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李霆大师:从数字建造到智能建造——能绕过“无图建造”吗?

发布于:2025-09-25 10:58:25 来自:工程造价/造价成本管理

来源:施工技术

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引言

智能建造的核心特征,就是由靠人“照图施工”,进化到靠机器“照模施工”——通过软件以数据驱动机器工作。 智能建造的本质,就是数据驱动。


所以我们提出要通过云原生的PLM和软件定义SDX,实现 “一模到底、无图建造、全程透明、云端孪生、数据驱动”。


对“一模到底”,建筑业界已基本接受这一说法。


但对“无图建造“,建筑业界接受度不高。


有的专家认为:现在建筑行业全流程的管理,都是以图纸为依据驱动的——审查审批、出图交付、招标投标、制造建造、工程结算、工程审计、工程档案等。离开了图纸,对现在法律法规、管理模式冲击太大,很不现实。所以,不应提“无图建造”。


也有专家认为:靠图纸建造,也可以实现智能建造,没必要提“无图建造”。“有图”与“无图”不是根本,“有图”也可以实现高效率、高质量地建造,没必要自找麻烦。


更有专家认为:“无图建造”这一提法太尖锐了,树敌太多,用比较中性的“数字建造”为好。可以提“一模到底、数字建造”,而不应提“一模到底、无图建造”。


那么, 要不要旗帜鲜明地提出“无图建造”呢?


BIM技术和数字建造推行了二十多年,结果不尽人意,目前依然是“图纸驱动”+“经验驱动”。根本原因是没有丢掉二维图纸这根拐棍。 近二十年的实践充分证明,靠还依赖图纸的所谓的“数字建造”,永远不可能引发智能建造的质变。


“数字建造”这一名词,又往往会被解读为仍依赖图纸、仅仅用BIM辅助的所谓的“数字建造”,这种“数字建造”的名声已经坏了。


数字建造和智能建造的本质,都是“数据驱动”。但直接说“数据驱动”,一般人听不懂。


“无图建造”是“数据驱动”最直观、最通俗的表述 ,不会引起岐义。 “无图建造”:第一步靠人机协同实现——建筑工业化;第二步主要靠智能机器实现——智能建造。


“无图建造”确保了从设计到制造和建造的数据流是连续、无损、机器可读的。这是智能建造得以实现的“数据高速公路”。


“无图建造”代表了从“人理解图纸,人再去操作” 到 “机器理解模型,机器直接操作” 的根本性转变。


“无图建造”是智能建造的必由之路,绕不过去!所以,必须旗帜鲜明地提出“无图建造”。


           


     李霆

全国工程勘察设计大师

中南建筑设计院股份有限公司 首席专家


01

数字建造与物理建造的关系


物理建造是“实体”的建造,而数字建造是“虚拟”的建造。


物理建造产出的是:能够居住和使用的实际建筑物。


数字建造产出的是:这个建筑物的精确数字模型和数据,以及定义好的虚拟建造过程和方法。


数字制造与数字建造的概念:

——在实践和应用层面上:

指的是在制造业和建筑业中,利用数字化技术来指导、管理和控制物理实体的生产和建造过程。

—— 在方法论层面上:

指的是“以虚控实”,以数字世界控制物理世界。


(一)数字建造与物理建造的区别


1.存在形态


(1)物理建造:

物理实体、 物质世界 。由钢筋、混凝土、玻璃、木材等实体材料构成。


(2)数字建造:

数字虚拟、 数字世界 。由数据、信息、三维模型在计算机中构成。


2 .核心产出


(1)物理建造:

真实的、可触摸的建筑物或基础设施。


(2)数字建造:

建筑物的数字孪生 (包括精确的BIM模型、数据文件等) 和建造过程的数字孪生。


3.主要活动


(1)物理建造:

地基开挖、钢筋绑扎、混凝土浇筑、墙体砌筑、设备安装等现场施工活动。


(2)数字建造:

建模、仿真、协调、管理 (创建BIM模型、进行碰撞检测、模拟施工过程、管理成本和进度等)。


4.依赖技术


(1)物理建造:

施工机械(塔吊、挖掘机)、传统工艺、材料科学、人力劳动。


(2)数字建造:

软件(PLM、BIM、CAD、CAE、CAM等)、计算能力(云计算)、协同平台(云平台)、数据标准。


5.核心价值


(1)物理建造:

最终交付实体产品,实现建筑的功能性、安全性和耐用性。


(2)数字建造:

在动工前预见并解决所有问题,优化全过程,提升物理建造的效率、质量和安全性。


6.成本与风险


(1)物理建造:

变更成本极高。一旦在物理世界建成后发现错误, 修改的代价非常大 (拆除、返工、延误)。


(2)数字建造:

变更成本极低。在数字模型中修改一个参数几乎零成本,且 可以无限次尝试和优化。


7.时间与顺序


(1)物理建造:

线性、不可逆的。必须按照固定的施工顺序进行,受天气、场地等物理条件限制。


(2)数字建造:

非线性的、可逆的。可以随时模拟不同工况,并行进行多种方案的分析和测试。


(二)两者关系的深入解读:并非替代,而是增强


数字建造和物理建造的关系不是“非此即彼”的对立关系,而是 “虚拟与现实”的深度融合。


数字建造的出现不是为了取代物理建造,而是为了更好地指导、优化和控制物理建造。


1. 数字建造是物理建造的“预演和沙盘”


在第一个钢筋被绑扎或第一方混凝土被浇筑之前, 整个项目已经在电脑中完成了“数字建造”。


(1)碰撞检测:

可以提前发现管道与梁柱、机电与结构之间的冲突,避免在施工现场才发现装不上的尴尬和浪费。


(2)施工模拟(4D):

可以动画模拟整个施工流程,优化施工顺序和场地布置,提前发现潜在的安全隐患和进度瓶颈。


(3)算量计价(5D):

可以基于模型自动计算工程量,并实时关联成本,实现成本的精准动态管理。


2. 数字建造是物理建造的“大脑和神经系统”


(1)数据驱动决策:

数字模型中的数据为物理建造过程中的每一个决策(如何做、何时做、用什么做)提供科学依据。


(2)全过程管控:

通过“智慧工地”技术(如IoT传感器、无人机、二维码),将现场物理建造的进度、质量、安全、人员状态等信息实时采集并反馈到数字模型中,实现虚实联动,形成闭环管理。


3. 数字建造是物理建造的“数字孪生”


(1)数字建造的主要方式——虚拟设计建造VDC,全程指导物理建造。


(2)项目竣工后,交付的不仅是一个物理实体,还有一个与实体完全一致的“数字孪生体”。


(3)这个数字模型在后续的运营维护阶段至关重要,可以用于:设施管理、能耗分析、 应急模拟、翻新改造规划。


(三)总结


1.物理建造是目标,是最终交付的实体产品。


2.数字建造是手段,是保障实体产品能够高效、高质、低成本、低风险地完成的全过程数字化的方法和技术。


3.二者一虚一实,相辅相成。现代建筑工业的发展,正是数字建造技术不断深入赋能和变革物理建造过程的历史。




02

数字建造与智能建造的关系


数字建造和智能建造是建筑行业数字化转型中两个紧密相关但又存在区别的概念。


数字建造是基础,智能建造是目标和发展方向。 智能建造建立在数字建造的基础之上。


(一)区别与联系


1.核心内涵


(1)数字建造:

“数字化”:将物理建造过程和信息转化为数字世界的数据与模型。


(2)智能建造:

“智能化”:利用数据驱动,让机器(AI、算法)具备感知、分析、决策和执行的能力。


2.关注焦点


(1)数字建造:

信息本身:如何创建、管理、共享和利用数字信息(如BIM模型)。


(2)智能建造:

决策与行动:如何利用信息自动做出最优决策,并自主执行任务。


3.技术基础


(1)数字建造:

PLM、BIM、CAD、CAE、CAM、GIS、云计算、协同平台等。


(2)智能建造:

数字建造的所有技术 + 人工智能(AI)、物联网(IoT)、工业机器人、智能装备、大数据分析、5G等。


4.过程特点


(1)数字建造:

描述性和模拟性。 描述建筑是什么,模拟建造过程会发生什么。


(2)智能建造:

预测性和自主性。预测问题并提前规避,机器能自主完成部分工作。


5.典型应用


(1)数字建造:

a.创建三维BIM模型 ;

b.基于模型的碰撞检测 ;

c.虚拟设计建造VDC;

d.4D/5D模拟(进度与成本);

e.数字化交付 。


(2)智能建造:

a.AI设计及审查:AIGC及自动检查设计规范符合性等;

b.智能机器:自动焊接、喷涂等 ;

c.智慧工地:IoT传感器实时监测安全、质量、进度等;

d.无人驾驶工程机械 ;

e.算法优化施工方案和资源调配。


(二)两者关系的深入解读


1. 数字建造是智能建造的“数据基石”和“数字孪生”


(1)智能建造要实现“智能”,前提是必须有高质量、结构化、全生命周期的数据。


(2)数字建造的核心——BIM模型,正是充当了这个“数据载体”的角色。


a.没有精确的BIM模型,智能机器就不知道该如何施工。


b.没有数字化的进度和成本数据,AI算法就无法进行预测和优化。


(3)数字建造构建了物理项目的“数字孪生体”。


(4)智能建造则让这个数字孪生体变得“活”起来,能够指导和控制物理世界的建造活动。


2. 智能建造是数字建造的“价值升华”和“能力延伸”


(1)数字建造解决了“信息孤岛”问题,极大地提高了数据传递和协作的效率。但很多决策和执行仍然依赖人的经验。


(2)智能建造则更进一步,它利用AI等技术挖掘数字建造产生海量数据的深层价值, 将人从重复性、复杂性的劳动和决策中解放出来,实现更高效、更安全、更精确的智能化建造。


(3)智能建造延伸了数字建造的能力边界。


3. 演进关系:从“描述世界”到“改造世界”


(1)数字建造主要是在描述和模拟物理世界。

它回答的是“这个建筑是什么样的?”和“如果这么建,会发生什么?”的问题。


(2)智能建造则旨在直接干预和改造物理世界。

它回答的是“我们应该如何最优地建造?”和“如何让机器自动完成?”的问题。


(三)比喻


1.数字建造好比是一副极其精确的“数字地图”和一套“导航软件”。

它告诉你现在在哪里,目标在哪里,路上有什么障碍。


2.智能建造则是一辆具备自动驾驶能力的“智能汽车”。

它不仅拥有地图和导航,还能自己感知路况(IoT传感器)、分析决策(AI算法),并自主地操控方向盘和油门(机器人执行),最终安全、高效地把你带到目的地。


3.没有精确的地图(数字建造),再好的自动驾驶汽车(智能建造)也会迷路。

而只有地图,没有自动驾驶,仍然需要驾驶员(人类)全程高度紧张地操作。


(四)总结


1.数字建造和智能建造是建筑行业数字化、智能化进程中两个连续且深度融合的阶段。


2.数字建造是实现智能建造不可或缺的基础和前提。


3.智能建造是数字建造技术与人工智能、机器人等技术融合后的高级形态和必然发展趋势。


4.二者共同推动建筑业向更高质量、更高效率、更低成本和更加可持续的方向发展。




03

数字建造与数字孪生的关系


数字建造、智能建造都离不开数字孪生。


(一)数字孪生的特征


1.核心定义


(1)数字孪生是物理实体(或系统)在虚拟空间中的全生命周期、动态、高保真的数字化映射(模型)。


(2)数字孪生不仅仅是简单的3D模型,而是一个与物理实体“同步生长”、实时交互的虚拟副本。


2.数字孪生的关键特征


(1)虚实映射:

物理世界和虚拟世界之间建立精确的对应关系。


(2)实时同步:

通过物联网(IoT)、传感器等技术,物理实体的状态、数据能够实时同步到虚拟模型中。


(3)模拟推演:

可以在虚拟模型中进行测试、模拟、预测和优化,而无需在物理世界中进行高风险、高成本的试错。


(4)双向交互:

不仅是从物理到虚拟的数据流动,虚拟模型的分析结果和指令也可以反馈回去,控制或优化物理实体的运行。


(5)全生命周期:

贯穿物理实体从设计、建造、运营到维护乃至报废的整个生命周期。


(二)对“孪生”本质的理解


1.“孪生”就是同卵双胞胎,一个是数字双胞胎(数字形态),另一个是实体双胞胎(物理形态),互为映射(镜像)。


2.但要注意,这对双胞胎并不是同时出生的,总是一个在前一个在后:


(1)新建建筑:先有数字形态(数字孪生体),再依据数字形态孪生出物理形态——物理孪生。


(2)旧有建筑:先有实体形态(物理孪生体),再依据物理形态孪生出数字形态——数字孪生(狭义)。


3.狭义的数字孪生:

先有物理实体,再有数字孪生体。在物理实体出生之前的虚体,并不视为数字孪生体。


4.广义的数字孪生:

不管出生顺序,只抓住事物的本质——虚实映射。先虚后实的“虚”,最后一版用于孪生物理实体的“虚“,也可视为数字孪生体(即出生时的物理实体的数字形态)。


5.数字孪生的“实时同步”和“全生命周期”怎么理解?


