王思寧，韓冬辰

國務(wù)院2017 年頒布的 《關(guān)于促進建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》 和住建部等2020 年頒布的《關(guān)于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》（以下簡稱《指導(dǎo)意見》）將裝配式建筑和智能建造協(xié)同發(fā)展列為重點。裝配式建筑定制化需求和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)之間的博弈一直是建筑發(fā)展瓶頸，智能建造作為新型工程模式有望成為解決該問題的契機。而智能建造研究尚處于發(fā)展期，建筑領(lǐng)域?qū)嵺`并未實現(xiàn)完全無人化[1]，在面對復(fù)雜與非標(biāo)準(zhǔn)化定制任務(wù)時，人的作用仍是智能建造不可或缺的部分。因此，針對我國建筑業(yè)轉(zhuǎn)型目標(biāo)和定制裝配式建筑發(fā)展現(xiàn)狀，探索智能建造人機協(xié)作方法具有理論和實踐意義。基于建筑信息模型（Building Information Model，簡稱BIM）的建筑數(shù)字孿生（Building Digital Twin，簡稱BDT）理論是裝配式建筑與智能建造協(xié)同發(fā)展的核心，隨著混合現(xiàn)實（Mixed Reality，簡稱MR）技術(shù)的興起，為建筑設(shè)計和施工環(huán)節(jié)的“人—信息—物理”三元系統(tǒng)（Human-Cyber-Physical System，簡稱HCPS）融合與動態(tài)交互提供了手段。筆者認(rèn)為以BDT 理論為導(dǎo)向，面向裝配式建筑探索基于MR 技術(shù)的人機協(xié)作智能建造模式，將有助于緩解建筑定制需求與標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)之間的矛盾。

1 裝配式建筑與智能建造協(xié)同發(fā)展

數(shù)字建筑學(xué)正走向多維度的物質(zhì)與虛擬信息相互映射，數(shù)字工具和建造技術(shù)革新將推動建筑實踐從單鏈?zhǔn)搅鞒剔D(zhuǎn)化為對建筑各項數(shù)據(jù)的實時交互和全生命周期管控[2]，這也為裝配式建筑柔性生產(chǎn)和定制化帶來了新的可能性。裝配式建筑的構(gòu)件化、部品化特征有利于BIM 與BDT理論的契合應(yīng)用，并在智能建造技術(shù)加持下，使原本離散的設(shè)計與建造形成一體化流程。裝配式建筑與智能建造協(xié)同發(fā)展，將通過BIM 實現(xiàn)建筑定制部件幾何、性能、建造的參數(shù)化可調(diào)，達到設(shè)計思維、實踐方法、生產(chǎn)力相互協(xié)調(diào)的目的[3]。

1.1 BDT 理論發(fā)展

BDT 理論源于制造業(yè)，旨在構(gòu)建信息系統(tǒng)與物理系統(tǒng)之間相互映射，是制造業(yè)實現(xiàn)工業(yè)4.0目標(biāo)的使能技術(shù)理論，以形成產(chǎn)品的全生命周期管理[4]。而隨著建筑實踐各環(huán)節(jié)BIM 技術(shù)的廣泛應(yīng)用，BDT 理論逐漸成為建筑業(yè)數(shù)字化發(fā)展的核心驅(qū)動力。Borrmann 等認(rèn)為BDT 主要應(yīng)用在施工階段，通過BIM 銜接各參與方以整合施工各環(huán)節(jié)相關(guān)信息[5]；Khajavi 等從建筑部件運維和監(jiān)測角度探討了BDT 技術(shù)實踐應(yīng)用的利弊，指出了建筑信息—物理系統(tǒng)靜態(tài)交互的短板[6]。對此，Sacks 等從數(shù)字化設(shè)計—建造角度出發(fā)，針對流程中信息的分類與處理模式，基于BDT理論制定了建造計劃、優(yōu)化、管理框架[7]；筆者也以實現(xiàn)建筑設(shè)計—現(xiàn)狀信息的動態(tài)映射為目標(biāo)，提出了“建筑數(shù)字孿生體”構(gòu)想[8]；劉占省等系統(tǒng)性地梳理了BDT 理論與智能建造的關(guān)系，強調(diào)二者對建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要性[9]。

