利用先进的建筑技术更好、更快、更环保地进行建设的10种方法

• 建筑数字化正在重新塑造这一行业，并对技术进行整合，为建筑商提供详细的运营洞察力。
• 通过采用这些技术，建筑公司将提高效率并节省成本和时间。
• 随着建筑技术的进步，它们最终将融合到一个集成的数据环境，而建筑信息模型（BIM）将成为该数据环境的核心平台。

建筑数字化正在从根本上重新塑造硬件、软件以及人们在建筑工地上的角色。通过越来越细致和灵敏地从建筑工地的灰土和垃圾中收集并组织各种数据，建筑商能够越来越清楚地了解如何进一步提高运营效率。

但这些巨大的成果并不是孤立地发生的。当今最先进的建筑工地已经越来越多地体现为大量互流互通的新技术的紧密集成。

例如，在开始具体施工之前，机器学习算法可能会优化物料的投标，在恰当的时刻为最好的物料提交最好的报价。随着施工的进行，四足机器人可能会出现在现场，使用人工智能（AI）和现实捕捉技术来规避风险和陷阱，检查现场是否已完成工作，是否存在安全隐患，并使用其收集的信息来更新动态建筑信息模型（BIM）。这一反馈可用于指导3D打印机器人挤出低碳混凝土线。随着混凝土的固化，模型中的进度也会更新。

这些技术使总承包商能够通过无与伦比的细节了解其建设项目每个部分和阶段所发生的情况，从而节省时间和成本。而各种工具则确保准确性和便利性达到新的水平，从而创建更好、更可持续的建筑环境。

1. 通过机器学习最大限度地降低项目风险

机器学习是人工智能的一个子集，它使用算法来检测数据或环境中的模式，对这些观察结果做出动态反应以提高性能。在许多情况下，这些算法会对您正在使用的软件程序中上传或生成的幕后施工数据进行排序。它们查看项目跟踪软件、图纸、模型、批准文书和其他文档，以检测模式、潜在冲突或安全风险。这些信息可用于优化项目投标，在施工开始前解决成本风险或进度风险。

EarthCam是实时摄像技术、内容和服务的领先提供商。施工团队可以利用EarthCam的技术来监控和记录他们的项目。从网络摄像头内容和直播视频到超长的施工延时，EarthCam提供了一个全面的视觉数据解决方案生态系统，增强项目管理并提高透明度。

EarthCam还使用最先进的，超越了人类观察视觉能力的服务器端人工智能和边缘计算机视觉。该公司使用人工智能对象检测来进行自动警报、自动标签和自动可视化。这意味着团队可以花较少的时间对项目进行人工观察，而花更多的精力采取行动。

Matterport是一家领先的空间数据公司，专注于对建筑世界进行数字化和索引标注。Matterport使施工团队能够创建并共享可用于设计、建造和运营任何空间的数字孪生。人工智能在Matterport平台中发挥着关键作用，该公司的 Cortex AI是其整个技术框架的支柱。

欧特克的Construction IQ（Autodesk Construction Cloud的一部分）还使用机器学习，通过对问题的根本原因和相关联的潜在风险级别自动提出建议，在问题对项目下游造成代价高昂的影响之前预测项目的潜在风险。Construction IQ着眼于设计、质量、安全和项目管理方面的风险，并允许用户创建一个系列图表，根据项目和跨项目级别的风险因素对问题进行排名。

例如，Construction IQ将标记出被分配了安全风险问题的分包商或对信息请求（RFIs）的紧急程度进行排名，而所有这些资料都来自Autodesk Construction Cloud。Construction IQ使项目团队能够深入了解项目可能出错的地方，从而使施工经理在确切的时间把注意力集中在需要的地方。

2. 将机器人技术与新的建筑技术相结合

机器人技术作为一种建筑技术的成功取决于其他建筑技术领域的进步以及它们之间相互整合的程度。无论建筑机器人在当今的数字化建筑工地上执行什么具体工作（现场测绘和检查、物料交付或组件安装），只有当这些机器人了解它们在物理空间中的位置、周围的条件在发生什么变化，以及它们所做的事情与整个施工计划有何关系时，这项工作才能成功。这意味着与现实捕捉平台、施工管理软件、人工智能、BIM等的无缝集成。

