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在我國的經濟體系中，建筑業(yè)扮演著關鍵的角色。在國家的“十四五”規(guī)劃綱要中，我國已明確將“智能建造”的發(fā)展作為建筑業(yè)發(fā)展的主要任務。為了推動這一目標，國家正在積極推動數字化和人工智能的應用于建筑行業(yè)。
目前，建筑業(yè)正在經歷一場重大的轉型。建筑的建設不再僅僅依賴于傳統的設計圖紙，而是正在向數字化轉型，以實現“無圖數字建造”。這一轉型正在打破長久以來的傳統，使得建筑設計和建造過程完全脫離了傳統的二維工程圖紙。
人民網有幸邀請到了全國工程勘察設計大師、全國勞動模范，中南建筑設計院黨委書記、董事長李霆，一同探討數字建造如何重塑建筑業(yè)新生態(tài)，以及建筑業(yè)轉型的新路徑。
01
建筑全生命周期管理平臺推動建筑行業(yè)數字化
主持人：我們經常聽到產業(yè)數字化，數字產業(yè)化，現在數字化轉型已經深入到了社會的各行各業(yè)。您能否談談建筑行業(yè)是如何接納數字化發(fā)展的？又是如何有效利用互聯網平臺這個工具的？ 李霆：隨著數字化、網絡化、智能化的工業(yè)4.0，也就是第四次工業(yè)革命的到來，建筑業(yè)和制造業(yè)的傳統邊界將被打破。工業(yè)4.0的核心，就是通過數據流動自動化技術，從規(guī)模經濟轉向范圍經濟，以同質化規(guī)模化的成本，構建出異質化定制化的產業(yè)。
這意味著，在工業(yè)4.0時代，制造業(yè)將通過高速網絡、大數據、物聯網和人工智能等技術手段，讓制造業(yè)的各個環(huán)節(jié)更加緊密聯系、高效協作，使得個性化產品能夠以高效率的批量化方式生產，實現所謂的“大規(guī)模定制”。而建筑業(yè)的產品往往都是定制化的產品，那么在工業(yè)4.0時代，制造業(yè)將與建筑業(yè)充分融合，建筑業(yè)將徹底轉型為“大規(guī)模個性化定制”的制造業(yè)。
為了實現這一轉型，首先需要實現建筑業(yè)與高端制造業(yè)的深度融合。為此，中南建筑設計院引進了高端制造業(yè)的產品全生命周期管理（PLM）理念和基于模型的產品定義技術（MBD），在全球率先建立了建筑全生命周期管理平臺。這個平臺以“一模到底，無圖建造”為目標，建立了三維數字MBD模型，打通了設計、交付、審查、招標、施工、結算、運維等全生命周期，打破了數據孤島，服務于包括建設方、設計方、施工總包方、分包方、招標代理方等在內的工程項目全過程參與方。
這個平臺集成了三維設計、仿真、加工和項目管理，具備云端三維協同設計和交付，三維模型標注、校審和審查，虛擬設計建造，數字模型驅動智能設備，三維模型算量計價，多物理場仿真，低碳智慧運維等功能，實現了建筑工程全專業(yè)、全流程、全要素的統一協調工作及管理，讓建筑“產品設計”和“工藝設計”融為一體，實現了“一個模型干到底，一個模型管到底”。這個平臺打造了一個貫通項目全流程的建筑產業(yè)互聯網平臺，徹底解決了建筑行業(yè)“碎片化”的問題，從而推動了建筑行業(yè)的數字化革命。
02
傳統建筑業(yè)將探索無圖建造、免費設計
主持人：說到數字化發(fā)展浪潮，您提到幾個關鍵詞：個性化、大規(guī)模、高效率，中南建筑設計院在全國率先探索“一模到底、無圖建造、免費設計”，能不能講述一下在數字化轉型方面你們有哪些探索？
李霆： 中南建筑設計院作為建筑行業(yè)的老牌“國家隊”，作為國有企業(yè)，要勇于承擔起引領建筑行業(yè)數字化轉型的使命。我們在全國率先提出“一模到底、無圖建造、免費設計”。
那么，為什么要“一模到底”呢？
