毛志兵:工业互联网时代背景下的新型建造方式

发布时间:2019年10月31日 17:36 来源:新建筑100人&智慧建造百人

摘要:毛志兵:工业互联网时代背景下的新型建造方式

访谈嘉宾简介:

毛志兵

现任中国建筑股份有限公司总工程师;

住房和城乡建设部科学技术委员会委员;

住房和城乡建设部建筑工程质量标准化技术委员会主任委员;

清华大学、同济大学、重庆大学等高校兼职教授;

英国皇家特许建造师学会中国区主席;

享受国务院政府特殊津贴专家;

国家科技奖励评审委员会土木组评委。

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记 者:我们知道您率先推动新型建造方式的研究与应用,对产业发展产生了积极影响,请您简单介绍一下新型建造方式的内涵。


志兵:

  中国特色的社会主义已进入新时代,伴随着社会发展主要矛盾的深刻变化,国家对建筑业节能减排的要求不断提高,建筑行业劳动力短缺问题逐步显现,生产方式落后、技术管理水平不高、劳动生产率相对较低等问题亟待改善。同时,在新时代以信息化、智能化、新材料、新装备等为代表的科技创新快速推进,为我国发展以品质和效率为中心的“新型建造方式”提供了技术基础。结合当前形势,我们认为新型建造方式是指在工程建造过程中,以“绿色化”为目标,以“智慧化”为技术手段,以“工业化”为生产方式,以工程总承包为实施载体,实现建造过程“节能环保、提高效率、提升品质、保障安全”的新型工程建设组织模式。围绕这四个主要发展方向,我们尝试将新型建造方式简要定义为Q-SEE,就是在建造过程中能够提高质量(Q)、保证安全与健康(S)、保护环境(E)、提高效率(E)的技术、装备与组织管理方法。

  发展新型建造方式能够实现建造方式由劳动密集型、资源密集型向现场工业化、预制装配化的新型生产方式转变,实现建造组织方式由传统承发包模式向工程总承包模式过渡,实现建造管理方式由传统离散管理向标准化、信息化、智能化管理方式蜕变。


记 者:这种新型建造方式从思想到技术,改变了传统的建造模式,能谈谈这种建造方式的应用实践案例吗?


志兵:

  中建集团是新型建造方式的倡导者与引领者。我们在“十二五”时期就提出了“绿色中建”、“数字中建”的发展理念,到“十三五”结合发展形势进一步丰富发展理念,提出“绿色建造、智慧建造、建筑工业化”三大方向,并在此基础上进一步提炼形成新型建造方式,持续探索构建新型建造的技术体系,推动工程应用,涌现了一大批行业典范工程。如在超高层建造领域,我们提出“安全高效、智慧舒适、绿色生态”的千米建筑全新设计理念,首创千米多塔组合巨型框架结构体系,研发垂直交通主干支干室外平台转换安全疏散系统、非稳态数值风洞模拟技术等,形成千米建筑绿色设计技术体系,解决了千米建筑消防疏散、垂直交通、抗震分析、抗风设计、“烟囱效应”等难题;构建千米建筑施工关键技术体系,组织研发了千米建筑基础结构、钢结构、混凝土、模架与平台、垂直运输、消防与逃生等关键施工技术体系,研发廻转式多吊机集成运行平台(入选“大国重器”)、单轨多笼循环施工电梯等系列核心施工装备,工效提高 30%以上,解决了千米建筑结构施工复杂、垂直运输难度大、消防逃生困难等难题。成果应用于北京“中国尊”、深圳平安金融中心、天津周大福金融中心、马来西亚标志塔等多个地标建筑,为中建集团承建国内超过 90%、全球超过 50%的 300 米以上超高建筑提供强大支撑,推动建造能力迈向千米高度。

