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前建筑工程領(lǐng)域的熱門話題，正在成為推動建筑行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵力量。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化進程的加快，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)無法滿足當下的需求。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。通過引入自動化設(shè)備、數(shù)字化管理和智能監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(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利用先進的信息技術(shù)，將傳統(tǒng)制造過程的各個環(huán)節(jié)進行智能化、自動化和集成化的生產(chǎn)方式[1]。其原理是通過物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能等技術(shù)，將設(shè)備、設(shè)施和人員連接起來，并通過大數(shù)據(jù)分析和機器學習實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的優(yōu)化和控制。智能制造的目標是提高生產(chǎn)的靈活性、效率和質(zhì)量，實現(xiàn)更加個性化、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 項目背景

智能制造技術(shù)是重要的創(chuàng)新驅(qū)動力。天津嘉里中心二期項目旨在充分應(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。這個項目將作為典范，展示如何將先進的智能技術(shù)融入建筑領(lǐng)域，推動行業(yè)向更高水平邁進。

1.2.2 項目概況

天津嘉里中心二期項目是一項地上總面積為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)獨特的函屋頂造型，坐落于基地的東北角，營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創(chuàng)新技術(shù)：第1，預制構(gòu)件工廠化生產(chǎn)加工技術(shù)通過提前在工廠中生產(chǎn)構(gòu)件，實現(xiàn)對建筑材料的精準控制和高效生產(chǎn)，極大地縮短了施工周期。同時，鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)利用先進的設(shè)計和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提高了鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計精度和制造效率，使其在建筑中更加穩(wěn)固可靠。第2，項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)計與施工，提高了施工效率和管線布置的準確性。第3，通過建筑垃圾減量化與資源化利用技術(shù)，實現(xiàn)對建筑廢棄物的有效管理和資源再利用，促進了建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。同時，施工揚塵控制技術(shù)和裝配式機房建造技術(shù)也得到了應(yīng)用，有效降低了施工現(xiàn)場揚塵對環(huán)境和工人健康的影響，并提升了建筑機房的建造效率和質(zhì)量。第4，成品支架和抗震支架等先進支撐技術(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目的高效建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展提供強有力的支持。

1.2.4 項目效果

通過智能制造技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用，天津嘉里中心二期項目在施工過程中取得了顯著的成效。高效、精準的作業(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程中的安全風險。智能制造技術(shù)的應(yīng)用確保了項目的順利實施。此外，這項技術(shù)的應(yīng)用提升了建筑物的智能化管理水平，為建筑物的運營與管理提供了更高效和智能的手段。該項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。

1.3 智能制造帶來的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)

1.3.1 優(yōu)勢

具體為：第1，提升施工效率：智能制造可以實現(xiàn)部分自動化和智能化的施工過程，減少人為錯誤和時間浪費，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行優(yōu)化，以降低施工成本。第3，提高施工質(zhì)量：通過智能監(jiān)測和預警，及時發(fā)現(xiàn)和解決施工中的問題和隱患，提高施工質(zhì)量和安全性。第4，個性化定制：智能制造可以根據(jù)客戶需求進行個性化定制，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)：智能制造需要先進的技術(shù)支持，包括物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能等，需要投入大量的資金和人力資源來研發(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，需要加強對數(shù)據(jù)隱私和安全的保護，防止數(shù)據(jù)泄露和濫用的風險。第3，管理與人機協(xié)作：實現(xiàn)智能制造需要對傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理模式進行轉(zhuǎn)變，同時也需要人員具備與智能設(shè)備進行良好協(xié)作和配合的能力。此外，智能制造還需要考慮人員培訓和技術(shù)更新的問題。

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

天津市作為一個具有重要經(jīng)濟地位和建筑業(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)展機遇。在當前背景下，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，但市場對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。盡管部分項目采用了現(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 人工成本和安全風險

天津市建筑工程面臨的人工成本逐年增長，施工安全風險也備受關(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，最大限度地降低施工過程中的安全風險。

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。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、建造和運營管理中，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)計和仿真模擬平臺。通過引入數(shù)字化設(shè)計和模擬技術(shù)，實現(xiàn)對建筑工程施工過程的先期預測和模擬，進一步優(yōu)化施工方案并有效降低風險[3]。如使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可將設(shè)計方案呈現(xiàn)在現(xiàn)實空間中，以便更好地評估和調(diào)整設(shè)計方案。此外，通過仿真模擬施工過程，可以提前發(fā)現(xiàn)潛在問題，減少施工中的錯誤和變更，提高工程施工效率。第2，天津市建筑工程需要開發(fā)智能化的建筑施工設(shè)備和工具。智能化施工設(shè)備和工具可以實現(xiàn)自動化與智能化操作，減少人力投入，提高工作效率和質(zhì)量。如可使用無人機進行建筑結(jié)構(gòu)的巡檢和監(jiān)測，大幅縮短巡檢時間，提高監(jiān)測精度。同時，可以利用智能傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備與工具的聯(lián)網(wǎng)管理，及時監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)和工具使用情況，提高資源的利用率和維護效率。

