智能建造的概念、应用及未来发展

说起建筑业，许多人对土木工程项目建设的印象大多是生产现场人员嘈杂、烟土纷飞，生产方式比较粗放，与近年来国家不断提倡的高质量发展要求相比差距很大。

建筑业是国民经济的支柱产业，高速公路建设作为建筑业的重要组成部分，在智能体系集聚发展、传统行业加速智能化转型的今天，部分行业人士对高速公路建设的印象也仍停留在“搬砖头、扎钢筋、浇混凝土、装模板”的常态。

不过随着近年来智能交通行业的飞速发展，在交通基础设施建设方面，5G、大数据中心、人工智能、工业互联网等新型基础设施正在加快落地；在交通管理运营建设方面，随着新型基础设施建设规模化扩大，城市交通大脑、高速公路云平台等系统管理平台的建设和系统升级换代成为热点；在交通新技术和新产品方面，AI、大数据、视频、雷达等新技术和新产品，以及自动驾驶、车路协同等智能交通前沿技术的快速发展，为管理建设提出来更多可能。

2020年7月，住建部、发改委等13部门联合发布关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见，指出要加快建筑业工业化升级，加快推动新一代信息技术与建筑工业化技术协同发展，在建造全过程加大建筑信息模型（BIM）、互联网、物联网、大数据、云计算、移动通信、人工智能、区块链等新技术的集成与创新应用。

在此背景下，高速公路建设行业转型升级的步伐加快，云计算、大数据、物联网、人工智能、区块链等技术快速融入了高速公路建设各领域的全过程，加之近年来高速公路改扩建建设火热，使得智能建造这一建设概念，逐渐成为了高速公路交通工程建设主要采用的手段之一。

一、智能建造概念

那什么是智能建造？

当下的智能建造，旨在建造过程中充分利用智能技术和相关技术，通过应用智能化系统，提高建造过程的智能化水平，减少对人的依赖，达到安全建造的目的，提高建筑的性价比和可靠性。

这个定义涵盖了3个方面：①智能建造的目的，即提高建造过程的智能化水平；②智能建造的手段，即充分利用智能技术和相关技术；③智能建造的表现形式，即通过应用智能化系统。

智能建造涵盖了项目工程建设的设计、生产和施工三个阶段，同时借助物联网、大数据、BIM等先进的信息技术，来实现工程项目建设过程中的全产业链数据集成，为全生命周期管理提供支持。

那么应该如何理解智能建造，它与传统的土木工程建造又有哪些区别？

传统土木工程建造笔者不再过多介绍，相信大家都有所了解。

笔者曾在多年前短暂从事于某土木项目建设，在工程建设过程中，尽管项目部将众多工作任务安排得相对完善，但在真正的执行和监管过程中，投入的众多工作人员却较为杂乱，发现处理问题时难以及时调整，相关问题难以进行系统性的审批整理；人员管理方面，施工人员工时记录、请假休假等人员管理问题也无相应系统整理记录；在工程施工过程中，人员到岗、施工进度记录、烟尘处理、安全问题等等问题，同样需要大量的管理人员进行现场确认和调度。

而在智能化、数字化等技术和产品的手段加持下，智能建造有了更多方式去解决相应的问题。

二、实际应用中的智能建造与关键技术

在概念清楚之后，智能建造在实际建设中为高速公路交通工程项目建造都带来了哪些变化？

在目前高速公路项目建造中，有许多劳动密集型作业项目，诸如钢筋、梁板、预制环形构件等部件建设，以及部分工程作业和人员培养管理，成为智能建造的主要改造方向。我们可以从当下实际项目建设窥得一二。

在京雄高速公路部分路段项目施工中，在公路稳定土的摊铺及压实施工阶段，采用了由清华大学地下空间开发利用与智能建造团队研发的整套无人驾驶及路径规划系统智能大脑支持的无人驾驶施工机械集群进行作业，机械集群包含三台摊铺机、六台压路机组成。