  再如我们在丝绸之路(敦煌)文博会场馆工程中,将绿色、智慧的建造理念融入建造全过程,采用EPC模式,由中建上海设计院作为设计总包、中建八局作为施工总包共同实施。该工程按常规建造模式至少需要3.5年才能完成全部设计施工工作,中建集团通过探索实施新型建造方式,总工期仅用了264天,创造了“敦煌奇迹”。在设计中,充分发挥钢结构装配式建筑的优势,运用先进的节能理念与措施,采用数字化并行设计方法,利用BIM技术,依托犀牛等新型软件,打破传统的专业分割及封闭的组织模式,实现了近30个专业间的关键节点交底、同步设计,35天即完成剧院土建设计,将剧院全专业设计周期从传统的一年到一年半压缩到两个半月,大大提高了设计效率,并充分保障了设计质量。在建造中,注重设计优化,强化资源组织,运用酒店污水处理零排放等绿色技术和BIM、3D扫描等智慧建造技术,采用先进的生产管理手段,将工厂预制、现场拼接高效搭接,实现了高效、绿色、智慧建造。


记 者:新型建造方式的落脚点是绿色建造、智慧建造和建筑工业化,其中智慧建造是新型建造方式的重要技术支撑,该如何理解?


志兵:

  当前,在新型建造方式中,绿色建造、智慧建造和建筑工业化的关系可以这样理解。

  绿色建造是发展新型建造方式的根本目标。绿色建造以可持续发展理念为指导,体现了以人为本绿色发展的本质要求,从全生命期的视角出发,追求建筑产品及过程的高质量与生态代价的平衡协调,带动全产业链升级,推动建造方式走向一体化建造,更好地应对人类面临的重大挑战。绿色建造着眼解决人类存续发展的重大问题,是工程建造的终极要求。

  智慧建造是实现新型建造方式的技术支撑。建筑工业化实现体力上对人的“替代”,极大提高了生产效率,是发展新型建造方式的基础,是实现绿色建造的有效手段。在建筑工业化的基础上,融合信息化形成智慧建造。智慧建造是未来更高级的生产方式,代表了新型建造方式未来发展的根本方向。我认为,智慧建造是在设计和施工建造过程中,采用现代先进技术手段,通过人机交互、感知、决策、执行和反馈,提高品质和效率的工程活动。从本质特征看,智慧建造是通过应用先进技术与装备,实现更大范围、更深层次对人的替代,并从体力替代逐步发展到脑力增强,进一步提升人的创造力和科学决策能力,实现更优品质、更高效率。从外延范围看,智慧建造覆盖建筑、基础设施等工程建设的各个领域;既影响施工,又作用于规划、设计、运维等其他各个环节;不仅变革建造模式,还将改变企业运营乃至行业管理。

  我认为,智慧建造的发展可分为三个阶段,即“感知阶段、替代阶段、智慧阶段”。感知阶段就是借助信息技术,扩大人的视野、拓展人的感知能力以及增强人的部分技能。比如现在智慧工地就大体处于这个阶段。替代阶段就是要借助工业化和信息技术,完成人类低效率、低品质或高风险的工作。从这个意义上我们也便于理解推进新型建筑工业化的初心所在。智慧阶段就是借助信息技术“类似人”的思考能力,替代人的大部分生产及管理活动,由一部具有强大的自我学习、自我进化能力的“建造大脑”,指挥和管理智能机械设备完成建造过程,人则向监管“建造大脑”的角色转变。智慧阶段代表了智慧建造的最高水平,当前我们的建造水平据此还有很大距离。当然,这并不妨碍我们倡导以智慧建造为目标来推动工程建造水平提升。


记 者:当前我国工程建造对信息技术的运用日益广泛和深入,智慧建造得到了快速推进。您能简要介绍一些工程实践的典范供行业参考吗?


志兵:

  当前,智慧建造已然引起我国工程建设行业的高度重视。比如中建集团将智慧建造作为科技研发三大重点方向之一,大力倡导和推进。我们较早推动BIM应用和智慧工地建设,探索应用机器人、3D打印等先进技术,推动建筑工业化与智慧建造结合,初步展现拉通全生命周期和全产业链的可行性。主要成果体现在以下三个方面:

  ——智慧设计。通过应用BIM、虚拟现实、云计算等技术,已可基本消除“错、漏、碰、缺”等设计问题,降低了设计方案的模拟分析和优化计算成本,提高了设计成果可视化水平,设计效率和品质显著提升。

  ——智慧工地。通过应用BIM、物联网、移动互联网、云计算、大数据等信息技术打造智慧工地,已能较好地支持项目目标管理和资源管理,迈出了从数字工地到智慧工地的第一步,推进了工业化建造,提升了项目协同管理水平,并与行业监管互联。

