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觀點(diǎn)分享丨丁烈云院士:我國(guó)智能建造關(guān)鍵領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略思考

廣東裝配式建筑分會(huì)     2021-10-15     2022

  導(dǎo)  讀  


智能建造是新一代信息技術(shù)和工程建造的有機(jī)融合,是實(shí)現(xiàn)我國(guó)建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要依托。智能建造的實(shí)施能對(duì)工程生產(chǎn)體系與組織方式進(jìn)行全方位賦能,促進(jìn)工程建造過(guò)程的互聯(lián)互通、線上線下融合、資源與要素協(xié)同,并積極推動(dòng)建筑業(yè)、制造業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)形成合力。


中國(guó)工程院丁烈云院士科研團(tuán)隊(duì)在中國(guó)工程院院刊《中國(guó)工程科學(xué)》2021年第4期撰文,闡述了智能建造的基本概念與重要性,歸納了面向全產(chǎn)業(yè)鏈一體化的工程軟件、面向智能工地的工程物聯(lián)網(wǎng)、面向人機(jī)共融的智能化工程機(jī)械、面向智能決策的工程大數(shù)據(jù)等四類(lèi)關(guān)鍵領(lǐng)域技術(shù);通過(guò)問(wèn)卷調(diào)研與專(zhuān)家訪談,分析了我國(guó)智能建造關(guān)鍵領(lǐng)域技術(shù)在市場(chǎng)環(huán)境、企業(yè)部署、核心資源儲(chǔ)備等方面的現(xiàn)狀和短板。在此基礎(chǔ)上,文章明確了關(guān)鍵領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展目標(biāo),提出了建立健全標(biāo)準(zhǔn)體系、推動(dòng)“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同、加大知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)、開(kāi)展典型工程試點(diǎn)示范等重點(diǎn)任務(wù),繼而從管理機(jī)構(gòu)、企業(yè)、高校等多個(gè)主體的角度形成對(duì)策建議。

本文選自中國(guó)工程院院刊《中國(guó)工程科學(xué)》2021年第4期

作者:陳珂,丁烈云

來(lái)源:我國(guó)智能建造關(guān)鍵領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略思考[J].中國(guó)工程科學(xué),2021,23(4):64-70.


一、前 言


建筑業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè),但其碎片化、粗放式發(fā)展模式帶來(lái)的產(chǎn)品性能欠佳、生產(chǎn)效益低下、資源消耗巨大、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題依舊突出,距高質(zhì)量發(fā)展要求仍有差距。與此同時(shí),發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)相繼發(fā)布了建筑業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略,如英國(guó)《Construction 2025》、日本《i-Construction》等,均強(qiáng)調(diào)建筑業(yè)應(yīng)通過(guò)工業(yè)化、數(shù)字化、智能化等方式增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)建造產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新相比國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家起步較晚,亟需將創(chuàng)新放在建造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要位置,尤其是重點(diǎn)發(fā)展以人工智能和數(shù)字經(jīng)濟(jì)為代表的技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用,全面提升中國(guó)建造的創(chuàng)新能力。


近年來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞智能建造開(kāi)展了一系列研究。Rossi A 等通過(guò)在施工機(jī)械上安裝智能傳感設(shè)備,構(gòu)建智能化施工機(jī)械以實(shí)時(shí)評(píng)估其運(yùn)行狀態(tài);Bucchiarone A 等同樣應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)工程要素的互聯(lián)互通,提高施工的智能化程度;Kochovski P 和 Stankovski V建立了面向智能建造的邊緣計(jì)算框架,支持項(xiàng)目信息管理和各參與方之間的溝通;Edirisinghe R梳理了關(guān)于智能工地的 114 篇論文,為發(fā)展相關(guān)智能建造技術(shù)提出建議;Ding L 等利用人工智能技術(shù),從視頻大數(shù)據(jù)中自動(dòng)檢測(cè)建筑工人的不安全行為;Zhou H 等以港珠澳大橋?yàn)槔?,介紹了智能工地的構(gòu)建方法。當(dāng)前,關(guān)于智能建造的研究多以具體應(yīng)用點(diǎn)為主,在智能建造理論、關(guān)鍵技術(shù)等方面尚未形成整體的系統(tǒng)認(rèn)識(shí),也未提出清晰的發(fā)展路徑。


