导读：近日，上海建工四建集团副总裁、总工程师张铭受邀在中国图学学会BIM专业委员会第九期BIM大讲堂——“智能建造助力建筑企业数字化转型升级”论坛上，作了“全生命期视角下的建筑企业数字化探索”的主题演讲。

    他以四建集团数字建造研究中心研发和应用实践为例，详细介绍了数字建造的8大应用场景和6个痛点问题。在向建筑全生命周期服务商转型的过程中，张铭认为，可以从数字建造技术创新、应用场景挖掘、装备研发，工业化与数字化融合创新，面向全生命期的数字建造，面向更新改造的数字建造等方面不断探索和努力。

    张铭，1969年10月生，1992年同济大学工民建专业本科毕业，现任上海建工集团副总工程师，上海建工四建集团副总裁、总工程师，教授级高级工程师，上海市建筑学会工程建设专业委员主任、上海市土木工程学会城市更新专业委员会主任、上海建筑改造与持续利用工程技术研究中心主任。曾获上海市“优秀技术带头人”、“上海市领军人才”称号。

    以下是张铭的演讲全文：

    数字化时代已悄然来临，在数字产业化过程中，社会生产方式、人们的生活方式都将发生巨大的变化。我们应该主动拥抱数字文明，提高数字素养和数字技能，以便在数字发展大潮中，做好准备、抓住机遇、创新发展。

    上海建工四建集团从最初接触数字化，到现在已有13个年头，发展历程跨越BIM应用、数字建造、智能建造、智慧建造。从建筑本体数字化表达，到建造过程数字化应用、智能施工装备感知和控制联动，直至机器学习和演化都有所涉及，但还不成熟，有的还处在起步阶段。

    目前，数字建造主要有8个应用场景：深化设计、虚拟体验、施工策划、数字测绘、工程物联、现场管控、数字交付和协同平台。

    1、深化设计

    机电系统的深化设计、管线综合已经应用得非常成熟。作为施工企业，我们深化设计最佳的应用案例应该是上海迪士尼乐园。最早的设计方案从模型而来，并非通过两维设计图纸进行翻模。通过BIM技术，将各专业的深化设计方案进行整合，在三维可视条件下进行展示、完善和优化，然后出二维图纸，并将可关联的相关信息传输到加工厂的设备上，直接用于加工。上述信息还用于组织现场施工，真正实现了基于BIM的深化设计。

    复杂劲性结构节点深化设计与辅助施工

    PC结构

    机电系统

    2、虚拟体验

    下文一组是浦东东方医院的项目，最左面照片是实景照片，中间照片是VR模拟。对于设计效果要求比较高的大厅、VIP病房等区域，可以应用VR技术将设计方案进行高真实感的展现，让业主在电脑里面提前体验最终的空间和装饰效果，提高与业主的沟通效率，尽快确定深化设计方案，提升服务满意度。

    上海市东方医院VR展现

    3、施工策划

    在锦沧文华大酒店改扩建城市更新项目中，我们对建筑的整体结构做了置换，过程中利用BIM技术进行模拟，把最危险的工况寻找出来，进行结构分析，确保了置换过程的安全。

    锦沧文华大酒店更新

    关于施工现场的策划，比如住宅楼，一个片区的住宅楼可能有几十栋，特别是PC结构，需要用到很多大型的塔吊，而且一定要保证其覆盖率，所以塔吊的排布非常密集，当一栋楼的进度发生变化后，塔吊布置上就会产生很多问题。以往是靠项目技术人员的经验去解决，但是当塔吊达到一定数量，过程非常紧急的时候，会遇到难题，而借助数字技术可以较为便捷地完成这项工作。

    4、数字测绘

    山地的测量用传统的手段费时费力，借助无人机的数字测绘可以快捷、高效完成任务。数字测绘技术还可以用于质量管控，辅助现场管理，特别是对精度要求高的工程的质量控制，这是一个质子重离子医院的项目，其对设备的安装精度要求非常高，必须达到毫米级。

    由于现场布置管线、钢筋数量多，又非常复杂，我们利用三维扫描仪进行扫描，再跟模型进行比对，对于偏差超出标准的地方马上进行调整，然后再进行扫描，直至满足精度要求。

    质子重离子医院三维扫描技术应用

    5、工程物联

    针对风险较高的施工工序或施工要素，应用智能传感器进行实时监测、上传、分析，为施工管理提供数据支撑。应用智能摄像头，远程监控现场施工进度；应用智能传感器监测塔吊钢丝绳是否存在损伤，减少塔吊事故；应用五轴姿态监测仪分析汽车吊、登高车等租赁机械的真正工作时长和效率，减少机械租赁费用。越来越多的工地物联网系统将实时采集工地现场数据，为远程化、精细化管理提供数字化手段。

    6、现场管控

    很多工地利用无人机进行施工现场的安全文明巡查，以及施工进度的识别。利用无人机把信息采集下来，通过数字技术进行进度的管控。

    利用无人机倾斜摄影的现场安全文明巡查与进度识别

    7、数字交付

    数字交付需要检查现场实际做的跟模型是否一致，现实情况是很多项目，模型是模型，现场是现场，工人在施工的时候，并没有按照模型去实施，这是困扰数字化推进一个非常关键的因素。

    利用MR技术进行现场检查，通过MR眼镜，可以看到实际做的管线跟模型中的排布有多少偏差。在竣工接管阶段，总包管理人员使用混合现实（MR）眼镜，将BIM模型1:1投射到现场；通过直观对比模型与建筑实体的尺寸和位置信息，分析管线、设备、空间的施工准确性；直接基于模型进行施工误差测量，发起整改单。

