清华大学杜明芳：智能建造应充分融合工业自动化和工业智能化

湖北省疾病预防控制中心项目实地调研学习

（中南建筑设计院、中建四局联合打造）

调研人：杜明芳

当前，全球对建筑数字孪生系统的探索正处于起步阶段。什么是建筑数字孪生系统？与前代系统比，它有何优势与不同？怎样设计开发一个建筑数字孪生系统？与世界先进产品比，中国的建筑数字孪生系统有哪些不能自主可控的核心技术？中国应如何缩短与一流系统的差距？应如何突破技术瓶颈？这些都是值得深度探索的问题。

智能建造广泛融合了信息科学、数字科技、建筑工程技术等学科和产业领域，具有综合性强、技术密度大、产业协同性强等特点，是建筑业转型升级的大方向。智能建造还为智慧城市建设奠定了基础，它在推动城市建设数字化、智能化转型及城市治理智慧化方面具有基础支撑作用。智能建造技术体系高度融合了BIM、GIS、IoT、AI等多种信息技术，未来的智能建造技术将在“BIM+GIS一张图”的基础上更加倾向于朝着数据智能化、业务模型化、流程自动化、管理智慧化方向发展演进，并基于以上新方向的交叉融合构建形成建造大脑（construct brain）及建造大脑统一管控和指挥下的建造数字孪生系统。建造大脑和建造数字孪生系统将成为驱动中国城市经济乃至中国数字经济发展的革命性力量，为中国新经济双闭环格局的形成奠定基础，为数字中国建设提供原始动能。当前，基于5G建筑工业互联网的智能建造工程技术实现方法如图1所示。

笔者认为，数字孪生建造是以“建造”为目标，以“数字孪生”为技术和管理手段，以“建造产业链”为流程纽带的系统工程（是一种基于智能自动化的新型建造模式）。数据驱动的数字孪生建造系统：以数据为智能建造系统全生命周期线索，通过应用数字孪生技术，建造系统实现材料、装备、环境、信息、能量、人、标准七大核心要素的数字化映射，建立建筑业多元异构模型，实现物理空间与信息空间的实时控制与系统集成，实现物理上分散、逻辑上协同的虚实互动统一智能建造体系。智能建造需要充分借鉴工业自动化、工业智能化沉淀了上百年的经验与技术，以工业化思维、工业化方法稳步推进、开拓创新。从产品制造的角度来看，智能建造是建筑产品全生命周期落地的场景，智能建造为建筑产品的应用提供了空间和载体。从智能制造的角度看，现代工业已经早就开始走基于系统工程的产品设计、研制、加工路径，从而保证产品的高度标准化、高度可集成性及质量的可控性。以工业领域应用人工智能和自动化技术比较先进的两个子领域——飞机制造、汽车制造为例，这两个领域的智能工厂较早的使用了标准化构件加工制造方法，采用工业机器人和移动机器人相结合的技术辅助产品生产线更好的实现自动化装配和自动化物流运输。德国、美国的一些先进汽车制造工厂，大概在10年前就已经基本是无人工厂。

2020年7月，住房和城乡建设部等13部门联合出台《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》，明确了发展智能建造的指导思想、发展目标，也明确了时间表、路线图。到2025年，我国智能建造与建筑工业化协同发展的政策体系和产业体系基本建立，推动形成一批智能建造龙头企业，打造“中国建造”升级版；到2035年，产业整体优势明显增强，“中国建造”核心竞争力世界领先，迈入智能建造世界强国行列。意见实施两年来，各地住房和城乡建设部门从政策支持、项目落地、技术研发等方面入手，积极培育智能建造新技术、新产业、新业态、新模式，推动建设了一批试点示范项目，形成了一批典型服务案例，取得了一定成效。在住建部的大力推动下，相信中国智能建造的明天一定会更好。