本文在闡述智能建造內(nèi)涵的基礎(chǔ)上,對(duì)我國(guó)建筑業(yè)設(shè)計(jì)、施工、工程咨詢(xún)等多個(gè)領(lǐng)域的代表性企業(yè)開(kāi)展問(wèn)卷調(diào)研和專(zhuān)家訪談,明確我國(guó)智能建造關(guān)鍵領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和困境。問(wèn)卷調(diào)研總耗時(shí) 6 個(gè)月,針對(duì)四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)分別收回有效問(wèn)卷 367 份、109 份、38 份、121 份(見(jiàn)表 1)。之后,邀請(qǐng)具備智能建造領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用與研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的 23 位專(zhuān)家分別進(jìn)行 45~60 min 的深度訪談。在此基礎(chǔ)上,凝練適合我國(guó)國(guó)情的智能建造關(guān)鍵領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)和路徑,以期為推進(jìn)我國(guó)智能建造發(fā)展提供參考。


表 1 問(wèn)卷受訪人員工作年限情況 

圖片


二、智能建造概述


智能建造作為新一代信息技術(shù)與工程建造融合形成的工程建造創(chuàng)新模式,在實(shí)現(xiàn)工程要素資源數(shù)字化的基礎(chǔ)上,通過(guò)規(guī)范化建模、網(wǎng)絡(luò)化交互、可視化認(rèn)知、高性能計(jì)算以及智能化決策支持,實(shí)現(xiàn)數(shù)字鏈驅(qū)動(dòng)下的立項(xiàng)策劃、規(guī)劃設(shè)計(jì)、施(加)工生產(chǎn)、運(yùn)維服務(wù)一體化集成與高效協(xié)同,交付以人為本、智能化的綠色可持續(xù)工程產(chǎn)品與服務(wù)。


智能建造的實(shí)施能對(duì)工程生產(chǎn)體系與組織方式進(jìn)行全方位賦能,促進(jìn)工程建造過(guò)程的互聯(lián)互通、線上線下融合、資源與要素協(xié)同,并積極推動(dòng)建筑業(yè)、制造業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)形成合力。這是提升產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)由勞動(dòng)密集型生產(chǎn)方式向技術(shù)密集型生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變的必經(jīng)之路,也是對(duì)《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和 2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》強(qiáng)調(diào)“加快數(shù)字化發(fā)展,以數(shù)字化轉(zhuǎn)型整體驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)方式、生活方式和治理方式變革” 的適時(shí)回應(yīng)。


發(fā)展智能建造將打造“中國(guó)建造”升級(jí)版。在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)全球化、國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)趨于激烈的背景下,順應(yīng)國(guó)際趨勢(shì),搶占行業(yè)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)和未來(lái)發(fā)展制高點(diǎn),最終提升我國(guó)建筑業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。


三、智能建造領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)展


智能建造體系基于以“三化”“三算”為特征的新一代信息技術(shù),發(fā)展面向全產(chǎn)業(yè)鏈一體化的工程軟件、面向智能工地的工程物聯(lián)網(wǎng)、面向人機(jī)共融的智能化工程機(jī)械、面向智能決策的工程大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域技術(shù),支持工程建造全過(guò)程、全要素、全參與方協(xié)同和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。因此,作為連接底層通用技術(shù)與上層業(yè)務(wù)的樞紐,領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展將對(duì)智能建造的發(fā)展起到關(guān)鍵作用。


(一)面向全產(chǎn)業(yè)鏈一體化的工程軟件


隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展以及計(jì)算機(jī)使用的不斷普及,工程建造領(lǐng)域逐漸形成了以建筑信息模型(BIM)為核心、面向全產(chǎn)業(yè)鏈一體化的工程軟件體系。工程軟件包括設(shè)計(jì)建模、工程分析、項(xiàng)目管理等類(lèi)型,其作為工程技術(shù)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的程序化封裝,貫穿工程項(xiàng)目各階段。不同類(lèi)型的工程軟件相互協(xié)同,支持建設(shè)項(xiàng)目全生命周期業(yè)務(wù)的自動(dòng)化和決策的科學(xué)化。