建筑業(yè)產業(yè)鏈很長，而且由于當年學習前蘇聯的計劃經濟，整個產業(yè)鏈呈碎片化狀態(tài)，如可研、設計、招標、建造、運維等，產業(yè)鏈中的各方數據不流通，所用的數字模型不接軌，產品設計，也就是建筑設計與工藝設計，也就是建造設計相互分離，呈現出一個個“數據孤島”，嚴重影響了行業(yè)的工程質量和效率。而制造業(yè)尤其是高端制造業(yè)，產品設計與工藝設計是一體化的，設計制造安裝是一體化的，數字模型全程流通。制造業(yè)采用的“產品全生命周期管理（PLM）平臺”，將三維數字建模、數字仿真驗證、數字制造、數字管理集中為一個平臺，實現全專業(yè)、全流程、全要素的數字化統一協調管理。如波音公司在三十年前研發(fā)設計制造波音777的時候，就采用PLM平臺和MBD技術，實現了全程無二維圖紙，完全靠三維數字模型，也就是數字樣機驅動全產業(yè)鏈。
在中國也是如此，上海江南造船廠引入PLM平臺，實現了全程無圖建造海巡160輪；西飛集團在設計制造運-20大型軍用運輸機（胖妞）時，也實現了全程無圖紙設計制造和安裝。
所以，建筑業(yè)數字化轉型成功之路在于加快向一體化的制造業(yè)轉型。
中南建筑設計院與全球工業(yè)軟件頂級供應商達索系統深度合作，成立了聯合創(chuàng)新中心，將來自高端制造業(yè)的PLM平臺和MBD技術引入建筑業(yè)。中南建筑設計院對制造業(yè)的系統進行深度二次開發(fā)，并在試點工程中推廣應用。建筑工程全生命周期管理PLM平臺，是面向建筑工程的跨專業(yè)、跨企業(yè)、跨地域的全專業(yè)、全流程、全要素的數字化協同工作平臺。這個平臺支持所有用戶基于同一個三維數字模型開展協同工作。平臺基于同一數據源，打通專業(yè)間、企業(yè)間的數據通道，實現“三維交付、無圖建造、造價精準、縮短工期、提升質量”的效果，最終實現“無圖設計、無圖審批、無圖招標、無圖建造、無圖結算、無圖運維”。引入PLM平臺，還將徹底改變碎片化的工程管理模式、組織架構、業(yè)務流程和工作方式，倒逼碎片化的建筑業(yè)轉型升級，符合行業(yè)發(fā)展方向，具有“建立標準、打造標桿、重塑行業(yè)、發(fā)展產業(yè)”的潛力。這就是“一模到底”的意義。
為什么要“無圖建造”？
無圖建造相當于手機導航，現在靠圖紙建造相當于拿著紙質地圖開車，“無圖建造”相當于“有人駕駛、手機導航”，下一步“智能建造”相當于“無人駕駛、電子導航”。所以“無圖建造”是“智能建造”的基礎，圖紙是給人看的，不是給機器看的，機器只認識數字0和1，靠圖紙建造永遠實現不了真正意義上的“智能建造”，也就是“少人或無人建造”。
為什么要“免費設計”？
數字時代最重要的資產是數據資產，一旦實現了“一模到底、無圖建造”，誰控制了三維數字模型，誰就控制了數據全產業(yè)鏈。如果收設計費，數字模型的所有權就是建設方（甲方）的了，設計院將永遠擺脫不了“賣苦力賺血汗錢”的命運；如果免費設計，設計院有了數字模型的所有權，就取得了全產業(yè)鏈的數據控制權，那么就可以向所有下游企業(yè)收取數字服務費；這些服務費遠遠多于設計費，那么就有可能成為工程界的蘋果公司，就可以成為Web.3.0時代的數字產業(yè)互聯網平臺公司，這才是大型設計院、大型科技企業(yè)最好的出路。
主持人：建筑全生命周期管理PLM平臺是高效率、大規(guī)模背后的重要抓手。這種技術上的革新，會不會對整個產業(yè)帶來“蝴蝶效應”？
李霆：“建筑工程全生命周期管理產業(yè)互聯網平臺”能夠徹底解決建筑行業(yè)的痛點問題，形成新的商業(yè)模式，具有廣闊的發(fā)展前景。
首先是解決建筑行業(yè)的痛點問題。
一是解決建筑業(yè)數字化轉型數據孤島問題。目前，建筑業(yè)主要采用BIM技術創(chuàng)建三維模型。但是產業(yè)鏈上下游設計、施工等企業(yè)的BIM標準各異，數據難以傳遞，造成了數據孤島，最終形成了無人愿意為BIM模型買單的局面。“建筑工程全生命周期管理（PLM）產業(yè)互聯網平臺”作為全產業(yè)鏈、全生命周期唯一數據源，可以徹底解決這一難題。