    最近我们在探索基于全景视频的质量检查技术，如果模型跟现场不匹配，接下来运维阶段就会非常困难，所以目前数字交付是数字化应用中一个非常重要的环节。另外，我们还可以在现场应用iPad，对照模型盘点重要设备的位置、数量和信息，追踪各个管线的走向，提升交付和接管效率。

    8、协同平台

    以BIM模型为数据载体，以智能手机、互联网、物联网为手段收集施工进度、质量、安全、资料等信息，支持建设过程全方位、集成化、精细化管理，提高总承包管理能力。

    通过在数字建造领域的一些应用实践，我们总结出6个痛点问题。

    一是建造过程工业化、标准化程度低。麦肯锡2016年发布的《想象建筑业的数字未来》报告显示，在各行业中建筑业数字化程度排在末尾，仅仅高于农牧业。实际上工业化、标准化、数字化、商业化应该融合发展，如果离开了工业化和标准化去推数字化，现实会困难重重。

    二是正向设计不普及，数据源头质量不高。当前还是二维设计方法为主导，图纸为设计交付物，设计提交的模型往往是由二维图纸翻模而来的。而且，建造的过程中，对最初设计方案的修改是普遍的情况，修改过程中对模型的修改又往往不能及时进行。

    三是施工现场网络覆盖率低，数据采集传输困难。深基坑网络覆盖难，室内作业面网络覆盖成本高、稳定性差。

    四是复杂环境下的数字化装备，技术不成熟。例如目前砌筑机器人的技术非常成熟，但在工地实际使用情况并不理想。机器人在特定环境中的使用效果非常好，但工地实际应用需要解决不少问题。1）工地上都是灰尘，设备防灰是个问题；2）现场砌筑定位不准；3）机器人有一定的作业范围，说形象一点，需要把机器人抬到那里安顿好，定好位，然后开始工作，搬运和定位的过程实际上比传统的要复杂多，但砌筑机器人在做一些造型的技术上有绝对的优势。

    五是工地现场数据不互通。例如塔吊上业主、施工、租赁各自安装传感器，可能最终拿到的只是局部数据，目前仍存在各自为政的现象，数据壁垒重重。还涉及隐私问题，比如人脸识别门禁系统，人脸数据如何共享等问题。

    六是各阶段信息断层严重，全生命数字价值难以实现。阻碍数字建造推进可能来自以下几方面因素：1）传统作业以手工作业为主，随意性大，不按模型施工甚至不按图施工；2）经验驱动型的传统管理模式与数据驱动型的数字建造模式的矛盾；3）传统管理方式，数字化是BIM工程师的事，仅仅用于解决一些碰撞等技术工作；4）产业生态——赶工。有些工程起初做得非常好，一旦赶工就把数字化的东西全部扔了，往往等模型出来时，房子已经建好。

    目前，建筑业竞争日益激烈、盈利越来越困难；规模扩张、地域扩展带来管控压力；社会对建筑产品要求越来越高、监管越来越严，这些因素促使了产业的转型发展，数字化转型是非常重要的一步。

    住房和城乡建设部等十三个部门联合印发的《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》指出，要以大力发展建筑工业化为载体，以数字化、智能化升级为动力，创新突破相关核心技术，加大智能建造在工程建设各环节应用，形成涵盖科研、设计、生产加工、施工装配、运营等全产业链融合一体的智能建造产业体系。

    全面推进数字设计、数字加工、数字施工、数字运维和数字更新，实现建筑企业的数字化转型，我们要去探索数字建造与建筑工业化协同发展、全产业链协同的数字建造应用和建筑全生命期的数字建造应用。

    上海建工开始尝试从设计、建造施工、运营维护和更新改造全链条的数字化，由建造商向全生命周期服务商转型。为此，我们应该从以下几方面发力。

    一是数字建造领域技术创新，挖掘数字建造应用场景，特别是复杂场景下的工程物联网装备研发创新。在这个基础上，开始探索把人工智能技术运用到工程建造中。开发建筑人工智能应用工具，可以把管理人员从很多重复的工作中解脱出来，达到意想不到的效果。譬如，我们自主研发的自动数钢筋、钢管的小程序，通过手机拍照上传一捆钢筋或钢管的截面照片，程序几秒钟就可以算出钢筋和钢管数量，提高效率90%以上。

    二是工业化与数字化融合创新。完善BIM深化设计、模型导出数据用于生产和施工全过程，开发自动灌浆和超声检测等装备，解决工业化建造的痛点问题。

    三是面向全生命期的数字建造。把服务对象从建造阶段向运维阶段延伸，基于BIM将建造数据向运维转化，融合建筑智能化系统动态数据，形成“数字孪生建筑”，引入人工智能技术挖掘运维规律，实现数据驱动的智慧运维管理。我们希望建筑能够治“未病”，通过高频重复工单挖掘技术、能耗分项计量与异常识别，降低建筑的运营成本，实现主动式的智慧化运维。

    四是面向更新改造的数字建造。将人工智能、物联网、大数据技术与城市更新技术融合，服务于城市更新。

    上海建工四建集团将依托企业优势，收集和挖掘海量工程数据，形成行业知识库，打造“算据”优势；结合行业经验，开发工程领域人工智能算法，打造“算法”优势。

    目前，我们已经实现100多个项目20TB数据的融合，训练了BIM模型快速审核、图纸自动分类、能耗异常识别、设备故障预测、重复工单挖掘等AI算法。

    未来，我们将打造面向建筑行业的工业互联网平台，探索平台化全产业链服务模式，这需要行业共同合作，希望在数字建造领域通过加强顶层设计、技术研发、合作共享、迭代前行，助力建筑企业的数字化转型不断前行。

（摘自：上海建工）