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)可實現(xiàn)設(shè)計、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。通過建立全過程的信息共享平臺，各階段的設(shè)計、施工和管理團隊可以實時協(xié)同工作，更好地把握施工進度和質(zhì)量。同時，BIM 技術(shù)還可以實現(xiàn)對施工過程的全程監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，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)計和仿真模擬平臺、開發(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)對創(chuàng)新需求的措施和建議

4.1 技術(shù)創(chuàng)新

為了應(yīng)對天津市建筑工程中智能制造和智能建造的創(chuàng)新需求，需要進行技術(shù)創(chuàng)新:第1，可以建立與企業(yè)、高校和科研機構(gòu)的合作，共同研發(fā)智能建筑工程技術(shù)和裝備。通過引進和消化吸收國內(nèi)外的先進技術(shù)與成果，開展創(chuàng)新研究，提高天津市建筑工程的技術(shù)水平和競爭力。第2，鼓勵企業(yè)加強自主研發(fā)能力，設(shè)立專門的研發(fā)機構(gòu)和團隊，加大研發(fā)投入，推動技術(shù)創(chuàng)新。同時，建立智能建筑工程技術(shù)創(chuàng)新平臺，為企業(yè)和科研機構(gòu)提供合作與交流的機會，促進技術(shù)創(chuàng)新的開展[4]。與企業(yè)、高校和科研機構(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，加大財政資金對智能建筑工程技術(shù)研發(fā)的支持力度，設(shè)立專門的科技創(chuàng)新基金，鼓勵企業(yè)加大自主研發(fā)投入。培養(yǎng)和引進高水平的科研人才，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，可制訂明確的培訓計劃和發(fā)展方向，具體包括：

1）與專業(yè)培訓機構(gòu)合作，針對工程從業(yè)人員的不同層次和需求，設(shè)計培訓課程，涵蓋從基礎(chǔ)知識到高級技能的全方位培訓。同時，可以邀請行業(yè)內(nèi)的專家和學者通過講座進行指導，分享最新的智能建造技術(shù)和實踐經(jīng)驗。

2）為了激勵和獎勵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證制度。同時，組織技能競賽，評選出優(yōu)秀的智能建造人才，并給予特殊的獎勵和榮譽，提高員工的競爭意識和積極性。

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)專業(yè)的高校建立合作關(guān)系，共同開設(shè)智能建造相關(guān)的專業(yè)課程。邀請行業(yè)內(nèi)的專家和企業(yè)代表參與教學，使課程內(nèi)容與實際需求緊密結(jié)合。此外，可以與高校開展實踐項目，讓學生參與實際工程項目提升他們的能力和經(jīng)驗。總之，加強人員培訓與發(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。通過加大培訓力度，建立技能認證制度，與高校合作開設(shè)相關(guān)課程，可以培養(yǎng)更多的專業(yè)人才，提高人員的技術(shù)水平和創(chuàng)新能力，推動智能建造的發(fā)展[5]。

4.3 政策支持與規(guī)范制定

推動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，財稅政策方面，可出臺稅收優(yōu)惠政策，對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)的風險投資和創(chuàng)業(yè)發(fā)展。第2，資金方面，應(yīng)設(shè)立專項資金用于智能建造技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，并通過財政補貼鼓勵企業(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)標準和規(guī)范，明確技術(shù)要求和施工流程，并通過強制性標準和認證規(guī)范智能建造行業(yè)的發(fā)展。此外，應(yīng)加強對智能建造技術(shù)的監(jiān)管和評估，制定技術(shù)評估指導意見，鼓勵企業(yè)采用智能建造技術(shù)。對于違法違規(guī)行為，應(yīng)加大處罰力度，包括對虛假宣傳、瞞報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)濟環(huán)境和良好的市場秩序。

技術(shù)創(chuàng)新、人員培訓與發(fā)展、政策支持與規(guī)范制定是應(yīng)對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。通過不斷提升技術(shù)水平、培養(yǎng)專業(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)展提供堅實支撐。政府、企業(yè)和科研機構(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，為未來天津市建筑工程的智能化轉(zhuǎn)型鋪平道路。

5 結(jié)語

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，實現(xiàn)個性化定制和可持續(xù)發(fā)展。智能化將進一步自動化施工過程，優(yōu)化材料生產(chǎn)和工藝，同時提高質(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，智能技術(shù)將持續(xù)提升工程效率、減少資源浪費，并推動建筑工程領(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)展目標的重要推動力。政府需要緊密關(guān)注這些技術(shù)的發(fā)展，加強與產(chǎn)業(yè)界、研究機構(gòu)的合作，以推動建筑工程的智能化轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)更可持續(xù)、更高效的發(fā)展目標。