大模型技术的快速发展给智能建造带来了全新的技术实现路径,其中最重大的影响是:借助大模型的理解、逻辑、生成、记忆等能力,通过智能体实现对施工方案的理解,并将施工方案转化为对现场人机料法环的智能调度指令,即施工方案智能化。
施工方案智化会进一步影响智能建造体系架构,推动智能建造五层架构的有效落地,助力扭转建筑行业数智化转型困局。
在技术落地层面,施工方案智能化包括六个环节:施工方案智能推荐、编写、策划、审核、执行、评价等,形成施工方案应用全流程管理。
在智能建造背景下,施工方案不仅是面向项目现场工程师,也面向项目现场智能建造终端,即施工方案能够指挥调度现场机械设备,甚至是机械设备能够读懂施工方案。
结合大模型与Agent的方案理解、行动规划、动作执行、工具调用等能力,通过施工方案驱动智能建造能力的自动化执行,是智能建造有效落地路径。因此施工方案智能化在智能建造的整体落地路径中,处于核心牵引的位置。
从短期来看,通过模型直接驱动智能终端的条件尚未成熟,需要在设计环节和施工环节之间有个过渡手段。施工方案是一个比较好的选择,施工企业从施工方案切入,可以实现设计环节与施工环节的解耦,向下可以推进施工过程的智能化,向上可以承接设计阶段的智能化成果。
从长期来看,“模型驱动、一模到底”的理念在施工阶段的落地,需要将模型转化为驱动智能终端的指令,目前并没有具体的执行方案。施工方案能化是“模型驱动、一模到底”理念在施工环节落地的前期探索,未来的施工方案,不仅仅是文字版的文档描述,可能是建造任务指令的集合。
在技术落地层面,施工方案智能化包括施工方案智能推荐、编写、策划、审核、执行、分析等六个环节,支撑施工方案应用全流程管理。
施工方案智能推荐指从企业方案中库中推荐最适合当前项目实际情况的参考方案和参考素材。对于新方案的编写,项目技术人员通常会基于自己的项目经验和知识储备,选择一个历史方案进行改写调整。这个历史方案的选择的是否合适,会影响施工方案质量。
施工方案智能推荐确保从企业上万份方案库中,选取一份最适合当前项目情况的参考方案与相关参考素材,提升施工方案质量。
施工方案智能编写指在推荐方案和素材的基础上进行方案内容的详细编制,通过方案内容的扩写、缩写、润色等工具,提升写作效率,通过关键技术方案匹配、应急预案动态构建的工具提升方案写作质量。
施工方案智能策划指借助大模型的理解生成能力,结合本项目实际情况,自动生成符合项目实际情况施工方案或施工组织设计,比如进度策划、成本策划、安全策划等。
施工方案智能审核以专家对方案的历史审核经验知识为基础,通过模拟专家决策过程,完成施工方案智能审核任务,快速获得审核结果信息,为方案编制人员与审核人员提供有价值的参考意见,提升工作效率。
施工方案智能执行指借助大模型方案理解能力与规划执行能力,将施工方案转化为机械设备调度指令,实现施工任务的自动规划与执行,包括构建施工任务活动链、任务动作执行建议、施工任务自动执行等。
施工方案智能分析指对采集到的施工过程数据进行综合分析,对施工方案执行过程进行综合评价,将方案执行结果进行评估反馈,指导优化施工方案或设计方案。
在施工方案智能化的六个环节中,推荐、编写、审核的实现思路是基于历史数据和经验,结合大模型的能力,进行方案的生成和审核。推荐、编写、审核的应用,目前市场已经有较为成熟的技术路线和应用案例。
施工方案策划和执行的实现思路是基于项目实际情况与大模型的深度生成能力,进行创造性生成。目前这两个环节的应用尚未成熟,仅有些点状场景的试点。随着大模型技术的快速发展,相信这两个环节的应用也会随之快速发展。
施工方案分析的技术路径比较成熟,基于传统大数据进行项目全过程数据分析。限于前几个环节尚未体系性应用,施工方案知智能分析目前尚未真正展开。
面对土木建筑项目复杂灵活的施工过程以及每个项目的独特性,施工方案的智能化,尤其是施工方案智能策划和施工方案智能执行,能否有效落地?
本文提出“自顶向下与自底向上”相结合的实现路径,同时提出了“全面策划、自主执行”的策略,可有效支撑施工方案智能化的落地。
自顶向下与自底向上
通过自顶向下构建智能化工作与自底向上构建智能建造能力,为施工方案智能策划和智能执行奠定良好基础。
自顶向下构建智能化工作包,通过标准工艺管理和智能化工作包的构建,以自顶向下(top-down)的方式规范施工过程及施工活动,实现施工过程与施工活动的数字化,为智能建造平台打下良好的规范基础。
自底向上构建AIoT智能建造能力,通过迭代推进《智能建造AIoT能力应用规范》,以自底向上(bottomup)的方式规范AIoT技术在施工过程及施工活动中的应用,规范构建智能建造能力体系,实现AIoT智能建造能力平台化。通过智能建造能力的逐步沉淀支撑工法工艺的智能化。
全面策划、自主执行
以“智能设计、施组方案数字化”为牵引,通过“建造执行中枢”自主调用“智能建造能力”,实现少人化、无人化施工过程,支撑全面策划、自主执行、实时感知、持续优化的闭环智能建造过程。
全面策划指通过对施工方案中智能建造执行方案的全面策划,大幅降低智能建造自主执行的技术复杂度,进而将施组方案拆解为智能化工作包,传递给智能建造执行中枢。
鉴于土木建筑项目复杂灵活的施工过程以及项目的独特性,需要在项目施工方案中,对智能建造方案进行全面策划,以降低自主执行的复杂度,即项目施工少人化、无人化的自主执行,是建立在全面策划基础自主执行。
通过自顶向下与自底向上的智能建造能力沉淀,结合对单个项目的智能建造的全面策划,少人化、无人化的项目建造自主执行可逐步实现。
应用示例请见:第3篇:智能建造五层架构体系与落地示例 中的钻爆法隧道智能建造案例。
截至2024年6月底,全国有施工活动的建筑业企业151901个,国有及国有控股建筑业企业10050个,占建筑业企业总数的6.62%,民营建筑企业约14万家,占比93.38%。民营建筑企业的智能化转型升级决定着中国建筑行业智能化转型升级的成功。
本文认为,中国建筑行业智能化转型升级首先是大型中央建筑企业智能建造转型升级,中央建筑企业将其智能建造能力沉淀为标准化平台能力,进而赋能中小建筑企业,实现中小建筑企业的智能建造转型升级,这个过程即为智能建造产业化过程。如下图所示:
施工方案智能化是智能建造产业化最具价值的切入点。随着大模型技术的发展与成熟,施组方案写作有可能成为建筑行业面向项目级应用的高效工具,类似于算量、造价、CAD等生产力工具。
施工方案智能化规模应用后的边际成本快速下降,中小企业客户数据安全性要求较低,适合采用公有云SaaS。同时,施组方案写作的切入,可带动后续项目现场智能建造能力的推广,将有效带动建筑央企数字产业化战略落地,并助推中国建筑行业中小建筑企业的智能化转型升级。
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