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智能建造優勢范文1
關鍵詞:工業建筑;廠房;節能措施
一、項目概況
德國費斯托公司Festo AG & Co.成立于1925年,是生產氣動元件、組件及自動化系統的公司。費斯托(中國)有限公司(后簡稱FESTO)是該公司于1993年12月在中國大陸注冊的獨資子公司。以其優異的產品質量、出色的問題解決能力和完善的服務深受客戶信賴,在中國氣動行業具有舉足輕重的地位。FESTO于1996年在上海市浦東新區云橋路申江路購地13262,2000年6月和2003年年底分別在該基地上建造了5318的一期工程和8858(不含地下室)的二期擴建工程。
2002年FESTO又在金橋出口加工區南區購地,用于建設新的大型生產基地。本文介紹的是位于該地塊的新建廠房的一期工程,北鄰龍東路邊,西鄰華東路,總用地面積為57269,規劃建筑占地面積約為27750,總建筑面積約為32679,一期廠房建筑面積5434。
新建一期廠房已于2008年正式投入使用。
二、設計背景
2004年后隨著經濟發展和紛踏而來的訂單增加,原有FESTO在上海云橋路的生產基地的生產規模已遠跟不上新的需求,所以建造新的廠房成為FESTO在中國乃至亞洲拓展建設的當務之急。于是在新購的基地上建造新的廠房的計劃開始啟動,規劃一期工程建筑面積為15167,占地面積12760。但在2005年7月待所有的設計施工圖全部正式完成后,卻因世界經濟環境的風云變化等原因,德國總部權衡全球發展策略后,在2006年4月最后確定削減到現建成的一期廠房的設計圖紙。工程建筑面積為5434,占地面積為4278。
三、總體規劃設計
整個基地在東北向龍東路邊基地外有一個污水泵站,去掉一角,基本呈方形,東西向寬268米,南北向寬232米左右。
總體規劃一期二期廠房占基地中央,南北向布置,長156米,寬80米,西面三期廠房(155米x42.5米),東面四期廠房(155米x60米),沿廠房四周是六米寬的環通雙車道路。在一二期廠房的南北面各有一個下沉式裝卸貨區(室內外高差為1.20米)。西面臨華東路的基地為集中綠化。集中綠化區的南面為29輛車位的露天停車場。
沿基地南面,由東向西依次是7.5米寬的機動車入口、主門衛(包括10KV配電間、水泵房和柴油發電機房)(對面為9輛車位的停車區)、長150米寬10米~15米寬的綠化帶、10米寬的機動車入口和次門衛、以及7米寬的非機動車入口和自行車棚??繓|南面為主門衛入口,主要為貨車進入,由坡道進入一期廠房東面前的下沉式裝卸貨廣場,裝卸貨后再經另一段坡道到基地西南面的邊門衛出去。線路流暢,人車分離。
四、建筑設計構思
根據基地情況及生產工藝要求,合理布置內部功能。原設計在平面中設有三個主要功能區,即進貨裝卸、倉儲區,生產作業區及出貨裝卸、倉儲區。在三個區之間分布有辦公,設備及附屬設施用房,三個區由東西兩側長廊作為交通樞紐相聯系。空間關系清晰,線路簡潔流暢,體現了現代化工業建筑高效率的特征。后一期廠房修改壓縮為裝卸貨口倉儲區、生產作業區和辦公區及設備后勤區,比原有設計約減小2/3面積。
中心廠房的屋頂為鋸齒形,與平面入口處的鋸齒形平面相呼應,邊上通廊和辦公區為平屋面,使建筑具有特有的韻律和動感。外立面主墻體和金屬保溫板采用了淺灰色,水平方向分格,柱子突出,由垂直的FESTO特有LOGO藍色裝飾,水平和垂直尺度比例宜人,金屬窗框也采用了統一的藍色,整體建筑采用FESTO特有的配色系統,簡潔鮮明,充分體現了工業建筑的特征和FESTO的標志性企業形象。
生產廠房的結構形式為地上一層(辦公區后勤區和設備區局部二層)的鋼筋混凝土柱+鋼屋架,跨度達15x30M柱網,造型新穎的張弦梁鋼結構屋頂勾勒出輕盈通透的內部廠房空間。
該廠內主要生產制造自動化技術所有真空(不僅限于真空和壓縮空氣驅動的產品)和壓縮空氣的應用產品,包括這些產品的設備、所需系統和系統所需的單獨構件(如生產在工藝流程中的氣動球閥)。主要為金屬冷加工。按戊類廠房消防設計,建筑耐火等級為二級。建筑使用年限為五十年,廠房一層高度為11.00米,通廊高度為6.65米。局部兩層,層高為4.00和6.50米。
五、設計特色和節能措施
(一)建筑專業
隨著民用建筑節能的強制執行,對作為建筑能耗大戶的工業建筑應如何對環境作出貢獻已成為我們設計中必須面對的問題。慶幸的是FESTO不但是氣動自動化領域的領導者,還在包括用于自己的產品工藝,自身廠房的建筑和生產基地的創新理念、以及改善能源消耗、提高能效(環保節能)的方面都有很高的自覺性和要求。為了以后的可持續管理和對環境負責的理念,已經作為公司策略的一個重要組成部分,所以在本項目設計伊始,即與業主、外方設計師取得共識,建設項目不僅要考慮眼前的建造成本,而且要更多考慮長期的管理成本和運行成本,節能設計成為其中重要一環。
在廣泛地比較各種方案,考慮各方面的能源效率和可再生能源的利用后,經過多方面的論證,在如何以人為本為本的前提下,確認最佳環保節能的方案。采用了多種切實可行建筑技術以減少建筑能耗和對環境的影響的節能技術,具體如下:
為了保證廠房工作人員的舒適安全,外墻面和屋頂分別采用防火級別為不燃的A1級的100厚巖棉夾芯鋼板墻面和100厚巖棉的組合樓板保溫屋面,對消防十分有利,走在了時代的前列。
外門窗采用斷熱鋁型材和Low-E中空玻璃(局部為下懸側懸窗);窗外設自動升降和調節角度的鋁合金遮陽百葉;鋸齒形屋頂的北向采用豎向中空玻璃窗和東西兩側的玻璃門窗,白天可輔助解決大跨度建筑室內的自然采光;春秋過渡季節或夏季可打開通風,形成空氣對流,既產生舒適工作環境又節約能源;裝卸平臺處用遮簾式伸縮裝卸門,冬季可有效減少熱損失。
在南向的鋸齒斜坡屋頂上運用太陽能熱水器,以解決職工洗浴所需熱水。
對變壓器、空壓機及生產余熱、廢熱進行回收利用;應用閉式水冷冷卻塔以提高效率降低對環境的影響。選用新型節水節電、環境友好的設備和建材。