二是解決建筑業(yè)數字化、智能化水平不高的問題。目前BIM系統主要關注三維模型的可視化，現有BIM模型精度達不到高精度制造的要求，還只是設計模型而不是建造模型；也缺少數值仿真和科學計算的應用；而項目管理系統的功能主要集中在項目信息和流程的管理及協調上，缺少三維模型管理的能力。“建筑工程全生命周期管理產業(yè)互聯網平臺”采用的是高精度制造模型，另外還支持同一模型的仿真分析（CAE）和加工制造（CAM）等功能，實現設計、制造、施工、運維全程仿真化、智能化，節(jié)省項目投資，縮短項目建設周期，提高工程質量。
其次，建筑工程全生命周期管理產業(yè)互聯網平臺可以帶來商業(yè)模式的改變。
“建筑工程全生命周期管理產業(yè)互聯網平臺”的服務對象是建設方、總包方、審查方、招標方、分包方、供應商、運維方等產業(yè)鏈上下游相關方，通過提供定制的數字化服務幫助各方降本增效，營業(yè)收入來源包括向服務對象收取數字服務費。
這個平臺為行業(yè)主體帶來的效益主要有以下方面：對于建設方，通過數字孿生模型，實現對建筑工程的全程透明造價控制，提高項目管理效率；對于設計方，準確獲取設計條件、設計資料和施工反饋，通過數字孿生模型建立數字樣房，減少錯漏碰缺，提升設計質量；對于施工方，直接獲取三維數字設計成果，預演施工方案，減少差錯率和返工率，降低施工成本，縮短施工工期；對于制造方，通過仿真模型預演安裝流程，減少安裝偏差，提高加工精度和加工效率。
不僅如此，建筑工程全生命周期管理產業(yè)互聯網平臺也會帶來全新的發(fā)展前景。
一是打造行業(yè)級互聯網平臺型頭部企業(yè)。“建筑工程全生命周期管理產業(yè)互聯網平臺”提供的數字化、智能化服務將全方位賦能建設方、總包方、分包方、供應商等產業(yè)鏈上下游相關方，將建筑技術服務業(yè)這個千億級行業(yè)“打包”成“橫向跨專業(yè)、縱向全流程”的服務平臺。依托這個平臺，有望打造建筑業(yè)平臺型頭部數字化產業(yè)互聯網企業(yè)，實現建筑產業(yè)互聯網平臺經濟發(fā)展的重要突破。
二是為智能建造提供全新支撐。數字建造就是依靠數字完成的建造，而智能建造就是依靠由數字模型驅動的智能機器完成的建造。以“無圖建造”為特征的數字建造，是實現真正意義上的智能建造的基礎和必經之路，該平臺的建設應用將為智能建造提供全新支撐。
三是降低工程領域腐敗風險，優(yōu)化營商環(huán)境。“一模到底”不僅具有技術創(chuàng)新意義，還具有管理創(chuàng)新意義和社會意義。“一模到底”中的無圖紙審批審查、無圖紙招標和結算，將大幅減小政府行政審批的自由裁量權，從而大幅降低工程領域的腐敗風險，同時可大幅提高政府行政審批效率和質量，用數字化技術手段優(yōu)化營商環(huán)境，助力提高國家治理現代化水平。
03
復制中國高鐵的發(fā)展之路 加快科技自立自強步伐
主持人：要成為世界一流企業(yè)，需要與一流企業(yè)合作或競爭。中南建筑設計院在這方面做了哪些探索，有什么經驗可以分享？
李霆：中南建筑設計院已被湖北省政府列入“創(chuàng)建世界一流企業(yè)培育庫”名單中。我們認為，要創(chuàng)建世界一流企業(yè)，最好的辦法是，要么與世界一流企業(yè)合作，要么向企業(yè)一流企業(yè)挑戰(zhàn)。我們的做法是：與最優(yōu)者為伍，向最強者挑戰(zhàn)。
那么，在三維數字軟件方面，哪些是全球最優(yōu)者、最強者呢？
按照馬克思主義的觀點，物質決定意識，生產力決定生產關系。最優(yōu)的三維數字軟件一定出自數字化水平最高的行業(yè)——高端制造業(yè)。目前，壟斷全球高端三維軟件市場的前三名是：法國的達索系統、德國的西門子和美國的PTC，來自航空、造船等高端制造業(yè)。所以，我們就選擇了與全球排名第一的達索系統合作。