目前，人工智能驱动的机器人是熟练的单一任务执行者，但往往不够灵活。例如，Hilti公司的Jaibot专门设计用于在天花板上钻孔。它了解如何改变扭矩以推进各种材料，并且知道遇到钢筋该怎么办。Advanced Construction Robotics公司的Tybot将水平的钢筋与龙门系统连接起来。Weston Robot公司的BUNKER是一款履带拖运和交付机器人，使用激光雷达进行导航，可拖运60公斤重的物体，充电电池可用4小时。

机器人在建筑工地上最常见的一个角色是自主现场检查员。viACT公司的viBOT是一款四轮3D扫描仪，可以检测必要的个人防护装备的使用情况以及火灾和烟雾的水平、跟踪进度、识别面孔，并发出滑倒、绊倒和跌倒警报。波士顿动力公司的Spot使用铰接腿进入车轮无法到达的地方，该产品最近已投入商用。 

3. 通过互联互通的施工控制项目数据

互联互通的施工是一种将所有施工活动数字化的方法，它正在加快把现场施工活动转化为数据的所有新的方式。一般来说，互联互通施工是指能够更好地控制和组织施工数据的技术。这些技术可以是广泛的，用于跟踪和管理项目期限、物料流和设备使用的情况，也可以是更精细的技术。

Autodesk Takeoff是Construction Cloud的一部分，着眼于施工经理如何生成项目所需的物料数量。这一功能可以分析计划和模型，通过定义区域或线性预测来收集组件数量。它还能应用单位成本进行预算估算。

就更广泛的应用而言，最常见的数字项目管理用途是实景映射（reality mapping）和数据集成。像Evercam、NavVis、Oculo和OpenSpace等平台可以观察建筑工地上的状态并验证进度。

4. 使用增强现实评估现场安全和项目工作流程

增强现实（AR）是虚拟现实（VR）——环境的完全合成和沉浸式视觉呈现——的近亲，可将建筑中的3D建造组件模型叠加在现实世界的场点之上。这一重大突破意味着建筑商可以将BIM数据集带到现场并在空间移动。

这一过程发生在不同的沉浸程度，因为平台与手持设备（例如智能手机和平板电脑）或头盔和眼镜集成在一起后决定了构建者的整个视野​​。这些增强视觉效果可用于评估施工安全、项目工作流程和冲突检测。

GAMMA AR使用AR叠加施工现场的3D BIM模型，用户可以在建造建筑物之前检测到错误，从而减少错误和各方之间不必要的来回往返。它还可用于在施工前使模型和设计可视化。

使用GAMMA AR跟踪作业现场进度的施工现场团队可以将现场收集的数据与Autodesk Build中的资产连接起来。然后，现场收集的GAMMA AR进度数据可以直接在Build管理的3D BIM模型中呈现出来。

团队可以使用Resolve进行整合，在虚拟现实中查看Autodesk Construction Cloud托管的模型。团队可以在虚拟现实中以语音转文本的方式留下评论、提取​​关键的2D文档来验证模型，以及在独立的虚拟现实设备上打开大型BIM项目。Resolve帮助项目更多地利用现有BIM资产，构建更安全、更高效、更可持续的设施。

vGIS.io将空间数据（BIM、GIS 和 3D 扫描）转换为建筑级数字孪生和增强现实。vGIS附带适用于Autodesk Civil 3D、Revit和Navisworks的插件，并直接与Autodesk Construction Cloud集成，以减少或消除为增强现实手工准备的数据。

欧特克的Workshop XR可以创建一个项目团队圆桌会议，虚拟化身可以在其中检查BIM模型并以1:1的比例进行探索。在这个虚拟空间中协作时，团队成员可以对模型进行放大、缩小和旋转，还可以剥离嵌入的数据层以诊断问题，并突出显示工作流程中的问题。Workshop XR还通过虚拟现实耳机，提供了新的沉浸感和表现力，因为同一团队（以他们的化身为代表）可以进入模型进行仔细观察。这一平台与Autodesk Construction Cloud完全融为一体，为技术和非技术人员提供了通用数据环境，以前所未有的方式直观地呈现了建筑工程。

XYZ Reality使施工团队能够在现场查看和定位BIM模型的全息图（精度达到3到5毫米之内），进行实时验证，并在施工的所有阶段当场立即做出决策。XYZ Reality结合了工程级增强现实技术和全面的项目控制，让业主和承包商准确、客观地管理和交付项目，并允许工作人员第一次就正确地建造项目。

5. 使用人工智能缩短项目时间并降低成本

人工智能就像经常与之配对的机器人技术一样，是一个极其广泛的研究领域，而它却常以狭隘的方式应用于建筑工地。在人工智能的支持下，技术平台可检测并预测安全风险、监控施工进度并标记延误、协调物联网 (IoT) 网络、驾驶无人机以及推断要嵌入BIM模型的新的元数据层。在大多数情况下，这些人工智能算法正在寻求提高时间效率和成本效率的途径和尽量减少碳排放的方法。