工程軟件的主要特征包括:在服務(wù)對(duì)象方面,工程軟件服務(wù)于建筑、市政、橋隧等各類(lèi)工程項(xiàng)目;在內(nèi)容專(zhuān)業(yè)性方面,工程軟件反映了在工程建造發(fā)展過(guò)程中長(zhǎng)期積累的專(zhuān)業(yè)知識(shí);工程軟件源于建筑業(yè)的實(shí)際需求,通過(guò)將工程實(shí)踐中獲得的專(zhuān)業(yè)知識(shí)轉(zhuǎn)化為模型和算法,繼而將模型和算法軟件化,精確、快速地支持各類(lèi)復(fù)雜的工程建造任務(wù);工程軟件研發(fā)與實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景緊密結(jié)合,需要在使用中持續(xù)改進(jìn),不斷提升其功能和性能。


當(dāng)前,我國(guó)工程軟件存在整體實(shí)力較弱、核心技術(shù)缺失等諸多問(wèn)題,呈現(xiàn)出“管理軟件強(qiáng),技術(shù)軟件弱;低端軟件多,高端軟件少”的局面,市場(chǎng)份額較多被國(guó)外軟件占據(jù)。在設(shè)計(jì)建模軟件方面,國(guó)產(chǎn)工程軟件依然面臨著嚴(yán)重的“缺魂少擎”問(wèn)題,71.78% 的受訪人員選擇 AutoCAD 為主要使用的 CAD 幾何制圖軟件,超過(guò) 50% 的受訪人員主要使用 Autodesk Revit、Civil 3D 等國(guó)外 BIM 建模軟件。面對(duì)以 Autodesk 系列產(chǎn)品為代表的國(guó)外工程軟件的沖擊,國(guó)產(chǎn)設(shè)計(jì)建模軟件很難在短時(shí)間內(nèi)建立起競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。在工程設(shè)計(jì)分析軟件方面,接近 60% 的主流軟件來(lái)自國(guó)外,國(guó)外軟件以其強(qiáng)大的分析計(jì)算能力、復(fù)雜模型處理能力牢牢占據(jù)市場(chǎng)前端;在復(fù)雜工程問(wèn)題分析方面,國(guó)產(chǎn)軟件依然任重道遠(yuǎn)。在工程項(xiàng)目管理軟件方面,得益于對(duì)國(guó)內(nèi)規(guī)范、項(xiàng)目業(yè)務(wù)流程的高度支持,加之國(guó)內(nèi)廠商的持續(xù)研發(fā)投入,國(guó)產(chǎn)軟件已經(jīng)形成了較完整的產(chǎn)品鏈。


(二)面向智能工地的工程物聯(lián)網(wǎng)


工程物聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工程建造領(lǐng)域的拓展,通過(guò)各類(lèi)傳感器感知工程要素狀態(tài)信息,依托統(tǒng)一定義的數(shù)據(jù)接口和中間件構(gòu)建數(shù)據(jù)通道。工程物聯(lián)網(wǎng)將改善施工現(xiàn)場(chǎng)管理模式,支持實(shí)現(xiàn)對(duì) “人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)、環(huán)境的不安全因素”的全面監(jiān)管。


在工程物聯(lián)網(wǎng)的支持下,施工現(xiàn)場(chǎng)將具備如下特征:一是萬(wàn)物互聯(lián),以移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、智能物聯(lián)等多重組合為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)“人、機(jī)、料、法、環(huán)、品” 六大要素間的互聯(lián)互通;二是信息高效整合,以信息及時(shí)感知和傳輸為基礎(chǔ),將工程要素信息集成,構(gòu)建智能工地;三是參與方全面協(xié)同,工程各參與方通過(guò)統(tǒng)一平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信息共享,提升跨部門(mén)、跨項(xiàng)目、跨區(qū)域的多層級(jí)共享能力。


當(dāng)前,我國(guó)工程物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)水平和國(guó)外相比仍有較大差距。美國(guó)、日本、德國(guó)的傳感器品類(lèi)已經(jīng)超過(guò) 20 000 種,占據(jù)了全球超過(guò) 70% 的傳感器市場(chǎng),且隨著微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)工藝的發(fā)展呈現(xiàn)出更加明顯的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。我國(guó) 90% 的中高端傳感器依賴(lài)進(jìn)口。除傳感器外,現(xiàn)場(chǎng)柔性組網(wǎng)、工程數(shù)字孿生模型迭代等技術(shù)均亟待發(fā)展。另外,我國(guó)工程物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用主要關(guān)注建筑工人身份管理、施工機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、高危重大分部分項(xiàng)工程過(guò)程管控、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測(cè)等方面,然而本研究調(diào)研結(jié)果顯示,工程物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用對(duì)超過(guò) 88% 的施工活動(dòng)僅能產(chǎn)生中等程度的價(jià)值。在有限的資源下提高工程物聯(lián)網(wǎng)的使用價(jià)值將是未來(lái)需要解決的重要問(wèn)題。


