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2017年10月,，一位名叫索菲亞的AI機器人創(chuàng)造了歷史,，她能言善辯、表情豐富,，成為全球首個被賦予公民權的機器人,。她的誕生，被視為第四次工業(yè)革命的標志性時刻,。

與人類此前經(jīng)歷的蒸汽機時代,、電氣化時代、信息化時代三次工業(yè)革命相比,，正在進行中的第四次工業(yè)革命,，則是由人工智能、生命科學,、物聯(lián)網(wǎng),、機器人等技術革新組成，這些創(chuàng)新會帶來物理空間,、網(wǎng)絡空間和生物空間的三重交互,，工業(yè)化與信息化、智能化的深度融合,。

新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在孕育興起,。“工業(yè)4.0”“中國制造2025”等國內外戰(zhàn)略紛紛明確了智能制造的發(fā)展目標,，傳統(tǒng)建造業(yè)也將迎來深刻變革,。為此，面向技術現(xiàn)狀及未來需求,，亟待圍繞橋梁智能設計,、智能施工及裝備、裝配式結構及高性能材料,、智能管養(yǎng)等方面,，全面開展橋梁智能建造技術研發(fā)與實踐，進一步提高我國橋梁建設水平,。

在橋梁建造的轉型之路上,，中國橋梁界有哪些得與失,、成就與瓶頸,、經(jīng)驗與困惑,？本刊記者采訪了多位專家，帶您探究橋梁智能建造背后的“智慧”,。

傳統(tǒng)的橋梁建造屬于勞動密集型行業(yè),，主要模式是混凝土攪拌站+產(chǎn)業(yè)工人+橋吊，無論是鋼筋的綁扎,、混凝土的澆筑還是鋼材的切割,、焊接、涂裝等,，均靠產(chǎn)業(yè)工人操作,，生產(chǎn)方式落后。這種方式已經(jīng)沿用了上百年,，直到目前,，占我國90%以上的中小橋梁和城市橋梁，仍采用傳統(tǒng)建造方式,，離真正的工業(yè)化建造還有很大差距,。

浙江省交通集團副總工程師兼浙交建設總工程師方明山認為，隨著我國對橋梁工程高品質的日益追求,、人口紅利的消失及國家環(huán)保的嚴格要求,，傳統(tǒng)橋梁建造方式所面臨的資源、環(huán)境,、人力等制約問題將愈發(fā)凸顯,，難以滿足新時代橋梁建造的發(fā)展，迫切需要轉變建造方式,，改變過去勞動密集型且粗放型發(fā)展方式,。當前正在加速推進的第四次工業(yè)革命和信息、數(shù)字化技術發(fā)展,，將推動橋梁建造朝著綠色化,、工業(yè)化和智慧化程度更高的新型建造方式發(fā)展。

目前看來,，傳統(tǒng)的橋梁建造方式存在諸多弊端或不足,。首先，這種以勞動密集型為特征的橋梁建造方式,，在生產(chǎn)過程中,，人的因素仍然占據(jù)主導，工程的質量,、安全及進度與一線施工作業(yè)工人隊伍的素質息息相關,。隨著中國社會老齡化的到來，施工作業(yè)工人隊伍在迅速萎縮；特別是有經(jīng)驗,、有素質,、有責任的工人越來越稀缺。人工作業(yè)成本高,、作業(yè)效率低,、安全管控風險高等傳統(tǒng)的人工作業(yè)弊端仍未得到根本改變。

近年來,，橋梁生產(chǎn)正朝著構件制作工廠化,、機械化、預制化生產(chǎn)的方向發(fā)展,，但與先進的制造業(yè)對標,，在自動化、流水化,、信息化等方面,，仍有較大差距；橋梁構件安裝現(xiàn)場作業(yè)受氣候,、環(huán)境條件因素干擾大,，安裝作業(yè)效率和作業(yè)精度有待提升。

傳統(tǒng)的建造方式也給現(xiàn)場管理帶來難題,。尤其是工程管理方對人,、機、料,、法及環(huán)等生產(chǎn)要素的集約管控度仍然較低,，生產(chǎn)組織方式不夠先進，橋梁建造仍然存在建筑材料資源,、人力資源及環(huán)境資源等資源要素分配不均衡,、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同度不高、資源消耗過高,、生產(chǎn)效能低及投入產(chǎn)出比低的困境,。

