智能建造理论与实践 课件 第一章 智能建造概述

智能建造理论与实践第一章智能建造概述1.1智能建造背景1.2智能建造定义、内涵和特征1.3智能建造面临挑战和发展前景思考题图1-12011-2020年国内生产总值、建筑业增加值及增速图图1-22011-2020年建筑业增加值占国内生产总值比重2020全年国内生产总值102万亿元，比上年增长2.3%，突破100万亿元大关，建筑业增加值占比高达7.2%。建筑产业是经济增长稳压器1.1

智能建造背景——经济发展的变革建筑产业能惠及民生2020年，建筑业提供超5000个岗位我国常住人口城镇化率达63.89%，城市数量达687个，城市建成区面积达6.1万平方公里1.1

智能建造背景——经济发展的变革政策推动建筑产业改革1.1

智能建造背景——经济发展的变革1.1

智能建造背景——建筑行业的转型绿色转型能耗高碳排放量大新增建筑面积量大+频繁大拆大建2018年建筑运行阶段碳排放占建筑部门碳排放的95%，达到21.1亿吨。我国建筑行业应从建筑施工、建筑拆除及建筑运行三个方面，通过需求减量、能效提高和能源零碳化三个角度实现绿色转型。1.1

智能建造背景——建筑行业的转型绿色转型1科学控制建筑规模2大力发展全生命周期绿色建筑3新型绿色建材代替4推动新型建筑工业化深化发展5建筑内电气化改造，促进制冷采暖脱碳6发展负碳技术，打造新型建筑1.1

智能建造背景——信息技术的助力数字化转型市场不规范存在市场壁垒、竞相压价、钱权交易、挂靠串标、层层转包、拖欠工程款等违法乱纪和市场不规范等问题行业监管不到位监管方式带有计划经济色彩，重审批、轻监管监管信息化水平不高工程担保、工程保险、诚信管理等配套机制建设缓慢企业效率低企业专业化、规模化程度低技术创新能力不足，同质化竞争过度大多仍沿袭传统的组织结构和项目管理模式信用不健全市场主体信用意识和契约精神缺乏，各方主体地位不平等行业内信用体系建设严重滞后于建筑业发展需要1.1

智能建造背景——信息技术的助力数字化转型作业形态要改变坚持“以人为本”的发展理念，改善作业条件，减轻劳动强度，尽可能多地利用建筑机器人取代人工作业，已经成为建筑业寻求发展的共识。工程品质要提升工程品质的“品”是人们对审美的需求；“质”是工艺性、功能性以及环境性的大质量要求。推进智能建造是加速工程品质提升的重要方法。工作效率要提升建造全过程、全专业、全参与方和全要素协同实时管控的智能建造平台的高效管控，缺少便捷、实用和高效作业的机器人施工。管控项目要“零距离”推进智能建造充分发挥信息共享优势，借助于互联网和物联网等信息化手段，建造相关方可以便捷使用的工程项目建造管控平台，实现零距离、全过程、实时性的管控工程项目。1.1

智能建造背景——信息技术的助力我国新一代信息技术产业持续向“数字产业化、产业数字化”的方向发展。（1）培育壮大人工智能、大数据、区块链、云计算、网络安全等新兴数字产业；（2）传统产业将实施数字化改造升级，如传统建筑走向智能建造。1.1

智能建造背景——信息技术的助力智能建造的技术背景是新一代信息技术，主要指物联网、大数据和人工智能技术，以及由此产生的云计算、边缘计算、区块链、数字孪生以及工业大脑等。新一代信息技术的发展为推进智能建造奠定了强大的基础，具体表现在三方面。1虚拟现实、人工智能、增强现实深入实际的生活2功能强大、自主的微型计算机（嵌入式系统）实现了与其他微型计算机、传感器设备的互联互通3物理世界和虚拟世界（网络空间）以信息物理系统形式实现了全方位融合。1.2智能建造定义、内涵和特征——定义智能建造是一种融合传统工程建造与现代信息技术的新型生产方式。智能建造通过应用BIM、物联网、人工智能、云计算、大数据等技术，发展智能建造新装备，搭建自动化、数字化、网络化的智能建造平台。智能设计智能生产智能施工智能运维4个领域：设计、生产、施工、运维4个智能化目标：材料、机械、设备、人员3个解决目标：生产效率低、污染高、能耗高2种成果：以人为本的智能化产品与服务1.2智能建造定义、内涵和特征——定义设计方式与流程的智能化有效评估设计的功能性和支撑性对设计变更、供应变化、工厂或工地环境变化做出快速响应需求驱动的生产管理由人工生产转向自动化生以人机协同的工作方式实现全自动化的工厂生产线，根据用户需求，对产品和工艺信息进行分析规划基于大数据，综合应用多种技术，在数字化施工各个环节融入智能化算力算法，赋予相关技术、装备和设备设施智能化属性，以进行工程建造的过程以大数据平台和机器学习为核心，自动学习总结规则，并做出决策的运维方式智能设计智能生产智能施工智能运维1.2智能建造定义、内涵和特征——内涵1“实物+数字”产品2“制造＋建造”生产方式3从产品建造到服务建造4从产品交易到平台经济5从管理到治理内涵1.2智能建造定义、内涵和特征——特征1万物互联2全面感知3数据化4真实分析5实时控制关联施工现场、工程机械设备、生产线、构件工厂、供应商、建筑产品、客户紧密等通过各种传感器、智能设备、智能终端等收集各种信息和数据，通过物联网、互联网等将信息和数据传输和存储项目管理、施工现场、数字工厂、建筑构件、建造过程等产生的大数据利用信息技术进行数据分析和处理，利用有限元计算、虚拟仿真技术等对工程状态进行仿真分析，给出自动控制所需的结果或辅助决策的信息。通过智能设备、智能软件、智能终端等，依据分析得到的结果和相关规则等，对建造过程、建造工艺、建造流程等进行控制。1.3

智能建造面临挑战和发展前景——面临挑战市场环境核心资源企业部署（1）市场环境：建筑企业对国外相关产品产生数据依存；国产产品用户基数少，缺少市场意见反馈。（2）企业部署：国内厂商战略部署不清晰，未形成与上下游的深度沟通；国内厂商生态基础薄弱，资源分散严重；国内厂商自主创新能力与意识较弱。（3）核心资源：智能建造标准体系有待健全；核心技术尚且薄弱；缺乏完善的智能建造应用生态；高端复合型人才缺乏。1.3

智能建造面临挑战和发展前景——面临挑战工程软件“补短板”工程物联网“显特色”工程机械“促升级”工程大数据“强优势”集中攻关“卡脖子”痛点；加强国产工程软件创新应用；制定工程软件标准体系确立工程物联网技术应用标准和规范化技术指导；突破多模态异构数据智能融合等技术；开展基于工程物联网的智能工地健全智能化工程机械标准体系；打破核心零部件技术和原材料的壁垒；创新多样化综合服务模式。创新数据采集、储存和挖掘等关键共性技术；建立相关政策法规、管理评估、企业制度等管理体系；建立工程大数据产业体系1.3

智能建造面临挑战和发展前景——发展趋势市场化产业化专业化建立有序的市场环境围绕BIM与数字设计、智能工地、无人施工系统、工程大数据平台等具体方向，以应用为主导开展技术研发建立差异化发展模式打造“基础研究—技术创新—产业化”链条的协同发展机制建立智能建造标准体系和技术评估机制拓宽建造产业创新支持渠道建立智能建造合作生态积极探索校企协同育人模式.充实师资力量，切实提升教学能力大力支持科技人才开展独立性、原创性研究思考题1.传统建造为何