建设工程智能建造体系与标准体系构建研究

工程建造发展经历了机械化建造、数字化建造、信息化建造三大阶段，目前正处于信息化向智能化的过渡阶段。智能建造通过大数据、物联网、人工智能等新一代信息技术，与以工业化主导的先进建造技术相融合，提升工程项目建造效率和工程质量，实时适应需求变化的高度集成与协同，实现以人为本的可持续智能建造，实现包含高效治理、绿色低碳、安全韧性、品质生活和节能智慧的系统目标^[2]。

建设工程智能建造体系框架

智能建造体系包含政策体系、理论体系、技术体系、标准体系、产业体系及监督体系。其中，政策体系包含国家及地方出台的关于促进和引导智能建造发展的各级各类政策文件；理论体系涉及的工程理论包含全生命周期理论、项目管理理论、精益建造理论、闭环控制理论和人因工程理论等；技术体系包含基础技术、设备技术、智能工厂及数字物理系统技术；产业体系包含新型建造产业链和新一代信息技术产业链；监督体系主要包含政府监督、委托监督、企业自检自控三类。

政策体系框架及分析

政策体系包含党中央、省市各相关部门发布的引导智能建造发展的各项政策文件，为智能建造发展做好政策的顶层规划与具体的落地引导，以及地方出台的财政、税收、土地、人才和评优等激励政策。

国家层面政策体系

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出“发展智能建造”，首次从国家层面将发展智能建造作为推进新型城市建设、全面提升城市品质的重要内容，为推动建筑业转型升级指明了方向^[3]。此外，住房和城乡建设部会同相关部门出台系列政策文件，其中，《住房和城乡建设部等13部门关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》《“十四五”建筑业发展规划》明确了发展智能建造的目标、重点任务和保障措施。当前，党中央和国家层面已将智能建造定位为新时期国民社会经济发展的重点举措。

地方层面政策体系

为落实国家层面关于智能建造的决策部署，北京市、南京市、成都市等智能建造试点城市出台了一系列包含财政、土地、税收、评优和人才支持的政策，充分调动市场主体发展智能建造的积极性。《北京市绿色建筑和装配式建筑专项资金管理办法》提出，对符合智能建造、绿色建筑、装配式建筑标准的项目给予资金补贴；南京对开发智能建造新技术、新产品、新工艺发生的研究开发费用，在按规定据实扣除的基础上，符合条件的可在计算应纳税所得额时加计扣除；《成都市关于推进建筑信息模型（BIM）技术应用的政策》指出，要建立BIM审图平台，推动数字化审查。

理论体系框架及分析

智能建造的基础理论体系，涉及全生命周期理论、项目管理理论、精益建造理论、闭环控制理论及人机协同理论等基础理论。

全生命周期理论

习近平总书记在参加十三届全国人大三次会议湖北代表团审议时强调，要把全生命周期管理理念贯穿城市规划、建设、管理全过程各环节。这一新理念的提出，对探索超大城市现代化治理提出了新的要求。全生命周期理论强调从项目策划、设计、施工到运营维护的全过程管理，注重各阶段的衔接与数据共享。全生命周期理论是一种现代化管理理念和管理模式，内涵表现为全要素、全功能、全过程，注重对建设工程项目的系统化、集成化、协同化，优化组织结构、业务流程和资源配置。

项目管理理论

我国《建设工程项目管理规范》（GB/T 50326）对建设工程项目管理的含义作出如下阐释：“运用系统的理论和方法，对建设工程项目进行计划、组织、指挥、协调和控制等专业化活动。”英国皇家特许建造学会对工程项目管理的含义作出如下表述：自项目开始至项目完成，通过项目策划和项目控制，以使项目的费用目标、进度目标和质量目标得以实现。因此，项目管理的核心任务是项目的目标控制^[4]，建设工程全生命周期内目标的动态调整与资源统筹，实现建设工程系统最优。

精益建造理论

精益建造是一种基于精益思想的建筑生产管理理论，针对传统建设工程的粗放开放式建设模式调整为微管理模式。该理论面向建筑产品的全生命周期，以顾客需求为中心，构建了工程建造价值链，并持续减少价值链上的浪费，其目的在于实现价值最大化、浪费最小化，同时满足顾客的需求。精益建造在不断地发展中，形成了TFV（任务–流程–价值）理论体系。精益建造与智能建造协同发展^[5]，能够实现信息沟通和共享，提高项目效率和质量，推动精益建造在建筑行业的发展应用。

闭环控制理论

通过全面在线感知相关环境、状态、要素数据信息，根据相关标准库、规则库或算法得出反馈判断，并输出对应的调控政策，从而采取实时控制实现过程管控或目标达成，同时要求反馈调控数据结果，再次纳入信息感知系统的循环机制。智能建造闭环控制理论，即“全面感知、真实分析、实时控制、持续优化”的闭环控制^[6]，使建造活动在定量描述和已有的活动行为学习的基础上，形成新的建造活动，具有智能行为和实现价值回报。

