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丁烈云院士:智能建造與綠色建造
[ 編輯:admin | 時間:2021-05-31 09:10:21 | 瀏覽:992次 | 來源:中國市政建設網 | 作者: ]

 

丁烈云:智能建造與綠色建造


一、首先是概念問題。

    現在相關的名詞很多,不要過于糾結文字,關鍵是看內涵。比如智能建造和數字建造就是一回事,因為沒有數字化就沒有智能化,數字建造的發展就是要實現智能建造。綠色建造和綠色建筑也是一樣。以前大家認為綠色建造關注的是過程,綠色建筑關注的是結果,即建筑產品本身。政府文件中使用的是綠色建筑這一概念,現在的專家學者已經認識到,僅從結果來談綠色建筑是不行的,綠色建筑的內涵應包含建造的全過程。因此,綠色建造跟綠色建筑實際上也是一回事情。
 

二、是綠色建造的地位。

    很多發達國家已經都制定了關于建造業方面的規劃,甚至把這些規劃納入國家戰略。這些規劃有共同的特點,就是一定會有綠色、可持續發展的內容。2017年,美國白宮發布了《美國基礎設施重建戰略規劃》,明確建筑產品和基礎設施要實現安全(韌性)、綠色和耐久,并關注建造過程的經濟效益和可持續發展。規劃提出到2025年,其建筑產品全壽命周期的成本要比現在降低50%;到2030年,其工程建設百分之百要實現碳中性設計。英國則推出了《英國建造2025》,上升到國家戰略。在其制定的遠景目標、共同目標中都強調了綠色、可持續發展的內容,提出了實施數字設計、智慧建造,低碳和可持續建筑的戰略措施。日本的關注重點在工地,工地上的管理水平太低,不可能有工程安全和質量,更不可能有綠色。所以日本從工地抓起,制定了“i-Construction(建設工地生產力革命)”戰略。這既是企業的目標,行業的目標,也是國家的戰略目標,從建筑產品的品質、安全、效益到創新等方面,都包含了綠色的內容。因此,綠色建造是建筑業發展非常重要的議題,成立綠色建造專委會是非常有必要的。

三、是關于智能建造與綠色建造之間的關系問題。

    智能建造是以現代通用的信息技術為基礎,建造領域的數字化技術為支撐,實現建造過程一體化和協同化,并推動工程建造工業化、服務化和平臺化變革,從而交付以人為本的綠色工程產品。

    智能建造的基礎是現代通用信息技術,包括云計算、大數據、人工智能、物聯網等等,概括說就是“三化”和“三算”。“三化”就是數字化、網絡化、智能化。“三算”就是算據、算力和算法。算據指工程數據,來自三個方面:一是設計過程產生的數據;二是來自施工過程,也就是人、機、料、法、環、品(在制品和最終的產品),實現泛在感知,自然就有了豐富的數據;三是來自運維過程,如果運維跟不上,根本就談不上綠色建筑。有了數據,還要有強大的算力,F有運算速度最快的超級計算機是“神威·太湖之光”,浮點運算速度每秒9.3億億次,也無法完全滿足智能時代的計算需求。人腦大約有1000億個神經元,只有一斤半重。如果具備1000億個神經元功能的機器腦,就有2000噸重。我們不可能把巨大的機器腦放在機器人身上。所以要把智能終端與計算大腦相分離,把計算部分放到云端上去,這就是云計算。但是把所有的數據都傳到云端去計算也會有問題,會造成信息高速公路的堵塞和信息處理的延時。因此,可以把一些數據傳到云端,另一些數據就在終端處理,這就是邊緣計算。智能建造需要這種“云+邊”構成的算力做支撐。智能建造還需要先進的算法,目前人工智能的主要算法是深度學習。但是深度學習的理論基礎是統計學,得到的是相關關系,不是探究機理關系。今后應該研究把數據驅動的模型跟機理模型結合起來,人工智能就會前進一大步。

