孟德坤 張曉欣 王賓賓 宋鵬飛 佟成龍

智能制造和智能建造作為當(dāng)前建筑工程領(lǐng)域的熱門(mén)話題，正在成為推動(dòng)建筑行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵力量。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，建筑工程的需求量不斷增加，但傳統(tǒng)的施工模式和工藝已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)下的需求。因此，引入智能制造和智能建造技術(shù)成為迫切需求。

智能制造和智能建造可提高建筑工程的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，還可減少資源和能源的浪費(fèi)。通過(guò)引入自動(dòng)化設(shè)備、數(shù)字化管理和智能監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)建筑工程的集成化和優(yōu)化管理，從而提高建筑的安全性、舒適度和可持續(xù)性。

1 智能制造技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用

1.1 智能制造概念及原理

智能制造是一種通過(guò)利用先進(jìn)的信息技術(shù)，將傳統(tǒng)制造過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行智能化、自動(dòng)化和集成化的生產(chǎn)方式[1]。其原理是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)，將設(shè)備、設(shè)施和人員連接起來(lái)，并通過(guò)大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化和控制。智能制造的目標(biāo)是提高生產(chǎn)的靈活性、效率和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)更加個(gè)性化、高度定制化的產(chǎn)品制造。

1.2 智能制造在建筑工程中的應(yīng)用

1.2.1 項(xiàng)目背景

智能制造技術(shù)是重要的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力。天津嘉里中心二期項(xiàng)目旨在充分應(yīng)用智能制造技術(shù)，提升建筑工程的效率、降低成本，并提高工程質(zhì)量。這個(gè)項(xiàng)目將作為典范，展示如何將先進(jìn)的智能技術(shù)融入建筑領(lǐng)域，推動(dòng)行業(yè)向更高水平邁進(jìn)。

1.2.2 項(xiàng)目概況

天津嘉里中心二期項(xiàng)目是一項(xiàng)地上總面積為479394 m2的綜合性建筑規(guī)劃，涵蓋辦公、公寓和商業(yè)功能。辦公塔樓高228 m，呈現(xiàn)獨(dú)特的函屋頂造型，坐落于基地的東北角，營(yíng)造出豐富多樣的沿河景觀。與之相鄰的居住式公寓塔樓高142.05 m，與一期公寓呈線性布局，不僅保障了景觀視線，也為城市增添了開(kāi)闊的綠帶景觀。商業(yè)裙樓則連接了2 座塔樓和一期建筑，確保了商業(yè)空間的連貫性，同時(shí)協(xié)調(diào)了辦公、居住和商業(yè)使用，使各功能區(qū)域相輔相成，互不干擾。

1.2.3 智能制造的應(yīng)用

在天津嘉里中心二期項(xiàng)目中，智能制造技術(shù)被廣泛應(yīng)用，如從集成附著式升降腳手架技術(shù)到成品支架抗震支架等多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)：第1，預(yù)制構(gòu)件工廠化生產(chǎn)加工技術(shù)通過(guò)提前在工廠中生產(chǎn)構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑材料的精準(zhǔn)控制和高效生產(chǎn)，極大地縮短了施工周期。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)利用先進(jìn)的設(shè)計(jì)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提高了鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)精度和制造效率，使其在建筑中更加穩(wěn)固可靠。第2，項(xiàng)目采用了基于建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）的管線綜合技術(shù)，整合了建筑管線設(shè)計(jì)與施工，提高了施工效率和管線布置的準(zhǔn)確性。第3，通過(guò)建筑垃圾減量化與資源化利用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑廢棄物的有效管理和資源再利用，促進(jìn)了建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，施工揚(yáng)塵控制技術(shù)和裝配式機(jī)房建造技術(shù)也得到了應(yīng)用，有效降低了施工現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵對(duì)環(huán)境和工人健康的影響，并提升了建筑機(jī)房的建造效率和質(zhì)量。第4，成品支架和抗震支架等先進(jìn)支撐技術(shù)的使用，保障了建筑物在施工和日后使用中的安全穩(wěn)定性。這些智能制造技術(shù)的應(yīng)用共同為天津嘉里中心二期項(xiàng)目的高效建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持。

1.2.4 項(xiàng)目效果

通過(guò)智能制造技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用，天津嘉里中心二期項(xiàng)目在施工過(guò)程中取得了顯著的成效。高效、精準(zhǔn)的作業(yè)大幅提升了施工效率和工程質(zhì)量，降低了人工成本和施工過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。智能制造技術(shù)的應(yīng)用確保了項(xiàng)目的順利實(shí)施。此外，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用提升了建筑物的智能化管理水平，為建筑物的運(yùn)營(yíng)與管理提供了更高效和智能的手段。該項(xiàng)目將為智能制造技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

