智能建造技术在建筑工程中的创新应用路径

摘要

随着建筑行业迈入数字化、智能化发展的新时代，传统建造模式在效率、质量、安全与成本控制方面面临诸多挑战。智能建造技术作为推动建筑产业变革的关键力量，正不断被引入建筑工程的各个环节，实现建造方式的根本转型。本文基于建筑工程全过程的管理与实施需求，系统探讨智能建造技术的构成要素与集成路径，重点分析BIM、物联网、人工智能、无人化装备、云计算与大数据等核心技术在设计、施工、运维中的创新应用，结合典型工程实践，剖析其在施工组织、协同管理、风险控制、资源配置等方面带来的价值提升与管理变革。研究表明，智能建造不仅有效解决了传统施工中信息割裂、调度低效与决策滞后的问题，更推动建筑工程实现从经验驱动向数据驱动、从人工作业向智能协作的全面转型。未来，应以构建智能建造协同生态为导向，强化技术集成、机制创新与标准规范引领，推动建筑工程高质量发展迈上新台阶。

关键词

智能建造；建筑工程；BIM技术；人工智能；数字化施工

引言

在国家新型基础设施战略和“双碳”目标的共同推动下，建筑行业正加速向高效、安全、绿色、智能的新型发展模式转型。传统建筑工程在设计、施工、运维等环节中长期依赖人工经验与分散管理，面临信息传递不畅、决策依据不足、施工效率低下、安全风险难控、资源浪费严重等问题，严重制约了行业的现代化水平提升。随着信息技术的高速发展，特别是以BIM、物联网、云计算、人工智能、机器人和大数据为核心的智能建造技术日趋成熟并逐步应用于工程实践，为建筑行业提供了新的发展动能和系统解决方案。智能建造技术不仅具备信息高度集成、流程协同优化、实时动态感知和智能决策支持等特征，还能通过可视化、精细化与自动化手段，大幅提升建筑工程的整体管控能力与运营效率。

一、智能建造技术体系构成及其在建筑工程中的适配特征

智能建造技术是将新一代信息技术与建筑全生命周期深度融合的一种集成型建造模式，其核心是通过信息技术、自动化装备与智能算法的协同，构建以数据为驱动、以模型为核心、以平台为支撑的智能化建造系统。从技术体系上看，智能建造主要由BIM技术、物联网感知设备、施工机器人、人工智能平台、云计算架构和大数据分析六大模块组成，其中BIM是信息集成与可视化管理的核心载体，物联网是施工现场动态感知的神经网络，机器人实现部分施工环节的无人化作业，AI技术提供基于算法的预测、识别与优化，云计算保障数据处理的高效响应，大数据分析则提供深层次的运行规律与决策支撑。在实际建筑工程应用中，这些技术需根据项目特征与阶段需求进行差异化组合与集成，以适配设计深化、施工组织、现场管控与运维服务等多场景需求。例如，在设计阶段，基于BIM的协同设计系统可实现多专业模型集成、碰撞检查与方案模拟；在施工阶段，通过传感器与边缘设备对施工环境与设备状态进行实时监测，再由AI算法判断是否存在进度偏离、安全隐患等问题，进而触发调度优化或预警机制；在运维阶段，通过BIM与FM（设施管理）系统对接，建立建筑设备的运行档案与维保周期，实现运维管理的可视化、智能化与前瞻化。由此可见，智能建造技术具备高度适配性与系统延展性，是引领建筑工程智能化转型的关键引擎。

二、智能建造在建筑工程设计阶段的集成优化与协同创新

建筑工程设计是整个项目的前提与基础，智能建造在设计阶段的介入，不仅改变了传统二维图纸为主的静态表达方式，更推动设计逻辑从“图纸导向”向“信息导向”转变。BIM技术在设计中的广泛应用使建筑模型具备参数化特性与全信息属性，实现了结构、设备、装修等多专业模型的一体化集成，为后期施工与运维提供高质量的基础数据。同时，通过BIM与性能仿真软件集成，可在设计阶段完成建筑能耗、通风、采光、结构受力等多维度模拟分析，为建筑性能优化提供决策依据。此外，设计阶段引入AI算法可辅助方案自动生成与方案比选，提高方案设计效率与科学性。设计协同方面，基于云平台的BIM协同系统使不同设计单位、专业团队可在同一模型基础上同步作业、实时沟通，有效解决以往“信息断层、模型重构、版本混乱”的问题。

