基于全生命周期的建设工程智能建造水平评价研究

■ 成都市勘察设计协会理事长、成都设计咨询集团有限公司副总经理 徐军

成都设计咨询集团有限公司技术部主管 秦茂

成都设计咨询集团有限公司BIM设计研究中心技术负责人 孙斌

党的二十大提出加快数字中国建设[1]，以智能建造推动建筑业实现数字转型势在必行。2020年，住房和城乡建设部等13部门联合印发《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》（建市〔2020〕60号）。成都市作为国家智能建造试点城市，发布了《成都市智能建造试点城市建设实施方案》（成府函〔2023〕34号），随着相关政策体系进一步健全，智能建造步入发展快车道。

2022年，我国建筑业总产值近31.2万亿元，增加值8.3万亿元，占GDP的6.9%，是国民经济的支柱产业[2]。为改变生产方式粗放、劳动效率不高、能源资源消耗大的状况，智能建造发展将推动传统建筑业转型升级，实现高质量发展。

“双碳”目标对建筑业绿色发展的现实要求

“双碳”目标背景下，建筑业低碳转型对我国实现“双碳”目标意义重大，推进智能建造成为建筑业实现绿色低碳发展的重要手段。根据中国建筑节能协会《2022中国建筑能耗与碳排放研究报告》，建筑行业碳排放占全国总量超过50%，其中，在建筑运行阶段占60%-80%、建材生产占20%-40%、施工过程占5%-10%[3]。智能建造通过工程项目全过程数字化、网络化、智能化，提升工程质量安全、效益和品质，以部件化生产方式及全过程数字化管理，有效降低施工现场能耗，最大限度降低建设过程的环境影响，实现建筑全生命周期节材省工、节能减碳的目标，促进全行业绿色低碳发展。

建筑业可持续发展对提高效率的现实需求

根据国家统计局和麦肯锡的相关数据分析预测，到2030年我国建筑业将出现1000万人以上的用工缺口[4]，而人口红利的消失对建筑业的发展将造成明显的冲击。智能建造将新一代信息技术与工程建造融合，创新发展模式，有效促进建筑业从劳动密集型向技术密集型方向转变，减少人工投入，对工程生产体系与组织方式全方位赋能，缓解“用工荒”，促进行业可持续健康发展。

“好房子”对建筑业技术提升的现实需求

中国的建筑业规模约占全球建筑业的50%，是目前世界上既有建筑和新建建筑量最多的国家[5]，但在工效方面与发达国家存在明显差距。建筑行业的平均工效增长率仅为制造业的60%，与其他行业对比也有明显差距[6]。建筑行业对数字化、AI技术的应用大幅落后于制造业，亟须通过推进智能建造，开展智能设计、智能检测与预拼装和智能建造机器人等关键技术研究，推动建筑业转型升级。同时，随着社会经济的发展，人民对“好房子”的需求也在不断增高，要做到既满足人民对于工程品质的“品”的审美需求，又满足基础的“质”的质量要求。推进智能建造是加速工程品质提升的途径之一，是“中国建造”实现“走出去”的必经之路。

目前，对智能建造的定义，业界尚未形成完全统一的看法与理解，但对其数字化、工业化、智能化的三个基本特征已基本形成共识。智能建造是通过大数据、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，实现可以实时适应需求变化的高度集成与协同的新型建造方式[7]。发展可持续智能建造系统目标包含绿色低碳、安全韧性、品质生活、节能智慧和高效治理五个维度。

绿色低碳：智能建造强调工业化为主导，装配式建造最大的优势之一就是绿色环保可持续发展，通过建筑工业化的绿色发展，降低环境污染和能耗，实现建材可持续可循环利用。智能建造为建筑业绿色低碳转型提供了科技支撑。

安全韧性：智能建造需要推行设计标准化和一体化，强调建设工程项目全生命周期内数据协同，要实现从设计到施工的“一模到底”，避免出现协同不一致导致的各类安全问题。同时，强调生产和施工及运维阶段的数字化监控和操作，大幅减少操作失误导致的安全性问题，助力建设安全韧性城市。

品质生活：智能建造加速工程品质提升，探索实现超高层、异形钢结构等难点建造技术，解决建筑垃圾、甲醛污染等问题，为人民建设“好房子”。

节能智慧：通过BIM的孪生交付，实现智能家居和万物互联。通过监测运维和管理服务数字化，实现数字运营，感知城市动态，解决“城市病”，产生数据价值，打造“城市大脑”。