  ——智慧管理。在构建企业决策分析系统、安全与风险管理系统等企业基础平台方面进行了探索,支撑了企业智慧管理水平的提升。

  在工程实践中,智慧建造相关技术已在众多大型建筑和基础设施项目中得到较好应用,充分展现新理念、新技术蕴含的巨大潜力。比如中建集团实施的雄安新区首个重大建设项目——市民服务中心,在设计和施工中全面应用BIM技术,实现了协同设计,探索了以小时为单位的超细颗粒度全过程动态进度计划管理,采用钢结构集成化建筑体系和模块化建造方式,仅用240小时完成基础结构施工,1000小时实现主体结构全部完工,最终112天就建成了拥有无人酒店、无人超市等智慧设施、职住平衡的低碳、数字化、高品质园区,创造了“雄安速度”,铸就了“雄安质量”。又如,我们承建的深圳国际会展中心项目,占据了全球建筑面积最大的单体建筑(总建筑面积158万平方米)、全球总展厅面积最大(总展厅面积50万平方米)且单个展厅面积最大的国际会展中心(最大单个展厅面积达5万平方米)、全球房屋建筑钢结构用钢量之最(总用钢量22万吨)、全球房屋建筑领域一次性投入机械设备最多(单次投入起重机械321台)等八项“世界之最”,建造复杂性和难度可想而知。项目团队积极探索建造方式创新,将BIM技术应用于整个项目全建设周期,应用VR技术进行虚拟现实演示和现场安全教育,搭载AutoBuild特种设备实施安全检测,特别是依托全球首条重型H型钢智能化生产线为钢结构施工提供了有力技术支撑,科技创新成就被央视纪录片《中国建设者——鲲鹏展翅》报道。总体而言,智慧建造在我国得到了快速发展,取得了较好成效,但在集成创新和应用深度等方面还有很大提升空间。


记 者:在时代背景下智慧工地应运而生,成为建筑企业发展的重要方向。您认为智慧工地应该怎么发展?


志兵:
  建筑业改革发展在不断创新,但核心业务没有变,那就是项目。围绕项目开展生产经营、技术研发和管理活动是建筑业的业态特点,工地现场是项目成功交付的重要环节,也是建筑业信息化落地的最后“一公里”。只有把现代信息技术和人工智能技术渗透到项目管理之中,使“智慧工地”成为建造技术升级、生产方式转变和管理模式变革的重要载体,才能为行业转型升级做出更多的贡献。因此,智慧工地是智慧建造的重要内容之一,需要从顶层设计、技术攻关、人才培养等多方面入手,并持续加大研发投入和示范推广力度。我认为,智慧工地的建设需要从企业、项目等层面统筹推进。首先,“智慧工地”是企业信息化的重要组成部分,其自动采集、产生的数据将提供给企业级项目管理系统,为企业管理提供真实、基础的第一手数据,为企业管理服好务。其次,智慧工地要为项目生产服好务,“智慧工地”包含智慧管理、智慧生产、智慧监控和智慧服务等4个方面。智慧管理包括进度计划管理、任务自动分配、资源组织、知识积累与传承等,重点在项目生产管理工作。智慧生产,是指智能化的生产设备,包括焊接机器人、抹灰机器人等,这方面还相对滞后,需要重点突破。智慧监控则是运用各种传感器、摄像头智能分析等技术,对项目质量、安全进行监控。智慧服务是整合现场及社会资源,为项目部管理人员、建筑工人提供专属、个性化的工作、生活服务。最后,“智慧工地”还要进一步深化应用BIM技术,将实际生产数据与BIM模型有机联系在一起,共同发挥作用。 


记 者:当今时代,科技创新极大地影响着各行各业的发展。您认为建筑业改革发展的方向在哪里?科技创新将发挥什么样的作用?