FESTO對于自身廠房的設計也如同對自己生產的產品一樣精益求精。為了達到高目標,設立一個可行的標準來規范所有的東西。對于廠房建筑外形要求和內部使用尺度都是一絲不茍,非常嚴謹。比如外門窗,包括窗框、窗檔的尺寸,分縫線的距離,要有一定的模數。比如地面地轉的鋪設和吊頂燈具、出風口的排布,不僅要符合目前的平面布置,還要考慮到今后有可能的變化;不僅從內部空間看,從外部更宏觀地看廠房時;不僅要考慮白天不開燈時,還要考慮夜間開燈時,都要求是上下左右從各個方向排列整齊一致,具有統一整潔的感覺,充分符合FESTO的企業文化。同時這樣也方便今后的可持續發展,比如平面功能的修改,節約資金和人力。這也是最為環保和有遠見的一面。正是對這些細節的重視,充分體現了FESTO的嚴謹和環保理念。
(二)結構專業
本工程為一層工業主體廠房,柱網最大為30x15m,其中柱采用鋼筋混凝土,屋架采用鋸齒形鋼屋蓋,主鋼桁架為30m跨,間距15m的鋼桁架,次梁為15m跨,間距為5m的三角形張弦梁,上鋪壓型鋼板基層及保溫隔熱層和防水層,另局部為二層鋼筋混凝土框架結構??拐鹪O防烈度7度。
基礎采用柱下樁+獨立承臺基礎;樁采用高強預應力管樁,以第⑤3層作為樁端持力層,樁長25m。因為主墻體和主屋面都采用了輕型墻體,鋼梁形式又采用了張弦梁,比一般的鋼梁在最大限度地節約了用鋼量。
上部結構計算采用2005年4月版PKPM系列軟件中:STS和Spas CAD(PKPM任意空間結構模型輸入)。主要的計算分析結果均滿足規范要求;同時對三角形張弦梁采用SAP200進行了非線性分析,并配合施工,對各個施工階段的張拉應力提出了具體要求。
因為生產區有比較重型的機械和車輛,為了加強地面的整體性和抗裂抗壓,所以生產車間地面地坪采用150厚鋼纖維鋼筋地坪,表面環氧樹脂,根據柱子的間距7.5mx7.5m縱橫分倉縫保護地面。
(三)相關設備專業所采用的節能技術措施
1.給排水。本工程建筑高度24m以下,主體結構為單層廠房,局部設夾層。設有集中空調系統。
主要是:(1)選用節水型潔具及龍頭;(2)為節省能耗減少經常費用,廁所利用市政水壓直供;(3)浴室熱水由太陽能輔以電加熱提供。(4)考慮到冷熱水水壓平衡,該部分冷熱水均采用變頻供水;(5)屋面雨水采用壓力式排水,并考慮到與二、三期的銜接。
2.電氣專業(包括智能化)。本工程為地上一層(局部二層)的鋼筋混凝土柱鋼屋架戊類廠房。其中消防電力,應急照明、弱電系統電源,變電所用電為二級負荷,其余為三級負荷。
強電主要為(1)變電所靠近負荷中心;(2)采用低損耗干式變壓器和節能設備;(3)配電設計三相平衡;(4)無功功率變電所低壓側集中補償;(5)設BA樓宇自控系統;(6)照明采用節能燈具;(7)辦公室靠外窗的燈具設獨立控制開關。
弱電主要為:(1)弱電系統電源從弱電機房集中供給;(2)空調機房預留電動閥電源,為BA系統的設計做好準備;(3)采用無鹵低煙輻照阻燃耐火電纜電線,耐高溫,載流量大,火災發生時確保人員安全;(4)采用先進的供配電綜合保護監控系統,方便系統管理;(5)采用塑料線槽在辦公桌上方明敷,方便強弱電插座的安裝及調整布局。(6)總體采用排管敷設線路,預留二、三期工程的線路管道,減少二次開挖。
3.暖通專業。環境保護方面:(1)充分評估通風、空調設備的噪聲與振動對環境的影響,必要時采取消聲、隔振措施,使之達到國家和當地有關標準;(2)倉庫及其它排風系統的排出口位置避免在人員逗留區。(3)預留崗位送風,提高工作人員的舒適度。
自動控制與節能:(1)空調通風系統中的各設備均選擇高效率、低能耗的產品;各個空間采用不同的空調系統;(2)水-水熱泵機組、水泵等能耗大的設備配置,既滿足設計負荷要求,又能在部分負荷時節能運行;(3)空調器和風機盤管的回水管路上設電動控制閥,以控制室溫,避免過冷過熱;(4)空調水系統設壓差旁通控制,實現變負荷時節能運行;熱泵機組、水泵、空調器等主要設備納入BA系統進行監控;(5)根據本工程設備及內區余熱大的特點,利用螺桿式水-水熱泵機組盡最大限度的回收設備及內區余熱向冬季空調系統提供熱源,并里利用夜間用電谷時(22:00~6:00)蓄熱。
空調風系統:(1)車間和倉庫等大空間采用低速全空氣系統配套崗位風機盤管(接風管型)系統,低速全空氣系統為變頻雙風機系統,主要負責空調時新風,同時兼顧過渡季節的大新風或全新風運行,氣流組織采取下送上回方式;(2)辦公室和餐廳等采用低速全空氣系統,氣流組織采取上送上回方式;(3)變配電間基于回收冬季余熱的考慮,采用低速全空氣空調系統,氣流組織采取上送上回方式;(4)消防安保中心、值班等房間,考慮其使用的靈活性和特殊要求,單獨設置風冷熱泵型分體空調器。
六、結語
在FESTO廠房設計的過程中,一開始業主、外方設計師和我方就明確了共同的目標,反復修改調整,不斷磨合和努力,相互學習,充分體現了以“學習型公司”著稱的FESTO的特點。本項設計可謂是德國先進技術理念、國內經驗和中國國情的充分結合,最終達到良好的效果。
智能建造優勢范文2
“彎道超車”悄悄來
我國現代造船業起步晚、準入低,造船模式主要源自學習借鑒日韓,雖然目前已是全球造船體量最大國家,但離第一集團的造船強國還有相當大差距,而要短時間內趕超它們似乎幾無可能,除非有打破懸殊的技術基本同處起跑狀態。今天,中國造船業有幸迎來了這一千載難逢的時代,那就是智能造船。如果能快速掌握這種最新技術并使之轉化為生產力,中國造船業就必定能在生產效率、成本管理、經營管控、技術創新等方面獲得徹底彌補。紐波特紐斯船廠總裁Matt Mulherin對未來智能造船進行了形象描繪:所有在建船舶的設計、檢驗狀態、材料需求清單及其狀態和位置等信息統一存儲于中央計算機系統,不同領域的團隊成員設計不同船舶時可調用或添加信息,船廠全面連線,通過數字化制造實現精益造船、均衡生產。業內認為,作為“綜合工業之冠”的船舶業,誰能在智能制造等技術開發與應用中拔得頭籌,誰就可能從傳統的制造、經營、管理模式下突圍,搶占規則制定權、標準話語權、業態主導權和競爭制高點??梢哉f,智能造船的浪潮已迎風掀起,而“彎道超車”的機會正悄悄向我們走來。
