马庆辉
广西福晟建设工程有限公司，广西 贵港市 537100
摘要:已在建筑行业得到深度应用，正在助力建筑施工走向智能化。介绍基于建筑施工智能化的研究和开发现状及发展趋势。首先，界定信息技术在建筑行业中的应用发展阶段，阐述各阶段的特征，指出目前虽然处于数字化阶段，但智能化应用已经开始。然后，综述基于建筑施工智能化的研究和开发现状。最后，展望其发展趋势。
关键词：建筑信息模型;建筑施工;智能化;信息技术
1、智能化技术
同其他行业一样，建筑行业利用信息系统进行信息收集、传递、统计、分析、计算、加工处理等，以满足具体的业务、管理及决策需求。从管理的角度看，信息系统主要起工具的作用，可以帮助人们提高工作效率。智能化的目的是，使这些工具具有知识和智力，从而部分甚至完全取代人。因此，建筑施工智能化意味着使建筑施工阶段应用的信息系统具有知识和智力。其意义在于，一方面可以通过减少对人的需求，使人得到帮助，获得解放;另一方面，对于需要高层次人才的工作，智能化可以解决高层次人才供不应求的问题。智能化技术基础是人工智能技术，其相关技术包括云计算、大数据、物联网、移动物联网等。智能化技术使信息系统能够感知、认知、学习、推理，甚至进行专家水平的决策。本质是，不仅使建筑数字化，而且使建筑过程数字化，并对相关数据进行结构化管理，便于利用信息系统进行处理。其核心特征是，以三维几何模型为基础形成模型;除三维几何信息外，模型中还包含相关的属性信息，例如构件材料、加工要求等，以及管理信息，例如成本、进度、质量、安全等信息;同时，模型中还应包含这些信息之间的关联信息，例如，对于一个窗口，不仅它的尺寸大小及位置，连它开在哪个墙上这样的信息在模型中也是具备的，从而可以支持自动化处理。从信息维度上看，模型不仅包含空间信息，而且可以包含进度信息(4D)，甚至再附加上成本信息(5D)、质量信息(6D)、安全信息(7D)等管理信息。容易理解，技术在建筑施工智能化发挥的最重要作用主要将体现为，为智能化应用系统提供基础数据。因为建筑施工需要统筹人、机、料、法、环等人、物理对象或过程的特性，其智能化既离不开空间信息，也离不开进度信息、成本信息等管理信息。如果没有技术，这些信息需要专门输入，其数据量之大，数据关系之复杂，必然阻碍智能化技术的应用。因此，集成应用技术是必然趋势。从智能化的本质看，技术虽然不是人工智能技术，同样为信息系统增加了信息感知和认知的知识和智力。
2、基于建筑施工智能化现状
基于建筑施工智能化可以分为2个方面，即智慧工地和智慧施工。前者面向施工环境和条件，聚焦于施工要素(包括人、机、料、法、环)的管理和一般过程管理(包括进度、质量、安全以及成本方面的管理)，适用于各种建筑类型;后者面向特定施工过程，聚焦于施工技术运用和特定过程管理，一般因不同建筑类型(如超高层建筑或大型公共建筑，钢结构建筑或混凝土结构建筑)而异。在智慧工地方面，目前已发表的、以应用为基础的智能化应用技术可归纳如下。
1)基于作业人员智能化管理系统，让工人佩戴内嵌智能芯片的安全帽，将模型导入系统。系统具有门禁功能，不仅可以自动进行人员的出勤统计，而且可以记录人员在项目场地中的轨迹和分布，并可以对在场人员进行实时语音提示。
2)基于物料智能化管理系统，导入设计模型，集成施工进度计划、流水段、清单项目、分包队伍等信息。在系统中选择单体、楼层、构件，均可提取相应的材料用量，辅助制定材料采购计划及进行限额领料管理;支持材料的模型量和实际量间的对比，方便物料控制。
3)基于混凝土建筑钢筋智能化加工系统，以建筑结构专业的模型为输入，实现钢筋的自动翻样，并通过与数控加工设备配合，实现钢筋的半自动或全自动加工。
4)基于智能化质量管理系统以施工模型为输入，按照相关标准，自动生成质量验收计划;支持在施工现场利用移动终端，通过定位功能动态识别现场的构件和模型中的构件的对应关系，通过点击模型中显示出的计划验收构件，显示数据输入表，支持在其中录入验收数据后自动上载到系统的服务器，便于各参与方共享数据和协同工作。