高效治理：通过采用数字化设计，引入先进智能生产管理平台，运用智能机器人和设备及智慧运维技术手段和平台，使设计、部品部件生产和建筑工地的施工效率以及后期的运维效率得到大幅提升，并可对计划进行实时调整，使问题得到提前解决。

全生命周期理念

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。

全生命周期过程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。全生命周期管理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。

智能建造项目全生命周期的内涵

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、智慧运维五个阶段。

项目策划。要实现房屋建筑和市政基础设施项目全生命周期的经济效益和社会效益的综合平衡，应根据项目定位、整体规划和智能建造相关政策，明确智能建造项目的总体要求、实施计划、实施路径和应用场景。

数字设计。按照标准化专业工程技术要求，推进建设基于BIM协同、多专业、多参与方设计的数字化协同体系，实现跨专业、跨部门以及跨企业的协同设计，提供及时、准确、可追溯工程信息服务。

智能生产。基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行、自适应等功能的新型生产方式。

智能施工。运用5G、IoT、大数据、GPS混合定位等技术，建设一系列服务现场施工的数字化平台，实现生产要素的自动识别和关联，借助自动化设备、智能化装备等应用工具，辅助或代替人工完成施工生产活动，提升施工过程质量安全水平。

智慧运维。采用智能化、网络化、数字化技术，深度整合软件、硬件、服务与业务需求，对“人、事、物”等具体事务进行梳理和运行维护，形成能耗管理、设备运行、环境管理、人员管理、维修管理、巡检维保管理、设备安全、资产管理等重要模块的智能化管理。

案例对标

佛山市：重点推进智能建造设备使用与管理

2023年5月，佛山市住房和城乡建设局发布实施《佛山市房屋建筑项目智能建造水平评价指引（试行）》，在全国率先出台了智能建造试点示范项目的技术评价标准。其中，考核指标由控制项、评分项、加分项三部分组成，合计共55个评分指标。标准综合考虑设计、生产、施工、装备等建设过程的各环节，以及项目建设各环节的协同性和项目取得的效益，对项目建设智能化、数字化、信息化水平进行多角度、全方位地分析评价。其中，建筑机器人应用、部品部件智能化生产在评价项中占有重要的分值，智能化装备施工和数字施工管理达到55分。

武汉市：重点鼓励在EPC和全过程咨询中推广智能建造

2023年5月，武汉市城乡建设局出台《关于印发〈武汉市智能建造试点项目、试点企业、试点工厂评价表〉的通知》，鼓励采用工程总承包和全过程咨询模式的拟建和在建工程应用智能建造。评价阶段包含策划、设计、建造和运维等阶段，分为基础项和加分项，共有12个模块的26项评分指标。对项目在策划阶段的组织体系和规划实施方案，设计阶段的数字设计及深化、数字化图审，建造阶段的数字化管控平台、建筑机器人及智能施工设备，运维阶段的数字化档案和运维平台管理，以及作为加分项的科技成果、软件开发和碳排放进行评价。

成都市建设工程项目智能建造评价要点

总体概述

2023年9月，《成都市建设工程项目智能建造评价要点（试行）》发布实施。成都市对建设工程项目智能建造水平的评价从数字设计、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，分为预评价和验收后评价两个阶段。其中，市政基础设施主要指道路专业、桥梁专业、隧道专业、管廊专业和轨道交通专业，两个及以上单项的综合市政基础设施项目，分别按标准计分后，再按建安费比例加权计分。

评价要点分为控制项、评分项和提高创新项，合计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。控制项的评定结果为达标或不达标；
评分项和提高创新项的评定结果为对应分值。控制项必须严格执行，全部满足；
满足所有控制项要求时得控制项基础分，当其中一条不满足时，则不予评价。同时，评分项在数字设计、智能生产、智能施工中设置最低得分，当其中任意一评分项得分低于最低得分时，不予评价。

建设工程项目智能建造水平评价总得分按下列公式进行计算：

当满足全部控制项要求同时总得分达到50分时，房屋建筑和市政基础设施项目被评为成都市智能建造基本级项目。在总得分分别达到60分、70分和85分时，分别确定为成都市智能建造一星级、二星级和三星级项目。

评价要点

数字设计：包含设计标准化、一体化设计、装配式设计和设计数字化交付4类评价指标，评分项共23分，提高创新项共2分。其中，设计标准化对采用专业构件库和通用构件库运用进行评价；
一体化设计对运用BIM技术实现多专业一体化集成设计及深化运用进行评价；
装配式设计对装配率要求及技术进行评价；
设计数字化交付对设计阶段数字模型交付内容及水平进行评价。