1.3 智能制造帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)

1.3.1 優(yōu)勢(shì)

具體為：第1，提升施工效率：智能制造可以實(shí)現(xiàn)部分自動(dòng)化和智能化的施工過(guò)程，減少人為錯(cuò)誤和時(shí)間浪費(fèi)，提高施工效率。第2，降低施工成本：智能制造能夠?qū)ㄖ牧系纳a(chǎn)、設(shè)備的使用以及施工工藝進(jìn)行優(yōu)化，以降低施工成本。第3，提高施工質(zhì)量：通過(guò)智能監(jiān)測(cè)和預(yù)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決施工中的問(wèn)題和隱患，提高施工質(zhì)量和安全性。第4，個(gè)性化定制：智能制造可以根據(jù)客戶需求進(jìn)行個(gè)性化定制，提供更加符合用戶需求的建筑產(chǎn)品和服務(wù)[2]。

1.3.2 挑戰(zhàn)

具體為：第1，技術(shù)挑戰(zhàn)：智能制造需要先進(jìn)的技術(shù)支持，包括物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等，需要投入大量的資金和人力資源來(lái)研發(fā)和應(yīng)用這些技術(shù)。第2，數(shù)據(jù)隱私和安全：智能制造涉及大量的數(shù)據(jù)采集和處理，需要加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)隱私和安全的保護(hù)，防止數(shù)據(jù)泄露和濫用的風(fēng)險(xiǎn)。第3，管理與人機(jī)協(xié)作：實(shí)現(xiàn)智能制造需要對(duì)傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理模式進(jìn)行轉(zhuǎn)變，同時(shí)也需要人員具備與智能設(shè)備進(jìn)行良好協(xié)作和配合的能力。此外，智能制造還需要考慮人員培訓(xùn)和技術(shù)更新的問(wèn)題。

2 天津市建筑工程中智能制造和智能建造的創(chuàng)新需求

2.1 天津市建筑工程現(xiàn)狀分析

天津市作為一個(gè)具有重要經(jīng)濟(jì)地位和建筑業(yè)發(fā)展?jié)摿Φ某鞘?，其建筑工程領(lǐng)域的現(xiàn)狀顯示出一系列挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)遇。在當(dāng)前背景下，智能制造和智能建造的創(chuàng)新需求日益凸顯。

2.2 技術(shù)水平與需求匹配

目前，天津市建筑工程領(lǐng)域的技術(shù)水平迅速提升，但市場(chǎng)對(duì)智能制造和智能建造技術(shù)的需求并未匹配。雖然在一些大型項(xiàng)目中逐步應(yīng)用了部分智能技術(shù)，但整體上仍存在技術(shù)應(yīng)用與實(shí)際需求之間的脫節(jié)現(xiàn)象。

2.3 施工效率與質(zhì)量提升

天津市建筑工程的施工效率和質(zhì)量一直是行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。盡管部分項(xiàng)目采用了現(xiàn)代化的施工工藝，但在全面智能化方面仍有較大發(fā)展空間。智能制造和智能建造技術(shù)的引入有望進(jìn)一步提升施工效率、降低成本，并改善工程質(zhì)量。

2.4 人工成本和安全風(fēng)險(xiǎn)

天津市建筑工程面臨的人工成本逐年增長(zhǎng)，施工安全風(fēng)險(xiǎn)也備受關(guān)注。智能制造和智能建造技術(shù)的應(yīng)用有望在減少人工成本的同時(shí)，最大限度地降低施工過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.5 建筑物智能化管理

智能化的建筑物管理系統(tǒng)已成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。天津市建筑工程仍在探索如何更好地將智能技術(shù)融入建筑物的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)管理中，以提高資源利用效率、減少能源消耗提升居住、辦公環(huán)境的舒適度和安全性。

天津市建筑工程領(lǐng)域在智能制造和智能建造方面的發(fā)展尚處于起步階段，但市場(chǎng)需求和技術(shù)發(fā)展呼喚著更深入的應(yīng)用和創(chuàng)新，以推動(dòng)建筑工程行業(yè)向更智能、更高效、更可持續(xù)的方向發(fā)展。