在“十四五”高質(zhì)量發(fā)展需求引導(dǎo)下，BDT 理論發(fā)展將有助于裝配式建筑與智能建造的深層次聯(lián)動。針對裝配式建筑工種復(fù)雜和信息多源化特征，基于BIM 的BDT 技術(shù)方法不僅用于設(shè)計和建造信息的正向傳遞，也可進行建造現(xiàn)狀數(shù)據(jù)逆向采集，實現(xiàn)真正意義上的虛實融合。在面對定制作業(yè)的非標(biāo)準(zhǔn)化工藝和不確定性因素時，BDT 理論的“可伸縮性、互操作性、可擴展性”特性將通過智能化系統(tǒng)和先進數(shù)字技術(shù)得以體現(xiàn)。國內(nèi)外學(xué)者針對定制裝配式建筑開展了智能建造理論和方法探索，如Gramazio 和Kohler 團隊圍繞機器人自主智能建造展開實驗研究[10]；Menges 團隊以結(jié)構(gòu)和材料性能為導(dǎo)向，探索新的建筑形式和實踐模式[11]；華好團隊結(jié)合實踐與教學(xué)，從材料、工藝、設(shè)備等方面研究智能建造理論[12]；袁烽團隊以人機協(xié)作和機器人建構(gòu)為視角，基于先進技術(shù)開展智能建造理論實踐[3]；徐衛(wèi)國團隊從增材制造、人工智能、虛擬和增強現(xiàn)實等技術(shù)角度，梳理了建筑學(xué)智能化設(shè)計與建造的發(fā)展方向[13]。

1.2 人機協(xié)作智能建造

智能建造實踐尚未實現(xiàn)完全自動化，在定制作業(yè)中人的作用不可或缺?！吨笇?dǎo)意見》提出，應(yīng)加強對裝配式建筑工廠生產(chǎn)和現(xiàn)場施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)人機協(xié)調(diào)、自然交互、自主學(xué)習(xí)功能的探索，發(fā)展“以人為中心”的人機一體化智能系統(tǒng)是本世紀(jì)的重要課題[14-15]。Picon 和Patrik 等認(rèn)為在建筑學(xué)數(shù)字范式轉(zhuǎn)向的引領(lǐng)下，人和機器將組成新的融合物，即以人機協(xié)作設(shè)計和建造的“賽博格”（Cyborg）主體，代替原本“人操作物”與“機器處理數(shù)據(jù)”相獨立的模式[16-17]。而BDT理論導(dǎo)向下的人機協(xié)作建造將充分利用現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)的信息交互、可視化認(rèn)知、性能計算和智能決策能力，力求實現(xiàn)智能建造流程的一體化集成[18-19]。

智能建造人機協(xié)作的關(guān)鍵是發(fā)揮人與機器“雙智能”，利用人的靈活決策力處置不完全信息，應(yīng)對施工過程的不確定性因素。為實現(xiàn)人機共享時空下的信息交互，需依據(jù)數(shù)字技術(shù)應(yīng)用情境合理制定人機分工，銜接建筑虛擬信息與建造實體。以定制裝配式建筑DFAB HOUSE（Gramazio Kohler Research，2019，圖1）和池社（創(chuàng)盟國際，2017，圖2）的人機協(xié)作智能建造為例，二者自動化流程多以既定場景、預(yù)設(shè)規(guī)則和任務(wù)的機器人輔助建造為主，如構(gòu)件加工、打孔、空間定位等，關(guān)鍵裝配環(huán)節(jié)和現(xiàn)場誤差修正仍需依靠人工完成。將人類的思維、組織能力與機器的工具性、執(zhí)行能力聯(lián)合起來，需通過先進技術(shù)設(shè)備構(gòu)建人—機—物之間的動態(tài)交互[20]。對此，F(xiàn)antini 等提出借助MR 技術(shù)和機器視覺可增加信息處理的靈活性，減輕人機混合智能系統(tǒng)的感知和認(rèn)知壓力[21]。筆者認(rèn)為，結(jié)合穿戴設(shè)備將“人”融入信息、物理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互回路，可創(chuàng)造“以人為中心”的BDT 環(huán)境，提升智能建造的人因工效。

