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数字化时代,如何玩转“数字建筑”?

    文章来源:中国勘察设计杂志 发布时间:2019年03月15日 点击数: 字号:

       科学技术井喷式的突破和广泛应用,推动了消费互联网的成熟和产业互联网的蓬勃兴起,带来了新一轮的数字化浪潮。为社会经济转型提供了巨大的内生动力,催生了新兴产业的发展,加快了传统产业转型升级的步伐。“数字经济”、“数字企业”、“智能工厂”、“智慧城市”等层出不穷,可以说,我们已经步入了数字化变革的新时代。各种数字科技的创新应用,已深刻改变着这个时代的产业发展模式,产业新生态在“大破大立”中逐渐形成,行业“颠覆洗牌”的风潮已被深刻感知。

       面对新形势,如何运用以数字技术为代表的先进生产力和生产科技,推动整个行业的发展和转型,是值得行业关注和探讨的问题。

产业数字变革成为大趋势

       当前,数字信息技术迅猛发展,已经成为世界经济社会发展的重要驱动力,在信息技术产业全面深化和变革创新的新阶段,泛在、融合、智能和绿色发展趋势凸显,新产品、新服务、新业态大量涌现,对于促进社会就业、拉动经济增长、调整产业结构、转变发展方式具有十分重要的作用,新型数字科技、数字经济、数字化转型已经成为席卷全球的新趋势,未来,每个人、每个企业、每个行业都将裹挟在其中。对建筑业而言,以BIM技术为核心的云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能等数字信息技术已日趋成熟,以技术创新驱动和助推管理的革新已成为目前行业和产业发展的大势。

产业数字化变革风起云涌

       实际上,产业数字化变革已在全球范围内呈现风起云涌之势。例如,英国出台了数字英国战略、德国推行“数字化战略2025”、法国提出“数字化革命计划2017-2027”,我国也正在积极发展数字经济,“数字中国”概念在十九大报告中出现。

       在制造业,以数字化智能制造为代表的工业4.0正在攻破传统制造业的城墙,数字化革命正针对整个产业链的每个环节,以制造业为代表的先进的智能制造,在数字化变革之下已走在前列。无论是德国工业4.0还是美国的工业互联网抑或是《中国制造2025》,其本质都是智能制造,而智能制造的核心是数字科技、数字技术。

       那么,在数字化变革的浪潮中,建筑业发展水平如何呢?麦肯锡全球机构行业数字化指数显示(图1),建筑业的数字化水平相对比较低;房地产业数字化水平排名居中;排在前面的是智能制造、金融、媒体和信息产业。应该说,建筑业的数字化、信息化发展尚任重道远。

图1

用数字科技助力建筑业转型升级是必然

       科技浪潮势不可当。同时,消费升级拉动、环境要求推动、产业低效倒逼及科技创新驱动下,建筑业自身发展也面临着转型升级的迫切需求。

       在此背景下,用数字科技助力建筑业转型升级成为必然。

       在科技驱动之下,我国建筑产业到底要往哪个方向转型?《建筑业发展十三五”规划》《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见》等文件已指明发展方向,即工业化、信息化和绿色化,而“三化”背后的内涵就是“将建筑业提升至现代工业化水平”。那么,建筑业转型升级的目标是什么?应该是“让每一个工程项目成功”。而项目成功指标,可以参考英国政府对建筑业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、进度加快50%。

       如何才能“让每一个工程项目成功”?可以借助数字建筑产业平台,通过数字化设计、数字建造、数字运维,让工程项目的进度加快,成本降低,质量安全水平提高。

“数字建筑”是建筑产业转型升级的核心引擎

       在数字化变革的大趋势下,作为数字科技与建筑产业有效融合的“数字建筑”,必然成为建筑产业转型升级的核心引擎。数字建筑就是利用BIM和云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能等信息技术,结合先进的精益建造项目管理理论方法,形成的以数字技术驱动的行业业务战略。它集成了人员、流程、数据、技术和业务系统,管理建筑物从规划、设计开始到施工、运维的全生命周期,包括全过程、全要素、全参与方的数字化、在线化、智能化,从而实现项目、企业和产业的生态体系全新建立(图2)。

图2

       “数字建筑”具有数字化、在线化、智能化三大特征:

       第一,数字化是基础。数字化是指通过对实体与实体活动的解构与建模,构建与实体映射的数字化模型,实现全过程、全要素、全参与方的数字化过程。不能狭义地将BIM技术建模等同于数字化,它只是对建筑本体的数字表现,而并不是关键技术。所谓的数字化包括数字设计、数字生产、数字施工、数字运维、数字全参与方。

     第二,在线化是关键。在线化是指通过虚体建筑与实体建筑基于“人、事、物”的HCPS(信息物理系统)的泛在链接和实时在线,让全过程、全要素、全参与方都以“数字孪生”的形态出现,形成虚实映射与实时交互的融合机制,从而让项目、企业和行业的管理效益、生产效率、决策能力等有效转变与提升。

      第三,智能化是目标。智能化是深化应用,本质上是数据驱动,演化智能算法。也就是说虚体建筑与实体建筑在大数据、智能算法基础上具备可感知、可适应、可预测的能力,相互依赖与优化,成为具有全面感知、分析认知、科学决策、精准执行与自我进化的“人工智能”,在数据闭环自动流动过程中实现资源的优化配置。目前,我国已将人工智能上升到国家战略。

数字建筑引领产业变革与发展

       数字建筑会给建筑业带来怎样的变革呢?