3 天津市建筑工程中智能建造的創(chuàng)新需求

在天津市建筑工程中，智能建造的創(chuàng)新需求主要涉及建筑設(shè)計(jì)與仿真、智能化施工設(shè)備和工具、BIM 技術(shù)等方面。這些創(chuàng)新需求可有效提升建筑工程的智能化水平，提高工程質(zhì)量和效益：第1，天津市建筑工程可以建立智能建筑設(shè)計(jì)和仿真模擬平臺(tái)。通過(guò)引入數(shù)字化設(shè)計(jì)和模擬技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程施工過(guò)程的先期預(yù)測(cè)和模擬，進(jìn)一步優(yōu)化施工方案并有效降低風(fēng)險(xiǎn)[3]。如使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可將設(shè)計(jì)方案呈現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)空間中，以便更好地評(píng)估和調(diào)整設(shè)計(jì)方案。此外，通過(guò)仿真模擬施工過(guò)程，可以提前發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，減少施工中的錯(cuò)誤和變更，提高工程施工效率。第2，天津市建筑工程需要開(kāi)發(fā)智能化的建筑施工設(shè)備和工具。智能化施工設(shè)備和工具可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與智能化操作，減少人力投入，提高工作效率和質(zhì)量。如可使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的巡檢和監(jiān)測(cè)，大幅縮短巡檢時(shí)間，提高監(jiān)測(cè)精度。同時(shí)，可以利用智能傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備與工具的聯(lián)網(wǎng)管理，及時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)和工具使用情況，提高資源的利用率和維護(hù)效率。

此外，天津市建筑工程還需要推廣BIM 技術(shù)的應(yīng)用。BIM 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工和管理的一體化，提高建筑工程的整體協(xié)同性和效益。通過(guò)建立全過(guò)程的信息共享平臺(tái)，各階段的設(shè)計(jì)、施工和管理團(tuán)隊(duì)可以實(shí)時(shí)協(xié)同工作，更好地把握施工進(jìn)度和質(zhì)量。同時(shí)，BIM 技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工過(guò)程的全程監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題，提高施工質(zhì)量和效率。天津市建筑工程中智能建造的創(chuàng)新需求主要包括建立智能建筑設(shè)計(jì)和仿真模擬平臺(tái)、開(kāi)發(fā)智能化的施工設(shè)備和工具，以及推廣BIM 技術(shù)的應(yīng)用。

4 應(yīng)對(duì)創(chuàng)新需求的措施和建議

4.1 技術(shù)創(chuàng)新

為了應(yīng)對(duì)天津市建筑工程中智能制造和智能建造的創(chuàng)新需求，需要進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新:第1，可以建立與企業(yè)、高校和科研機(jī)構(gòu)的合作，共同研發(fā)智能建筑工程技術(shù)和裝備。通過(guò)引進(jìn)和消化吸收國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)與成果，開(kāi)展創(chuàng)新研究，提高天津市建筑工程的技術(shù)水平和競(jìng)爭(zhēng)力。第2，鼓勵(lì)企業(yè)加強(qiáng)自主研發(fā)能力，設(shè)立專(zhuān)門(mén)的研發(fā)機(jī)構(gòu)和團(tuán)隊(duì)，加大研發(fā)投入，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新。同時(shí)，建立智能建筑工程技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)，為企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)提供合作與交流的機(jī)會(huì)，促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新的開(kāi)展[4]。與企業(yè)、高校和科研機(jī)構(gòu)建立緊密的合作關(guān)系，共同研發(fā)智能建筑工程技術(shù)和裝備。第3，加大財(cái)政資金對(duì)智能建筑工程技術(shù)研發(fā)的支持力度，設(shè)立專(zhuān)門(mén)的科技創(chuàng)新基金，鼓勵(lì)企業(yè)加大自主研發(fā)投入。培養(yǎng)和引進(jìn)高水平的科研人才，提高技術(shù)創(chuàng)新的能力和水平。

4.2 人員培訓(xùn)與發(fā)展

根據(jù)天津市建筑工程中智能制造和智能建造的創(chuàng)新需求，可制訂明確的培訓(xùn)計(jì)劃和發(fā)展方向，具體包括：

1）與專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)合作，針對(duì)工程從業(yè)人員的不同層次和需求，設(shè)計(jì)培訓(xùn)課程，涵蓋從基礎(chǔ)知識(shí)到高級(jí)技能的全方位培訓(xùn)。同時(shí)，可以邀請(qǐng)行業(yè)內(nèi)的專(zhuān)家和學(xué)者通過(guò)講座進(jìn)行指導(dǎo)，分享最新的智能建造技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2）為了激勵(lì)和獎(jiǎng)勵(lì)員工在智能建造方面的積極參與和創(chuàng)新能力，建立智能建造技能認(rèn)證制度。同時(shí)，組織技能競(jìng)賽，評(píng)選出優(yōu)秀的智能建造人才，并給予特殊的獎(jiǎng)勵(lì)和榮譽(yù)，提高員工的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和積極性。

