传统建筑工程数字化转型升级路径探索

　　摘要：随着社会经济与互联网技术的不断发展，传统建筑行业面临数字化转型升级问题，目前我国建筑工程施工过程存在现场管理难度大、工期与进度把控不严格以及工程成本偏高等问题，大数据及BIM技术为传统建筑工程的数字化发展奠定了基础，本文首先在分析数字化相关理论的基础上，探索当前建筑工程发展过程中存在的问题，其次以典型案例进行传统建筑工程数字化转型升级路径的探索。本文的研究有助于建筑工程进行工期、成本等要素的有效管理与控制，减少建筑工程存在的质量及安全隐患，保障建筑企业的经济效益及有序运行，拓宽数字化技术在建筑工程领域的应用路径。

　　引言

　　数字化与智能化转型已成为现阶段发展潮流。企业数字化进程加快，物联网、大数据、云计算等先进技术与传统产业深度融合。我国传统建筑工程信息化起步虽早，但部分建筑工程仍然处于信息披露阶段，项目各参与方的信息交互模糊，与国际技术与管理水平存有差距。因此，建筑工程的数字化转型过程艰难且复杂，其产业升级空间大。探索传统建筑工程数字化转型道路，推动实体与虚拟经济的深度融合，提高建筑工程企业竞争力，在当前显得尤为重要。转型的成败将决定企业的生存与发展前景，以及建筑工程未来的发展趋势。紧跟制造业数字化转型的脚步，抓住建筑工程转型升级的机遇，探索建筑工程数字化转型的路径，是建筑工程从业者的首要任务。

　　1. 传统建筑工程数字化转型的意义

　　1.1 传统建筑工程数字化转型的研究分析

　　建筑行业在当前我国社会经济发展过程中，具有重要的作用，但是一直以来都属于管理难度较大的行业。虽然我国建筑生产有了较为成熟的管理体系，但是由于施工过程中的不确定性较大，生产运营管理仍有很大的挑战，而且对于建筑企业的经济效益影响较大。随着建筑行业高速发展，对于工期和进度的要求也越来越严格，部分施工单位由于赶工期而疏忽了机械设备及材料管理，造成材料的浪费。

　　本文通过对建筑工程管理现状进行分析，发现当前建筑工程管理过程存在的问题并进行原因分析，最终提出建筑工程数字化技术应用路径的研究，有助于促进建筑行业高效有序发展。R. Tulenheimo（2015）介绍和分析了芬兰建筑工程行业中由客户、公司自身组织、社会行为和不成熟技术造成的各种障碍。这项研究的结果是，确定了23个不同的关键挑战，仅这些挑战就可以阻止BIM技术的成功实施。此研究为未来工具创建提供了基础，以实现更好的BIM技术实施。P. Jie（2020）认为大数据三维技术仅用于工程设计阶段，尚未延伸到生命周期的其他阶段，是一种资源浪费，也是一种落后的表现。缺乏共享和协作平台使得项目数据形成了数据孤岛，无法为决策提供支持。其介绍了BIM技术在大型电网项目中的应用，特别是特高压项目管理理念的构建，对应用过程中的关键控制因素和技术难点进行了探讨，并提出了解决方案。李明（2021）介绍了数字化技术和BIM技术是信息技术在建筑行业的直接应用，它涵盖工程建设的全生命周期，包括项目规划、设计、施工、运营和维护。BIM提高了工程质量，节约了成本，提高了生产效率，并探讨BIM协同集成功能在工程建设项目中的应用及未来的应用。

　　1.2 传统建筑工程数字化转型的意义

　　随着我国经济发展水平的提高，城市化进程也在不断发展，为了合理利用有限的土地资源，高层与超高层建筑的数量不断增多，使得对建筑施工单位的要求更加严格。由于建筑行业在我国属于支柱型产业，大型设备的投入给工程管理带来了难度。

　　数字经济的发展为传统建筑行业的发展起到推动及促进的作用，据《数字中国指数报告》，2021年我国数字经济体量为29.92亿万元，而2020年为24.77亿万元，同比增长了20.79%，与此同时数字经济在我国GDP中的比重也有了明显的提高，由2020年的34.98%上升至2021年的35.77%，目前传统建筑工程之间竞争更加激烈，而且随着工程规模扩大，项目管理的难度也在提高，数字化技术可以为传统建筑工程关键要素的把控提供依据，例如BIM技术在建筑工程的成本质量管控过程中发挥了较大的作用。

　　新一代信息技术有助于提升建筑工程工期成本、安全质量管理水平，提高施工单位的核心竞争力，保证建筑工程有序开展。数字化技术在建筑施工行业的应用路径探索，有助于提升企业的项目综合管理水平，在促进企业发展的同时，拓展了数字化技术的应用领域。

