智能建造理論與實踐第一章智能建造概述1.1智能建造背景1.2智能建造定義、內(nèi)涵和特征1.3智能建造面臨挑戰(zhàn)和發(fā)展前景思考題圖1-12011-2020年國內(nèi)生產(chǎn)總值、建筑業(yè)增加值及增速圖圖1-22011-2020年建筑業(yè)增加值占國內(nèi)生產(chǎn)總值比重2020全年國內(nèi)生產(chǎn)總值102萬億元，比上年增長2.3%，突破100萬億元大關(guān)，建筑業(yè)增加值占比高達(dá)7.2%。建筑產(chǎn)業(yè)是經(jīng)濟(jì)增長穩(wěn)壓器1.1

智能建造背景——經(jīng)濟(jì)發(fā)展的變革建筑產(chǎn)業(yè)能惠及民生2020年，建筑業(yè)提供超5000個崗位我國常住人口城鎮(zhèn)化率達(dá)63.89%，城市數(shù)量達(dá)687個，城市建成區(qū)面積達(dá)6.1萬平方公里1.1

智能建造背景——經(jīng)濟(jì)發(fā)展的變革政策推動建筑產(chǎn)業(yè)改革1.1

智能建造背景——經(jīng)濟(jì)發(fā)展的變革1.1

智能建造背景——建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型綠色轉(zhuǎn)型能耗高碳排放量大新增建筑面積量大+頻繁大拆大建2018年建筑運行階段碳排放占建筑部門碳排放的95%，達(dá)到21.1億噸。我國建筑行業(yè)應(yīng)從建筑施工、建筑拆除及建筑運行三個方面，通過需求減量、能效提高和能源零碳化三個角度實現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型。1.1

智能建造背景——建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型綠色轉(zhuǎn)型1科學(xué)控制建筑規(guī)模2大力發(fā)展全生命周期綠色建筑3新型綠色建材代替4推動新型建筑工業(yè)化深化發(fā)展5建筑內(nèi)電氣化改造，促進(jìn)制冷采暖脫碳6發(fā)展負(fù)碳技術(shù)，打造新型建筑1.1

智能建造背景——信息技術(shù)的助力數(shù)字化轉(zhuǎn)型市場不規(guī)范存在市場壁壘、競相壓價、錢權(quán)交易、掛靠串標(biāo)、層層轉(zhuǎn)包、拖欠工程款等違法亂紀(jì)和市場不規(guī)范等問題行業(yè)監(jiān)管不到位監(jiān)管方式帶有計劃經(jīng)濟(jì)色彩，重審批、輕監(jiān)管監(jiān)管信息化水平不高工程擔(dān)保、工程保險、誠信管理等配套機制建設(shè)緩慢企業(yè)效率低企業(yè)專業(yè)化、規(guī)?；潭鹊图夹g(shù)創(chuàng)新能力不足，同質(zhì)化競爭過度大多仍沿襲傳統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)和項目管理模式信用不健全市場主體信用意識和契約精神缺乏，各方主體地位不平等行業(yè)內(nèi)信用體系建設(shè)嚴(yán)重滯后于建筑業(yè)發(fā)展需要1.1

智能建造背景——信息技術(shù)的助力數(shù)字化轉(zhuǎn)型作業(yè)形態(tài)要改變堅持“以人為本”的發(fā)展理念，改善作業(yè)條件，減輕勞動強度，盡可能多地利用建筑機器人取代人工作業(yè)，已經(jīng)成為建筑業(yè)尋求發(fā)展的共識。工程品質(zhì)要提升工程品質(zhì)的“品”是人們對審美的需求；“質(zhì)”是工藝性、功能性以及環(huán)境性的大質(zhì)量要求。推進(jìn)智能建造是加速工程品質(zhì)提升的重要方法。工作效率要提升建造全過程、全專業(yè)、全參與方和全要素協(xié)同實時管控的智能建造平臺的高效管控，缺少便捷、實用和高效作業(yè)的機器人施工。管控項目要“零距離”推進(jìn)智能建造充分發(fā)揮信息共享優(yōu)勢，借助于互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等信息化手段，建造相關(guān)方可以便捷使用的工程項目建造管控平臺，實現(xiàn)零距離、全過程、實時性的管控工程項目。1.1