(1)由于数字孪生体和物理孪生体并不是同时出生的,既不可能全生命周期相伴,又不可能在只有一个存在时“实时同步”。


(2)建筑(产品)真正的全生命周期:

先有虚体(数字形态),再孪生出实体(物理形态),之后虚实相伴,最后实体消亡,又只剩下虚体,虚体从此也不再生长(进档案馆)。从虚体不再生长的角度而言,也可以认为虚体和实体同步死亡了。


(3)狭义的数字孪生是虚实同时存在、同步生长的过程。


(4)广义的数字孪生是虚体从构建到伴随再倒死亡(静止)的过程。


(5)从建筑(产品)全生命周期管理的角度,广义的数字孪生更有意义。


6.关于“出生”顺序和“实时同步”


(1)物理实体和它的数字双胞胎从来都不是同时出生的,一定有先有后,所以“实时同步”是指都“出生”后的状态。


(2)对于新建建筑, “实时同步”这个特性,正是在物理实体“诞生”的那一刻起才开始具备的。在这之前,数字模型是理想化的设计原型,之后通过流入物理实体的实时数据,才开始与物理实体并行一生的“同步”旅程。


(3)在物理建造发生之前,我们在虚拟环境中已经完成了无数次“逻辑上的建造”。我们通过4D模拟(3D模型+时间维度)定义了整个项目的最佳施工顺序、节奏和逻辑。


(4)物理建造与VDC的“同步”,不是数据上的实时同步,而是“执行与计划”的同步。 物理世界中的每一个步骤,都严格按照数字世界中已经验证和优化过的“逻辑顺序”来推进。项目管理者追求的目标,就是让物理进程与虚拟计划保持高度“同步”。


(5)数字孪生中的“同步”是一个动态发展的概念:


a.从“计划与执行的逻辑同步”演进为“状态与数据的实时同步”。


b.VDC在“逻辑同步”中的作用:正是连接“数字建造”与“物理建造”的关键桥梁。


(三)数字孪生与数字制造、数字建造的关系


1.数字孪生是数字制造/建造的高级形态和使能技术


(1)早期的数字制造和数字建造,其数字模型在物理实体建成后,往往就变成了“静态”的档案,与实体的实时状态脱节。


(2)数字孪生技术的引入,使得这个数字模型“活”了起来,能够贯穿物理实体的整个生命周期(设计、制造、建造、运营、维护直至报废)。它不仅用于“创造”实体,更用于“陪伴”和“优化”实体的一生。


2.数字模型是基础,数字孪生是升华


(1)数字制造/建造中的模型(如BIM、CAD模型) 是数字孪生的数据和几何基础。没有这些高精度的数字模型,就无法创建数字孪生。


(2)数字孪生(狭义) = 数字模型 + 实时数据 + 算法模拟 + 双向连接。

它是在静态模型之上,增加了动态的生命力。


3.结论


数字孪生是数字建造和数字制造发展的必然方向和高级阶段,它 为解决早期数字化模型中信息孤岛、数据静态化等问题,提供了完美的解决方案,极大地释放了数字模型在全生命周期中的价值。