三、智能建造在建筑工程施工阶段的动态调度与现场管控创新

施工阶段作为建筑工程项目管理中最复杂、最动态、最关键的环节，其管理效率直接决定工程的质量、进度与成本控制水平。智能建造技术在施工阶段的深度应用实现了施工现场从“经验调度”到“数据调度”、从“静态管理”到“动态感知”的质变。首先，基于BIM的施工仿真系统可以进行4D建模与进度模拟，识别施工工序中的冲突与资源瓶颈，提前优化施工组织设计。其次，物联网技术通过在施工现场部署环境监测仪、定位系统、视频监控、智能安全帽、塔吊传感器等设备，实时采集噪声、粉尘、温湿度、人员位置、设备运行状态等信息，上传至云端统一平台，形成“数字工地”信息闭环。再者，AI算法可对上述数据进行自动识别与风险判断，如人员聚集超标、电气火灾隐患、结构件未按时安装等，实现自动化预警与问题联动处理。

四、智能建造在建筑运维阶段的延伸赋能与价值再创造

建筑工程运维阶段时间跨度长、管理要素多，是建筑全生命周期管理中的关键环节，也是传统管理体系中数据最薄弱、效率最低、成本最高的部分。智能建造技术通过贯穿设计、施工的信息流转与模型共享，为运维阶段提供了强大的数据基础与技术支持。基于BIM-FM一体化系统，可以建立建筑设备的可视化运维模型，集成设备编码、安装信息、运行状态、维修记录等信息，实现对暖通、电气、给排水等设备系统的全生命周期管理。在实际运维中，通过部署智能传感器与无线终端，可实现建筑设备运行状态的实时采集与远程监控，当出现能耗异常、故障信号或超温超压等状况时，系统可自动报警并生成维保指令，提高故障响应效率，降低运维成本。

五、智能建造技术创新应用的挑战分析与发展对策建议

尽管智能建造技术在建筑工程中的应用成果显著，但在推广实施过程中仍面临诸多挑战，包括技术集成难度大、实施成本高、人才短缺、标准不统一与系统孤岛现象突出等问题。一方面，建筑项目通常涉及设计、施工、监理、运维等多个主体，信息系统各自为政，缺乏统一标准与接口协议，导致数据不能高效流通与共享。另一方面，部分企业对智能建造技术的理解仍停留在表层应用，存在重建模轻应用、重设备轻平台、重采购轻运营的倾向，影响了系统效益的充分发挥。此外，人才队伍建设滞后，懂建造又懂信息化的复合型人才缺口大，成为智能建造落地的关键制约因素。

结论

智能建造技术作为建筑行业数字化转型的重要路径，正在引领建筑工程从传统粗放式建造走向高效、安全、绿色、智能的新阶段。本文围绕建筑工程全生命周期，系统梳理了智能建造技术的组成体系与集成逻辑，深入分析了其在设计优化、施工管理、运维保障等各环节的创新应用与实施成效，指出了当前发展中存在的主要问题与应对策略。研究表明，智能建造不仅是一项技术革命，更是一种管理变革与价值重构，其深度应用将全面提升建筑项目的管理效率、施工质量、安全保障与运营能力。

参考文献

[1]许长青.建筑工程监理施工阶段质量控制专家系统研究[D].南京林业大学，2003.

[2]吴子燕，杨劲，孙树栋.建筑工程并行设计研究[J].工业工程与管理，2005，（03）：55-58.DOI：10.19495/j.cnki.1007-5429.2005.03.010.

[3]王道鹏.建筑工程质量问题管理方法研究[D].西安建筑科技大学，2009.