人因工程理论

国际人因工程学会定义人因工程学为研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的因素，研究人和机器及环境的相互作用，研究考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。迁移概念可以总结智能建造产品研发与应用范畴内的人因工程定义，即在新型智能建造建设条件下，利用以人因技术为基础的设计科学，运用相关理论、原理、数据与方法开展系统设计，解析人的因素与智能产品、环境之间的相互作用，以安全、高效、健康为目标，使智能建造产品研发与应用符合使用者生理、心理、行为等特点，实现住房和城乡建设部等部门《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》^[7]提出的“应加强装配式建筑工厂和施工现场关键环节人机协调、自然交互、自主学习功能的探索”要求。

技术体系框架及发展分析

当前，智能建造已由最初的新兴概念迅速发展成为一个热门的研究领域，涉及土木工程、工程管理、计算机科学、人工智能、自动化、机械工程等多门学科，属于典型的交叉学科范畴^[8]。智能建造的技术体系基础技术底座包含新材料、信息通讯技术等，再结合包含传感器、工业机器人等设备技术，形成智能工厂完成部品部件的生产组装，实现像造汽车一样造房子，最顶层涵盖各个阶段的主体与活动，并形成完备的数字物理系统^[9]。

成都蓉筑智能建造创新研发与产业促进中心于2024年编制《成都市智能建造技术清单（第一批次）》，对成都市目前适宜采用的房屋建筑和市政基础设施工程建设领域的智能建造技术进行梳理总结，包含数字设计、智能生产、智能施工、智慧运维和产业互联网五大关键领域。

数字设计：主要涉及BIM设计平台、协同平台、轻量化图形引擎及智能审查系统、建设工程智能化设计系统等。

智能生产：主要涉及预制部品部件工厂智能化管理系统、内置信息芯片技术、标准化编码系统和包含混凝土、钢结构的模块化建筑智能生产技术等。

智能施工：主要涉及智慧工地综合管理平台、BIM融合智能建造技术、施工安全检测系统、智能化钢结构现场焊接协同、智能施工装备综合管理平台、智能爬架与造楼机、智能混凝土楼地面处理机器人、室内施工机器人、无人机施工辅助技术、施工模拟与分析技术等。

智慧运维：主要涉及数字孪生智慧运维管理平台、智慧社区一体化管理平台、融合大模型和数字孪生的建筑智慧运维系统、建筑智能化集成系统和工程结构健康监测系统。

产业互联网：主要涉及建设工程项目全生命周期管理平台、数字供应链平台、建筑产业工人职业化服务平台等。

产业体系框架及分析

智能建造是传统建筑业与新一代信息技术深度融合的产物，其产业范围广泛、领域多元、产业链条长，涵盖了建筑业、电子信息装备制造、先进材料等四大万亿级产业，以及新一代信息技术、人工智能、集成电路、软件开发、物联网、5G应用等多个战略性新兴产业和未来产业。其产业链主要包含由勘察设计、施工总承包、物业运维等单位组成的新型建造服务商和新一代信息技术服务商^[10]（图1）。

　

图1 智能建造产业体系框架　

成都蓉筑智能建造创新研发与产业促进中心于2024年编制《成都市智能建造产业图谱（第一批次）》，对成都市智能建造产业链相关企业进行梳理。产业链上游包括由激光雷达、3D打印、大数据、云计算、数字孪生、物联网、工业机器人、三维激光扫描等服务商组成的智能建造基础应用技术及产品的提供者；产业链中游包含由数字设计咨询、软件平台、智能生产、智能装备单位等组成的智能建造技术深化应用服务商；产业链下游包含由智能施工管理、智慧运维服务等组成的智能建造技术综合应用方。

监督体系框架及分析

智能建造监督体系主要包含政府监督、委托监督、企业自检自控三类，形成“政府主导–市场运作–企业主体”的三层架构，并强调加强三种监督方式的协同运用。

政府监督：主要包含智能监管立法及相关标准导则制定、在项目审批备案过程中的监督及数字审批平台和信用评价系统建设，以及由物联网监管网络和无人机巡检等组成的智能监管平台建设等监督工作。

委托监督：第三方智能监理系统、专业检测机构等运用5G+AI检测机器人开展质量评估、数据监测，提供BIM模型合规审查、建材质量溯源等服务。

企业自检自控：建立质量管理体系，使用智能监控系统、数字孪生平台、质量追溯体系等智能技术进行实时监控，以及自动化智能验收、风险预警平台进行内部审核和控制，建立数字档案管理改进措施。

企业通过建立科学合理的标准体系，实现智能建造关键技术在建设项目全生命周期的应用转化，为各参与方提供清晰的指导，推进建设项目数字设计、智能生产、智能施工、智慧运维和数据协调的运用，确保智能建造在不同项目和场景中得到有效应用。

智能建造标准体系结构建立

目前，我国智能建造标准针对设计、制造、施工及运维阶段编制了相关标准，但存在各阶段标准数量不平衡，数据流通、融合与全生命周期贯通方面不足等问题。标准化体系建设是智能建造发展的基石，当前国内尚未形成统一的智能建造标准体系，相关保障措施也不够完善，为保证智能建造高质量发展，需要开展相关标准体系的研究与创建工作。本文将从层次、序列、专业、属性、性质及状态六个维度对智能建造标准体系结构进行分析^[11]（图2）。