　　2. 数字化施工概况

　　2.1 数字化施工技术概述

　　数字化施工（digital construction technology）主要是指基于三维数据模型（BIM）、数据采集系统及卫星定位等现代化数字系统，对建筑工程地理位置信息资源进行整合，从而有效管理建筑工程施工机具，实时把控施工进度，对于存在的偏差及时调整，不仅能降低施工成本，而且能有效提高施工作业的效率，促进建筑企业的发展。

　　2.2数字化施工技术的应用领域

　　当前，我国传统建筑工程领域，数字化施工主要应用于工地测量管理系统，机械控制系统、数据管理平台以及设计转化软件等四个方面，其在传统建筑工程中应用的优势体现在以下三个方面：①缩短工期，能够高精度快速施工，有效减少返工，而且可以24小时不间断工作；②能够保障施工质量，数字化施工其高精度的施工模式，为工程建设的质量提供保障；③有效缩短成本，通过将数字化施工技术引入工程建设中，不仅能有效降低企业管理成本，而且减少材料的不合格调配以及机械的等待时间，从而减少了不必要的消耗，对工程管理的效率至关重要。

　　2.3 BIM技术在建筑施工中的应用

　　建筑信息建模（BIM）作为一项革命性的技术，已被广泛应用于建筑工程和施工领域。BIM通过促进集成和整个建筑生命周期的信息管理，提供了一个充分利用资源的机会进行可持续设计和性能分析。随着BIM和绿色建筑的不断发展，越来越多的公司开始采用绿色BIM实践。BIM在建筑设计中的重要性与日俱增，利用BIM应用来促进绿色建筑环境的发展，已受到学术界和工程界越来越多的关注。BIM技术是一种建筑信息模型，它也是一种技术概念，关系到建筑的整个生命周期。绿色建筑主要强调建筑在其生命周期内的各项性能。BIM强调需要提供科学可靠的信息，用于支持判断建筑物的性能。当人们更加关注环境保护时，他们对绿色建筑和BIM技术的理解也会逐渐加深，这将促进BIM技术的发展。

　　3. 传统建筑工程存在的问题

　　3.1 成本控制水平较差

　　工程施工过程中应该加强成本管理，施工质量不仅是建筑工程发展的重要因素，同时也会影响企业的经济效益及发展。但是，目前由于我国建筑工程质量控制体系不是很完善，而且建筑工程在施工过程中，通常只是追求施工进度，成本控制理念不是很强，导致项目完工后企业经济效益不乐观。另一方面，建筑施工企业试图建立完善的质量控制措施，但是由于施工现场的复杂性，导致制度实施过程存在问题，另外现场施工人员对于现场质量管理的忽视与不积极，也会造成工程质量存在问题，同时施工单位的经济效益也难以得到保障。

　　当前，建设工程质量管理过程实现分包施工及总包管理的模式，建设单位由总包中标后，会按照相关管理要求及规定进行分包，现场施工质量由分包单位和总包单位对建设单位负责，由于高层及超高层建筑工程较为庞大，涉及的分包单位较多，从而导致管理难度较大，另外分包施工过程中对于工程质量控制方法和积极性都不高。更严重的是，分包单位为了追求更高的经济效益，会使用不合格的材料或者有严重缺陷的材料，如不符合设计要求的钢筋，给工程质量管理造成很大的隐患；同时自然环境也会对工程质量造成影响，例如水文地质情况、气候条件等，也会影响施工的进度与质量，雨水天气对于防水材料的施工，寒冷天气下对于混凝土路面的施工，都会严重影响施工质量。

　　3.2缺乏专业人才及先进技术

　　我国建筑工人数量极度缺乏，高素质、高技术的工人也十分紧缺。另一方面，当前我国施工单位质量存在差异性，中小企业资金运营情况及施工质量管理水平都存在差异，其建筑工人的专业性同样较低，管理水平及管理方法同样落后，很大程度影响了施工质量。而施工技术的进步及管理水平的提高，工程质量标准及施工规范也在不断提高，对于建筑物的细节构造有很大要求，但是当前我国对于楼梯间、屋面防水、卫生间防水及楼梯等部位的施工技术并不完善，应当加强企业资金投入和管理人员技能水平的提升，从而促进建筑工程质量的完善。

　　3.3 施工进度管控不严格

　　在工程建设过程中，首先要加强对于工期的控制，合理的工期不仅能对建筑工程质量和完成具有保障作用，而且对于提高企业经济效益也是有利的。施工单位在工程建设过程中应该加强技术管理，对于施工方案中的质量要求及质量管理要点，严格执行和遵守。另外，对于工程中需要的人工、材料及机械设备的具体数量进行严格把控，基于精细化管理提升企业的经济效益，实现成本的有效管理。