我國早在幾年前就開始布局智能造船模式,先后出臺了《中國制造2025》、《工業和信息化部關于貫徹落實的行動計劃(2015-2018年)》等政策,并將南通中遠川崎船舶工程有限公司確定為我國船舶行業智能制造試點示范項目的首家企業,大力營造船舶智能制造氛圍。今年初,工信部等六部委又聯合印發《船舶工業深化結構調整加快D型升級行動計劃(2016~2020年)》,把智能制造作為船舶工業強化管理、降本增效的主攻方向。正是這樣,我國智能造船逐漸鋪開,許多船企主動介入并初見成效,如中船重工建成了國內先進的高技術船舶分段制造數字化車間、金海重工投資30億元建設全球領先的智能化船廠……工信部自去年也開始向船舶行業廣泛征求意見,加緊編制《推進船舶智能制造指導意見》,并明確提出:要用5年時間推動我國造船業智能制造整體水平進步,造船效率和質量接近日韓水平;用10年時間趕超造船先進國家。
最大限度提質增效
之所以開展智能制造,除了借助互聯網、云計算、大數據、機器人等技術應對社會需求多品種、小批量、高品質發展趨勢外,還有一個重要原因就是人工成本越來越高。高新船舶與深海開發裝備協同創新中心主任林忠欽說,船舶智能制造不僅將工人從“苦、臟、累、險”的作業環境中解脫出來,也將推動造船工業朝著安全、經濟、環保、高效、舒適的方向發展。智能造船的優勢是面向產品全生命周期,實現信息技術和智能技術與裝備制造過程技術的深度融合,達到實時感知、優化決策、動態執行。這顯然使得造船業從依賴經驗走向基于科學。
中國船舶工業行業協會數據顯示,建造每修正載重噸,韓國需消耗15.5工時,日本消耗9.7工時,中國則需要35.4工時,效率僅為日本的1/3。此外,我國造船質量整體較低,僅設計差錯率就是日韓同行的10倍。對此,我國船企想方設法扭轉這一劣勢,但一直難以從根本上提質增效。實踐證明,打破傳統作業模式,大力實施智能制造,既是提升船舶建造質量和效率,降低成本和資源能源消耗的迫切需要,也是增強我國造船企業核心競爭力的有效途徑。以大連船舶重工數字化生產車間為例,通過配備多種焊接機器人替代分段焊接人工作業,其分段建造效率提高30%,車間能耗降低10.8%,設備有效利用率提高30%。
智能制造并非簡單地僅僅作用于船舶生產線,而是觸及船企方方面面的提升,不但推動船舶制造設計智能化、產品高質化、管理精細化、信息集成化、銷售網絡化,而且為船企徹底提高質量、效率、效益提供技術和系統支撐。
智能造船的核心是全鏈條協同
船舶行業具有典型的多品種小批量離散制造特點,要求生產作業系統具有更高的柔性和智能,而智能制造的核心則是“從設計開始到工藝生成到物資供應系統到制造車間到測試和最終交付的全鏈條協同”。這就要求船企借助物聯網、大數據、人工智能取代封閉的生產制造系統,提高制造系統柔性化、自動化和智能化水平,通過信息物理融合系統,用IT把設計源頭與工廠的各個末端連接起來,實現人、產品、設備完全交集。與此同時,搭建設計、生產、采購等業務“一體化”智能生產流程設施,建立智能化生產系統和車間物流系統,使智能化設備機器代替人工操作的機器,通過云技術把所有生產資源都連接起來,使目前的半自動化、全自動化生產系統向智能化生產系統轉變,實現船舶的定制化與規?;€性化與普適化、虛擬與實體、微觀與宏觀、當前與未來的結合。
要實現全鏈條協同,大數據的集成和應用至關重要。在信息化時代,大規模信息技術數據不僅向各層面各要素滲透,促使相互間和諧作用,而且對傳統的管理思想和模式產生顛覆式改變。眾所周知,造船業是勞動、資金、技術密集型產業,且不說其涉及的航運、配件、機電、鋼鐵、化工、海洋資源勘采等上下游產業充滿各種復雜而變數的信息數據,就說它包含的設計、采購、制造、使用、維護、售后、物流等環節也離不開數據應用。換言之,在船舶設計建造階段就應納入后期航運運營考慮,引入大數據挖據技術,提供更穩定、更易維護、更具彈性的在線訂艙服務。這正如南通中遠川崎總經理韓成敏所說,造船業推進智能化,關鍵在于大數據的支撐。
我國離智能造船有多遠?
當前,國外先進造船企業正處于由“工業3.0”向“工業4.0”推進的階段,普遍使用了數字化、自動化和精益生產等技術,實現了廠域空間全網絡覆蓋及物聯網技術和大數據技術的應用。反觀我國船廠在數字化、自動化、精益生產等方面基礎薄弱,總體上處于“工業2.0”階段,如日韓船廠自動化率已經接近70%,而我國骨干船廠的自動化率最高僅為20%左右。正因為我國造船業數字化工藝設計能力嚴重不足、船舶建造裝備與系統自動化智能化水平低、造船過程管控缺少有效數據支持及制造技術與信息技術的融合集成度低,業內出現了一些悲觀言論。有的說,智能制造并不適合造船行業,不能盲目跟風。也有的說,這是一項系統工程,需要很大投入和長時間探索才會有成效。甚至有的還以原熔盛重工數字化造船項目的失敗為教訓。
但事實上我國智能造船就在眼前,不是說基礎條件差人一截,我們就離智能造船遙不可及,就憑目前國內成功開展智能制造的例子也足以說明這一點。誠然,我們的先天不足注定了需要更多付出和更強的機遇把握能力。中遠海運重工有限公司副總經理倪濤說得好:“智能制造不是簡單的機器換人或是增加幾臺自動化設備就能實現,需要一個短板一個短板地補齊。”我國應該借鑒韓國經驗,重點突破三大局限:一是在裝焊、管系、涂裝、大分段合攏等方面開展“機器換人”工作。二是積極推進研發設計信息化、生產制造數字化和設計制造管理一體化建設。三是深度融合互聯網新技術,優化生產方式、投資方式、管理方式和商I模式等。這其中引進和培育造船、管理、信息和數據庫等技術兼備的復合型人才則是“重中之重”。
循序漸進“三步走”
