物联网、云计算、大数据等新技术的提出为智能建筑的建设提供了技术保障,智能化技术也推动着建筑业的发展,反之亦然。在2018年第十九届中国国际建筑智能化峰会·广州站A场,广东省建筑设计研究院智慧中心总工程师龚仕伟分享《建筑 产业化推动建筑智能化技术升级及模式变革》,围绕建筑 产业化背景介绍、建筑智能化技术升级、建筑智能化模式转型三个方面内容进行介绍。
广东省建筑设计研究院智慧中心总工程师 龚仕伟
建筑业的传统生产方式主要表现为传统的设计、生产、施工,存在着几个问题:首先,其一般由用人单位承包,存在脱节;项目由甲方大包大揽,切块分割,工程组织低效;以包代管,卖资质,工程管理空壳化,专业化程度低;现场作业为主,施工粗放;劳务市场农民工为主,劳动力素质低;传统智能建筑工程模式同样存在上述问题。这就导致了建造质量低、生产效率低、企业效益率低、综合效益差等结果。
目前,智能建筑普遍存在用户痛点,最主要的痛点是配合复杂,即项目低价,设计或集成商无经验,未提相关接口,控制(配电箱)为非标产品等,涉及到弱电设计、强电设计、水暖设计、集成商、盘柜厂、机电安装六方,易出现问题。
因此,建筑智能化系统经常出现不好用、不敢用等问题,很大一部分原因在于集成商按照想象在建设阶段安装调试好系统,但大楼投入使用过程中,需求不断变化;并且由于部分系统过于专业,对技术要求相对较高,业主、物业基本无法自行编程;物管为求无责任,干脆直接改自动为手动控制;物管、业主怀疑智能化的作用
什么是建筑 产业化?这是一种新型的建筑生产方式,以绿色发展为理念,以建筑业转型升级为目标,以技术创新为支撑,以信息化和现代化的组织管理为手段,以新型建筑 工业化为核心,将建筑生产的全过程连接为一个完整的产业系统,形成建筑设计、生产、施工和管理一体化的生产组织形式,实现由传统的生产方式向现代化工业方式转变,从而全面提升建筑工程的质量效率和效益。
建筑 产业化的载体主要包括三个方面,第一,建造技术,采用 工业化生产,如 装配式建筑, 装配式建筑不等于建筑 产业化,而是指建筑 产业化的建造技术;第二,实施模式,建筑 产业化只有一个乙方,如EPC总承包;第三,管理模式,采用信息化技术、全生命周期管理。
至于什么是 装配式建筑? 装配式建筑用通俗易懂的词来解释,即积木式建筑, 装配式建筑的梁、板、柱、墙等事先做好构件,如同乐高积木,在施工现场只需把它们拼合在一起。其特征是构成建筑的主要构件,尤其是结构构件为预制的,预制构件的连接方式必须可靠,全部在工厂提前装配完毕。
预制构件类型
由于 装配式建筑在工厂中以模具化的方式生产,一个模具可重复利用。因此, 装配式建筑具备以下几点优势:一、提升了建筑设计的质量和品质,其构件制作品质精细、精度高,现浇施工误差为厘米级,构件误差为毫米级,另外,工厂预先养护,易于控制质量,集建筑、结构、装修一体化,减少了质量隐患,构件管理信息化也避免了人为失误。
二、提高了效率,工期缩短40%以上,结构封顶—装修迅速完成,部分高空作业转移到车间,不受气象条件制约。
三、节约材料,模具可重复使用,无 混凝土罐车运输损耗,并且减少了脚手架消耗。
四、绿色环保,降低能耗,减少建筑垃圾70%以上,减少工地养护用水和罐车污水,同时减少了施工噪声污染以及扬尘污染等。
目前,我国各地政府相继出台了一系列政策大力推动 装配式建筑的发展,如北京、广州和上海。在2017年2月,北京市人民政府印发《北京市人民政府办公厅关于加快发展 装配式建筑的实施意见》,提出到2018年,实现 装配式建筑占新建建筑面积的比例达到20%以上,到2020年,实现 装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%以上。
2017年7月12日,广东省人民政府印发《广东省人民政府办公厅关于大力发展 装配式建筑的实施意见》,提出 装配式建筑重点推进地区到2020年, 装配式建筑占新建建筑面积比例达15%以上的目标。2017年9月6日,广州市出台《广州市人民政府办公厅关于大力发展 装配式建筑加快推进建筑产业现代化的实施意见》,提出到2020年,实现 装配式建筑占新建建筑的面积比例不低于30%;到2025年,实现 装配式建筑占新建建筑的面积比例不低于50%。
2017年9月30日,上海市人民政府印发《关于促进本市建筑业持续健康发展的实施意见》,要求符合条件的新建建筑全部采用 装配式技术, 装配式建筑单体 预制率达到40%以上或 装配率达到60%以上。不仅如此,自2007年至今,我国已出版30多本有关 装配式建筑的国家及行业标准,进一步推动 装配式建筑的发展。
虽然 装配式建筑拥有显著的优势,但在推广时还是受到了不少的阻碍,首先由于生产成本的原因,还未形成规模化,对比建筑业按照工程造价3%的税率,制造业增值税税率高达17%,增加了企业的制造成本。
其次, 装配式建筑与传统现浇建筑的设计方法不同,其次, 装配式建筑与传统现浇建筑的设计方法不同,从设计理念、设计流程,到专业配合、绘图工具,再到施工对接、工地服务等等,都有明显的差别。其中,BIM是 装配式建筑中最迫切的应用,确保设计的精确度,并且确保设计和专业之间的协同,避免“打架”和疏漏。
装配式建筑智能化设计具备怎样的特点?首先是管线与结构分离。 装配式建筑在发达国家已经迈入了成熟阶段,其构件上不埋设任何的管线箱槽,由于预埋管线与构件生命周期不同步,易影响结构强度,只能埋设避雷引下线、顶棚吊顶、地面架空、墙面夹层等。所有螺栓在构件制作时埋入,不主张采用后锚固,避免在构件上打孔,杜绝砸墙凿洞。管线与结构分离的理念主要是由于专业之间的配合越少,越符合要求,国家也鼓励管线结构分离,分离式设计的项目在做 装配式评价时可获加分。
装配式建筑呈现的建造理念有三点:工厂预制、施工高效、产品优质。该建造理念对于建筑智能化行业有怎么样的影响?
