作者：李正东（宁波大学中东欧经贸合作研究所特约研究员、潘天寿建筑与艺术设计学院建筑系副主任）
当今时代，数字技术与传统产业日益融合，智能建造将引领建筑业和基础设施领域的更新升级。
智慧建筑是指将人工智能、物联网、建筑信息模型等技术融入到建筑施工过程中，提高建筑工程的安全性、质量和可持续性，实现建筑工程全过程降本增效。近年来，由于建筑工程设计、施工要求越来越复杂，传统建筑业面临诸多挑战，智能化解决方案可以帮助传统施工过程实现效率和质量的全方位提升。可以说，采用智慧建筑解决方案不仅是一种选择，更是一种必需——提高效率、降低成本，促进建筑环境生态和经济可持续发展。
1. 智能建筑使建筑更安全、更高效、更可持续
智能建造为建筑业注入了新的科技发展动力，也将开启建筑业创新、高效、安全的新篇章。智能建造技术推动传统建筑业进入更加先进的科技驱动建造流程，可能彻底改变建筑的设计、建造和维护方式。
事实上，建筑信息模型技术早已应用于传统建筑领域，即通过创建虚拟3D模型来构建建筑物的所有基础信息，从而改善规划设计方案、加强项目团队之间的合作，促进更加协调、高效的施工过程。
物联网集成技术是通过在施工现场安装物联网设备和传感器来收集实时数据，以增强预测性维护、减少停机时间并提高整体效率。该技术还为智能建筑的技术扩展配备了节能、废物管理和建筑安全系统。
人工智能和机器学习的出现进一步改变了传统建筑业。主要技术包括：自动化项目任务、预测潜在风险等。无论是自动物料运输机还是砌砖机器人，建筑机器人在智能建筑领域得到越来越多的应用，减少了传统建筑业因劳动密集型任务而带来的风险。
无人机技术在智慧建筑领域也得到广泛应用，可实时航拍施工进度，随时采集图像，监测和识别施工过程中的安全隐患。
数字孪生技术将智能建造推向了新高度。通过创建物理建筑的数字化复制品，项目团队可以基于实时监控、场景测试等为建筑运营提供科学决策和数字化解决方案。
相关技术的快速发展源于人们对建筑可持续性的不断探索，特别是在应对全球气候变化挑战的背景下。智能建筑采用绿色技术和可持续材料，如绿色建筑、节能设计和新型建筑材料钢结构第三方检测，这些已被应用于建筑实践的前沿。简而言之，智能建筑发展与相关技术的动态融合为更安全、更高效和可持续的建筑实践铺平了道路。
智能建筑技术的创新发展改变了传统的施工方式，带来了增强安全性、提高施工效率、增强可持续性等一系列益处。
在安全方面，智慧建筑利用各类传感器和物联网设备进行实时风险检测和大数据分析，最大程度降低建筑工地事故发生率。例如，智能可穿戴设备可以监测一线工人的身体状况，并在紧急情况下发出警报，确保建筑工人的人身安全和施工安全。
在效率方面，智慧建造借助建筑信息模型、人工智能软件等数字化工具，有效缩短了项目工期。信息模型的数字化可视化功能，可以全面提升前期设计效率，避免设计偏差。在运维阶段，模型可以将建造过程信息延伸至运营阶段，为建筑全生命周期的信息化管理提供科学支撑。数字孪生技术通过实时数据更新，将虚拟世界与物理世界的状态和运行统一到数字信息系统中，从而提高虚拟世界实时信息反馈的效率。
在可持续性方面，智慧建筑通过多种技术创新，为环境保护做出了重要贡献。节能设备、绿色建筑材料和自动化废物管理系统等技术可以通过降低能源消耗、减少废物排放和提高资源利用效率，大幅减少对环境的影响，有效保护自然资源并减少碳足迹。此外，建筑3D打印技术、装配式建筑等创新技术的应用也有效减少了资源浪费，提高了材料利用率。
我认为，与传统建筑相比，智能建筑解决方案具有明显的技术优势，是未来建筑行业发展和变革的根本动力。
2.智能建筑的应用价值和有效性日益凸显
智慧建筑是一个新生事物，虽然成功的案例并不多，但每一个案例都具有典型性，通过案例研究，可以一窥其应用价值与成效。
Edge：位于荷兰阿姆斯特丹的Edge是全球可持续建筑的成功案例之一，获得了全球知名的绿色建筑评估方法认证——英国建筑研究机构环境评估方法给予其98.4%的高分。这主要得益于该建筑全周期一体化智能技术的支持。Edge搭建了物联网传感网络的整体架构，可根据相应数据的反馈，智能控制照明、温度等，优化能源使用，调整工作空间的能源使用成本。
“Edge”的另一项核心功能是为大楼开发智能手机应用程序。该应用程序可以充当用户的个人助理，分享工作空间和工作时间表的信息，并提供解决方案。例如，“Edge”可以根据早高峰为用户规划最佳地下车库入口位置，并引导他们将车停在工作区域下方的最近停车位。
“The Edge”没有为员工设置固定的办公区域，而是采取了更灵活的方式——程序根据员工当天的日程安排分配工作空间，提供坐式办公桌、站立式办公桌、独立工作室、会议室和阳台座位等选项。当员工对工作空间有特殊需求时，应用程序会通过物联网传感器智能调节空间环境，以达到员工满意的光线和温度。“The Edge”的可持续建筑设计理念，使其成为在减少碳足迹方面取得突出成果的环保建筑之一。“The Edge”还倡导一种新的工作方式和理念，即利用新的信息技术重塑工作和工作空间的本质。