　　4. 数字化技术在建筑工程领域的应用路径探索

　　4.1 人工智能提升施工效率

　　广东博智林机器人有限公司基于人工智能技术生产的机器人，被用于松湖明珠项目建设过程中，广东博智林机器人有限公司根据市场需求和产品线发展，研发建筑机器人共约50类，目前投入使用的仅为18类，多用于施工难度大且危险系数较高的场所。

　　传统施工模式下，以建筑墙面涂料喷涂为例，由于施工过程中腻子打磨、油漆都存在较大的刺激性味道，甚至是有毒有害气体，给工人的健康带来极大的危害。将智能机器人用于墙面装饰工程中，仅仅需要培训半天，就能实现底漆、面漆等水性材料的全自动喷涂，由专业技术人员进行远程操作，以达到完工目的。事实上，建筑机器人不仅将建筑工人从繁忙、危险较大的工作中解脱，而且能提高工作效率，从而提升施工进度，基于松湖明珠项目的实地考察，发现测量机器人工效为人工的2.5倍以上，测量精度在1毫米内；通过机械臂，地砖铺贴机器人能够精准实现地砖的抓取和放置，保证地砖平整度达0.5毫米；楼层清洁机器人可清扫石头、碎块及灰尘，清洁覆盖率达90%。

　　4.2 BIM技术提升施工精度

　　北京环球影城度假区的标志性建筑侏罗纪世界努布拉岛的假山瀑布，就是基于BIM技术完成的，只需由施工单位责任工程师在计算机屏幕上将风管、电缆以及桥梁架体等细部构件，按照一定比例进行绘制，可以将电气设备如音箱和灯光等进行安装，实际误差不足3厘米。

　　另一方面BIM技术有助于项目全生命周期的管理。总的来说，目前的研究表明在绿色建筑的生命周期过程中使用BIM的好处可分为三个方面。首先，BIM数据可以使用不同的分析工具在多学科用户之间进行交流。例如，基于BIM的模块化web服务框架可以集成绿色建筑所需的信息设计、自动化设计评估过程，并简化在通用但分布式的平台上更新建筑模型。其次，BIM应用程序可以提供与建筑性能和过程相关的视觉信息，从而使项目参与者，如设计师、承包商和业主，做出更环保的决定。例如，基于BIM的建筑能耗评估旨在提供能源性能指数的图形可视化。最后，BIM可以加强各利益相关者的沟通与合作，集成平台为利益相关者提供了一个新的平台，有助于在同一个项目上达成共同的愿景。这加强了建筑和施工中所有项目方之间的联系。

　　4.3 人工智能技术促进智慧工地的发展

　　工程项目建设不仅标准繁多、要求严格，而且参与人员数量规模较大，现场管理难度极高。实现高效率施工作业，大多依赖于项目管理人员的组织管理能力。然而，人为管理能力再强，也常有鞭长莫及之处，更难免有百密一疏之时。以数字赋能全生命周期管控的智慧工地系统适时出现，使得管理者更加“耳聪目明”，成为破题利器。

　　安徽碳鑫科技有限公司焦炉煤气综合利用项目部办公室大厅，正面是一块综合看板大屏，包括现场人数、工种统计等实时管理数据，一目了然。“安全生产始终是项目建设最重要的目标，智慧工地最重要的作用就是实现了在线安全管理。”该系统能够快速准确地对数据进行处理识别，并可进行全天候、全流程、全方位的监管，极大减少人力投入。比如，当施工人员进出工地时，智慧工地系统都会自动“刷脸”智能核验人员身份信息。对于连续长期未进场人员，系统将自动予以冻结，注销其入场权限，再入场时须重新进行入场安全培训。并将视频AI算法与工地监控相结合，提供安全帽、反光衣、非施工人员越线等多种智能识别算法，可实现对工地上人的不安全行为的自动化、智能化监控，若有工人未佩戴安全帽，系统后台会自动抓拍并实时报警，管理人员通过手机等设备就能进行管理，最后智能安全帽的后方安装有感应装置，当工人们戴上它进入施工区域时，我们管理人员能实时掌握工人的动向，智能安全帽还具备实时语音对讲功能，发生紧急事故时，施工人员可长按安全帽上的SOS一键求救按钮，相关人员收到求救信息后可锁定该工人位置，实施快速救援。

　　结语

　　本文使用案例研究的方法，以建筑工程数字化转型升级成效显著的项目案例作为研究对象，结合传统制造业数字化转型升级先进经验，探讨适合传统建筑工程数字化转型升级的路径，研究结论如下：①数字化转型升级是时代的趋势。建筑业要紧抓数字化时代的机遇，为提升企业竞争力打下坚实基础。在未来一段时期，数字经济将成为社会经济增长的引擎，各行业各领域的数字化转型步伐亦会加快。②借鉴建筑工程数字化转型升级的成功案例，归纳传统建筑工程数字化转型升级的路径，实现传统建筑工程的转型升级。③本文可为其他相关行业的数字化转型升级提供借鉴和参考。