(四)建筑(产品)全生命周期的演进


1.出生前:设计阶段——构建动态虚体


此时是数字模型的动态建造阶段(数字建造),即 单向定义物理实体的阶段。


(1)实体建筑(产品)研发设计阶段,建筑(产品)只能以虚体形式出现,相当于电脑“母腹”中的数字“胎儿”,这个数字胎儿也是在电脑母腹中动态生长的。


(2)数字胎儿(虚体)生长过程:


a.从方案阶段的LOD100级,到初步设计的LOD200级,再到施工图设计的LOD300级,完成传统的建筑设计(产品设计) “Design”。


b.在电脑数字环境中仿真模拟及验证建筑(产品)的各种性能—— Virtual Design。


c.中间要完成设计审查审批、工程(产品)招投标。


d.在电脑数字环境中仿真模拟及验证制造安装建造全过程—— Virtual Construction。


e.从深化设计(EBOM)、工艺设计(MBOM)、工艺路线规划、施工(生产)组织设计,完成传统的 “Engineering”。


f.数字胎儿发育成熟: 最终形成数字样机DMU或数字样房MBD(BIM的高级形态),等待出生。


2.实体出生过程:物理建造阶段——出生过程


这时的 虚实同步关系表现为逻辑顺序的同步。 物理建造过程努力与VDC模拟出的最优计划保持同步。


同时,通过激光扫描、摄影测量等技术,将物理建造的成果与数字模型进行阶段性比对和校准(即更新为“As-Built”竣工模型),为接下来的“实时同步”打下坚实基础。


(1)依照虚体孪生出物理实体的过程,就是“以虚控实”的过程,表现为物理建造过程。


(2)尽管“以虚控实”是数字建造的核心,“以虚控实”的过程也是实现数字建造的过程 ,但数字建造并不是物理建造,物理建造是数字建造的物理孪生,也就是对数字建造的执行和物化。


(3)尽管数字建造包含“虚拟设计建造VDC”和“以虚控实”两大阶段,但为了避免概念混淆,可把“虚拟设计建造VDC”定义为狭义的“数字建造” ,“数字建造”就是“物理建造”的数字孪生。把“以虚控实”完成的物理建造定义为“数字化建造”——也就是“数字化的物理建造”。


3.实体出生时:开始实时同步


实体刚出生时与对应的数字模型正好是实时孪生的,只要此后数字模型保持与物体实体实时同步——即运维模型,那就开始了真正意义上的“实时同步”。


4.实体出生后:运维阶段


(1)同步关系:数据实时同步。


(2)通过物联网、传感器技术,物理实体的状态数据源源不断地流入数字孪生体。


(3)两者进入真正的、动态的、一生的实时同步状态。




04

数字建造与无图建造的关系


这个问题触及了建筑业数字化转型的要害。数字建造和无图建造是因果关系,也是演进关系。


数字建造是实现无图建造的基础和方法,而无图建造是数字建造发展到高级阶段的必然结果和显性特征。


(一)比喻


1.传统建造(有图建造)


像看着纸质地图(二维图纸)开车, 需要司机(施工人员) 持续地解读和判断。


2.数字建造


像拥有了高精度的3D电子地图(BIM模型), 但因传统习惯或电子地图信息不完善,一般还得靠地图来指导。


3.无图建造


像开启了汽车的自动驾驶模式。 系统(数字模型)直接指挥车辆(施工机械)行驶,不再需要司机盯着地图看。


(二)区别


1.核心特征


(1)数字建造:

“信息数字化”, 将所有建筑信息整合到统一的数字模型中。


(2)无图建造:

“操作去图纸化”  ,直接基于数字模型驱动制造和施工,图纸不再是必要媒介。


2.信息载体


(1)数字建造:

要求数字模型为主,图纸为辅。 但因图纸仍作为法律凭证、交付物或阅读工具存在, 实际上往往还是以图纸为主、以BIM为辅。


(2)无图建造:

唯一的、权威的数字模型。 图纸被彻底淘汰,模型是所有环节的唯一依据。


3.工作流程


(1)数字建造:

“模型出图”  。 先创建BIM模型,然后从 模型中生成所需的二维图纸用于指导施工。


(2)无图建造:

“模型直达”。 将数字模型直接传递给工厂进行预制加工,或传递给智能机器人进行现场施工, 跳过“出图”这个中间步骤。


4.依赖技术


(1)数字建造:

BIM技术、协同管理平台。


(2)无图建造:

数字建造的所有技术 + 自动化加工设备(数控机床、机器人)、物联网(传感器、RFID)、高精度测量定位(GPS、全站仪)。


5.人的角色


(1)数字建造:

模型的创建者和使用者。需要人员能够理解并操作模型,并根据图纸/模型进行施工。


(2)无图建造:

过程的监控者和决策者。人员负责管理、维护和监控自动化系统,处理异常情况。


6.目标


(1)数字建造:

提高设计质量,减少错误,提升沟通效率。


(2)无图建造:

彻底消除因二维图纸理解偏差导致的错误,实现建造过程的自动化、精密化和极高效率。


(三)两者关系的深入解读


1.无图建造是数字建造的“高级形态”和“终极目标之一”


(1)数字建造的初期,通常表现为“三维模型二维化”。


a.虽然有了BIM模型,但出于合同、习惯、审查等原因, 最终仍然需要将模型“降维”输出成二维图纸来指导施工。


b.这并没有完全发挥数字模型的价值。


(2)无图建造则完全跳出了“图纸”的思维定式,追求的是数据流的无缝传递。


a.它要求设计端产生的数字模型必须具备足够的精确性、深度和结构化数据,能够直接被制造端的机器读取和理解。


b.这正是数字建造理念的彻底贯彻和升华。


2. 数字建造是无图建造的“必要前提”和“实现基础”


没有成熟的数字建造,就根本谈不上无图建造。


(1)数据基础:

无图建造需要的是一个“可计算”的模型,而不是“可观看”的模型。

这个模型必须包含准确的几何信息、材料信息、工艺信息等,这些正是数字建造的核心产出。


(2)流程基础:

无图建造要求设计、生产、施工 全链条基于同一个模型协同工作(一模到底) ,这需要建立在数字建造已打通各方协作壁垒的基础上。


(3)信任基础:

行业需要首先建立起对数字模型的信任, 认可其法律效力(模型法定化) ,才能摒弃传统的、具有法律效力的“蓝图”。


3. 应用场景:从预制加工到现场施工


无图建造目前最成熟的应用体现在预制化生产中:


(1)设计师创建精确的钢筋BIM模型。


(2)模型直接传输到数控钢筋加工机床。


(3)机床无需任何图纸,直接读取模型数据,自动完成钢筋的切割、弯曲和成型。


(4)成品贴上二维码(包含其数字ID和安装位置信息),运往现场进行装配。


同样,对于幕墙、PC构件、机电管线预制等,无图建造已是标准做法。


在现场施工中,智能机器工厂也是直接接收数字模型路径信息进行作业。


(四)总结


数字建造与无图建造不是替代关系,而是演进关系。


1.数字建造是一种方法论,它告诉我们“如何用数字化的方式去描述和管理建筑”。


2.无图建造是一种生产模式 ,它展示了“当数字化程度足够高时, 生产流程会发生怎样的革命性变化”。


3.可以理解为:数字建造是“因”,无图建造是“果”;数字建造是“基础”,无图建造是“顶峰”。


4.行业通过践行数字建造,最终迈向彻底的无图建造,从而实现更高水平的工业化、自动化和智能化。




05

“无图制造”来自于制造业


中国科技部的“两甩工程”:


(一)“两甩工程”的来历


1.2006年9月,中国科技部组织召开全国制造业信息化科技工作会议,提出“两甩工程”:


(1)甩图纸;


(2)甩账表。


2.2006年10月,科技部发布《关于推进“十一五”制造业信息化科技工程工作的若干指导意见》,要求开展不同类型、不同层次的制造业信息化企业应用示范:


(1)实现以“甩图纸”为标志的设计制造一体化、无纸化。


(2)实现以“甩帐表”为标志的企业信息流/物流/资金流及经营管理业务集成应用示范。


(二) “甩图纸”的内涵


1.2008年10月,科技部《制造业信息化科技工程“甩图纸”、“甩账表”示范企业评估指导意见》,阐释了“甩图纸”的内涵:


(1)无纸化设计


a.采用计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工艺计划(CAPP)、计算机辅助制造(CAM)等技术;


b.实现产品设计、开发和生产过程中的数字化;


c.不再依赖纸质图纸进行信息传递。


(2)电子化生产


a.使用信息技术手段,如电子数据管理系统(PDM)、产品全生命周期管理(PLM)等;


b.将技术信息和任务信息直接推送到生产加工和检验的环节;


c.取代传统的纸质图纸传递方式。


(3)三维模型打通应用


a.以三维产品模型为核心;


b.集成研究开发、产品设计、分析仿真、工艺规划、数控加工以及质量检测的集成技术;


c.实现设计制造的一体化。


(4)数据统一和管理


a.通过三维建模实现设计和生产过程中的数据统一;


b.确保设计和生产的准确性;


c.减少因信息传递过程中的误差导致的质量问题。


2.制造业“甩图纸” 总结


(1)一模到底PLM:

一个模型干到底,一个模型管到底。


(2)无图制造MBD:

无图设计,无图审批,无图招采,无图制造,无图运维。




06

运20三维数字技术的启示


(一)运20的无图设计制造技术


1.大型军用运输机运-20 是国内第一个 设计、制造全面 采用三维数字技术实现无图设计制造 的飞机型号。


2.具体来说,运-20是国内第一、世界第三种采用MBD技术(Model-based definition - 基于模型定义) 实现无图设计制造 的飞机,仅次于空客A380(2000年)和波音787(2005年)。


3.MBD不仅仅是一个带有三维标注的数据模型,它系统化地将制造信息和设计信息共同定义到三维数字化模型中,使其成为生产制造过程的唯一依据 ,实现了CAD(设计)和CAM(加工、装配、测量、检验)的高度集成,令 工程人员彻底摆脱对二维图样的依赖 ,提高了效率,减少了误差。


4.应用MBD技术后, 设计工作量减少40% ,生产准备时间缩短75%, 制造周期缩短30% 。例如过去安装一副机翼需要花费1到2个月时间,如今缩短到仅仅几个小时。


(二)运20的关联设计技术


1.运-20也是国内第一、世界第二种采用 ADT技术(Associative Design Technology - 关联设计技术) 设计的飞机,仅次于波音787。


2.ADT在国内也称为“在线关联设计技术”:

它使飞机设计的各个环节始终处于同一平台, 一个设计数据发生更改,与之关联的节点、管线、控制面数据自动同步更新。


3.ADT技术涵盖总体、气动、结构和机载系统, 迭代设计效率提高了40% ,令整机研发时间至少缩短了8个月。


4.过去修改一处机翼设计,加上下游各关联部位的改动要一个星期,如今只要半天;完成全机强度校核则从几个月时间缩短到几天。




07

从数字建造到智能建造,可否绕过无图建造?


直接答案是:不可能。


无图建造是从数字建造通向真正智能建造的必经之路和关键桥梁。


试图绕过无图建造 ,智能建造将成为无源之水、无本之木, 只能实现局部的、低水平的自动化,而无法达到系统级的智能化。


(一)数据流视角:无图建造是“数据连贯性”的保障


数字建造 产生了高质量的数据(BIM模型)。


智能建造 需要消费这些数据来自主决策和执行。


这中间如果存在“出图-读图”这个环节,就相当于在一条高速数据公路上设置了一个必须人工换乘的收费站。


1.数据衰减与失真


(1)将三维模型“降维”输出为二维图纸时,会丢失大量信息(如对象间的关联关系、参数化规则、非几何信息等)。


(2)施工人员再根据图纸“升维”理解三维空间时,又会加入主观解读,可能产生误解。


(3)智能系统无法在这种不完整、不精确的数据基础上做出可靠决策。


2.数据流中断


(1) 智能装备 (如机器人、数控机床) 无法“阅读”二维图纸。


(2) 它们需要的是机器可直接解读的结构化、数字化指令 (如G代码、坐标信息、路径规划)。


(3)无图建造的核心就是让数字模型的数据流无缝、直接地传递到制造端,这是实现自动化的物理基础。


3.结论


无图建造确保了从设计到制造的数据流是连续、无损、机器可读的。


这是智能建造得以实现的“数据高速公路”。


(二)流程重塑视角:无图建造是“流程变革”的体现


智能建造不仅仅是技术的堆砌,更是对传统建造流程的彻底重塑。


1.“有图建造”代表传统流程


(1)以图纸为媒介,流程是“设计->出图->审批->按图施工”。


(2) 各方围绕图纸协作,人的经验和解读能力至关重要。


2.“无图建造”代表新型流程


(1) 以模型为唯一权威数据源 ,流程是“三维设计->模型深化与校验->数据直接驱动制造与施工”。


(2) 流程围绕数据 的创建、传递和执行为核心。


3.如果不经历无图建造所带来的流程变革,智能技术就只能被用来修补和优化旧流程 (例如,用AI识别图纸错误), 而无法开创一个新流程 (例如,让AI直接基于模型生成加工代码)。

