建築的「BIM+」時代,信息化技術將如何帶動建築工業化發展?

  這近十幾年中,在新技術的推動下,建築行業發展迅速。不僅是英國,各國家都在新的信息化時代推出相應的研究和一些政策導向,特別是德國前幾年提出了工業 4.0的概念,使得以信息技術爲特征的新型工業化成爲未來整個全球競爭力的焦點。實施以信息化帶動工業化戰略,是改造和提升傳統建築行業的一個突破口,是中國建築從「建造大國」走向「建造強國」的必經之路。

  中國建築經過這些年的發展,伴隨著快速城鎮化成就巨大,但同時也帶來了高汙染、高能耗和低質量、低效率等問題。因此建築效率成爲中國建築行業再發展的一個瓶頸,超過全球工程量50%的中國建築業需要尋求一個全新的設計建造模式。

  我們國家經濟發展、環境發展因建築業承擔了很大的壓力,所以建築行業其實責任非常大。特別是在新的經濟轉型期,國家提出「一帶一路」發展戰略,中國建築行業也承擔著走出去的責任。我們不僅要建設自己,還要走向國際。現在建築行業也是全球化的過程,對中國建築業來說,需要注入新的活力。「中國建造」也亟待升級轉型,支撐我們國家的「一帶一路」戰略。

  █ 建築工業化:國內的傳統現實 vs 國外先進的應用狀況

  建築工業化使項目開發具有質量可控、成本可控、進度可控的優勢。建築工業化作爲一個成熟的技術在發達國家已得到廣泛應用。經驗證明,應用建築工業化技術,建築建設的綜合效率得到大幅度提升,同時施工周期僅爲傳統方式的1/3,同時用工量大大減少,施工現場粉塵、噪音、汙水等問題都得到了較好解決。

  美國住宅標准化率和商業化程度幾乎達到 100%;瑞士80%的住宅是用通過部件爲基礎建造的;法國工業化程度也非常高,主要采用預應力混凝土框架裝配式體系,這個體系裝配率可達到80%,與傳統現澆建築方式相比,施工模板減少了85%,腳手架用量減少50%,節能70%,節水80%,節約鋼材20%,節地、節石等都是效益均非常可觀,同時還能減少83%的建築垃圾,節省20%-30%的人工,縮短30%-50%的工期。從以上數據可以對工業化的效率有初步了解。

  資源再利用方面,十幾年前,日本、韓國等國家資源化率已經達到 90%。而到目前爲止,中國建築的實際上還不到 5%。

  █ 爲什麽信息技術與建築工業化會成爲「伉俪」

  信息技術的高速發展伴隨移動互聯網的推波助瀾,掀起了對大數據、建造數字化、雲計算和人工智能等新技術應用的廣泛討論。這首先給傳統思維模式帶來巨大的沖擊,特別是人們從原有因果的思維邏輯正在向關聯的思維邏輯轉變。

  建築不再只是解決住的問題,綠色發展、生態保護和能量蓄積已融入到人們對建築的需求中,因此,原有建築的內涵也發生了改變。爲了提升建築本身的品質和效率,需要重新評估並重新整合現有的建築設計過程、生産與施工過程及運營管理的過程。

  在從因果邏輯向關聯邏輯的轉變過程中,建築師們在創造「更好居所」這一理想上找到了一致的選擇,信息技術與建築工業化有機的結合起來。

  早在 1999 年,英國就在一個官方報告裏提出:五年內要通過應用信息技術,使其建築業節約30%的項目成本。根據各國相關報道,其實信息化的介入確實可以大大提升施工效率,保守地說將施工工期縮短15%(這是很早以前的數據)。而後,互聯網技術介入建築市場,又可以節約30%-35%的項目成本,這是英國在 2000 年前後提出的認識。

  這近十幾年中,在新技術的推動下,建築行業發展迅速。不僅是英國,各國家都在新的信息化時代推出相應的研究和一些政策導向,特別是德國前幾年提出了工業 4.0的概念,使得以信息技術爲特征的新型工業化成爲未來整個全球競爭力的焦點。

  實施以信息化帶動工業化戰略,是改造和提升傳統建築行業的一個突破口,是中國建築從「建造大國」走向「建造強國」的必經之路。

  █ 信息技術如何伴隨建築工業化發展之路

  工業化的核心是一種組織管理的模式,就是一整套系統,特點是分工協作、資源優化配置、程序優化,用最經濟的生産要素在最短的時間建造完成,明確的工業化分工有利于專業化,提高生産效率。