在提高能源效率方面，“边缘”太阳能电池板发出的电能不仅超过建筑物使用的电量，多余的电能还可以反向传输。
该建筑的示范性超越了低碳环保的基本理念，是智能建筑全生命周期的成功实践。因此，“边缘”为智能建筑在运维阶段的可持续创新提供了成功的实践案例。
垂直森林：建于意大利米兰的“垂直森林”由意大利设计师斯坦法诺·博埃里设计，试图通过将新的建筑设计理念与智能建筑技术相结合来重新定义城市生活。
“垂直森林”是建筑与植物共存的生态系统，其外墙上种植了超过2万株植物，包括乔木、灌木和多年生植物。植物种类的选择和布局都经过精心规划，并根据建筑的朝向和高度合理排列和间隔，以创造最佳微气候条件。
为了保持垂直森林生态系统的可持续性，设计团队利用建筑的再生水开发了一个复杂的灌溉系统。这种设计有助于缓解城市热岛效应，改善小气候，节约能源。此外，植被为阳光提供了天然的过滤器，并吸收二氧化碳和可吸入颗粒物，有助于创造更健康的生活环境。
“垂直森林”的核心是一个智能家居自动化系统，可以根据居民的具体需求和当前的天气状况调节照明、温度、通风等，提高家居的舒适度和可持续性。
“垂直森林”展现了智能建筑在创造可持续环境、改善生活品质方面的有效性，它不仅仅是一栋建筑，更像是一个不断演化的生态系统，诠释了建筑如何与各类技术、自然环境相融合，并试图展现未来城市的生活方式。
3. 智能建筑仍面临诸多挑战和限制
需要看到的是，智能建筑虽然具有诸多优点，但也存在不少挑战和局限性。
一个突出的问题是智慧建筑前期投入成本较高，对中小企业而言风险巨大。同时，智慧建筑过程中需要引入大量先进硬件设备和智能软件，对从业人员提出了挑战。此外，定期的维护成本和软硬件升级可能会增加原有投入成本和运维费用。
技术条件也是一大挑战，楼宇运营数字化发展很大程度上依赖于完善的网络基础设施建设，任何非系统性故障或网络安全漏洞都可能带来重大损失，因此保障系统的持续运行、数据完整性和系统安全性成为最具挑战性的任务之一。
智能建造技术依赖于稳定的互联网传输，这在基础设施相对落后的地区成为一大限制，因此地区间发展不平衡制约了智能建造技术的广泛应用，限制了其普适性。
另一个困难来自于传统建筑行业内部。建筑业是劳动密集型行业，很多建筑工人担心智能建筑技术的广泛应用，特别是智能机器人的使用会影响他们的工作。来自建筑行业内部的排斥将减缓智能建筑技术的进一步推广，并导致相关延伸技术的优化滞后。
最后，传统的监管标准和法律是否能适应智能建筑技术也是一个现实挑战。智能建筑需要使用无人机、机器人等技术，但现有的监管标准和法规可能无法完全涵盖这些新技术。
在推进智能建筑的过程中，我们会遇到各种各样的挑战，但技术不断发展的趋势不会改变，因此我们应积极思考如何应对，以满足未来发展的需要。
鉴于不同地区基础设施建设的差异性，可先确定项目重点，重点发展有投资潜力的智慧建造项目，为后续项目提供示范和经验。在软件及相关技术应用方面，建议探索开源软件和低成本替代方案，以最大程度地降低前期成本。同时，为有效控制项目的额外成本，可以考虑将智慧建造的非核心项目外包给第三方，从而为全周期项目提供具有成本效益的替代方案。
对于来自行业内部的阻力，笔者认为，智慧建筑行业虽然对传统从业人员的需求较少，但需要大量具备相关技术技能的高素质复合型人才。因此，首先应与从业人员进行有效的沟通，对行业发展变化的原因进行相关解读，并进行必要、全面的新技能培训，让他们逐步适应新技术对传统行业的冲击。其次，企业可以与高校或行业协会合作开展培训，解决技能缺口和人才短缺的问题。此外，鼓励企业开展内部培训和继续教育，确保有足够的专业人才支撑建筑业的平稳转型。
此外，相关部门应修改法律法规以适应技术发展，特别是完善智能建造相关的数据信息保护规定，保障公共安全，促进技术健康发展。可以探索制定智能建造技术新规章钢结构第三方检测，包括无人机、机器人、无人设备等新技术的操作规范、安全要求、责任界定等。同时，相关政府部门和行业组织应开展深入合作，结合国际经验和当地实际情况，制定详细、实用的监管标准。例如，可以制定严格的环评标准，要求在项目开工前进行详细的生态影响评估；也可以制定具体的施工安全规范，如要求施工现场配备环境监测设备和施工噪声控制措施，确保智能机器人设备在施工过程中符合环保和安全要求。还应制定全面的安全标准和规范，涵盖技术设计、施工、维护等各个环节，为技术应用的全生命周期提供安全保障。
总之，智能建造是建筑业变革的核心方向，将成为未来各类建筑项目实现高效可持续发展的关键驱动力。从更广阔的视角看，智能建造技术的发展可以进一步改变城市环境，为真正实现包容、可持续的智慧城市建设奠定基础。
光明日报（2024年9月5日第16版）