(三)面向人機(jī)共融的智能化工程機(jī)械


智能化工程機(jī)械是在傳統(tǒng)工程機(jī)械基礎(chǔ)上,融合了多信息感知、故障診斷、高精度定位導(dǎo)航等技術(shù)的新型施工機(jī)械;核心特征是自感應(yīng)、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)和自決策,通過(guò)不斷自主學(xué)習(xí)與修正、預(yù)測(cè)故障來(lái)達(dá)到性能最優(yōu)化,解決傳統(tǒng)工程機(jī)械作業(yè)效率低下、能源消耗嚴(yán)重、人工操作存在安全隱患等問(wèn)題。


世界各國(guó)高度重視工程機(jī)械前沿技術(shù),積極調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),加大了對(duì)工程機(jī)械的扶持力度,促使工程機(jī)械向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化發(fā)展。然而,我國(guó)在工程機(jī)械智能化技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用上雖有一定突破,但在打造智能化工程機(jī)械所必要的元器件方面仍落后于國(guó)際先進(jìn)水平??删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC)、電子控制單元(ECU)、控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)等技術(shù)均落后于發(fā)達(dá)國(guó)家,阻礙了我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)的發(fā)展,也制約了我國(guó)工程建造的整體競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)工程機(jī)械整體呈現(xiàn)出“大而不強(qiáng),多而不精”的局面,發(fā)展提升空間廣闊。


(四)面向智能決策的工程大數(shù)據(jù)


工程大數(shù)據(jù)是工程全壽命周期各階段、各層級(jí)所產(chǎn)生的各類(lèi)數(shù)據(jù)以及相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用的總稱(chēng)。工程大數(shù)據(jù)具有體量大、種類(lèi)多、速度快、價(jià)值密度低等特征,應(yīng)用重點(diǎn)在于將工程決策從經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變,從而提高生產(chǎn)力、提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、改善行業(yè)治理效率。


工程大數(shù)據(jù)的價(jià)值產(chǎn)生于分析過(guò)程。數(shù)據(jù)分析指根據(jù)不同任務(wù),從海量數(shù)據(jù)中選擇全部或部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行分析,挖掘決策支持信息。分析工程大數(shù)據(jù)除了應(yīng)用傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析以外,也需要人工智能的支持。其中,深度學(xué)習(xí)作為當(dāng)前人工智能的重點(diǎn)方向之一,具有無(wú)需多余前提假設(shè)、能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)而自?xún)?yōu)化等優(yōu)勢(shì),解決了早期神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)過(guò)擬合、人為設(shè)計(jì)特征提取和訓(xùn)練困難等問(wèn)題。深度學(xué)習(xí)利用海量數(shù)據(jù)提供的訓(xùn)練樣本,在作業(yè)人員行為檢測(cè)、危險(xiǎn)環(huán)境識(shí)別等任務(wù)中獲得廣泛使用。值得注意的是,深度學(xué)習(xí)的復(fù)雜性使得模型容易成為黑箱,因而無(wú)法評(píng)估模型的可解釋性,而機(jī)理模型的優(yōu)點(diǎn)在于其參數(shù)具有明確的物理意義。因此,構(gòu)建數(shù)據(jù)和機(jī)理混合驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)分析模型,有助于從工程大數(shù)據(jù)中提練具有實(shí)際物理意義的特征,提升計(jì)算實(shí)時(shí)性和模型適應(yīng)性。