1 DFAB HOUSE木結(jié)構(gòu)的人機協(xié)作建造，來源：https://gramaziokohler.arch.ethz.ch/

2 池社磚立面的人機協(xié)作建造，來源：http://www.archi-union.com/index.php/Home/Indexs/index

2 MR技術(shù)建筑領(lǐng)域應(yīng)用

2.1 基于MR 技術(shù)的智能建造

從1990 年代起，MR 技術(shù)首先出現(xiàn)在先進制造業(yè)，旨在取代傳統(tǒng)圖紙平面化、低效的表達方式，以三維圖像直觀輔助人工生產(chǎn)。Milgram 等定義MR 為“虛擬—現(xiàn)實連續(xù)體”，介于真實環(huán)境和虛擬環(huán)境之間（圖3）[22]。MR 技術(shù)可通過單一顯示設(shè)備應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，其虛實融合、實時交互、三維注冊等技術(shù)特征與BIM 建筑“信息—物理”系統(tǒng)交互映射相匹配。針對建筑業(yè)復(fù)雜任務(wù)尤其是非標(biāo)準(zhǔn)化定制作業(yè)，MR 技術(shù)有助于簡化施工步驟，降低對施工人員工程經(jīng)驗、專業(yè)性的需求門檻[23]。MR 技術(shù)可通過開源平臺如ARCore、ARKit、Unity 等與移動智能設(shè)備和穿戴設(shè)備結(jié)合，便于真實環(huán)境下人機協(xié)作建造應(yīng)用。

3 “虛擬—現(xiàn)實連續(xù)體”示意，改繪自Milgram和Kishino

Song 等梳理了智能建造領(lǐng)域MR 技術(shù)的研究現(xiàn)狀，總結(jié)了包括“全息引導(dǎo)、數(shù)據(jù)共享、人機協(xié)作”等3 類應(yīng)用情境[24]。其中，“全息引導(dǎo)”指在人機協(xié)作生產(chǎn)和建造環(huán)節(jié)，利用智能設(shè)備將信息與工序三維映射給施工人員，實現(xiàn)無紙化定制作業(yè)。如Mitterberger 等基于MR 技術(shù)開發(fā)了人機協(xié)同感知和信息實時共享方法，在Katerini 酒莊非標(biāo)準(zhǔn)化紅磚立面實踐中，實現(xiàn)了人機協(xié)作建造偏差小于5mm 以及建筑整體偏差小于10mm 的施工精度[25]；Jahn 等針對建筑學(xué)應(yīng)用，研發(fā)了基于Rhinoceros Grasshopper 的MR 插件平臺Fologram 和Twinbuild，應(yīng)用于Steampunk Pavilion 等裝配式建筑定制部件的預(yù)制生產(chǎn)和現(xiàn)場搭建環(huán)節(jié)[22]?！皵?shù)據(jù)共享”旨在構(gòu)建信息動態(tài)交互閉環(huán)，達到HCPS 融合的目的。如Forren 等研發(fā)了由手勢控制非標(biāo)轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)設(shè)計和建造動態(tài)修正的方法[26]；Hahm等結(jié)合智能算法與MR技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)計數(shù)據(jù)的實時優(yōu)化[27]?！叭藱C協(xié)作”將MR 技術(shù)延伸至工業(yè)機器人控制，提升人因工效和人機協(xié)作的安全性。如Kyjanek等利用微軟HoloLens 與機器人合作完成了建筑木構(gòu)件搭建任務(wù)[28]；Ostanin 等針對人工建造經(jīng)驗缺乏問題，提出了基于全息投影和手勢識別的機器人控制方法，降低人機交互難度[29]。

2.2 MR 技術(shù)與BDT 理論的結(jié)合機制

先進制造業(yè)圍繞“以人為中心”智能化轉(zhuǎn)型已形成了HCPS 概念框架[30]。HCPS 理念基于大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術(shù)，賦予人機混合智能系統(tǒng)認(rèn)知和學(xué)習(xí)能力，強調(diào)人的中心地位[31]。筆者認(rèn)為，先進制造業(yè)的HCPS 框架可為建筑業(yè)智能建造理論創(chuàng)新提供思路。以HCPS 理念為導(dǎo)向、BDT 理論和MR 技術(shù)相結(jié)合的人機協(xié)作智能建造包含“混合感知、人境交互、雙向映射”等內(nèi)容，其結(jié)合機制框架如圖4 所示。首先，“混合感知”旨在通過逆向信息采集技術(shù)增強人對建造現(xiàn)狀的認(rèn)知，如利用點云采集和深度相機掃描等技術(shù)手段獲取現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，為人的主觀決策提供數(shù)據(jù)支撐。其次，隨著人體動作捕捉、手勢識別、語音識別等技術(shù)逐漸成熟，人與信息、物理系統(tǒng)之間將形成自然交互，省去冗余的信息輸入和轉(zhuǎn)譯步驟，并逐漸發(fā)展為“人境交互”模式[32]?！半p向映射”則是BDT 理論實踐的關(guān)鍵，基于BIM 和逆向反饋信息解析數(shù)字模型與建造實體的差異，通過算法開發(fā)生成偏差修正方法將指令反饋給施工人員，對建造現(xiàn)狀做出相應(yīng)調(diào)整。