前者是“自动化”(用机器代替人的部分劳动),后者才是“智能化”(数据驱动系统自主运行)。


4.结论


(1)拥抱无图建造,本质上是拥抱一场生产关系的变革。


(2)只有完成了这场变革,智能生产力才有发挥的舞台。


( 三)价值实现视角:无图建造是“价值闭环”的关键


1.智能建造的价值在于能够做出比人类更优的决策并精准执行 ,其前提是“感知-分析-决策-执行”的价值闭环。


(1)感知:

物联网传感器从物理工地采集数据(如构件安装位置、环境温度)。


(2)分析:

AI算法将采集的数据与数字模型中的理论数据进行比对分析。


(3)决策:

发现偏差后,系统自动生成调整指令(如微调机械臂路径)。


(4)执行:

指令直接发送给智能装备执行。


2.如果存在图纸环节,这个闭环将在“决策”和“执行”之间被打破。

系统决策后,需要人工去解读图纸和理解决策,然后再手动操作设备,效率、精度和可靠性大打折扣。


3.无图建造意味着执行端(智能装备)直接接收数字指令,与决策端(AI系统)同处一个数字语境下 ,确保了价值闭环的顺畅运行。


(四)总结


1.从数字建造到智能建造,不能绕过“无图建造”。  无图建造并非一个可选的“关卡”,而是从数字化(描述世界) 迈向智能化(改造世界) 过程中,必不可少的一次范式转换。


2.“无图建造”代表了从“人理解图纸,人再去操作”  到 “机器理解模型,机器直接操作”  的根本性转变。


3.这个转变是释放智能建造全部潜力的先决条件。


4.试图绕过它,最多只能实现孤立的、“玩具式”的智能应用,而无法构建真正高效、精准、自决策的智能建造生态系统。




08

结语:为什么必须旗帜鲜明地提出“无图建造“?


(一)数字建造和智能建造的本质都是数据驱动


1.数字建造和智能建造,都是要实现从“经验驱动”到“数据驱动”的范式变革。


2.BIM技术和数字建造了推行了二十多年,结果不尽人意,目前依然是“图纸驱动”+“经验驱动”。根本原因是没有丢掉二维图纸这根拐棍。


3.二维图纸是依照设计规范和专家经验完成的,设计规范也是人类工程经验的总结。所以, 目前依赖图纸驱动建造,本质上还是“经验驱动“而非“数字驱动”。


4.数字化的本质就是用数字信号取代模拟信号,然后由电脑处理。 图纸是模拟信号,全过程靠模拟信号传递信息、驱动流程,永远不可能实现数字化和智能化。


(二)制造业“无图制造”成功经验的启示


1.无图建造在技术方面的难度,远低于运20大型军用运输机或超大型轮船。因此, 无图建造在技术方面并不存在难以克服的困难。


2.无图建造真正的困难来自于传统的思想观念和陈旧的管理模式。


3.先立后破,要“立”的就是“无图建造”、智能建造的新质生产力,要“破”的就是阻碍新质生产力发展的旧的生产关系。 制造业能做到“先立后破”,建筑业没有理由做不到。


(三)釜底抽薪——引发质变


1.数字建造所要求的从“经验驱动”转向“数据驱动”,本来应当是一场质变。


2.但近 二十年的实践证明,那种还依赖图纸的所谓的“数字建造”,永远产生不了质变。


3.所以,必须旗帜鲜明地提出“无图建造”,断绝对图纸、文件这类模拟信号的依赖,断绝对“经验驱动”的依赖。 必须釜底抽薪、下陡坎子,才能促成质变。


4.“无图建造”是“数据驱动”的通俗说法。


(1)直接说“数据驱动”,一般人听不懂。


(2)“数字建造”这一名词,又往往会被解读为仍依赖图纸、仅仅用BIM辅助的所谓的“数字建造”,这种“数字建造”的名声已经坏了。所以, 不能用“数字建造”这一名词代替“无图建造”。


(3)“无图建造”是“数据驱动”最直观的表述,不会引起岐义。


(4)“无图建造”:第一步由人机协同实现;第二步主要靠机器实现——智能建造。


(5)“无图建造”是智能建造的必由之路,绕不过去!


来源:中南建筑设计院工程数字技术中心

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只看楼主 我来说两句抢沙发
这个家伙什么也没有留下。。。

造价成本管理

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