智能生产：包含资格能力、生产质量保障能力、技术能力、设备智能化、数字化管理、编码统一性、生产数字化交付和绿色生产8类评价指标，评分项共11分，提高创新项共1分。其中，资格能力要求智能生产企业须取得三体系认证；
生产质量保障能力要求具备稳定的生产能力和完善的产能保证体系；
技术能力要求具备完整、先进的生产工艺、生产技术和机械设备；
设备智能化要求生产过程中采用信息化、传感器、人工智能、工业机器人、大数据、物联网、5G等先进技术；
数字化管理要求生产过程中使用智能化生产管理系统进行质量管理；
编码统一性要求生产部件采用条码、二维码、芯片等标识技术对部品部件进行统一编码及追溯；
生产数字化交付要求部品部件采用BIM模型进行数字化交付、验收及存档；
绿色生产要求生产过程使用绿色建材。

智能施工：包含数字化深化、智能监测、智能设备运用、智能施工机器人运用、数字化管理平台、技术综合应用和施工数字化交付7类评价指标，评分项共36分，提高创新项共4分。其中，数字化深化对设计阶段成果深化指导施工；
智能监测对施工过程中危大工程采用智能化设备或方法进行监测；
智能设备运用（除监测设备外）对施工中使用的智能设备种类进行评价；
智能施工机器人对使用的智能机器人进行评价；
数字化管理平台对施工数字化管理平台的安全性、集成性等进行评价；
技术综合应用对施工过程使用大数据与云计算、人工智能、MR、AR、无人机、3D打印、全息投影等智能建造相关技术进行评价；
施工数字化交付对施工BIM模型交付宜表达内容进行评价。

表1 智能建造评分项和提高与创新项分值情况

表2 智能建造项目得分的星级情况

表3 成都市首批入选智能建造试点项目的得分情况

智慧运维：包含智慧运行管理、资产空间管理、运维数据管理3类评价指标，评分项共7分，提高创新项1分。其中，智慧运行管理对智慧运维平台功能范围和使用情况进行评价；
资产空间管理对项目固定资产技术盘点、管理的空间功能进行评价；
运维数据管理对BIM运维数据精细度进行评价。

数据协同：包含设计协同管理、生产协同管理、施工协同管理、运维平台管理、建筑产业互联网平台、全过程协同、信息安全、数字孪生和数据标准9类评价指标，评分项共9分，提高创新项共2分。其中，设计协同管理对数据标准和统一格式以及为后续阶段提供数据基础情况进行评价；
生产协同管理对生产信息化协同管理工具或平台使用情况进行评价；
施工协同管理对施工阶段各参建方、总分包方等实现施工进度协同、施工进度与生产订单协同管理、材料信息全过程协同进行评价；
运维平台管理对叠加实际阶段成果后的运维平台及数据管理进行评价；
建筑产业互联网平台对设计、生产、施工阶段项目BIM模型和基础数据及设计、采购、生产、施工各方数据共享与协同进行评价；
全过程协同对BIM模型在设计、生产、施工、运维等全流程的协同应用情况进行评价；
信息安全对各阶段协同数据信息加密解密安全性进行评价；
数字孪生对建立城市/项目数字孪生模型进行评价；
数据标准支撑对建立市级及以上数据协同标准情况进行评价。

综合效益包含实现经济效益和实现社会效益两类评价指标，评分项共4分。其中,社会效益对获得行业奖项、产生社会知识和实现绿色生态效益进行评价；
经济效益对缩短建设工期、降低工程投资、降低材料和能耗进行评价。

同时，市政基础设施部分按桥梁、隧道、管廊、轨道交通以及地下区间、高架区间和道路等各环节进行分类描述和细化。

可持续智能建造评价的系统目标如下：

绿色低碳：共有7条指标、11条评分点，体现出绿色低碳的系统目标。生产阶段鼓励绿色建材和相关技术使用，减少部品部件生产过程能耗和碳排放；
施工阶段使用智能设备和建筑机器人以及运用先进智能建造技术，减少施工过程中的碳排放；
运维阶段通过智慧运维平台，减少运营过程中的碳排放。

安全韧性：共有9条指标、13条评分点，体现出安全韧性的系统目标。数据协同，对数据安全提出了相关要求，提高项目信息安全；
智慧生产，安全认证是评价的重要内容，保证生产过程中安全；
智能施工，提出智能监测技术、数字化管理平台中安全管理等要求，实现对高危环节的精准全面把控，减少安全事故发生。