　

图2 智能建造标准体系结构示意图　

层次分类

根据建设工程行业性质，可按层次将智能建造标准划分为国家标准、地方标准、行业标准、专业标准、团体标准及企业标准。

序列分类

根据智能建造全生命周期阶段，可按序列将智能建造标准划分为设计阶段标准、生产制造标准、施工阶段标准、运维阶段标准、协同配合标准及检验检测、交付标准等。

专业分类

根据智能建造涉及的专业，可将智能建造标准划分为建筑标准、结构标准、给排水标准、暖通标准、电气标准、装饰标准组成的建筑行业技术标准，桥梁标准、隧道标准、道路标准、给排水标准、轨道标准、线路标准组成的市政行业技术标准，以及地理信息、大数据、人工智能、BIM、AI、数字孪生、物联网、网络安全组成的信息技术专业标准。

属性分类

按照属性，可划分为强制执行类标准和推荐执行类标准。涉及人身财产安全的为强制执行标准，其他根据实际业务需求制定的为推荐性标准。

状态分类

根据建设工程项目完成状态，可划分为反映规划中的标准、发布实施的标准、规划复审的标准、应废止的标准、应修订的标准、制定中的标准等。

性质分类

按照性质，可划分为基础标准、通用标准、产品标准、建设标准、工艺工法标准、管理标准等。

智能建造标准体系框架搭建

智能建造标准体系框架

基于智能建造标准体系六个维度的分析，本文将智能建造标准体系结构分为“通用基础与管理”“智能建造技术”“平台及支撑技术”三部分，主要反映标准体系各部分的组成关系^[12]（图3）。

　

图3 智能建造标准体系结构图　

智能建造标准体系内容

通用基础与管理标准。包含由术语和定义分类等组成的通用基础标准，以及由智能建造项目评价和智能建造企业评价等组成的管理和服务标准。主要用于统一智能建造相关概念、明确系统架构、总体要求、建设思路、建设内容，并对技术研发管理作出规定。

智能建造技术标准。主要包括数字化设计、智能生产、智能施工和智慧运维四大类。其中，数字化设计包含数字化应用、装配式设计、协同管理应用方面的标准；智能生产包含钢结构生产、混凝土结构、智能管理等方面的标准；智能施工包含数字化深化、智慧检测、竣工验收、智慧化设备、施工协同等方面的标准；智慧运维包含数字化管理运维等方面的标准。

平台及支撑技术标准。包含基础平台标准、数据中心标准和支撑技术标准三大类。其中，基础平台标准涵盖大数据分析标准、人工智能标准、AI平台标准、BIM标准、数字孪生标准等内容。

智能建造标准体系框架

智能建造标准体系框架由通用基础与管理标准、智能建造技术标准、平台及支撑技术标准构成，主要包括3个一级类目、9个二级类目、28个三级类目和若干可扩展类目（图4）。

　

图4 智能建造标准体系框架　

在智能建造标准体系中，成都设计咨询集团有限公司牵头主编完成《成都市建设工程项目智能建造项目水平评价要点（试行）》，并已广泛运用在相关智能建造试点项目的评价工作中。

智能建造全生命周期内涵

全生命周期是指在设计阶段就把项目全生命周期的各个环节都考虑进去，在不同阶段把所有相关因素综合规划、优化的一种理论。智能建造项目全生命周期包含项目策划、数字设计、智能生产、智能施工和智慧运维五个阶段。其中，项目策划阶段确定项目的目标体系，数字设计阶段强调BIM协同，智能生产阶段强调装配式生产，智能施工阶段重点是现场管控，智慧运维阶段强调数据平台的建设和运用（图5）。同时，五个阶段注重从系统要素、结构功能、运行机制、过程结构等层面进行全周期统筹和全过程整合。

　

图5 智能建造全生命周期内涵　

成都市建设工程项目智能建造项目水平评价

通过梳理智能建造全过程应用重点和难点，形成了《成都市建设工程项目智能建造水平评价要点（试行）》，为后期建立智能建造全过程应用标准体系提供了实践基础。主要从数字设计、智能生产、智能施工、智慧运维、数据协同和综合效益六个维度进行评价，分为控制项、评分项和提高创新项，共计33项指标、101条详细评分点，共同建立起高效治理、绿色低碳、安全韧性、品质生活和节能智慧的系统目标。

智能建造能够借助5G、人工智能、物联网等新技术，推动建筑业向工业化、数字化、智能化、绿色低碳的创新转型。作为工程建设行业“新质生产力”的典型代表，智能建造正推动传统建造方式和建设管理模式的蝶变升级。目前，我国在智能建造领域已形成政策引导、技术突破与工程示范并进的格局，但仍需进一步解决数据整合、标准统一及生态协同等问题。未来，随着数字孪生、AI大模型等技术的成熟，智能建造将朝着更高效、更绿色的方向演进，推动建筑行业全链条转型升级。

参考文献

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