既然智能造船宜早不宜遲,而我國現有造船設施和技術又與介入智能制造尚有距離,我們就應戰略上堅定不移實施,策略上循序漸進,不能妄想一口吃出胖子。對此,中船重工先行一步,目前已通過廠所合作、研用結合的模式實現了我國船舶智能制造裝備國產化和柔性制造新模式。
智能建造優勢范文3
【關鍵詞】節能建筑;工程造價;成本
0前言
當今世界,能源已成為各國發展最關鍵的問題之一,也是人們最為關注的話題之一。能源作為國民經濟的命脈,對于社會、經濟發展,提高人民生活水平以及國家未來生存安全都極為重要。隨著我國經濟的快速發展,城市化進程的加快,建筑業也呈現出前所未有的繁榮景象。由于建筑物是個能耗高的產品,建設速度加快和片面追求高利潤或高舒適度會導致資源消耗嚴重。因此,我們必須思考在無限的需求愿望和有限的資源供給之間尋找一個適當的結合點,提高能源利用效率,減少對環境的影響。節能是實現可持續發展的必由之路。節能可以說是目前我國建筑行業管理的重點目標之一,所有的管理工作都要朝著有利于節能和環保的目標努力,這也包括工程造價的管理。
1節能建筑的內涵
建筑節能是建筑技術進步的一個重大標志,也是建筑界實施可持續發展戰略的一個關鍵環節。發達國家為此進行了長久的努力,將建筑節能作為一項重要國策,并制訂了符合本國建筑節能要求的法規,取得了顯著的社會和經濟效益。自從1973年發生世界性的石油危機之后,在發達國家,建筑節能概念和內涵的發展經歷了三個階段:從最初強調“建筑節能”(Energysavinginbuildings),到隨后又提出“在建筑中保持能源”(Energyconservationinbuildings),意思是減少建筑中能量的散失,直到近來普遍稱為“提高建筑中的能源利用效率”(Energyefficientinbuildings),也就是說并不是消極意義上的節省,而是從積極意義上提高利用效率。主要表現為循環經濟的理論,大量使用可再生能源,充分利用建筑的功能保持熱能、減少能耗,或用少許增加的耗能量來滿足人們迅速增加的健康和舒適感的需求。因此,我們的建筑節能觀應以提高建筑物能量效率,用有限的資源和最小的能源代價獲取最大的經濟、社會、環境效益,既滿足人類對資源日益增長的需求,又減少建筑耗能對環境質量的不利影響,進而推動全球經濟、社會的可持續發展。從建筑節能涉及的領域來看,建筑節能也有廣義和狹義之分。廣義的建筑節能不僅涉及建筑設計方案、能源需求、生活質量等問題,還考慮了整個建筑對資源、環境、氣候、地理條件、維護管理、經濟等方面的影響,即考慮建筑物整個壽命周期內的能源流動、使用情況,是將建筑物的節能作為一個系統工程。狹義的建筑節能通常對建筑構(部)件的組合、加工、建造及建筑的使用過程中的能耗關注較多,尤其是建筑運轉過程中的能耗,側重于某個建筑物本身所采取的措施和手段。具體而言,節能建筑是按節能設計標準進行設計和建造,使其在使用過程中降低能耗、滿足節能標準的建筑。要求門窗、墻體等使用的材料保溫隔熱性能良好;自然通風與人工通風結合,兼顧每個房間;盡量采用自然光,天然采光與人工照明相結合;采暖、通風、空調、照明等均按程序集中管理,逐步達到智能控制,從而實現建筑建造和使用的全面、全壽命期節能。
2節能建筑造價的影響因素
節能建筑在我國還處于發展階段,相關的技術和產品都沒有形成完整、成熟的體系,即使有的技術相對比較成熟,比如太陽能供水,由于建筑成本相對較高且沒有統一的使用標準規定,所以,這部分投資對于開發商來說還是屬于增量成本的的范疇。而在市場沒有達到足夠的規?;彤a業化時,節能建筑的價格一定是比普通建筑要高出不少的。
2.1維護結構節能
維護結構的節能成本包括墻體、屋面保溫系統的成本,節能門窗的成本,遮陽系統的成本,以及其它一些綜合性質的措施,比如種植屋面、呼吸式幕墻等的成本投入。據建設部對試點工程的設計計算,每平方米建筑面積在圍護系統方面造價增加了50元,是土建造價的5%;在供熱采暖系統方面造價減少了40元,是采暖系統造價的18%。抵消后每平方米建筑面積造價只增加10元,提高的幅度是1%。
2.2可再生能源
節能建筑中的可再生能源的利用包括太陽能、風能、地熱、生物能等利用措施的成本投入。目前太陽能熱水器的利用技術已經較為成熟,相對成本較低,但太陽能光伏發電的增量因為材料以及技術水平的原因,價格還是屬于較高的,對于一般的開發商來說還比較難以接受。地熱利用主要是通過地源熱泵或者地下鋪設通風管的形式,技術相對成熟,但成本較高。風能、生物能也屬于目前成本很高的技術。以地源熱泵系統為例,該系統是將中央空調系統、地板采暖和生活熱水三種功能融為一體的環保系統,運用大自然中免費的可再生能源,向住戶提供20°C~26°C的室內恒溫,并且兼有24小時的生活熱水供應。這個利用地下水產生的熱能進行供熱制冷的節能系統,可比傳統空調節約能源50~60%。
2.3節水措施成本
2.3.1中水利用
中水利用是指將小區居民生活廢水集中起來,經過恰當處理達到一定的標準后,再回用于小區的綠化灌溉、車輛沖洗、道路沖洗以及家庭坐便器沖洗等方面,從而達到節約用水的目的。北京、成都等省市已經先行推廣使用,成本不高但效果明顯。
2.3.2雨水收集利用
我國城市雨水利用起步較晚,目前主要在缺水地區有一些小型、局部的非標準性應用。在國外,德國和日本等一些發達國家的城市對于雨水的資源化和雨水收集利用已經有了很長時間的歷史。其經驗和方法,對于我國大部分城市特別是那些嚴重缺水的城市很有借鑒意義。雨水屬于優質水,收集和處理成本都不高,是可以大力推廣的技術。
2.3.3凈水系統
這在國內已經屬于比較成熟的技術,它通過系統定期排污等技術對城市自來水進行層層過濾,以達到可直接飲用的效果。目前成都市許多樓盤都在使用該技術。凈水系統分家用凈水系統和管道分質供水系統兩種。單針對管道分質供水來說,安裝成本是比較便宜的,并且技術要求也不高。在一個可容納3000戶的小區里,如果安裝中央凈水系統,每平方米建筑面積的增加成本不超過20元,而在前期銷售或后期使用過程中均可收回成本。
2.4室內環境措施成本