品质生活：共有9条指标、14条评分点，体现出品质生活的系统目标。数字设计对项目结构、防水、隔声、节能等设计要点提出要求，提高项目品质；
通过BIM技术模型，对项目建成效果进行提前验证等。智能施工中，提高施工质量，保证施工品质。

节能智慧：共有11条指标、17条评分点，体现出节能智慧的系统目标。设计、生产和施工提供数字化模型，是各阶段智慧应用的前提。智慧运维阶段，鼓励智慧运营管理平台的建设，提高项目智慧管理、节能管理的应用。

高效治理：共有13条指标、21条评分点，体现出高能效治理的系统目标。在设计、生产和施工阶段形成数字化成果，提升信息传递效率；
在智能生产和智能施工阶段，通过使用数字化管理系统、智能设备和建筑机器人，大幅提升建设工程项目治理效率；
数据协同中采用数字化协同方式，提高各方配合协同效率。

成都市作为首批入选住房城乡建设部智能建造试点城市，建立了与智能建造发展相适应的政策体系、发展路径和监管模式，引导全市智能建造规划体系、制度体系、标准体系、产业体系全面建立。按照“试点先行、分步推进”原则，将四川天府新区建工大厦建设项目等12个项目确定为成都市首批智能建造试点项目，以试点培育推动智能建造走深走实、取得实效。

总体分析

得分区间

成都市首批入围智能建造试点项目得分均满足基本级（50分）及以上，12个试点项目中，50-60分的3项；
60-70分的3项；
70-85分的5项；
85分以上的1项。其中，四川天府新区城市更新与智慧建筑研发及孵化基地建设项目得分最高为87.5分。

各环节得分情况

试点项目在数字设计、智能生产和智能施工阶段运用BIM技术、一体化设计、装配式设计及生产、数字化管理平台、智能监测及智能设备等技术和先进设备情况已较为普遍，在智慧运维、数据协同阶段存在较大分化，先进项目运用智慧运营管理和全过程数据协同相关技术和设备比较全面，但存在一定数量试点项目完全未开展的情况。

得分全部满足控制项，在得分项能够得分，在提高与创新项方面普遍得分不足，表明成都市智能建造产业仍处于行业追赶运用阶段，对行业前沿技术的研究和运用还有待提升。

在综合效益评价维度得分普遍不高，在社会效益得分不足，表明目前成都市企业主要以点状推进智能建造工程，所产生的全生命周期的社会知识、高能级奖项不足。

项目案例

四川天府新区建工大厦建设项目

该项目以BIM技术为核心，结合IoT、AI、AR、VR、5G、大数据、云计算等技术，进行项目全生命周期的智能建造技术应用，亮点主要包括BIM正向设计、建筑机器人及造楼机研发应用、数字化协同管控、智慧楼宇、绿色建造等方面。按照《成都市建设工程项目智能建造评价要点》可初评为智能建造二星级项目。

成都市首批智能建造试点项目得分情况

成都高新区妇幼保健院新建项目

项目以BIM技术为核心，建筑信息模型在工程的全生命周期一模多用，在设计-生产-施工各阶段进行一体化数字建造。在机电安装、装饰阶段使用智能建造机器人、激光跟踪仪辅助施工，提高了施工质量，降低了返工成本。在运维阶段结合实施阶段的建筑信息模型，实现智慧化运营目标。按照《成都市建设工程项目智能建造评价要点》可初评为智能建造一星级项目。

长期以来，建筑业主要依赖资源要素投入和大规模投资拉动发展，生产方式粗放、劳动效率低下、消耗大量能源，要想改变这种状况，必须以智能建造发展推动传统建筑业转型升级。本评价要点拟在促进成都市智能建造试点城市建设工作，规范成都市建设工程项目智能建造的评价要点和尺度，推动住房和城乡建设领域数字化、工业化、智能化转型发展，实现高质量发展、高品质呈现和高能效治理。

四川天府新区建工大厦建设项目

智能建造工程发展是一项系统性、战略性、长期性的任务，一些关键领域技术受到政策、市场环境等多种因素影响，涉及多个行业、建设主体，挑战较大，也需要对产业链上下游、生产体系与组织方式等进行全方位赋能。目前，我国建筑行业智能建造水平处于快速发展阶段，但仍面临技术创新、人才培养、标准与规范、数据共享与安全、资金投入与市场推广等一系列挑战，需要政府、企业和学术界共同努力，加强合作与交流，建立数字化设计、智能化施工、工业化建造和智慧化运维等智能建造产业生态，打造更多产业集群，推动上中下游产业的技术融合，推动智能建造的持续发展。

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