化碳和可吸入微粒，有助於創造更健康的生活環境。

“垂直森林”的核心在於構建了一個智能家居自動化系統，提高了住宅的舒適度和可持續性——可根據居民的特定需求和當前天氣狀況調控照明、溫度和通風等。

“垂直森林”展現了智能建造在創造可持續環境、改善生活質量方面的有效性。它不僅僅是一棟建築，更像是一個不斷髮展的生態系統，詮釋瞭如何將建築物與各種技術和自然環境進行融合，並試圖展現未來城市的生活方式。

3、智能建造仍然面臨諸多挑戰和侷限

需要說明的是，智能建造雖優點很多，但也存在不少挑戰與侷限性。

一個突出的問題是，智能建造前期的投資成本較大，這對中小型公司意味着巨大的風險。同時，智能建造過程中需要引入大量先進的硬件設備和智能軟件，對員工提出了挑戰。此外，定期的維護成本和軟硬件升級都可能會增加原有的投資成本以及運維費用。

技術條件也是一個重大挑戰，建築運營數字化發展在很大程度上依賴於完善的網絡基礎設施建設。任何非系統性故障或網絡安全漏洞都可能導致重大損失。因此，確保系統的持續運轉、數據完整性及系統安全性成爲頗具挑戰的工作之一。

智能建造技術依賴穩定的互聯網傳輸，在基礎設施相對落後的地區，這成爲一大侷限。因此，地區間的發展不平衡限制了智能建造技術的廣泛應用，限制了其普遍適用性。

另一個困難來自傳統建築行業內部。建築業是一個勞動密集型行業，不少建築工人會擔心，智能建造技術的廣泛應用，特別是智能機器人的使用，會影響其工作崗位。來自建築業內部的排斥會減緩智能建造技術的進一步推廣，並導致相關延伸技術優化存在滯後性。

最後，傳統的監管標準和法律能否適應智能建造技術，同樣是現實挑戰。智能建造需要使用無人機和機器人等技術，但現有的監管標準和法規可能無法完全涵蓋這些新技術。

在智能建造推廣過程中，會遇到各種挑戰，但科技不斷向前發展的趨勢不會改變。因此，我們應積極思考如何應對，以適應未來的發展需求。

針對不同地區基礎設施建設的差異，我們可首先確定項目優先級，專注發展具有投資潛力的智能建造項目，爲後續項目提供示範和經驗。在軟件和相關技術應用上，建議探索開源軟件和低成本替代方案，最大限度降低前期成本。同時，有效控制項目附加成本，可以考慮將智能建造的非核心項目外包給第三方，從而爲全週期項目提供具有成本效益的替代方案。

對於來自行業內部的阻力，筆者認爲，智能建造行業雖然對傳統工人的需求少了，但需要大量具備相關技術技能的高素質複合型人才。因此，首先應該與從業人員進行有效溝通，做好行業發展和變革原因的相關解讀，並提供必要且全面的新技能培訓，讓他們逐漸適應新技術對傳統行業的影響。其次，企業可以通過與大學或行業協會合作開展培訓，解決技能差距和人才短缺問題。此外，鼓勵企業開展內部培訓和繼續教育，以確保有數量足夠的專業人才支撐建築行業順利轉型。

另外，相關部門應修訂法律法規，以適應技術發展，特別是完善智能建造相關數據和信息保護方面的法規，確保公共安全並促進技術健康發展。可探索制定針對智能建造技術的新監管標準，其中包括對無人機、機器人、無人操作設備等新技術的操作規範、安全要求和責任界定。同時，相關政府部門和行業組織應開展深度合作，結合國際經驗和本地實際情況，建立詳盡且切實可行的監管標準。例如，可以制定嚴格的環境評估標準，要求在項目啓動前進行詳細的生態影響評估；還可以設立具體的施工安全規範，如規定建築工地必須配備環保監測設備和施工噪聲控制等措施，以確保智能機器人設備在施工過程中符合環保和安全要求。還應建立健全綜合性安全標準和規範，覆蓋技術設計、施工、維護等各個環節，做好技術應用全生命週期的安全保障。

總之，智能建造是建築行業轉型的核心方向，將成爲未來各類建造項目實現高效和可持續發展的關鍵驅動力。在更廣闊的視角下，智能建造技術的發展能進一步改變城市環境，爲真正實現具有包容性、可持續性的智慧城市建設奠定基礎。

(作者：李正東，系寧波大學中東歐經貿合作研究院特約研究員、潘天壽建築與藝術設計學院建築系副主任)