發(fā)達(dá)國(guó)家將大數(shù)據(jù)視為重要的發(fā)展資源,針對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用結(jié)合提出了一系列戰(zhàn)略規(guī)劃,如美國(guó)《聯(lián)邦數(shù)據(jù)戰(zhàn)略和 2020 年行動(dòng)計(jì)劃》、澳大利亞《數(shù)據(jù)戰(zhàn)略 2018—2020》等。我國(guó)發(fā)布了《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》等一系列戰(zhàn)略規(guī)劃,但工程大數(shù)據(jù)的發(fā)展和應(yīng)用仍處于初級(jí)階段。在流程方面,我國(guó)工程大數(shù)據(jù)應(yīng)用流程未能打通,數(shù)字采集未實(shí)現(xiàn)信息化、自動(dòng)化,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析也缺少標(biāo)準(zhǔn)化流程;在技術(shù)方面,當(dāng)前主流數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理產(chǎn)品大多為國(guó)外產(chǎn)品,如 HBase、MongoDB、 Oracle NoSQL 等典型數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品以及 Storm、Spark等流計(jì)算架構(gòu);在應(yīng)用方面,我國(guó)工程大數(shù)據(jù)僅初步應(yīng)用于勞務(wù)管理、物料采購(gòu)管理、造價(jià)成本管理、機(jī)械設(shè)備管理等方面,在應(yīng)用深度和廣度上均有不足。


四、我國(guó)智能建造發(fā)展面臨的困境


經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展和積淀,我國(guó)在智能建造領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足進(jìn)步,形成一系列成果。但是,面對(duì)國(guó)內(nèi)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的需求,對(duì)照全球發(fā)達(dá)國(guó)家智能建造的發(fā)展勢(shì)態(tài),我國(guó)智能建造的發(fā)展仍然面臨諸多困境。

在市場(chǎng)環(huán)境方面:建筑業(yè)企業(yè)已形成對(duì)國(guó)外相關(guān)產(chǎn)品的使用習(xí)慣,產(chǎn)生了數(shù)據(jù)依存,相關(guān)產(chǎn)品替換難度較大;國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品用戶(hù)基數(shù)少,缺少市場(chǎng)意見(jiàn)反饋,進(jìn)一步加大了與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品在功能和性能等方面的差距。


在企業(yè)部署方面:國(guó)內(nèi)廠商戰(zhàn)略部署不清晰,未形成與上下游的深度溝通,不利于產(chǎn)品布局的縱深發(fā)展;國(guó)內(nèi)廠商起步晚,生態(tài)基礎(chǔ)薄弱,資源分散嚴(yán)重,不少?lài)?guó)產(chǎn)產(chǎn)品在細(xì)分市場(chǎng)仍處于整體價(jià)值鏈的中低端位置;國(guó)內(nèi)廠商的自主創(chuàng)新能力與意識(shí)仍然較弱,國(guó)際領(lǐng)先的創(chuàng)新成果相對(duì)較少。


在核心資源方面:智能建造標(biāo)準(zhǔn)體系有待健全,相關(guān)研發(fā)缺少基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),市場(chǎng)適應(yīng)性和服務(wù)能力有待提高;核心技術(shù)薄弱,較多依賴(lài)在國(guó)外企業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)上的二次開(kāi)發(fā);缺乏完善的智能建造應(yīng)用生態(tài),無(wú)法形成面向項(xiàng)目全生命周期的智能化集成應(yīng)用;缺少高端的復(fù)合型人才,尚未建立相關(guān)人才的引進(jìn)、培養(yǎng)與儲(chǔ)備方案。


五、我國(guó)智能建造發(fā)展的重點(diǎn)任務(wù)


為了推動(dòng)我國(guó)邁入智能建造世界強(qiáng)國(guó)行列,應(yīng)堅(jiān)持推進(jìn)自主化發(fā)展,遵循“典型引路、梯度推進(jìn)” 原則,通過(guò)補(bǔ)短板、顯特色、促升級(jí)、強(qiáng)優(yōu)勢(shì),研發(fā)智能建造關(guān)鍵領(lǐng)域技術(shù)。


工程軟件加強(qiáng)“補(bǔ)短板”,解決軟件“無(wú)魂” 問(wèn)題。具體措施有:在明確國(guó)內(nèi)外工程軟件差距的基礎(chǔ)上,大力支持工程軟件技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品化,集中攻關(guān)“卡脖子”痛點(diǎn),提升三維圖形引擎的自主可控水平;面向房屋建筑、基礎(chǔ)設(shè)施等工程建造項(xiàng)目的實(shí)際需求,加強(qiáng)國(guó)產(chǎn)工程軟件創(chuàng)新應(yīng)用,逐步實(shí)現(xiàn)工程軟件的國(guó)產(chǎn)替代;加快制定工程軟件標(biāo)準(zhǔn)體系,完善測(cè)評(píng)機(jī)制,形成以自主可控 BIM 軟件為核心的全產(chǎn)業(yè)鏈一體化軟件生態(tài)。