中南建筑設計院已基于達索系統的3DE平臺，在武漢市“新一代天氣雷達”和湖北省“疾病預防控制中心”兩個項目中成功實踐了以“一模到底、無圖建造”為特征的全生命周期管理，這是全球首批建筑工程領域的PLM項目，實現了“降低造價、縮短工期、提升質量”的效果。隨著建筑PLM平臺的推廣應用，以無圖紙建造為特征的數字建造、智能建造日趨普及，必將大幅提高湖北乃至全國的建筑業(yè)水平，這是典型的“數字經濟躍升工程”。
主持人：與一流的企業(yè)合作可以探索取經。我們一直在強調要加快科技自立自強步伐，解決外國“卡脖子”問題。在這個過程中，引進技術與自主創(chuàng)新、自主可控之間存在矛盾。請問我們應當如何看待和解決這一矛盾？
李霆：與芯片等硬件相比，我國在軟件方面與發(fā)達國家的差距更大。軟件自主可控包括基礎軟件自主可控和應用軟件自主可控。基礎軟件包括操作系統、數據庫系統和編譯器，這些基本上都被國外軟件商控制著。應用軟件必須靠基礎軟件才能運行，而操作系統、數據庫系統控制著一切數據，在美國Windows操作系統上開發(fā)、運行所謂“自主可控”的國產軟件，保證不了數據安全，也做不到真正的自主可控。
另外，國產可替代有“真替代”和“偽替代”之分。真替代是“飛機替代飛機，航母替代航母”；而偽替代是“大刀替代步槍，坦克替代飛機”，沒有意義。
所以，如同大飛機一樣，自主創(chuàng)新、國產替代是一個量變到質變的過程，做不到斷崖式的質變，切實可行的辦法是分三步走：
第一步，先引進高端制造業(yè)的先進工業(yè)軟件，如達索系統，吸收、消化、改造，同時引領和倒逼國產建筑業(yè)軟件進步；
第二步，用最先進的數字系統，培育“一模到底、無圖建造”的數字智能建造市場；
第三步，逐步實現PLM平臺國產可替代。
在研發(fā)過程中要堅持自主創(chuàng)新和開放創(chuàng)新的辯證統一。我們強調自主創(chuàng)新，不是關起門來搞研發(fā)，一定要堅持開放創(chuàng)新，只有跟高手過招才知道差距，不能夜郎自大。
我們自主創(chuàng)新的一個成功范例就是高鐵，從無到有，從引進、消化、吸收再創(chuàng)新到自主創(chuàng)新，現在已經領跑世界，要總結經驗，繼續(xù)努力，爭取在“十四五”期間有更大發(fā)展。
我們正在做的事情，就是復制中國高鐵的發(fā)展之路。
04
建議加快數據資產立法 健全數據資產確權制度
主持人：現在各個行業(yè)都在積極的擁抱數字化轉型，在推進數字建造轉型的過程中，有沒有遇到爭議和質疑？您又是怎么面對這些問題的呢？
李霆：對于數字化轉型為什么轉？怎么轉？轉什么？行業(yè)有不同的認識。
我們認為，數字化絕不是一次行業(yè)改良，而是一場真正的行業(yè)革命。數字化轉型，首先是生產力的轉型，企業(yè)首先要有自己的數字產品；對設計院而言，圖紙不是數字產品，三維數字模型才是數字產品。其次，是生產關系的轉型，企業(yè)要有數字資產和數字資本；當BIM模型進入區(qū)塊鏈并確權后，就成了數字資產；靠三維數值模型收取全過程數字服務費后，三維數字模型就成了數字資本。所以設計院數字化轉型要分三步走：數字產品、數字資產、數字資本。目前，大多數企業(yè)還處于第一階段。
目前，對于如何實現建筑工業(yè)化和智能建造還存在爭議，爭議的焦點是工業(yè)化、數字化、智能化三者的關系。
我們認為，工業(yè)化一定要求大規(guī)模協同和大規(guī)模定制，這就一定要求數據的高效無縫流轉，而共用同一套數據的“一模到底”顯然是最高效的數據無縫流轉方式。
另外，在工業(yè)化、自動化、智能化的關系方面也存在爭議。