4 HCPS理念導(dǎo)向下MR技術(shù)與BDT理論的結(jié)合機制框架

5.6 極光之家建成實景

目前，基于MR 技術(shù)的智能建造研究多以數(shù)據(jù)變量與實驗環(huán)境可控的實驗室搭建為主，在實際建造工程中，全息投影清晰度、三維注冊精確度等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)將會受到環(huán)境、人員組織、施工工序等因素的影響。在前期研究中，筆者發(fā)現(xiàn)數(shù)字模型全息投影會因捕捉碼遮蔽或光線過強等原因發(fā)生位移，影響施工精度。因此，在MR 技術(shù)與BDT 理論主導(dǎo)下的真實建筑項目實踐中，如何提高智能建造技術(shù)適配性與人機協(xié)作效率是亟待解決的技術(shù)問題。

3 極光之家的智能建造實踐

極光之家是第三屆中國國際太陽能十項全能競賽參賽作品，由丹麥技術(shù)大學(xué)和蘇州大學(xué)聯(lián)合設(shè)計建造（圖5、6）。項目秉承綠色、低碳的設(shè)計理念，以定制裝配式建筑為目標(biāo)，探索輕型結(jié)構(gòu)、可持續(xù)材料、被動式構(gòu)造及智能建造的結(jié)合方法。極光之家建造共耗時2 個月，為了提高工廠預(yù)制裝配和現(xiàn)場搭建環(huán)節(jié)的施工效率，同時克服師生團隊缺乏工程經(jīng)驗的客觀局限，團隊在設(shè)計—建造過程中充分結(jié)合了BDT 理論與MR 技術(shù)，確保各階段建筑部件、設(shè)備的安裝精度，簡化人機協(xié)作建造步驟。

3.1 MR 技術(shù)實驗平臺

項目采用基于Rhinoceros Grasshopper 的參數(shù)化模型作為BIM 信息源，配合其MR 技術(shù)插件Fologram、智能移動設(shè)備iPad 和頭戴式顯示設(shè)備HoloLens 實現(xiàn)施工現(xiàn)場的人境交互。Fologram可將參數(shù)化模型中的幾何信息直接轉(zhuǎn)換為全息投影呈現(xiàn)在施工人員面前，通過HoloLens 設(shè)備的手勢捕捉功能實現(xiàn)人與虛擬信息的自然交互。Fologram 允許用戶自定義人機交互界面，可將圖層“開關(guān)”按鍵、關(guān)鍵參數(shù)的控制器等按鈕顯示在HoloLens 設(shè)備屏幕上。使用者也可在現(xiàn)實環(huán)境中徒手構(gòu)建虛擬幾何體，作為空間標(biāo)記實時同步到BIM 模型上。

筆者團隊根據(jù)極光之家的構(gòu)造、系統(tǒng)、設(shè)備分層次和步驟制定MR 技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)與人機協(xié)作策略。智能建造團隊被分為BIM 與MR 設(shè)備操作人員。前者負責(zé)監(jiān)督電腦端的數(shù)據(jù)同步和逆向數(shù)據(jù)采集，后者在施工現(xiàn)場采用標(biāo)記追蹤（marker-tracking）方法擬合虛擬模型與現(xiàn)實環(huán)境。由于現(xiàn)階段MR 技術(shù)尚無法實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實物件的完美重疊，仍需HoloLens 與iPad 操作人員根據(jù)現(xiàn)場情況進行微調(diào)。對此，團隊基于Grasshopper 開發(fā)了極光之家各個系統(tǒng)與部品的參數(shù)化調(diào)控組件，便于MR 設(shè)備操作人員臨場調(diào)試以提高施工精度。

3.2 優(yōu)化：BDT 引導(dǎo)設(shè)計調(diào)整

作為低能耗被動房示范項目，極光之家的建筑構(gòu)造和系統(tǒng)組成具有一定復(fù)雜性。由于項目前后施工團隊更替，設(shè)備、部品供應(yīng)商對空間需求的改變，致使建筑在深化和工廠預(yù)制階段進行了多次設(shè)計調(diào)整。其中，為了驗證現(xiàn)澆基礎(chǔ)、支墩與建筑整體結(jié)構(gòu)的契合度（圖7 上），團隊在設(shè)計深化階段進行了數(shù)字模型與建筑基礎(chǔ)實體的現(xiàn)場擬合實驗：將極光之家主體結(jié)構(gòu)、表皮部件的幾何形態(tài)、空間信息、構(gòu)造關(guān)系等以全息投影的方式置入場地（圖7 下），驗證建筑本體與現(xiàn)有基礎(chǔ)的貼合度，并通過HoloLens 設(shè)備的深度相機以及FARO 激光掃描儀逆向采集建筑基礎(chǔ)的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)用于輔助設(shè)計調(diào)整。