在江西梨东高速改扩建项目中，相关部门通过建设智能钢筋加工中心，集成了钢筋笼成型机器人、斜面式智能钢筋机器人、智能钢筋自动切断机器人、智能钢筋锯切套丝机器人、智能钢筋直盘条钢筋弯箍机器人、钢筋自动焊接弯圆机等大型自动化钢筋加工设备，形成组合式自动加工生产线，降低加工成本，提高生产效率和质量，加快施工进度，减少钢筋浪费，降低工人劳动强度。

在江西樟吉高速改扩建项目中，建设部门统一规划布局后打造综合厂站，将产业工人教培中心、数智调度指挥中心、小构智能化预制中心、梁板集中预制中心、钢筋集中加工配送中心以及混凝土拌和中心等十个中心进行集成。

在四川攀枝花沿江高速G4216线宁南至攀枝花段的火山隧道建设中，建设部门利用新型设备进行隧道的开发作业，据项目总工程师介绍：“隧道左洞利用的是最新研发的二代拱喷台车进行初支作业，右洞目前进行光面爆破开挖作业，进展有序。现在正利用三个机械手臂抓举钢拱架，进行初期支护拱架安装。”

由上述的实际案例，我们总结出智能建造建设的关键：

面向工程产品全生命周期，通过构建工程建造信息模型管控平台（Engineering In formation Modeling，简称EIM），EIM管控平台就是针对工程项目建造的全过程、全参与方和全要素的系统化管控而开发的建造过程多源信息自动化管控系统，从而实现泛在感知条件下建造生产提升和现场作业赋能的高级阶段；

采用数字化协同设计，通过构建基于互联网的工程项目信息化管控平台，利用现代化信息技术对工程项目的工程立项、设计与施工的策划阶段，进行全专业、全过程、全系统协同策划；

利用机器人施工，在EIM管控平台和建筑信息模型技术的驱动下，通过机器人代替人完成工程量大、重复作业多、危险环境、繁重体力消耗等情况下的施工作业，也能够在既定的时空范围内通过功能互补的机器人完成各种工艺操作，实现人工智能与建造要求的深度融合。

因此，智能建造就是在项目建造的全过程中融合众多的新技术和新理念，通过计算机技术、网络技术、机械电子技术、建造技术与管理科学的交叉融合，促使建造及施工过程实现数字化设计、机器人主导或辅助施工的工程建设方式。

三、智能建造的未来

随着我国从“交通大国”迈向“交通强国”步伐的前进，智能建造已经成为不可或缺的关键一环，相关人才培养、支持政策和标准指南也在近年来逐步完善。

2022年2月，教育部发布《教育部关于公布2021年度普通高等学校本科专业备案和审批结果的通知》及《列入普通高等学校本科专业目录的新专业名单（2022年）》，我国普通高等学校开设新专业“智能建造与智慧交通”。

10月，住房和城乡建设部发布《住房和城乡建设部关于公布智能建造试点城市的通知》，指出大力发展智能建造，并公布包括北京市、天津市、重庆市、河北雄安新区、河北省保定市等等在内的24座试点城市。“双智”试点城市也大多被囊括其中。

2023年1月，湖南省交通质安局印发《湖南省高速公路智能建造施工指南》，主要包括智慧梁场、隧道机械化施工、智慧仓储、智能压实、智慧管理云平台等五个章节内容。

此外，随着“双碳”建设的目标确认和落地实施，智能建造被认为是解决建筑行业低效率、高污染、高能耗的有效途径之一，也将更受行业和市场关注。

与此同时，近年来数字孪生、仿真、AI等新技术的爆发式发展，也让智能建造的发展进程得到了快速提升，毕竟支撑智能建造的基础工作是三维图形描述、图形引擎和平台的开发以及建筑的三维空间描述和真实感表达的系列软件开发。

相信随着当下智慧高速的火热发展，以及在此影响下的高速公路改扩建项目建设的不断增加，智能建造与智能交通的交互将会愈加深入。

参考内容：

1《智能建造是什么、为什么、做什么、怎么做？》，百度文库，

2《梨东改扩建项目：在高速建设行业打响“智能建造”》，江西交投项目公司

3《高速公路“智能造”》，攀枝花日报