室內環境措施成本包括室內通風裝置、建筑隔音措施、室內除塵措施、垃圾處理回收裝置、分質供水等措施的增量成本。
2.5建筑智能化成本
建筑智能化成本包括居住建筑的智能家居系統、智能安保系統、智能物業系統等。
3節能建筑成本下降的潛力分析
節能建筑特別是住宅節能建筑的增量成本是有很大的下降空間的,這里主要有三個方面的原因:
3.1住宅建設成本相對提高
國內住宅建筑的建造成本還比較低,目前商品房還主要以提供毛坯房為主。隨著生活節奏的加快以及國家宏觀政策的引導,人們對全裝修房的需求以及住宅品質要求的提高,精裝修、空調采暖等會成為住宅的基本配置,室內環境質量也逐步會歸入建筑的基本投資。因此,住宅本身成本的提升會導致節能建筑增量成本的大幅度下降。而節能部品的標準化、產業化也會降低建筑成本。
3.2可再生資源利用技術、政策逐步完善
可再生資源利用技術的價格普遍較高,特別是地熱利用和太陽能光電技術的價格還是一般住宅建筑難以接受的。但是隨著政策制度的完善,可再生資源的利用會享受到更加優惠的補貼政策,太陽能并網發電甚至可以通過賣電產生利潤,因此可再生資源利用的成本也會大幅度下降。
3.3設計和市場接受程度提高
與非節能的普通建筑相比,節能建筑形式上表現為能耗水平的降低,但其背后隱含的是相關技術的進步,是節能技術的應用和普及。但由于目前建筑節能技術水平較低,普及性不足,配套產品種類少,標準化程度低,難以形成規模經濟,導致節能建筑的開發成本仍處于高位。據住建部統計的數據,如果嚴格執行目前的節能標準(以50%節能標準計算),每平方米增加造價100~200元。而從長遠來看,我國將全面實行65%甚至更高的節能標準,建造成本還將提高不少。這部分增量成本只能通過提高建筑的銷售價格予以消化,而在消費市場缺乏對建筑節能需求的前提下,價格較高的節能建筑與普通建筑相比在市場競爭中未必占據優勢,而且房地產業還處于供不應求的賣方市場的大環境下,開發商也缺乏足夠的市場競爭壓力,更不愿承擔增加技術風險和額外成本去開發節能建筑。但隨著市場和消費者的日益重視和接受意愿的提高,以及建筑節能部品和技術的成熟化、標準化、規模化,節能建筑成本的下降亦是可以預期的。
4基于節能建筑建造的工程造價管理新思路
建筑節能的要求給工程造價管理提供了新的視角,工程造價領域應該開拓思路,而不僅僅是單純的工程量清單計價或預結算編制審查。工程造價管理要適應建筑節能的要求,最重要的一點就是要建立起工程項目全壽命周期造價的概念和管理理念,從以下幾個方面著手拓寬思路:
4.1造價構成———考慮項目在壽命期內的使用、維護費用
目前一般只關注項目的建造成本,而不重視建筑能耗在未來使用中給業主和社會帶來的持續費用。而建筑節能的效果和效益通常要在建成后的長期使用中體現出來。節能建筑的建造成本雖然在普通建筑造價的基礎上增加5%~7%,但節能帶來的的長遠經濟效益卻遠遠超過這部分增加的造價。為適應這一要求,工程造價的構成內容除了設計、建造、設備等費用,還要將壽命期內的使用、維護、能耗的費用考慮進來。工程造價的構成包括建筑物使用過程中的運營、維護、能耗費用,理論上是易于理解的,但這些費用如何計入造價也有一個標準的問題,如建筑物壽命期的確定,不同年度、地域、氣候維護費用的標準、能耗水平、物業管理費用標準等,但這個問題不影響這些費用計入工程造價的意義,也不影響擴大工程造價概念的內涵,只是在具體技術層面上為現行的工程造價管理工作提出了新的課題。
4.2計價依據———設置一些反映節能技術和措施的指標和參考標準
我國目前工程計價的依據主要是工程量清單及預算定額計價體系,其指向也是工程建造價格,節能概算、估算定額和指標尚不完善,設備價格目前也很少作為工程計價依據來發揮作用。這樣的狀況應該說是難以滿足全壽命期造價管理和評價需要的。為適應節能要求,在工程計價依據方面至少有以下兩方面工作要做:(1)將節能建筑的技術、材料消耗和價格納入現行預算定額,即增加專門的節能項目,為建筑的節能部分提供易于識別的計價依據,同時也能體現出建筑節能的措施和費用。(2)設置一些能夠反映節能效果的指標,如能耗降低率、增加的建造費用回收期等,特別是現行《建設項目經濟評價方法》與《建設項目經濟評價參數》應適當增加一些節能指標和參數,將節能要求納入建設項目的評價中來。
4.3造價計量———全壽命期費用的現值分析
工程造價的計算要考慮壽命期和動態性,即包括項目的建造費用和壽命期內的各種使用費用,并按一定的折現率進行折現,得出綜合造價。這個綜合造價和現行造價內容有所不同,但從節能、可持續發展、綠色等角度考慮,這個費用是更適于這些要求的,也符合科學發展觀的要求。美國的經驗是“初期成本”只占到壽命周期成本的5%~10%,而運營和維護成本占到60%~80%,對于品質好、能耗低、維護省的長壽命住宅來說,具有巨大的成本優勢。這實際就是建立起一個新的工程造價概念(或者說是新的成本觀),這個概念更符合行業發展趨勢的需要。
4.4造價評價———從壽命期著眼,不僅比較建造費用,也要比較使用費用
在上述基礎上,對建筑工程造價高低的評價就不只是現行的“合理確定和有效控制”,而是要在全壽命期的框架進行,比較從建造到使用、報廢全過程的綜合費用,全過程費用低的項目才是低造價的項目。造價的控制不僅是建造費用的控制,更要考慮建成后使用中的能耗、維護等費用,這是新視野下的“合理確定與有效控制”,將這一目標擴大到項目的全壽命期,在一個更大的范圍內進行比較。
5總結
節能建筑不僅將改變人們的居住和生活環境,還將長期性地節約居住者和開發者的使用成本,將是建筑業和房地產行業的一大發展趨勢。因此,應盡早將節能要求及其具體表現納入工程造價的管理和研究中,樹立起工程項目全壽命周期造價的概念和工程造價動態管理、目標管理等理念,跳出單純的、靜態的“確定與控制”思路,這樣工程造價才能反映科學發展觀的要求和行業可持續發展的趨勢,更好的發揮作用。
【參考文獻】
[1]王恩茂.基于全壽命周期費用的節能住宅投資決策研究[D].西安建筑科技大學,2008.