3）與高校的合作也是培養(yǎng)智能建造人才的重要途徑。與相關(guān)專(zhuān)業(yè)的高校建立合作關(guān)系，共同開(kāi)設(shè)智能建造相關(guān)的專(zhuān)業(yè)課程。邀請(qǐng)行業(yè)內(nèi)的專(zhuān)家和企業(yè)代表參與教學(xué)，使課程內(nèi)容與實(shí)際需求緊密結(jié)合。此外，可以與高校開(kāi)展實(shí)踐項(xiàng)目，讓學(xué)生參與實(shí)際工程項(xiàng)目提升他們的能力和經(jīng)驗(yàn)?？傊?，加強(qiáng)人員培訓(xùn)與發(fā)展是適應(yīng)天津市建筑工程中智能制造和智能建造需求的重要舉措。通過(guò)加大培訓(xùn)力度，建立技能認(rèn)證制度，與高校合作開(kāi)設(shè)相關(guān)課程，可以培養(yǎng)更多的專(zhuān)業(yè)人才，提高人員的技術(shù)水平和創(chuàng)新能力，推動(dòng)智能建造的發(fā)展[5]。

4.3 政策支持與規(guī)范制定

推動(dòng)天津市建筑工程中智能制造和智能建造的創(chuàng)新，政府需要給予政策支持和制定相關(guān)規(guī)范：第1，財(cái)稅政策方面，可出臺(tái)稅收優(yōu)惠政策，對(duì)從事智能建造的企業(yè)提供減免或減稅，并設(shè)立智能建造創(chuàng)新基金，以支持企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)投資和創(chuàng)業(yè)發(fā)展。第2，資金方面，應(yīng)設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)資金用于智能建造技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，并通過(guò)財(cái)政補(bǔ)貼鼓勵(lì)企業(yè)積極采用智能建造技術(shù)。第3，規(guī)范制定方面，應(yīng)制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，明確技術(shù)要求和施工流程，并通過(guò)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證規(guī)范智能建造行業(yè)的發(fā)展。此外，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)智能建造技術(shù)的監(jiān)管和評(píng)估，制定技術(shù)評(píng)估指導(dǎo)意見(jiàn)，鼓勵(lì)企業(yè)采用智能建造技術(shù)。對(duì)于違法違規(guī)行為，應(yīng)加大處罰力度，包括對(duì)虛假宣傳、瞞報(bào)不合格等行為的處罰。這些政策支持與規(guī)范制定將為天津市建筑工程中智能制造和智能建造的創(chuàng)新提供有力保障，為企業(yè)提供積極的經(jīng)濟(jì)環(huán)境和良好的市場(chǎng)秩序。

技術(shù)創(chuàng)新、人員培訓(xùn)與發(fā)展、政策支持與規(guī)范制定是應(yīng)對(duì)天津市建筑工程中智能制造和智能建造創(chuàng)新需求的關(guān)鍵措施。通過(guò)不斷提升技術(shù)水平、培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)人才，并以明確的政策支持和規(guī)范制定為后盾，可為智能建造領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)支撐。政府、企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)的緊密合作將助力行業(yè)更快速地邁向智能化、高效化和可持續(xù)發(fā)展，為未來(lái)天津市建筑工程的智能化轉(zhuǎn)型鋪平道路。

5 結(jié)語(yǔ)

天津市在建筑工程領(lǐng)域迫切需要智能制造和智能建造技術(shù)的創(chuàng)新來(lái)滿足多方面需求。這包括提升工程施工效率與質(zhì)量，降低成本，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制和可持續(xù)發(fā)展。智能化將進(jìn)一步自動(dòng)化施工過(guò)程，優(yōu)化材料生產(chǎn)和工藝，同時(shí)提高質(zhì)量和安全性。此舉也為定制化服務(wù)和資源回收再利用鋪平道路。此外，隨著技術(shù)的演進(jìn)，智能技術(shù)將持續(xù)提升工程效率、減少資源浪費(fèi)，并推動(dòng)建筑工程領(lǐng)域的全面創(chuàng)新。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、全生命周期管理以及新興技術(shù)的結(jié)合將進(jìn)一步提高智能化水平，并為行業(yè)提供更高效的解決方案。

綜上，智能制造和建造技術(shù)將成為天津市建筑工程領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和綠色發(fā)展目標(biāo)的重要推動(dòng)力。政府需要緊密關(guān)注這些技術(shù)的發(fā)展，加強(qiáng)與產(chǎn)業(yè)界、研究機(jī)構(gòu)的合作，以推動(dòng)建筑工程的智能化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)更可持續(xù)、更高效的發(fā)展目標(biāo)。