Bimmatch产品识别和采购平台使用人工智能为给定项目选择理想的物料和组件，并根据成本、碳足迹等进行评估。这一平台（作为Autodesk Revit 插件）可以自动生成物料清单，并有望将手工搜索材料和组件的时间减少75%。

6. 利用扩展的BIM功能管理成本、进度和其他有关事宜

Autodesk BIM Collaborate、Revit和Navisworks等BIM产品作为与建筑工地数据流连接的工程建设和运营（AECO）项目的三维表示形式，正在逐渐获得人们的关注。

与此同时，BIM已经超越了纯粹的视觉表示，正在演变为更复杂的维度。这些新的迭代深入了项目管理更细致的层面。BIM级别（或“维度”）正在扩展，以纳入项目进度、预算等，所有这些都向模型添加了新的元数据类型。

例如，4D BIM常被定义为整合项目进度和排序，允许建筑商查看正在施工的各个元素如何与总体规划保持一致，并实时验证其正确性和安装顺序。

5D BIM整合了成本数据，为各个元素分配美元值，并根据施工现场的变化生成更新的预算。例如，Galliford Try、Costain和Atkins的一家合资企业使用5D BIM为英国利物浦扩建了一家为60万人口供水的老化水处理厂。通过使用Navisworks Manage和Autodesk Construction Cloud，联合团队使用数字模型在施工前排练施工顺序，并从模型中得出成本估算，从而帮助对泵站和其他元素进行基于价值的工程设计。

接下来的几个新的BIM 维度的定义较少，不过6D BIM已被定义为管理建筑元素的可持续性和碳足迹，而7D BIM则被确定为整合维护、管理和运营数据，同时处理维护计划、保修、检查等事宜。

最终，随着设计、施工和运营的所有阶段都集成到数字领域，BIM将涵盖这里讨论的所有通过平台插入并互流互通的其他技术。

7. 使用物联网跟踪联网设备

建筑业的物联网是整个工地的硬件网络，它正在成为协调运行具有成本效益和时间效率的工地所需数据的基础。机器人和无人机（可能会扫描现场是否有未完成的工作）需要物联网将其活动报告给管理数字模型。联网的跌倒传感器和其他可穿戴设备可以使建筑工地更加安全。对于单独的施工工具和车辆来说，物联网可以监控其使用情况并能判断出是否需要对其进行维护和维修，所以，它们也可以从物联网中受益。

瑞典建筑公司Skanska一直在开发一个机器学习平台，用来优化大型运输车（卡车）在建筑工地之间的循环方式，将它们联网以最大限度地提高效率和控制成本。Skanska与挪威科技公司Ditio合作，正在构建一个人工智能平台，该平台将优化卡车路线，以最大限度地减少空转和停工时间、燃料使用和维护费用。

Tenna公司生产可固定在设备和车辆上的资产跟踪装置。工具包括用于卡车等大型车辆的车队跟踪器、用于大型机械的无线GPS跟踪器、用于小型设备的蓝牙跟踪器以及用于电动工具等小型物品的二维码。管理人员可以在地图上查看其资产的位置，并查看过去的使用和维护记录。

8. 使用高级分析工具进行更深入的挖掘

新建筑技术的价值不仅仅限于现场状况的视觉呈现。众多文档和合同管理应用程序使工程建设和运营团队成员能够跟踪时间和项目的变化、检查供应商资格预审、将供应商与项目进行匹配、验证劳动法合规性，并与所有相关方快速共享信息。

借助Autodesk Construction Cloud中的数据连接工具，团队可以充分利用自己的数据，而不仅仅是依靠基本的报告或开箱即用的仪表板。数据连接器允许团队从平台提取数据，用以在其他商业智能工具中进行更多定制的“切片和切块”。此外，通过数据连接器，与Microsoft Fabric进行的简约集成可以轻松提取数据并将其与其他数据源相结合，从而释放所有数据的潜力，并为潜在的AI增长奠定基础。

Toric为施工团队提供与BIM兼容的详细数据可视化工具，整合并解释来自从Autodesk Civil 3D到Pinterest的20 多个应用程序的数据，无需任何编码专业知识就能以直观易读的格式（图表、表格、模型、文本等）进行组织。