    智能建造領域的技術主要體現在四個方面。一是工程多維數字化建模與仿真技術,就是基于模型來定義工程產品。今后的產品,不是畫出來的,是算出來的。比如北京大興國際機場航站樓的設計,不是歐幾里得的平直幾何邏輯,而是黎曼幾何的曲面邏輯,非常復雜,人去畫根本不可能,只能通過計算機建模算出來。二是基于工程物聯網的數字工地,或物聯網技術支撐的智能工地。工地環境異常復雜,有大量的鋼結構會對電磁波產生屏蔽作用,還存在一系列需要解決的科學技術問題。三是工程大數據驅動的智能決策。數據是珍貴的資源,工程設計、施工階段都會產生海量的數據,不能白白浪費,F在工信部有大數據應用示范,很遺憾還沒有建設行業大數據應用。四是自動化、智能化工程機械。提高效率,提升質量安全水平僅靠人工去做肯定不行,還需要自動化、智能化的工程機械。

    智能建造不僅是實現建造技術的進步,更重要的是要變革生產方式,實現基于工程全生命周期數據模型的信息集成與業務協同。當前工程建造各環節,從策劃、規劃、設計、施工,一直到運維,是割裂的。這就造成建筑產品品質難以保證,建筑生產低效率。同時,建筑業還面臨激烈的跨界競爭壓力,如生產積木的樂高涉足裝配式建筑生產,阿里巴巴也開始嘗試BIM平臺建設和服務。建筑業的出路只能是打通各環節,實現信息集成和業務協同,把產業鏈拉長,促進新業態。如智慧城市、智能建筑,提供這類智能產品服務,建筑業是有優勢的,因為我們最懂使用者的功能需求和行為習慣。綠色建筑實際上不只是一個技術問題,更是一個綠色行為的問題。這里面,建筑行業的理解是最深刻的,應該發揮這種優勢。

    智能建造將推動建筑產業發生深刻變革,具體表現為工業化、服務化和平臺化建造。工業化的研究已很豐富,在此就不贅述了。先看服務化建造。我國服務經濟占經濟總量的52.2%,發達國家服務經濟一般在70%以上,美國和日本更是接近80%。我國要發展現代服務業。今后應該鼓勵和支持從建筑業里面派生出各種小型公司,規模不要很大,但能提供非常精細專業化的服務。舉個例子,現在玻璃幕墻安全維護是個大問題。解決這個問題其實很簡單,通過傳感器測幕墻玻璃固定頻率,就可以知道某塊玻璃是否有松動。三五個人就可以成立這樣的檢測公司,這就是建造服務化的新業態,未來應該會出現許許多多類似這樣提供專業服務的小公司。平臺化建造。網購是典型的平臺經濟,互聯網平臺之所以能快速崛起,是因為平臺的邊際成本無限接近于零,加上需求規模經濟催生出積極的網絡效應,使得邊際收益又不斷增加;再加上信息溝通成本越來越低,交易成本自然不斷下降,正好與服務型經濟的發展不謀而合,兩者疊加創造出一種全新的社會化、開放化的大規模協作分工體系。建筑業已有成功的平臺經濟模式,如建筑材料采購平臺起步不久,合同額已接近上千億。建筑業服務平臺有很大的發展空間。

    智能建造的最終目的是提供以人為本、智能化的綠色可持續的工程產品與服務。智慧建筑、智慧社區、智慧城市,從本質上講一定也是符合綠色可持續發展內涵的。智能建造目的是交付綠色工程產品,綠色建造的實現過程則需要智能化、數字化建造技術的支撐。二者從本質上是一致的,實現方式則是殊途同歸。智能建造具體目標有三個,一是以用戶為本,提供智能化的服務,使用戶的生活環境更美好、工作環境更高效;二是提升建筑對環境的適應性,實現節能減排、再生循環;三是促進人與自然和諧。智慧的本質應該是與自然生態、社會文化以及用戶需求的體驗相適應的,這樣才能夠構成綠色與智能之間良性的互動關系,而不是為了技術而技術。

 

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