5)基于智能化安全管理系统，通过让作业人员在现场佩戴智能安全帽，以施工模型为输入，在系统内生成虚拟施工现场场景，通过定位技术实时采集作业人员位置信息和不安全环境信息，系统可实时对作业人员进行安全监测和预警。
6)基于智能化成本管理系统，通过输入施工模型，并建立构件与预算文件、分包合同、施工图纸、进度计划的关联，支持实时按专业、楼层、进度、流水段等多维度计算统计工程量、分包量，通过输入实际成本，实现基于“三算对比”的成本控制。
7)基于智能化施工综合管理系统，以模型为输入，将三维模型与施工进度计划相关联，对施工过程进行可视化模拟。同时，实时采集并更新当前的进度、资源、成本费用等信息，自动进行资源与工程进度统计、成本实时监控等，并可进行冲突分析，辅助调整计划。
在智慧施工方面，目前已发表的、以应用为基础的智能化应用技术可归纳如下1)基于智能化机电安装管理系统，在基于智能化施工综合管理系统的基础上，建立机电设备的4D模型，实现机电安装施工动态管理及可视化模拟。同时，可结合激光扫描、GPS、移动通讯等技术，对施工现场的机电设备进行跟踪，方便对安装进度进行管理和检查。2)基于智能化施工过程监测系统输入施工模型，并利用每日施工照片，生成已建成部分的点云模型，采用支持向量机等机器学习的方法，将点云模型与施工模型进行比较，自动识别进度偏差。
3、基于建筑施工智能化发展趋势
随着建筑施工数字化技术、人工智能技术以及相关技术的发展，基于建筑施工智能化技术必将向前发展。根据上述分析和笔者的认识，归纳以下4点主要发展趋势。1)基于智能化系统的“可插拔”式集成应用目前，上述智能化技术之间彼此独立存在。作为建筑施工数字化的重要组成部分，现在的标准内容还不够全面，并未覆盖建筑施工的全部环节。例如，目前的主流标准IFC标准并不能很好地既覆盖人员管理又覆盖质量管理，所以基于建筑施工质量管理系统与基于作业人员管理系统之间的集成就比较困难。因此，即便有集成，被集成的系统往往很难替换。而随着信息模型标准的发展，如果实现了基于信息模型标准的集成，就可以实现“可插拔”替换方式，即在集成化系统中，很容易把其中的一个系统替换为另外一个同类系统。2)基于大数据分析功能的建立及应用建筑施工过程中需要进行大量的决策，例如，选择施工方法，选择承包方，选择施工材料等。这些决策往往需要参考以往的经验，而通过应用技术积累下来的建筑工程数据及其管理数据，因为具有全面性、相互关联性等特点，将是最好的承载经验的数据源。随着这类数据的积累，将可提供更高的价值。将它们用于进行大数据分析，其结果比较对建筑施工过程中的科学决策至关重要。3)技术与自动化及机器人技术的集成应用随着老龄化社会的到来以及新生代对建筑工程的兴趣低下，建筑施工项目作业人员的吸纳将变得越来越困难。如果说自动化技术可以实现机器代替人去做简单充分工作，机器人的使用则使机器可以像人一样做较为复杂的工作，甚至可以利用机器人和自动化设备完成整个施工过程。但是，将机器人在建筑施工过程中替代人的角色，需要用到精确的时空信息，为此，技术与自动化和机器人的集成应用将成为必需。4)技术与语义网技术的集成应用语义网技术适合于表达规范知识。与建筑施工相关的标准和规程很多，例如，施工质量验收规范。而且，标准和规程要求往往都与时间和空间有关。例如，设备和建筑物之间应该留出多大空间，以方便设备的维修。通过集成应用技术和语义网技术，将可以按规范要求对模型构件的尺寸及位置等进行自动检查，从而减轻有关人员在建筑施工过程中的对标工作量。
4、结语
实现建筑施工智能化任重而道远，目前实现的建筑施工智能化还仅仅处在初级阶段。今后，建筑行业需要一边推进建筑施工数字化，一边推进建筑施工智能化，并使两者互相促进，相得益彰，在这个过程中，技术将继续得到发展和应用，并发挥关键作用。
参考文献:
，赵昕，马智亮．中国建筑施工行业信息化发展报告(2017)———智慧工地应用与发展［M］．北京:中国建材工业出版社，2017．
［2］马智亮，蔡诗瑶，杨启亮，等．基于和移动定位的施工质量管理系统［J］．土木建筑工程信息技术，2017，5(9):29-33．
［3］张建平．基于IFC的建筑工程4D施工管理系统的研究和应用［J］．中国建设信息，2010(4):52-57．