9. 使用激光雷达和无人机生成详细的3D模型

与机器人技术一样，无人机正在成为建筑商需要最大限度提高建筑工地管理效率的关键硬件。消费级无人机市场已呈现出爆炸式增长，大量用于创建超详细工地地图和监控施工进度的多功能摄影测量应用程序已进入建筑工地。

但无人机的飞行时间受到为其提供动力的锂离子电池技术的严重限制：消费级无人机最多只能飞行30分钟。这就使氢动力电池公司H2GO有了将其紧凑型燃料电池技术应用于空中无人机的动力。H2GO的电池安全且轻便，使用寿命是典型锂离子电池的三倍，并且碳排放量为零。

新一代无人机正在采用激光雷达技术，使用固定翼和四轴直升无人机在空中创建详细的3D模型。激光雷达利用每秒向目标闪烁数千次的激光创建的点云来组装模型，提供比典型摄影测量更丰富的形式和纹理细节，使其更适合对森林、密集树叶和特殊地形的测量。此外，具有复杂形式特征和需要定期检查的独特连接元素的建筑物也将需要激光雷达。

DroneDeploy是领先的企业级场点现实平台。该软件将工地、结构和资产转换为易于理解的数字表达形式，为施工团队提出有价值的见解。通过绘图、3D建模、分析和报告，DroneDeploy提供任何场点（内部或外部建筑物和土方工程）的详细且准确的数字复制品，使项目团队能够采取行动、节省时间并降低不可预见的成本。DroneDeploy的高分辨率航空地图和360度图像可以导入Autodesk Build、Autodesk Docs或BIM 360。

Cintoo Cloud 将地面激光扫描数据转换为 BIM兼容的现实数据。该数据可以共享、注释、查看、测量和分发，用于扫描到BIM工作流程。有利的是，每个扫描位置都可以转换为比源点云小20倍的3D网格，从而提高设计文件的精确性。项目团队可以将一组扫描、工作区域、切片和裁剪或整个项目复原到其原始的点云格式，以便在Autodesk AutoCAD、Revit、或Navisworks等桌面应用程序中使用。

Hammer Missions制作地图、模型和检查报告无人机软件。该公司为外墙、屋顶、风力涡轮机、无线蜂窝塔、太阳能电池板等提供一套标准的检测应用程序，以及独特的库存测量功能。该功能使建筑商只需在空中检查后点击几下即可测量出松散建筑骨料（沙子、砾石、泥土、盐）的确切体积。该软件可以为给定场点创建自动飞行计划并组装其3D模型。用户可以从这里开始设置库存的界限，软件则计算出它的体积。

10. 通过更高水平的预加工，设计变得更加灵活

采用乐高积木的直观模块组装建筑物曾经是人们的一个梦想，但这种希望以往常常以心碎告终。如今的预加工先驱者已经专注于材料科学和机器人技术，能够绕开以往阻碍创新者的材料不可扩缩的短板。

模块化结构几乎没有消失；英国工程公司Bryden Wood使用面向制造和装配的设计（DfMA）流程为伦敦希思罗机场和盖特威克机场建造了一系列模块化走廊。这些都是在建筑工地附近的制造设施中建造的，然后吊装到位。

几家年轻公司正在寻求3D打印，为模块化建设提供兼具精确、高效的标准化和设计灵活性的成功组合。Mighty Buildings提供3D打印和场外模块化施工流程的混合方案。该公司使用一种由60% 再生玻璃制成的专有低排放建筑材料，据称其重量是混凝土的70%，强度是混凝土的五倍。这种材料使用紫外线在场外固化，并且可以设置为各种定制的形式和形状。

Icon Build在用一种名为Carbon X的低碳混凝土生产3D打印房屋，这种混凝土的碳排放量比该公司之前的混合物减少了42%。麻省理工学院混凝土可持续发展中心认为，它是产品整个生命周期中碳含量最低的施工方法。它甚至可以与标准的木结构房屋相媲美，产生的碳排放量比框架房屋少2%至6%。虽然Icon Build最初的3D打印机器人是建造单层建筑的龙门架，但其最新版本Phoenix铰接式机器人手臂已经可以建造多层建筑。它全长33米，可以用卡车从场外运送到现场，然后运走，并可构建建筑物外壳之外的元素，例如地基和屋顶。

随着这些技术的成熟和技术熟练程度的提高，它们将失去作为离散产品和工具的定义，最终被纳入无所不包的数据环境中。BIM很可能会担当主协调员的角色。如此一来，BIM的功能将从可视化工具转变为整体施工管理工具。