工程物聯(lián)網(wǎng)積極“顯特色”,力爭(zhēng)躋身全球領(lǐng)先。具體措施有:將工程物聯(lián)網(wǎng)納入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)范圍,面向不同的應(yīng)用場(chǎng)景,確立工程物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范化技術(shù)指導(dǎo);突破全要素感知柔性自適應(yīng)組網(wǎng)、多模態(tài)異構(gòu)數(shù)據(jù)智能融合等技術(shù);充分利用我國(guó)工程建造市場(chǎng)的規(guī)模優(yōu)勢(shì),開(kāi)展基于工程物聯(lián)網(wǎng)的智能工地示范,強(qiáng)化工程物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用價(jià)值。


工程機(jī)械大力“促升級(jí)”,提升“智能化、綠色化、人性化”水平。具體措施有:建立健全智能化工程機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)體系,增強(qiáng)市場(chǎng)適應(yīng)性;打破核心零部件技術(shù)和原材料的壁壘,提高產(chǎn)品的可靠性;摒棄單一的純銷(xiāo)售模式,重視后市場(chǎng)服務(wù),創(chuàng)新多樣化綜合服務(wù)模式。


工程大數(shù)據(jù)及時(shí)“強(qiáng)優(yōu)勢(shì)”,為持續(xù)創(chuàng)新奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。具體措施有:完善工程大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)理論,創(chuàng)新數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存和挖掘等關(guān)鍵共性技術(shù),滿足實(shí)際工程應(yīng)用需求;建立工程大數(shù)據(jù)政策法規(guī)、管理評(píng)估、企業(yè)制度等管理體系,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效管理與利用;建立完整的工程大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)體系,增強(qiáng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用和服務(wù)能力,帶動(dòng)關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和催生建造服務(wù)新業(yè)態(tài)。


六、對(duì)策建議


智能建造工程發(fā)展是一項(xiàng)系統(tǒng)性、戰(zhàn)略性、長(zhǎng)期性的任務(wù)。發(fā)展智能建造關(guān)鍵領(lǐng)域技術(shù)受到政策環(huán)境、市場(chǎng)環(huán)境、研發(fā)部署等諸多因素的影響,涉及多個(gè)行業(yè)、多個(gè)建設(shè)主體;需對(duì)工程供應(yīng)鏈不同環(huán)節(jié)、生產(chǎn)體系與組織方式、企業(yè)與產(chǎn)業(yè)間合作等進(jìn)行全方位賦能。


(一)管理機(jī)構(gòu)層面


加快建設(shè)一批建造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新基地,特別是人工智能技術(shù)與建造產(chǎn)業(yè)深度融合的創(chuàng)新基地,打造 “基礎(chǔ)研究—技術(shù)創(chuàng)新—產(chǎn)業(yè)化”鏈條的科技產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展機(jī)制。構(gòu)建國(guó)家、行業(yè)、企業(yè)完善的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新基地,引領(lǐng)和示范建造產(chǎn)業(yè)的科技創(chuàng)新,充分發(fā)揮科研機(jī)構(gòu)的輻射和帶動(dòng)作用,有助于建造產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)的突破和轉(zhuǎn)化應(yīng)用,能夠促進(jìn)建造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的集聚發(fā)展,為推動(dòng)中國(guó)建造轉(zhuǎn)型升級(jí)和高質(zhì)量發(fā)展提供支撐引領(lǐng)作用。


拓寬建造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新支持渠道,加大資源支持規(guī)模。鼓勵(lì)各級(jí)政府加大財(cái)政扶持力度,建立穩(wěn)定支持和競(jìng)爭(zhēng)性支持相結(jié)合的資金投入機(jī)制,著力支持建造產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與成果產(chǎn)業(yè)化。建立以政府扶持為引導(dǎo)、企業(yè)投入為主體、多元社會(huì)資金參與的創(chuàng)新投入機(jī)制,提升資源配置效率,推動(dòng)孵化新技術(shù)、新產(chǎn)品。


建立智能建造標(biāo)準(zhǔn)體系和技術(shù)評(píng)估機(jī)制。重點(diǎn)圍繞各類(lèi)工程數(shù)據(jù)在項(xiàng)目全壽命周期的應(yīng)用,研制相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)框架,依托現(xiàn)有的國(guó)家和社會(huì)檢測(cè)認(rèn)證資源,對(duì)智能建造關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用水平進(jìn)行客觀評(píng)估。階段性開(kāi)展國(guó)內(nèi)外發(fā)展比對(duì)分析,對(duì)不足之處進(jìn)行科學(xué)指引和及時(shí)調(diào)整。