志兵:
  当前,我们正在迎来第四次产业革命,这场革命的主要特征是各项技术的融合,并将日益消除物理世界、数字世界和生物世界之间的界限。可以预料,这场革命将彻底改变人类的生活、工作和社交的方式。我们尚不清楚这场革命将如何具体展开,但无论从其规模、影响范围还是复杂性来看,这场革命都将和人类以往经历的任何一次工业革命截然不同。颠覆性技术是这场新产业革命的领头羊。各种移动设备拥有前所未有的处理和储存能力,能够轻易获取相关知识,并将数十亿人连接起来,从而释放出无穷的潜力,而人工智能、机器人、物联网、无人驾驶汽车、3D打印、纳米科技、生物科技、材料科学、能源储存和量子计算等科技领域的最新突破更创造了无限的可能性。第四次产业革命正在颠覆几乎所有的行业。这些变革将产生极其广泛而深远的影响,彻底改变整个生产、管理和治理体系。

  科技创新是构建现代化经济体系的生产力基础,是实现高质量发展的核心动力。为此,我们必须牢固树立“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念。坚持创新发展,着力提升建筑产业现代化的内生动力。坚持协调发展,形成建筑产业平衡发展结构。坚持绿色发展,着力提升建筑产业与产品素质。坚持开放发展,拓展国际市场。坚持共享发展,实现合作共赢。这是关系中国发展全局的一场深刻变革,一定要抢抓机遇,顺势而上,统一思想,协调行动,在全面深化改革和扩大对外开放的社会大潮中占得先机、赢得红利,实现科学发展。

  我们必须把十九大精神中提到的“创新驱动发展战略”、“可持续发展战略”、“坚持创造性转化、创新性发展”、“新型城镇化”、“人才强国战略”、“工匠精神”、“健康中国”、“绿色发展”等国家战略和指导思想深深融入到我们开展各项工作的要求上来,切实把科技创新作为实现高质量发展的根本路径。

  建筑业组织管理方式改革发展的趋势就是要推进工程总承包,推进设计施工一体化和全过程工程咨询,优化专业类别结构和布局,形成总承包、专业承包、劳务分包等比例协调、分工合作、优势互补的发展格局。

  建筑业技术发展的趋势,我总结为12个字“上天入地下海,低碳民生既改”,具体而言:一是地上空间,以高层、超高层建筑为标志的地上空间怎么有效持续的发展;二是地下空间怎么开发与综合利用;三是海洋及沿海大陆架怎么开发利用;四是低碳环保资源节约,防灾减灾信息化技术的综合贯通的问题;五是关于保障性住房建设相关性配套技术问题研究;六是既有建筑改造和优化问题,对具有相关技术的储备、相关技术的应用、相关市场的开发,将会非常重要。

  总体上,就建筑业科技创新而言,要加强 “新技术、新材料、新工艺、新产品”的运用。新时代,人民对投资建设领域美好生活的向往、对拓展幸福空间的要求就是中建人的奋斗目标。可以说,我们从事的工作领域、提供的产品服务,与人民关联最直接、与群众感受最密切,最有得天独厚的优势和条件为解决当前我国社会主要矛盾贡献智慧与力量。我们必须以深化供给侧结构改革为主线,努力在群众所需和品质升级两个层面提供更为优质的产品和服务。建筑业已进入科技引领、创新驱动、品质保障、绿色发展、效率兴企的新时代。


采访彩弹:

观点:绿色建造的根本要求

资源节约;

环境保护;

过程安全;

精益建造;

品质保证;

价值实现。


观点:发展新型建造方式,推动建筑业供给侧结构性改革

  当前科技的快速进步已经大大促进了行业间的跨界融合,这使得我们能够提供品质更优、功能更丰富的绿色建筑、智慧建筑产品,产品升级的动力已逐步由需求侧决定向供给侧引导转变。通过深化建筑业供给侧结构性改革,为人民提供更丰富的新产品将是新时代建筑业高质量发展的重要标志,其基本途径就是要发展新型建造方式。

  发展新型建造方式,需要以技术和管理为双轮驱动,从产业链视角出发系统有序推进,要抓住设计、施工、建材、装备、人才等产业关键环节和要素,以科技创新和管理提升为引领,不断提高全产业链建造水平,以人民为中心切实提高建筑产品品质,促进建筑业供给侧改革不断深化,推动建筑业迈入高质量发展的新时代。


观点:建筑工业化要把握规律,科学推进

  装配式建筑的核心是工厂化生产、现场化组装,要实现模块化,要实现标准化。我们不能仅关注结构装配问题,更要突出从围护结构、装饰装修、机电等进行系统提升,根本落脚点要体现在建筑品质的提高和建造效率的提升上。为此,要加快培养掌握新型建造技术和管理的专业人才、复合型人才,加大工程师队伍建设和产业工人技能培训的力度。





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