未来的建筑产品:规模化定制交付工业级品质产品

       未来,建筑产品将发生以下3方面的变化:一是客户参与,个性定制,满足个性化需求;二是产品精度达到毫米级,实现工业级品质;三是健康建筑评价驱动,提供以人为本的健康建筑产品。苹果公司总部大楼就是工业级品质产品(图3)。苹果公司对产品品质和细节的追求文化延续到了苹果公司总部大楼的建筑中,追求工业级品质。这个项目的特点是追求产品细节上的极致、在建筑设计上参考苹果产品、建造过程精细化程度极高以及最终交付标准苛刻。

图3

项目全过程将发生新的变化:“新设计、新建造、新运维”驱动产业变革

       随着数字化进程的不断演进,建筑业项目全过程将发生新的变化:新设计、新建造、新运维将驱动产业变革。(图4)。

图4

       新设计阶段,将会是全数字化样品的阶段,即在实体建造生产之前,数字化模拟全过程,包括协同设计、虚拟生产、虚拟施工、虚拟交付都呈现在全数字化样品中。新设计阶段最终交付的是设计模型、施工和商务方案的数字化样品,涵盖所有信息,可实现管理前置控制、方案合理可行、商务经济最优和产品个性需求满足。

       新建造阶段,即工业化建造。通过数字建筑实现现场工业化和工厂工业化,使图纸细化到作业指导书,任务排程最小到工序,工序工法标准化。将工程建造提升到工业制造的精细化水平。新建造将消费者、开发商、生产、物流、施工等单位整合在一起,通过软件和数据形成建筑全产业链的“数字化生产线”,这条“生产线”将工厂生产与施工现场进行实时在线连接与智能交互协作。工厂工业化基于标准化、流程化,可实现构件及部品的大规模、柔性化生产。现场工业化好比是“装配车间”,通过计划排程到末位级等工业化手段实现精益建造。通过数字工地与实体工地的数字孪生,实现对人员、机械、材料、环境等各要素的实时感知、分析、决策和智能执行,形成“智慧工地”。通过工厂与现场的一体化,将实现全产业链的协同,将建造过程提升到工业级精细化水平,达到浪费最小化、价值最大化,精益求精的目标。

       新运维即指智慧化运维。基于BIM+大数据技术分析,通过空间战略规划、空置面积分析,空间优化组合等,科学合理的利用空间,降低运营成本,提高空间收益;同时,为用户提供高效、适宜的空间使用布局,提高工作和协作效率。

       通过智慧化运维,可实现让建筑及设施升级为自我管理的生命体、让建筑运行更经济绿色及与生态环境和谐共生、为人们提供舒适健康的建筑空间和人性化的服务、使建筑及设施成为“共享经济的社会体”等目标,提供以人为本的绿色、健康、舒适建筑空间

       在数字化变革的大趋势下,建筑产业唯有顺势而为,主动拥抱变革,用科技支撑产业变革。“数字建筑”是转型升级的核心引擎,其对建筑业的影响必然是全价值链的渗透与融合,通过“数字建筑”的科技手段,将打破产业边界和传统的生产链条,释放市场活力和生产要素的配置,通过市场手段整合优化行业资源,优化经济结构,节省交易成本,提升产品的技术水平,加速传统生产方式变革,实现促进建筑产业转型升级和提质增效。

共建平台生态是产业发展必然

       数字化变革对整个行业和产业,包括每家企业都是一个冲击。但是对于企业来说,未来就是两个选择,要么建平台、搭平台,要么做专做精,接入平台。每家企业在产业链的一环都会找到自己的位置。

       在此过程中,共同构筑数字建筑平台是关键。数字建筑让每个工程项目成功、使生活与工作环境更美好、实现美好家园的梦,但不是依靠一家企业就能做到的,需要各方合作共建,不仅需要与行业内上下游企业合作,还要与相关行业企业进行跨界合作,共同打造产业生态圈。在开放的产业平台生态中,不仅有传统的设计、施工、运维、材设厂商,还有征信服务机构、金融机构、软硬件厂商等单位,各方通过平台可实现信息共享,充分协作和资源整合,打破企业边界和区域边界的限制,形成伙伴经济,实现合作共赢。广联达定位于数字建筑平台服务商,愿意用科技来创造美好的环境,用科技助力工程项目成功,促进创新产业的发展。

       未来已来,数字建筑将给建筑业带来全新变化与变革。

(本文摘编自刘刚在2017中国工程勘察设计行业创新发展高峰论坛上的主题演讲)