智能建造背景——信息技術(shù)的助力我國新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)持續(xù)向“數(shù)字產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化”的方向發(fā)展。（1）培育壯大人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、云計算、網(wǎng)絡(luò)安全等新興數(shù)字產(chǎn)業(yè)；（2）傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)將實施數(shù)字化改造升級，如傳統(tǒng)建筑走向智能建造。1.1

智能建造背景——信息技術(shù)的助力智能建造的技術(shù)背景是新一代信息技術(shù)，主要指物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，以及由此產(chǎn)生的云計算、邊緣計算、區(qū)塊鏈、數(shù)字孿生以及工業(yè)大腦等。新一代信息技術(shù)的發(fā)展為推進(jìn)智能建造奠定了強大的基礎(chǔ)，具體表現(xiàn)在三方面。1虛擬現(xiàn)實、人工智能、增強現(xiàn)實深入實際的生活2功能強大、自主的微型計算機（嵌入式系統(tǒng)）實現(xiàn)了與其他微型計算機、傳感器設(shè)備的互聯(lián)互通3物理世界和虛擬世界（網(wǎng)絡(luò)空間）以信息物理系統(tǒng)形式實現(xiàn)了全方位融合。1.2智能建造定義、內(nèi)涵和特征——定義智能建造是一種融合傳統(tǒng)工程建造與現(xiàn)代信息技術(shù)的新型生產(chǎn)方式。智能建造通過應(yīng)用BIM、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，發(fā)展智能建造新裝備，搭建自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的智能建造平臺。智能設(shè)計智能生產(chǎn)智能施工智能運維4個領(lǐng)域：設(shè)計、生產(chǎn)、施工、運維4個智能化目標(biāo)：材料、機械、設(shè)備、人員3個解決目標(biāo)：生產(chǎn)效率低、污染高、能耗高2種成果：以人為本的智能化產(chǎn)品與服務(wù)1.2智能建造定義、內(nèi)涵和特征——定義設(shè)計方式與流程的智能化有效評估設(shè)計的功能性和支撐性對設(shè)計變更、供應(yīng)變化、工廠或工地環(huán)境變化做出快速響應(yīng)需求驅(qū)動的生產(chǎn)管理由人工生產(chǎn)轉(zhuǎn)向自動化生以人機協(xié)同的工作方式實現(xiàn)全自動化的工廠生產(chǎn)線，根據(jù)用戶需求，對產(chǎn)品和工藝信息進(jìn)行分析規(guī)劃基于大數(shù)據(jù)，綜合應(yīng)用多種技術(shù)，在數(shù)字化施工各個環(huán)節(jié)融入智能化算力算法，賦予相關(guān)技術(shù)、裝備和設(shè)備設(shè)施智能化屬性，以進(jìn)行工程建造的過程以大數(shù)據(jù)平臺和機器學(xué)習(xí)為核心，自動學(xué)習(xí)總結(jié)規(guī)則，并做出決策的運維方式智能設(shè)計智能生產(chǎn)智能施工智能運維1.2智能建造定義、內(nèi)涵和特征——內(nèi)涵1“實物+數(shù)字”產(chǎn)品2“制造＋建造”生產(chǎn)方式3從產(chǎn)品建造到服務(wù)建造4從產(chǎn)品交易到平臺經(jīng)濟(jì)5從管理到治理內(nèi)涵1.2智能建造定義、內(nèi)涵和特征——特征1萬物互聯(lián)2全面感知3數(shù)據(jù)化4真實分析5實時控制關(guān)聯(lián)施工現(xiàn)場、工程機械設(shè)備、生產(chǎn)線、構(gòu)件工廠、供應(yīng)商、建筑產(chǎn)品、客戶緊密等通過各種傳感器、智能設(shè)備、智能終端等收集各種信息和數(shù)據(jù)，通過物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等將信息和數(shù)據(jù)傳輸和存儲項目管理、施工現(xiàn)場、數(shù)字工廠、建筑構(gòu)件、建造過程等產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)利用信息技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，利用有限元計算、虛擬仿真技術(shù)等對工程狀態(tài)進(jìn)行仿真分析，給出自動控制所需的結(jié)果或輔助決策的信息。通過智能設(shè)備、智能軟件、智能終端等，依據(jù)分析得到的結(jié)果和相關(guān)規(guī)則等，對建造過程、建造工藝、建造流程等進(jìn)行控制。1.3

