人工智能

清华大学教授马智亮:如何走向高度智慧建造?

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什么是智慧建造?普遍意义上的智慧建造是指生物基于神经器官所具有的一种高级的综合能力,包括感知、知识、记忆、理解、联想、情感、逻辑、辨别、计算、分析、判断、文化等多种能力。显然,具备这种能力的生物,首当其中的是“人”,人是有智慧的,人拥有理解、思考、分析、探求真理的能力。那么,智慧建造就是人+建造吗?显然,这是个伪命题!

  ▲清华大学教授马智亮

“智慧建造是智慧城市和智能建筑的延伸!” 清华大学教授马智亮认为,智慧建造是基于智能及其相关技术从城市和建筑向工业项目建造过程的延伸,通过建立和应用智能化系统提高智能化水平,减少对人的依赖,实现更好的建筑。

如果把“智能建造”概念进行延伸,智能建造是通过技术手段和智能化系统做到少人、安全、经济、优质和绿色。

那么,智能技术都包括哪些?我们可以看到物联网、实时定位、互联网、云计算、固定终端、移动终端、触摸终端、机器人等等,都是典型的代表技术。而智能化系统则包括ERP、项目管理系统以及BIM平台工具和自动化、机器人系统。

智能化系统的七大特征

在马智亮看来,智能化系统有七大特征。

灵敏感知。作用是像高级动物一样能够灵敏地感知周围环境的变化,传感器技术可以当此重任。例如,视频传感器可以用于感知并记录周围环境,RFID可以用于感知预先特定的对象。在实际应用中,视频传感器可以取代人工监视,RFID扫描器可以快速感知一定范围内预先特定的物体是否存在,从而采集到相应的原始信息。

高速传输。作用是迅速传递通过感知采集到的信息,无线网络,特别是移动无线网络技术可以当此重任。例如,通过无线网络,从RFID扫描器得到的信息可以迅速传递至服务器,供服务器进行分析处理。在实际应用中,自动传递附着RFID的物料的入库信息,并保存在服务器的数据库内,便于进行信息管理。

精准识别。作用是对采集的原始信息进行识别,确定信息的含义及特定对象的存在,视频识别和音频识别技术可以当此重任。例如,通过对传递过来的视频流进行识别,可以快速确定某人是否出现在某个具体场景中,也可以识别提交物中包含的对象是否符合预期。

快速分析。作用是对大量信息进行快速分析,给出有助于决策的结果,大数据分析技术可以当此重任。例如,可以通过对大量入库信息的分析,发现材料入库规律,如入库量随季节的变化,或已入库的不同材料之间的关联性,并判断当前的入库情况是否符合一般入库规律,如果不符合,立即给出提醒。

优化决策。作用是针对建造过程中的决策环节,给出优化决策方案及其依据,从而辅助决策人员实现建造过程的最大效能。优化技术,或智能化技术可以当此重任。例如,给出最优化的设计方法,最优化的作业进度计划等,取决于优化目标,可以使设计方案做到全生命期成本最低,碳排放最低,性价比最优等。

自动控制。作用是利用智能化系统取代人,根据感知到的环境条件,运用优化决策,自动控制生产过程,自动控制技术可以当此重任。例如,可以根据优化后的作业进度计划,自动控制物料搬运,实现物料搬运自动化和无人化。

替代作业。作用是利用智能化系统替代人从事恶劣环境中的作业,提高工作效率,减少对劳动力的需求,自动化和机器人技术可以当此重任。例如,在建筑工程中,砌砖工作可以应用机器人来完成,从而解决劳动力供应不足、人工成本高等问题。

高度智慧制造的典型应用场景

中国工程建设行业企业要想走向高度智慧建造,需要关注其主要构成要素。

首先,是智慧组织。只有实现智慧组织,企业才能把握正确的发展方向、实现资源优化配置,使风险得到有效控制。具体方法有很多,比如企业可以利用大数据确定企业的发展方向,实现资源智能化的优化配置,智能化预测风险。

以福建省工学设备公司为例,该公司实施并应用了国外著名品牌的ERP系统,积累了大量项目数据,利用大数据分析,可以判断企业承接大项目赚钱多,还是承接小项目赚钱多。表面上小项目的利润率高,但专场费用高,综合分析还是承接大项目赚钱多。

其次,是智慧设计,主要实现设计的创新、优化和提高效率。比如:要构建基于BIM的可视化设计;要拥有BIM全生命周期的设计性能;要能自动化生成图纸。

其三,是智慧制造。基于传统制造优势,进一步优化制造,实现高质量制造,高效制造。典型的应用场景是,基于自动化和机器人技术应用,企业可以实现基于互联网+的预制混凝土构件生产优化管理,进而实现自组织生产。

其四,是智慧施工。优质施工、安全施工、高效施工是建筑企业一直以来的目标,新一代信息技术时代让一切成为可能,基于BIM的虚拟施工、基于BIM和室内定位技术的质量管理,基于互联网+的工地管理,让传统施工管理方法得到了根本性的改变。传统方法是施工方对每一道施工工序进行自检,然后通过监理方进行复检,而借助新一代施工管理技术,建筑方可以直接通知监理方进行检测,大大降低了施工质量管理中存在的问题,比如手工填写纸质表格出现错误,汇总、转录到计算机后才输出,相关各方在表格中签认等等,效率非常低,管理非常混乱。

所以,尽管智慧建造还是一个新概念,近两年才提出来,但智慧建造的未来非常可期!

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