傳統工業(yè)化的技術特征是“機械化、電氣化、自動化” ，屬于“物理系統”，以解決取代人的體力勞動的問題。而智能化的技術特征是“數字化、網絡化、智慧化”，屬于“數字系統”，以解決取代人的腦力勞動的問題。
尤其需要注意的是“智能化”與“自動化”的區(qū)別。自動化是機器設備、系統在沒有人或較少人的直接參與下，按照人的要求，經過自動檢測、信息處理、分析判斷、操縱控制，實現預期的目標的過程。智能化是事物在高速網絡、大數據、物聯網和人工智能等技術的支持下，所具有的能動地滿足人的各種需求的屬性。通俗地說，自動化是“人設的意志”，智能化是“機器的意志”。
在智能建造方面，一些企業(yè)只是引入了點狀的智能機器，如整平抹平機器人、噴涂機器人、鋼筋綁扎機器人等，這實際上只是局部的自動化而非真正意義上的智能化，沒有智能化的理念、系統、模式。要實現智能建造，必須通過包含結構化數據的三維數字模型，智能優(yōu)化建造工藝和流程，并且能動地直接驅動智能設備，這有賴于高精度的MBD模型。
目前，對于“無圖建造”爭議最大。
傳統建造處于數字化和生產力的低級水平，工業(yè)建造也就是建筑工業(yè)化，處于數字化和生產力的中等水平，智能建造處于數字化和生產力的最高水平。
實際上，智能建造比智能制造更復雜、對數字化水平要求更高，試圖將數字化水平最低的傳統建筑業(yè)越過“無圖數字建造”階段，直接進化到對數字化水平要求最高的“智能建造”，難度風險最大、最超前 。
從傳統的建筑業(yè)到工業(yè)化建造（制造業(yè)）、再到“智能建造”，是從數字化水平從最低到中等、再到高等的過程，是量變到質變的過程，也是從肯定到否定，再到否定之否定的過程，符合事物發(fā)展規(guī)律，最為穩(wěn)妥、難度風險最小。
因此，為推動智能建造與建筑工業(yè)化協同發(fā)展，我們提出分兩步走：
第一步，引進高端制造業(yè)的理念、體系和平臺。如產品全生命周期管理PLM，基于模型的產品定義MBD技術，以及全過程的虛擬設計和建造VDC等，先實現數字建造，即一模到底（PLM）和無圖建造（MBD），為真正意義上的智能建造打下不可或缺的基礎。
第二步，引入物聯網、人工智能、智能終端，實現真正意義上的少人或無人智能建造。
主持人：數字建造要以供給更多高品質的好房子為使命，傳統建筑業(yè)現在面臨的問題是什么？解決這些問題需要什么樣的舉措？未來的發(fā)力點是什么？還需要政府部門提供哪些支持？
李霆：當前“建筑工程全生命周期管理產業(yè)互聯網平臺”面臨的最突出問題，是項目審批招標結算等環(huán)節(jié)，還沒有接受三維數字模型的法律法規(guī)。項目審查、審批、招標和結算仍以二維紙質圖紙為唯一依據（涉及發(fā)改、住建、審計、公共資源交易監(jiān)督管理等部門）。因此，首個使用建筑全生命周期管理的項目（例如武漢新一代天氣雷達項目），目前采取三維數字模型和二維紙質圖紙“雙軌制”，即運用三維數字模型完成項目設計、施工、管理，同時“降維”制作二維紙質圖紙，以滿足項目審查、審批、招標、結算、審計等各環(huán)節(jié)要求，增加了成本，延長了周期，也難以將人工智能引入審查、審批、招標等環(huán)節(jié)，制約了“建筑工程全生命周期管理產業(yè)互聯網平臺”推廣和發(fā)展。
所以，我們建議加快數據資產立法，建立健全數據資產確權、交易、共享等制度。目前，三維數字模型等數據資產還沒有確權的法律依據，嚴重制約了建筑業(yè)數字化轉型。
主持人：能不能用一兩句話暢想一下基建行業(yè)數字化發(fā)展的前景？
李霆：我們正在從事我們的前人從來沒有做過的極其光榮而偉大的事業(yè)，我們必將成“一模到底、無圖建造”這一顛覆性創(chuàng)新，引領建筑行業(yè)數字化智能化變革。
來源：人民網
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