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關鍵詞:智能城市;現狀;發展;研究
1“智慧城市”簡介
“智慧城市”是當今社會最熱門的話題之一,也是國內最前沿的研究課題之一,引起了社會的特別關注。目前,智慧城市的建設已經在我國全面展開,發展速度較快的城市已經進入了建設階段,其它城市也逐漸開始進行規劃與設計。作為近幾年來對人類城市發展起著至關重要作用的“智慧城市”也逐漸被越來越多的國家和社會公眾所接受。其實智慧城市并沒有大家所想象得那么神秘,它的很多功能已經在我們的日常生活中得到充分體現,如校園通、手機掛號、手機銀行、短信群發、電子政務等,都早已經在一些比較發達的城市推廣應用。智慧城市應該以發展為主要動力,把每個城市自身特征和發展優勢結合起來,尋找他們各自的建設和發展之路。在發展過程中,可以通過采用創新城市管理模式、制約和平衡智慧城市建設、融入已有的規劃體系和完善智慧城市標準體系,建立健全法律法規制度等方式,樹立智慧城市的規范性準則,發揮各自的優勢、適應社會發展的總趨勢。
2城市建設技術的現狀
作為信息化發展的重要支撐和基礎的信息基礎建設的水平是衡量一個國家或者地區經濟社會發展的重要尺度,也是衡量綜合競爭力和現代化程度的重要標準之一。在城市建設中提升信息化技術水平,促進我國經濟的轉型升級勢在必行。當今,我國大多數發展速度較快的城市都能把本城市的定位和本城市的特色緊密結合起來,確立智慧城市的發展目標、思路和突破點,創造具有特色的城市品牌。比如,現如今北京的智慧城市建設目標之一就是將“文化智能傳承”,這目標充分體現了作為全國文化中心大城市北京的需求;除了北京之外,東莞也充分結合自身“世界工廠”的優勢,把智慧應用建設與智慧產業協調發展看得極其重要。隨著社會各界和各個領域對智慧城市認識的不斷加深、不斷積累智慧城市建設實踐經驗,智慧城市評價指標體系也在不斷完善。然而當前,在全國智慧城市建設的熱潮中,智慧城市建設中還存在一些問題,一部分城市的智慧城市建設盲目跟風,并沒有把城市的特色和優勢緊密結合,使得建設壓力與投資風險并存。杜平認為:數據化是智慧城市建設的重要基礎,如果沒有傳輸的數據,沒有加工儲存和再加工利用的數據,智能化的管理和智能化的建設就只是空談。但是現在仍然有一些地方忽視了這個基本條件,甚至還存在著許多的紙質文件,在這種情況下,沒法搞智能化,更別提智慧城市。有些地方追求高大上,熱衷于形象工程。國際上許多智慧城市是從一個點一個領域開始著手建設,效果明顯。但是國內智慧城市的建設有許多地區喜歡搞全面發展,這往往是欲速則不達的。除了這些問題,渠道單一、模式陳舊的問題大為存在。一般我們會認為,人們是智慧城市建設的主要責任人和承擔著,但實際上政府才是智慧城市的主要建設者,這樣就存在了一些觀念上的誤導,然而政府又因為各種原因跟不上社會發展的步伐,于是就產生了社會上很多的政企工程。政府作為智慧城市的建設主體,應在實踐探索的基礎上不斷創新發展,以城市在區域經濟和社會發展格局中的總體定位為基礎,對智慧城市建設進行統籌規劃和進一步設計,并制定出符合當地的智慧城市發展戰略,保證智慧城市項目的可實施性。
3技術在城市建設中的應用
3.1信息模型(BIM)技術
隨著建筑信息模型(BIM)技術的不斷推廣和應用,為已建和新建的建筑空間數字化提供了合理的技術路線。BIM技術是工程設計建造領域一次重要改革,是從二維圖紙到三維設計和建造的革命,BIM技術徹底地改變工程建設的設計、建造和運維方式;與此同時,BIM技術也在為實現城市的徹底數字化做出巨大的努力,對建筑領域的發展帶來深遠的影響,同時也不斷促進建筑領域的不斷發展。
3.2傳感技術
實現對城市建設的管理各方面監測可以合理巧妙地運用傳感技術。智慧城市利用各種各樣的感知設備和智能化系統,自動識別和感知城市環境、位置等信息的變化,并能通過信息的變化對數據進行分析、處理,與業務流程智能化實現積極主動響應,對城市各個關鍵系統和諧高效地運行起著不可替代的作用。
3.3物聯網技術
通過寬帶,就可以實現互聯。智慧城市可以通過利用全方位存在的寬帶網絡,實現城市中人和物的全面聯系,對于智慧城市作為自適應系統的信息獲取、實時反饋、智能服務的能力的增強發揮著巨大的作用。不僅可以通過廣泛的寬帶,還可以借助云計算平臺,實現智能融合。借助云計算平臺的工程構成了智慧城市的“大腦”,智能融合技術的廣泛合理的應用實現了對大量數據的存儲、計算與分析,除此之外,還可以利用綜合集成法(綜合集成研討廳),通過人的“智慧”參與,不斷提升決策支持的能力,全面推動城市實現智能化和融合化。多元化的數據采集、感知技術是以物聯網的智慧物流為基礎,面對的是各式各樣、信息關系十分復雜的各種數據,而多元化的數據采集和感知技術,為智慧物流提供了巨大的技術支撐。隨著物聯網的發展,在全方位的網絡支撐下的數據傳輸技術將成為信息通訊網絡的基礎設施,在與其它網絡聯系的基礎上,給智慧物流提供了可靠的數據傳輸技術,提供給人們各類準確信息。除了智能的網絡,還有智能導航系統。智能導航系統可以根據司機需求和交通實時信息,為司機推薦最短路徑、時間最優路徑,甚至為出租車司機推薦人口流動量較大的路線來節約出租車司機的時間。除此之外,系統還可以動態地顯示車位占用情況,實時監控停車場的整個使用狀況;還可以根據快速路徑算法,指導汽車迅速地進入空閑地車位,并且還能夠統計停車場的分時段使用率,有助于停車管理合理安排,促進智慧交通的發展。
4促進智能城市技術發展的措施
高度重視、積極發展、融合推進。作為加快區域城市化和信息化這兩個現代化基本任務的重要結合點的城市智能化建設,將給城市的建設、管理和發展起到了根本性和全面性的作用,是推動轉型升級、再創發展新優勢的重要支點。因此,政府應當從區域全局發展給予高度重視,要建立一個強有力的主導部門和相應的系統設施有序地推進智慧城市建設工作順利進行,除此之外,也應該成立智慧城市建設的工作協商組和決策咨詢專家指導組兩個強有力的專門機構,建立健全《智慧城市實施方案》,明確智能城市的發展目標、產業布局、建設規劃以及公共技術服務平臺建設的計劃,并合理制定智慧城市建設的相關產業的政策,以便政府批準后,制定的方案能盡快出臺實施。明確目標,分段逐步實施。推進智慧城市建設的基本前提是明確與本城市的發展水平相匹配的定位和分階段目標,一定要牢牢把握近期要突破的重點,尤其是對于中小城市來講,一定要先搞好城市信息化建設和數字城市的建設,再逐步向智慧城市邁進,腳踏實地,朝著一個個目標前進。搞好基礎設施建設,抓好引進大項目。建設智慧城市必然離不開互聯網、現代通信網和物聯網,通過這些全方位的網絡把城市中的物理基礎設施、社會基礎設施、信息基礎設施商業基礎設施有效地銜接起來,建設成新世紀的智慧化基礎設施;同時也要不斷落實運營項目,包括智慧的交通、智慧的公共服務管理和智慧的教育等;而且還要涉及發展與物聯網、“云計算”密切聯系的產業領域。目前,我國企業尚未掌握自主知識產權,在傳感器、芯片等核心技術層面還需進一步努力。合理統籌規劃,創新發展思路。目前,在智慧城市建設的浪潮中,很多著手于智慧城市的建設存在一定程度的盲目性,導致建設壓力與投資風險并存。政府作為智慧城市的建設主體應該在實踐探索的基礎上創新思路,借助城市在地區經濟和社會發展格局中的總體定位,統籌規劃智慧城市建設的頂層設計,并合理制定出符合本地智慧城市發展戰略,以確保智慧城市項目的可實施性和可落實性。