智能建造面臨挑戰(zhàn)和發(fā)展前景——面臨挑戰(zhàn)市場環(huán)境核心資源企業(yè)部署（1）市場環(huán)境：建筑企業(yè)對國外相關(guān)產(chǎn)品產(chǎn)生數(shù)據(jù)依存；國產(chǎn)產(chǎn)品用戶基數(shù)少，缺少市場意見反饋。（2）企業(yè)部署：國內(nèi)廠商戰(zhàn)略部署不清晰，未形成與上下游的深度溝通；國內(nèi)廠商生態(tài)基礎(chǔ)薄弱，資源分散嚴(yán)重；國內(nèi)廠商自主創(chuàng)新能力與意識較弱。（3）核心資源：智能建造標(biāo)準(zhǔn)體系有待健全；核心技術(shù)尚且薄弱；缺乏完善的智能建造應(yīng)用生態(tài)；高端復(fù)合型人才缺乏。1.3

智能建造面臨挑戰(zhàn)和發(fā)展前景——面臨挑戰(zhàn)工程軟件“補短板”工程物聯(lián)網(wǎng)“顯特色”工程機械“促升級”工程大數(shù)據(jù)“強優(yōu)勢”集中攻關(guān)“卡脖子”痛點；加強國產(chǎn)工程軟件創(chuàng)新應(yīng)用；制定工程軟件標(biāo)準(zhǔn)體系確立工程物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范化技術(shù)指導(dǎo)；突破多模態(tài)異構(gòu)數(shù)據(jù)智能融合等技術(shù)；開展基于工程物聯(lián)網(wǎng)的智能工地健全智能化工程機械標(biāo)準(zhǔn)體系；打破核心零部件技術(shù)和原材料的壁壘；創(chuàng)新多樣化綜合服務(wù)模式。創(chuàng)新數(shù)據(jù)采集、儲存和挖掘等關(guān)鍵共性技術(shù)；建立相關(guān)政策法規(guī)、管理評估、企業(yè)制度等管理體系；建立工程大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)體系1.3

智能建造面臨挑戰(zhàn)和發(fā)展前景——發(fā)展趨勢市場化產(chǎn)業(yè)化專業(yè)化建立有序的市場環(huán)境圍繞BIM與數(shù)字設(shè)計、智能工地、無人施工系統(tǒng)、工程大數(shù)據(jù)平臺等具體方向，以應(yīng)用為主導(dǎo)開展技術(shù)研發(fā)建立差異化發(fā)展模式打造“基礎(chǔ)研究—技術(shù)創(chuàng)新—產(chǎn)業(yè)化”鏈條的協(xié)同發(fā)展機制建立智能建造標(biāo)準(zhǔn)體系和技術(shù)評估機制拓寬建造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新支持渠道建立智能建造合作生態(tài)積極探索校企協(xié)同育人模式.充實師資力量，切實提升教學(xué)能力大力支持科技人才開展獨立性、原創(chuàng)性研究思考題1.傳統(tǒng)建造為何