7 極光之家的結(jié)構(gòu)模型和現(xiàn)場置入照片

在工廠裝配環(huán)節(jié)，為了驗證室內(nèi)管線、門窗開洞、隔墻布置的精度，同樣采用MR 技術(shù)進行了虛擬與現(xiàn)實對比實驗。通過將新風(fēng)機風(fēng)管、水管、電路模型與結(jié)構(gòu)裝配完成的模塊單元疊合比對（圖8 上），可視化評估設(shè)備走線的合理性，檢測系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)之間碰撞并調(diào)解潛在安裝步驟沖突。此外，針對室內(nèi)空間劃分尺度與功能合理性，MR 技術(shù)可輔助團隊進行沉浸式評估，如對主臥、衛(wèi)生間和建筑設(shè)備間隔墻進行微調(diào)，在修改設(shè)計模型的同時對模塊結(jié)構(gòu)進行改焊，確保信息與物理系統(tǒng)同步（圖8 下）。

8 極光之家的結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)模型與隔墻現(xiàn)場置入照片

3.3 建造：MR 技術(shù)實踐應(yīng)用

極光之家外立面的肌理圖案意在表達極光色彩變幻，由上下翻轉(zhuǎn)角度各異的竹纖維飾面板形成。建筑立面共包含2303 塊飾面板，寬度均為100mm，分42 種不同長度，每層之間疊合20mm 防止雨水滲入。竹飾面板的翻轉(zhuǎn)角度由控制曲線和日照輻射計算綜合生成，在滿足形式需求的同時盡量降低熱輻射（圖9）。由于立面竹飾面板的現(xiàn)場建造任務(wù)全由師生團隊負責(zé)，為了在有限競賽期內(nèi)保證施工質(zhì)量，圖案的復(fù)雜程度需適當(dāng)簡化。因此，團隊在設(shè)計深化階段將竹飾面板的翻轉(zhuǎn)角度減少至5 類，分別為0°、25°、40°和70°。圖10 是非標(biāo)準(zhǔn)化定制立面的構(gòu)造方法：通過斜面木墊塊控制竹飾面板的翻轉(zhuǎn)角度并與豎向幕墻龍骨相連。

9 立面圖案控制線和日照輻射模擬結(jié)果

10 竹飾面板的構(gòu)造細部

外立面竹飾面板的相關(guān)部件與極光之家的5 個箱體模塊單元由蘇州的工廠生產(chǎn)，在張家口張北縣的競賽現(xiàn)場完成組裝。建造團隊結(jié)合Fologram 和HoloLens 設(shè)備開展基于MR 技術(shù)的人機協(xié)作現(xiàn)場建造，通過建立局域互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)參數(shù)化模型與MR 設(shè)備的實時聯(lián)動。建筑數(shù)字模型的現(xiàn)場三維注冊通過捕捉ArUco 平面碼實現(xiàn)，為避免因距離過遠或遮蔽造成虛擬信息丟失，團隊在每個施工立面上布置了3 個600mm×600mm 的ArUco 平面碼，便于MR 設(shè)備的操作人員斷點再連。針對HoloLens 等穿戴設(shè)備捕捉精度和顯示清晰度受光線強度影響的問題，團隊采用上述模型微調(diào)方法，將飾面板的旋轉(zhuǎn)、水平和縱向偏移、顏色調(diào)整等參數(shù)控制面板投影在人機交互界面上，允許操作人員根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境進行調(diào)整，優(yōu)化全息投影的顯示效果（圖11）。