5結束語
隨著社會各個行業各個領域對智慧城市認識的不斷加深,不斷積累智慧城市建設實踐經驗,加快產業轉型升級、推動創新型城市建設的重大戰略舉措之一是建設智慧城市,智慧城市評價指標體系的不斷完善,有助于推動智慧城市朝著更安全、更高效、更便捷、更綠色的方向發展,同時也推動了城市建設技術水平不斷的創新和發展。
作者:趙靜 單位:開封市建設工程質量檢測站
參考文獻
智能建造優勢范文5
政府職臺旨新轉變
減政放權加速推進。 《意見》要求政府進一步轉變職能,切實向市場放權,堅持“放管”結合。進一步完善建筑招投標市場管理,凈化市場環境;加快完善政府在企業資質申報、工商、稅務等服務職能上簡化工作流程,減少行政審批事項,放權于市場“主體”;加強信貸市場監管,優化投融資平臺;構建企業信用信息公示系統,讓建筑業在 個公平、公正、公開的和諧環境中高效發展。
指導扶持力度加大。政府通過出臺稅收優惠、加強財政資金投入、加大金融支持力度等政策鼓勵建筑企業采用節能環保材料、運用先進工程技術;鼓勵建筑企業大力推進建筑工業化;鼓勵規模大、體量大、經營狀況好的企業積極“走出去”實施兼并重組,整合市場資源要素;積極扶持連續盈利能力強、凈資產優良、經營業務前景好的中小型建筑企業上市,促進建筑產業結構優化升級,加快轉變發展方式,提升企業競爭實力,讓政府服務企業的職能發揮得更充分。
規范約束調控更緊。在城鎮化、產業轉型升級、建筑工業化的新形勢和新要求下,建筑企業要積極貫徹國家對建筑業的發展和改革政策,嚴格執行行業規范,確保企業管理的前瞻性和規范性。政府加強推進制度性約束條件措施,加強質量監管,完善工程質量檢測制度,推進質量安全標準化建設,強化施工安全監督,出臺節能環保規范,在管控的力度、深度、廣度上將進一步加大,促進企業持續健康發展。
行業格局新轉變
強者恒強。隨著城鎮化建設持續深入,建筑行業未來的發展前景仍然值得期待,但外部競爭越來越激烈。大型施工企業利用先進的技術、資金實力、品質管理、品牌優勢,通過兼并重組進一步搶占高端建筑市場份額,鞏固和提升競爭優勢。同時,建筑企業亦可采取“設計+施工”的經營模式,擴大經營范圍,提升企業規模,發揮專業資源優勢,擴大市場占有率。
聯盟合作。聯盟合作是建筑企業有效應對市場激烈競爭的 種競爭模式。隨著行業競爭日益明顯,勢必要求建筑企業不斷加強總包和分包合作聯盟。突出總包綜合實力和分包專業優勢,實現優勢資源共享與互補。不斷加強設計院和施工企業聯盟。不僅增強投標競爭實力,分散投標風險,而且發揮各自優勢,提高共同承擔的項目完工的可靠性。不斷加強產學研聯盟。堅持企業、學校、科研機構相互配合機制,發揮各自優勢,形成強大的研究—開發—生產一體化的先進系統,并在運行過程中體現出綜合優勢。
優勝劣汰。十八屆三中全會指出,要使市場在資源配置中起決定性作用,加快完善現代市場體系,充分發揮市場優勝劣汰作用,推動經濟更有效率、更加公平、更可持續的發展。在建筑業發展和改革過程中,企業的兼并重組是不可避免的,建筑市場超量開發、過度競爭更是驗證了優勝劣汰、適者生存的市場法則,給中小型建筑企業帶來了很大的;中擊。隨著我國建筑產業化、專業化和精細化浪潮的襲來,資金實力弱、人才缺乏、科技落后的中小型建筑企業面對企業轉型的挑戰,多數小型建筑企業面臨著出局的危機。
產業模式新轉變
施工總承包加速向工程總承包轉變。施工總承包模式將伴隨建筑行業工業化、市場化、集約化和一體化的趨勢,市場空間逐漸縮小,而工程總承包模式由于能夠充分調動總承包單位的主動性、積極性和創造性,充分發揮多專業集成管理的優勢,而站在市場“舞臺”。工程總承包通過對設計、采購和施工 體化管理,克服設計、采購、施工責任分離與相互脫節的矛盾,進一步簡化投資主體管控模式,優化管理效能。隨著我國工程總承包項目管理模式試點經驗的積累,施工總承包向工程總承包轉變的趨勢越來越明顯,建筑業將進入一個工程總承包模式唱主角的時期。
現場管理模式加速向工廠組裝模式轉變。當前建筑企業主要還是沿襲傳統的現場制作、安裝模式,隨著建筑產業現代化結構體系、建筑設計、部品構件配件生產、施工、主體裝修集成等方面的關鍵技術研究與應用,建筑產業現代化開始急速發展,部品構件配件開始工業化生產,建筑企業的主戰場由現場施工管理向部品構件成產車間轉移。由于多種因素制約,建筑工業化進程相對緩慢, 《意見》出臺后,勢必形成由政府主導、各相關方聯動的形勢,必然推動建筑企業現場管理模式加速向工廠組裝模式轉變,讓建筑工業化形成“燎原”之勢。
高能耗型加速向節能環保型轉變。我國建筑企業能耗比較高,浪費嚴重,單位建筑面積能耗是發達國家的2-3倍,從建筑的全過程看,建筑能耗約占全國總能耗的30%。因此,發展節能環保綠色建筑已成為建筑業的趨勢。節能主要體現在采用新型建筑材料、在建筑材料生產加工以及運輸等過程中節約能源等方面;環保主要體現在建筑材料原材料開采和廢料處理、無污染材料等方面。建筑企業從高能耗型向節能環保型轉變既是政府對建筑企業履行社會責任的要求,也是企業從自身出發,提升管理水平、產品質量的必經之路。
管理升級新轉變
向產業鏈延伸要效益。在越來越激烈的建筑市場競爭環境下,建造施工環節的利潤空間越來越小,建筑企業務必在產業鏈延伸上做文章,向產業鏈延伸要效益。一是提升建筑企業在施工領域的縱向產業鏈延伸效益。挖掘建造施工環節中機電安裝、鋼結構施工、智能安裝等專業施工的協同效益,提升產品附加值效益;二是提升設計環節與建造環節間的協同效益,提升組合效益,形成“設計十建造”的聚合效益;三是形成“設計十投資+運營”產業鏈模式,提升綜合經營效益。投資運營已成為建筑產業實現高附加值的重要途徑之一,是建筑產業鏈上的重要一環。創新“設計+投資+運營”模式,進一步從深度合作、資源共享、協同效應和低成本運營上實現一體化運作路徑,提升綜合經營效益。
向管理模式轉變要效益。我國大多數建筑企業的生產方式仍然是分散的、低水平、低效率的手工業生產方式,該種生產方式對應的管理模式亦是隨機性、片段化的管理模式。如何向管理模式轉變要效益成為重要課題。 是加速推行工程總承包管理模式,形成設計施工一體化運作,提升建筑企業規模效益;二是加強投融資帶動總承包管理模式,切實發揮資本紅利效應,提升建筑企業資本運營效益;三是強力推行建筑工業化管理模式工廠化加工的生產方式,切實開展提升建筑企業集群效益。