  信息技術爲建築發展所需要的多重系統交互協同,提供了平台和可能。信息技術是促進新型建築工業化的一個強有力的推手。

  建築工業化目前走過了兩個階段的發展。第一個階段有三個方面的特點:構件標准化、模式化;施工機械化;現場的裝配化、分工細化、程序化。

  隨著信息技術的推動,建築工業化進入第二階段,這一階段的特征是在互聯網絡環境下、雲端采用大數據架構實現智能決策應用、並支撐前端的可視化和模擬性,這將給建築工業化提供高效的、豐富的、以往解決不了的解決方案。在第一階段中出現的問題,如建築構件獨特性和工業生産的標准化的矛盾,建築設計和構件制造脫離的矛盾,建築設計和施工脫離的矛盾等相關問題,都可以在建築工業化的第二階段有效地解決。

  建築工業化第二階段的主要特征之一是用信息技術去推動工業化,從設計、預算、建造以及運維各個階段都能大幅度提高效益。它有以下幾個特點:

  1、在設計環節構建體系,實現構件化設計,社會化制造和采購,利用互聯網技術,跟以往工業化概念有所不同。

  2、工業化與個性化的結合:大規模生産與個性化的定制結合,實現快速大規模的定制。這是信息時代出現的特點。

  3、將多專業先進技術集成到建築設計建造中,實現技術集成,克服傳統工業化的難題。

  建築工業化發展的第二階段必須依托于大數據信息化平台的支撐,目前類似系統在市場上還較少。

  █ 未來建築工業化發展趨勢

  德國提出工業化4.0的指向性非常明確,美國也在新的時代裏提出信息時代新硬件時代的戰略,中國也提「互聯網+」。對于德國來說,工業4.0的指向非常精准,即利用德國制造業的優勢,在新時代裏繼續保持國家發展的優勢。

  工業4.0 包含集中式控制向分散式增強型控制的轉變,對于建築行業來說意義非常大。建築的大量采購和運輸在工業 4.0裏得到了顛覆性改變,就像最大的出租車公司沒有車,最大的零售商沒有實體店,沒有産品庫存。所以建築行業未來怎麽樣?其實我們的信息和網絡時代也是帶來革命性的變化。將産品的全生命周期和全制造流程的數字化以及基于信息通信技術的模塊化的集成,將形成高度靈活個性、數字化的産品與服務的一種生産模式,在這種模式下,BIM 是一個核心的技術平台。因此看到信息化和工業化的關聯性, BIM 是促進新型工業化和建築業信息化發展重要的技術和技術平台。 BIM技術是推動建築的顛覆性革命。

  █ 建築的「 BIM+」時代

  互聯網+」在建築行業裏可以稱爲「 BIM+」。在 BIM技術平台上,很多東西可以加載進來。美國目前在BIM領域裏大幅推進,不斷更新BIM標准的版本,在這方面中國還有大量的工作要做。

  「 BIM+」時代的到來,與互聯網、雲計算、大數據以及3D打印、VR/AR技術以及3D GIS等結合在一起,從BIM技術平台上有很多延展。比如在3DGIS和 BIM集成方面延展到城市層面上,智慧城市、數字城市可以打通平台,一起高效率進行設計施工和運營維護。

  BIM+VR也是可以解決很多原來難以解決的問題,比如所見非所得和工程控制難的一些問題。實際上VR提供了很多新的技術手段,有一種說法是,數字化設計的平台和VR結合將來成爲我們泛設計企業的核心競爭力。

  AR 伴隨著 VR快速發展,不僅是在虛擬環境裏,叠加到現實環境裏,BIM和AR的結合也有很多發展空間,爲我們的城市建造和建築設計、施工帶來了很多可能性。

  BIM+3D打印、BIM+機械臂施工方面,現在機械臂從硬件上來說已經較成熟,關鍵現在是否在工程領域、設計領域、施工領域真正把這些用起來,這給我們的建築師提供了很大的想象空間,一些造根據建築需要生成的造型比較特別的建築,以往屬于比較難以建造的建築形式,現在通過BIM和3D、BIM和機械臂的制造都可以實施。原來一些設計上用非線性做的東西,可能也需要用3D技術和機械臂真正去建造實施出來。

  █ 中國建造的轉型升級

  中國要從建築業大國成爲建築強國走向世界,粗放的中國建造需要升級和轉型,這需要以工業化和信息化爲核心。其中有三個要點:

  1、精致化建造,即怎麽低能耗、高效率地去建造。

  2、智慧化的關鍵,建築要爲使用者考慮,很多東西從設計、施工、運營一直到使用監管,智慧的思想要能夠始終貫穿進來。

  3、建築要以綠色化爲引領。

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