建立規(guī)范有序的市場(chǎng)環(huán)境,構(gòu)建公平競(jìng)爭(zhēng)的商業(yè)市場(chǎng)體系,完善相關(guān)法律法規(guī),加大知識(shí)產(chǎn)權(quán)的宣傳和保護(hù)力度;發(fā)揮行業(yè)協(xié)會(huì)在行業(yè)自律和規(guī)范市場(chǎng)秩序中的積極作用,協(xié)助加強(qiáng)反壟斷、反傾銷(xiāo)工作,制止不正當(dāng)競(jìng)爭(zhēng),加強(qiáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的宣傳和保護(hù)力度。


(二)企業(yè)層面


緊扣市場(chǎng)需求,深化市場(chǎng)調(diào)研并積極布局,圍繞 BIM 與數(shù)字設(shè)計(jì)、智能工地、無(wú)人施工系統(tǒng)、工程大數(shù)據(jù)平臺(tái)等具體方向,堅(jiān)持以應(yīng)用為主導(dǎo)開(kāi)展技術(shù)研發(fā),著力解決行業(yè)痛點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題。完善市場(chǎng)反饋機(jī)制,不斷升級(jí)產(chǎn)品功能、性能與基礎(chǔ)服務(wù),打造符合市場(chǎng)需求、面向行業(yè)未來(lái)的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品與服務(wù),逐步積累并壯大客戶(hù)群體。


加大研發(fā)投入,建立差異化發(fā)展模式。強(qiáng)化研發(fā)設(shè)備、人員等生產(chǎn)要素管理,確保資源集中歸檔,提高產(chǎn)品質(zhì)量。中小型廠商宜專(zhuān)注于細(xì)分領(lǐng)域的專(zhuān)項(xiàng)技術(shù),做專(zhuān)做深,切忌追求大而全;大型廠商可提出為各細(xì)分行業(yè)提供智能建造的整體解決方案,完善企業(yè)之間互聯(lián)協(xié)同的綜合解決方案,實(shí)現(xiàn)與中小型廠商的錯(cuò)位發(fā)展、共同成長(zhǎng)。


技術(shù)應(yīng)用單位應(yīng)與技術(shù)研發(fā)單位(如硬件廠商、工業(yè)自動(dòng)化廠商等)開(kāi)展產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同合作,建立智能建造合作生態(tài)。發(fā)揮骨干研發(fā)單位的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用單位的需求牽引效應(yīng),以實(shí)際應(yīng)用驅(qū)動(dòng)技術(shù)落地。通過(guò)深度合作,形成資源互補(bǔ)、價(jià)值共創(chuàng)局面,搭建面向工程全壽命周期的整體解決方案及協(xié)作流程,提升體系化發(fā)展能力。


(三)高校及科研機(jī)構(gòu)層面


充分發(fā)揮辦學(xué)特長(zhǎng),結(jié)合院校優(yōu)勢(shì)學(xué)科,探索符合智能建造創(chuàng)新發(fā)展的校企協(xié)同育人模式。通過(guò)高??蒲谢亍⒃浩笈囵B(yǎng)計(jì)劃、新興學(xué)科培養(yǎng)等舉措,重點(diǎn)加強(qiáng)智能建造專(zhuān)業(yè)等新工科專(zhuān)業(yè)建設(shè),實(shí)施建筑土木工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)改革,培養(yǎng)精通工程管理、工程技術(shù)、信息技術(shù)的復(fù)合型人才。


發(fā)揮高校、科研院所在基礎(chǔ)研究方面的優(yōu)勢(shì),支持科技人才開(kāi)展獨(dú)立性、原創(chuàng)性研究。注重科研成果的創(chuàng)新性、系列性、系統(tǒng)性和完整性,堅(jiān)持科研工作源于工程、服務(wù)工程、指導(dǎo)工程、引領(lǐng)工程;聚焦工程軟件、工程物聯(lián)網(wǎng)、工程機(jī)械、工程大數(shù)據(jù)等底層技術(shù)問(wèn)題,逐步實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。


注:本文內(nèi)容呈現(xiàn)略有調(diào)整。


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