智能建造優勢范文6
試想一個如此場景。
你站在一片荒蕪的空地之前,帶上AR頭盔,AR設備為你展現出一個完美的現代化小區,綠樹成蔭、鳥語花香,抬頭看到自己的家,陽光與現代建筑交相輝映。
這或許就是未來建筑。用機器人建造,用AR感知,用VR體驗,用云和大數據連接,再搭配物聯網,當AI遇上建筑業,其所帶來的想象是如此誘人。
這一切都是AI+建筑業的成果,當AI真正滲透入建筑行業的各個部分,這似乎為當前各國所頭疼的建筑工人不足的問題提供了一個解決之道,當老齡化“殺死”工人的過程中,AI為建筑行業的發展提供了一個新的路徑,而這條路,似乎走的越來越順暢了。
日前,綠地控股宣布,與人工智能技術企業深蘭科技達成合作,共同發展人工智能建筑和機器人智能科技。這一切也正朝著AI建筑業的方向不斷前進。
建筑業的老齡化之殤
談起建筑業,也不免論及建筑業青年勞動力缺乏的問題。長期以來,建筑業具有“危、繁、臟、重”的屬性,施工人員的工作條件極差,繁重的操作,工作環境充斥著泥漿、粉塵、噪聲、震動,導致職業病高發。更重要的是,隨著社會老齡化趨勢加速,青壯年勞動力的供給將日益緊缺。
就日本而言,目前超過四分之一的日本人口年齡在65歲以上,這一數字預計在未來40年將躍升至40%。
日本65歲以上人口百分比
此龐大的老齡人口結構給政府和經濟帶來了巨大的挑戰。而這在建筑行業中體現的尤為明顯。隨著適齡工作人口將急劇減少,其導致建筑業用工成本增加,施工方降低人工成本、提升施工效率和質量的需求日益強烈,數字化施工技術應用前景廣闊。
建筑勞務用工老齡化預示著施工現場的青年勞動力在逐年減少,中老年勞動力在逐年增加,其體力、精力逐步衰退,操作的精確度變差,導致工程質量無法保證;再者,隨著年齡的變化,中老年勞動力身體各項機能老化,尤其是反應的靈敏度降低,一定程度上成為導致人身安全事故多發的重要因素。
顯然,建筑工人的老齡化現象已成為目前建筑業發展的阿克琉斯之踵。如何突破建筑業本身的人員壁壘,AI助力提出了這類難題的“最優解”。
“上帝視角”打造無人工地
在過去的十年中,無人機迎來了自己發展的黃金時期,它們從價值數百萬美元的軍用無人機中分離了出來,成功變成了民用的娛樂工具,帶人們體驗“上帝視角”創造的驚喜,現在它們更是成了許多行業生產力革新的排頭兵。
無人機在建筑領域的應用為其發展打開了新的一扇窗。在地面以下的污垢池中,巨大的“挖掘者”正在半自主地工作,平整土地和挖溝渠。在過去的三年里,加利福尼亞州的Skycatch公司已經為日本的5000多個建筑工地提供四軸飛行器。這些工地大多位于東京地區及周邊地區,由世界第二大建筑公司小松經營,作為其智能建筑項目的一部分。
現在Skycatch正在向混合中添加人工智能,進一步實現自動化過程并使人類幾乎完全脫離。不久之后,它將把施工現場的控制交給智能自動機器。在Skycatch登場之前,小松靠著人類測量師來繪制地圖,這個過程通常會占用一個小團隊幾天的時間才能完成。使用無人機時,則只需15分鐘即可掃描并創建精確的地形三維地圖。
Skycatch四軸工地無人機
除了施工控場,無人機還可以利用無人機在建設工地上巡飛,可以收集視頻材料。視頻會被轉化成工地三維圖片,再導入相應的計算機軟件進行匹配,能查看工程進度規劃和最初的建筑設計和是否相符。
在無人機測繪領域,人工測繪僅可得到30000個點;但如果使用測繪無人機,測到的點可以達到2500萬個。而在時間的對比上,倘若是在平緩的地形測量,無人機的測繪工作以及后期數據處理工作的用時將會比傳統人工測繪減少整整3倍時間。
AI拯救的建筑業
隨著自動化的深入,人工智能與自動化裝備將逐步接管施工現場,并帶來一個高度自治的建筑業新時代。智能相對論(aixdlun)分析師柯鳴認為,因為AI本身所具有的強大分析、整理及應用能力,其在建筑業也必然“大有可為”,在建筑行業勞動力不足的情況下,以AI簡化甚至替代部分勞動力,其可以從以下幾個方面努力。
1. AI助力BIM模型構建
建筑訊息模型(BuildingInformation Modeling;BIM)是一個基于3D模型的過程,為構造、工程和建造(AEC)專業人員提供有效規劃、設計、構建和管理建筑和基礎設施。AutodeskRevit就是一款BIM軟件(或稱4D BIM),它允許用戶以3D形式設計建筑物和內部組件,并將相關訊息與時間或排程相關聯,以便與3D模型中的各個組件相關聯,提供更完善的數據,并協助業主、建筑師和承包商有效溝通。
以武漢中心項目為例,武漢中心利用BIM的外型設計主要體現在基于BIM技術的參數化找形與幕墻設計。在BIM軟件中,按樓層高度對最終方案模型進行切片,生成每個樓層的建筑輪廓線,在生成的建筑輪廓線轉換進行參數化幕墻劃分。通過參數的設置和調整改變幕墻板塊的大小,并將單元體整合到建筑表皮中,最終確定以空間疊形的單元板塊擬合超級空間曲面,呈漸變型、非線性、錯縫式的空間錯臺變化。
2.機器人替代建筑工部分工作
2018年2月6日資誠聯合會計師事務所(PwC)全球同步《AI機器人真的會偷走我們的工作嗎?自動化對工作之潛在影響》研究報告,分析全球逾20萬名勞工的工作任務和技術,自動化對各個產業勞工的沖擊在2030年代中期,將達到30%。最可能被自動化取代的產業前3名依次是運輸與倉儲業(52%)、制造業(45%)和建筑業(38%)。
而機器人作為程序化設定的系統硬件,其擁有著人類所無法比擬的高強度、高效率、誤差率小等優勢,其無疑是人工智能發展的一重要領域。日前,日本建筑公司清水建設公開了一處實驗設施,那里匯集了一批將“上崗”的建筑機器人,包括“天花板安裝工”、“焊接工”和“搬運工”。
自動焊接的“焊接機器人”和安裝天花板的“天花板施工機器人”
澳大利亞科技公司Fastbrick Robotics 設計 3D 建筑機器人 Hadrian X,工作效率是人工的 4 倍。24 小時連續工作的話, Hadrian X 兩天內就可以建好一座房子。它可以讀懂圖紙,通過 3D 掃描技術,精確地計算出每一塊磚頭的位置,比建筑工人精準不少。
圖片來源:Hexapolis
3.AI多元素標記施工現場
AI在現場施工中的應用,體現為其可以利用機器學習、語音和圖像辨識將施工現場的照片和視頻進行自動標記,以便整理數據及搜索。例如,AI可以采用深度學習模式分析影像和語音,以自動標記施工數據數據并主動向客戶提供安全措施建議。
以Smartvid.io為例,作為一個施工現場的管理平臺,其可以實現人工智能識別,即10分鐘內可以辨別1080張施工照片,并正確辨別446張含有人像的照片、未戴安全帽者、未著安全反光衣者均可段時間識別。作為人工需要4.5小時才能完成的任務量,其可以大大縮短工作時間,也為施工安全提供了一個實時監測平臺,辨別潛在風險,保障施工安全。