第一,快速部署。智能化设备朝着这个方向发展,尽量减少接口界面,改变现有智能化工程模式,减少过多的相互配合,比如机房、工艺等,供应商玩不起长时间的工程配合;要减少交付时间,标准化的产品、标准化的应用;智能应用软件云化趋势,建筑内只有硬件和软件客户端,仅需要简单部署实现终端、电源、无线网络;在技术方面参照发达国家走过的路,但国外的品牌,可定制化的能力低。
第二,规模化运行。包括城市级应用、平台运营化,由于现有智能建筑基本为单体运行,没有与智慧城市全面对接,单体建筑有很多与城市级应用对接的需求,如来访、停车等,现在出现了单一系统的运营商,如云停车、云客服等,通过规模化的城市级运营,可产生更多的大数据,使建筑与建筑之间的联网应用可产生更多智慧城市场景,如精细化分析及控制、运行预警、数据深度挖掘等。
第三,物联网应用。物联网技术简化了设备之间、设备与平台的联网方式,适合满足快速部署和规模化应用要求,在工厂预制管线的难度较大;P2P穿透技术简化了智能建筑外部联网复杂度,并极大降低运行费用;各大移动运营商(移动、联通、电信)自2017年开始力推窄带4G服务NB-IoT(单点费用低至10元/年),下一代的物联网系数,将更加的先进。部分智能化产品厂家意识到物联网趋势,开始研发NB-IoT、LoRa、电力载波相关产品,还有一些推出了NB-IoT远程无线抄表、物联网灯具等,未来还有更多的物联网产品推出。
第四,运维简单化。工厂预置参数,在现场安装尽量减少现场的操作步骤,具体表现为强弱电、机电控制一体化,将控制器、温控器等集成在一个装置中,节省运维人员的数量,减少技术水平的要求。另外,将应用软件云上运行,把复杂的策略、分析工作交给后台专业人员,出现问题找一家解决即可,在产品返修期间可用传统产品替换,这也是智能家居无线控制方式受开发商欢迎的原因。
建筑智能化模式如何转型?未来技术展望如何?
未来的技术展望将会有几个方面的发展趋势,首先,大数据与人工智能,规模化应用为机器学习提供丰富的数据,有大数据分析的基础城市云平台,相比原来独立的系统更具有专业性和持续改进的动力,竭力挖掘数据和应用的价值。在大数据的基础上,人工智能具有记忆、推理、判断和决策的综合智慧能力,这是现在所追求的目标,对于大数据人工智能未来的应用场景,将节能优化运行,以及一些建筑灾难的预警等方面。
其次,是机器人,通过服务机器人、建造机器人等代替人工执行重复性事务,在医疗场所、物流配送等领域,机器人的应用越来越普及,另外,产业标准化、模块化适合采用机器人进行施工现场作业,可根据信息化系统建设方案自主建造,通过无线远程操作。
未来,智能建筑管理模式的转型方面,包括这几个方面,一是智慧建造,在智能建筑的建设过程中,实行信息的协同,六方共同参与,包括业主、设计、施工、构件加工厂家等。二是建筑模型浏览及批注,基于BIM的云数据库存储,有效管理大量构件图纸,快速熟悉项目与部品部件设置。三是部件模型及全流程信息追溯,在线存储与跟踪成本、进度信息。四是二维码追踪及信息提交,部件标签打印、实时扫码追踪。五是事项处理与回复,类似于办公的智能化系统。六是部品库管理,加工构件信息云存储、进度管理。七是建筑全生命周期可视化,在施工用的BIM延伸到运维的阶段,可采用BIM集成设备的监控、资产的管理等。
八是弱化传统集成商的作用,传统集成商擅长承揽工程,不掌握核心技术,没有产品,依赖厂家解决问题,结果是技术上不如厂家,安装上不如机电。在建筑 产业化趋势下,建筑智能化系统架构趋于简化,采购实施模式趋于简单,不再依赖集成商,类似于当年的电脑装机。现在部分集成商也在转型做自有产品,如何转型是业内一直思考的问题,没有必要为改变感到焦虑,因为变革是社会永恒的主题。
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