11 竹飾面板全息投影與建成現(xiàn)狀對比

在非標(biāo)準(zhǔn)化立面的建造環(huán)節(jié)，首先由HoloLens 設(shè)備操作人員在幕墻龍骨相應(yīng)位置標(biāo)記竹飾面板的類型編號，便于其他施工人員安裝斜角墊塊。在此基礎(chǔ)上，再由二者配合安裝竹飾面板，并由iPad 操作人員實時監(jiān)測安裝精度，及時調(diào)整數(shù)字模型保證擬合精度，實現(xiàn)建造過程數(shù)字模型與建造實體的動態(tài)交互（圖12）。極光之家屋頂太陽能板支架的現(xiàn)場裝配工作也采用了上述人機協(xié)作智能建造方法。該支架結(jié)構(gòu)由112 根膠合竹部件組成，但由于建筑主體模塊拼接存在一定誤差，對支架的定位和安裝提出了挑戰(zhàn)，需現(xiàn)場施工人員臨場調(diào)整。一方面，在支架部件的吊裝和定位環(huán)節(jié)，MR 技術(shù)給予現(xiàn)場施工人員全局視角，確保支架與建筑主體的相對位置準(zhǔn)確（圖13）;另一方面，在支架部件的拼裝過程中，HoloLens 操作人員可引導(dǎo)其他施工人員進行二次切割、打孔、開槽等偏差修正操作，以適應(yīng)主體的建造現(xiàn)狀。

12 非標(biāo)準(zhǔn)化定制建筑立面的MR智能建造

13 MR技術(shù)輔助屋頂結(jié)構(gòu)的定位（左）、吊裝（中）與安裝（右）

3.4 反饋：建造現(xiàn)狀分析

BDT 理論導(dǎo)向下的智能建造實踐旨在通過“信息—物理”系統(tǒng)之間實時交互實現(xiàn)數(shù)據(jù)更新，而結(jié)合MR 技術(shù)可將“人”融入此交互回路之中，形成人機協(xié)作感知、認(rèn)知、決策的混合智能。在極光之家建造后期，團隊采用FARO 激光掃描儀對建筑現(xiàn)狀進行逆向點云采集，基于參數(shù)化建模工具將反饋數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為幾何信息，與設(shè)計模型比對計算偏差。針對立面竹飾面板等易調(diào)節(jié)建筑部件，將偏差較大的面板單元位置反饋給現(xiàn)場施工人員，對建造現(xiàn)狀進行調(diào)整優(yōu)化。以建筑南立面的中間模塊為例，通過處理掃描的點云數(shù)據(jù)生成逆向模型，計算現(xiàn)狀模型與設(shè)計模型關(guān)鍵點距離差，生成建造現(xiàn)狀的分析結(jié)果。圖14 中綠色部分表示偏差距離小于10mm 的部分，藍色和紅色區(qū)域表示竹飾面板與設(shè)計模型存在正、負向偏差，誤差在10～50mm 之間且顏色越深偏差越大?，F(xiàn)場施工人員則根據(jù)分析結(jié)果進行設(shè)計修正，并對相應(yīng)竹飾面板的墊塊角度進行調(diào)整。極光之家土建部分的現(xiàn)場建造工作最終由14 名師生和4 名專業(yè)施工人員在12 天內(nèi)完成。

14 南立面中間模塊竹飾面板建造現(xiàn)狀分析

4 結(jié)語

本文研究的主要成果和創(chuàng)新點包括：借鑒先進制造業(yè)“以人為中心”的HCPS 理念，提出基于BDT 理論與MR 技術(shù)的智能建造方法；結(jié)合定制裝配式建筑實際項目，驗證該方法引導(dǎo)下“優(yōu)化—建造—反饋”流程的可行性，針對“混合感知、人境交互、雙向映射”等技術(shù)重點提出解決策略，初步實現(xiàn)建筑虛擬與現(xiàn)實信息動態(tài)交互的人機協(xié)作智能建造。

數(shù)字建筑學(xué)如今正向以人機融合為主體，以信息、物理系統(tǒng)為客體的孿生觀發(fā)展，人在這一過程中將扮演更重要的角色，更直接地參與機器輔助建造的感知、認(rèn)知和決策環(huán)節(jié)[2]。裝配式建筑與智能建造發(fā)展至今，已能實現(xiàn)既定環(huán)境和預(yù)設(shè)規(guī)則下的自動化、無人化自主建造，但在面對有情感偏向或意外偏差的復(fù)雜建造情境時難以實現(xiàn)自主協(xié)調(diào)。因此，筆者認(rèn)為以交叉學(xué)科視角凝練BDT 理論在裝配式建筑和智能建造領(lǐng)域的內(nèi)涵，對發(fā)揮建筑實踐中人與機器的“雙智能”有重要意義，而結(jié)合MR 技術(shù)特性有助于智能系統(tǒng)整合人的作用、隱性知識和決策能力，增加“設(shè)計—建造”流程的彈性。