在傳統(tǒng)模式下，工程管理決策效率低且科學性差,，受制于工程信息的及時性,、準確性及完整性制約。工程信息的采集和分析能力不匹配,。一方面存在海量數(shù)據(jù),、數(shù)據(jù)過載的普遍現(xiàn)象；另一方面又存在信息孤島,、數(shù)據(jù)斷鏈乃至數(shù)據(jù)真實性等諸多問題,，工程質量可追溯性差,，項目成本分析和管控水平不高，工程安全管控仍處于被動狀態(tài),。

中交第二航務工程局有限公司副總工程師,、常泰長江大橋指揮長徐剛認為，要打破傳統(tǒng)建造業(yè)的瓶頸,，應考慮如何最大程度減少勞動力投入，提高橋梁建造品質及效率,，降低施工成本和安全風險,，這些都是當前需要解決的重大課題。因此,，建造方式的轉型勢在必行,。

當前，我國橋梁建設正向工業(yè)化,、數(shù)字化建造變革,，未來還將融入先進的智能制造技術，向智能建造方向發(fā)展,。盡管工業(yè)化,、數(shù)字化建造技術取得了初步發(fā)展，但技術應用還處于起步階段,。例如預制裝配式新型橋梁結構,，由于專用設備、體外預應力造價偏高等原因,，總體經(jīng)濟效益還難以體現(xiàn),。隨著新型工業(yè)化、數(shù)字化轉型等國家戰(zhàn)略的實施,，橋梁工業(yè)化需求和項目建設規(guī)模逐步提升,，工業(yè)化智能建造的效益必將凸顯。

深中通道管理中心副主任兼總工程師宋神友表示,，我國建筑業(yè)由傳統(tǒng)的建造方式向工業(yè)化,、數(shù)字化建造變革仍然面臨著不少的挑戰(zhàn)。首先是來自理念方面的挑戰(zhàn),。一橋四方(業(yè)主,、設計、施工,、監(jiān)理)已經(jīng)習慣了傳統(tǒng)建造方式,，對于推行工業(yè)化建造、數(shù)字化建造的必要性,、迫切性有一定抵觸和畏難情緒,，需要理念的轉變,。

其次是技術的挑戰(zhàn)。無論是混凝土的智能澆筑,、自動振搗,，鋼筋的自動化平面彎折、立體彎折,，鋼結構的智能焊接,、涂裝，均需要研發(fā)新裝備及控制系統(tǒng),，設備及系統(tǒng)的成熟性需要不斷探索及積累,，還要面臨工程建造復雜性的挑戰(zhàn)。大型橋梁工程生產(chǎn)體系高度復雜,，點多面廣,，且公路橋梁結構非標設計居多，給全面全過程實現(xiàn)數(shù)字化轉型帶來了很大挑戰(zhàn),。

最關鍵的一點,，來自“成本”層面的挑戰(zhàn)。工程建造涉及大量的固定資產(chǎn)投資,，是一個對成本高度敏感的產(chǎn)業(yè),。數(shù)字化轉型意味著投入的增加，生產(chǎn)線升級改造和信息化建設需要投入大量資金,，顯著增加企業(yè)的經(jīng)濟負擔,。特別是如果某些領域的數(shù)字化不能帶來直接的價值增值，沒有相應的利益合理分配機制,，就難以形成市場內在動力,。因此，由傳統(tǒng)的建造方式向工業(yè)化,、數(shù)字化建造變革還需要國家政策扶持,。

挑戰(zhàn)與機遇總是并存。我國橋梁建設處于高速發(fā)展階段,，市場發(fā)展?jié)摿薮?。在整個制造業(yè)大力推行智能制造的大背景下，橋梁制造相關產(chǎn)業(yè)均在大力促進轉型升級,，各行業(yè)相互促進,，有利于實現(xiàn)全面智能制造。

方明山認為,，工業(yè)化,、數(shù)字化建造將促進生產(chǎn)方式、生產(chǎn)效能的大提升,，橋梁建造綜合效益的最大化,，并將改變傳統(tǒng)建造管理由管人向管物,、由分散管理向集成管理、由被動管理向主動管控,、由信息輔助決策向信息智能決策的全方位轉變,。以設計標準化、構件預制化,、施工裝配化,、管控信息化等為特征的新橋梁工業(yè)化理念正悄然形成。未來,，以人工智能為代表的一批新的信息,、數(shù)字化技術的工程研發(fā)應用將面臨諸多新機遇。

同時,，跨界技術的有機融合，也將給橋梁行業(yè)注入新的動力,。當今信息與數(shù)字技術發(fā)展日新月異,，信息與數(shù)字化技術自身迭代更新周期短、速度快,，而橋梁建造周期長,、技術更新慢；數(shù)字化技術研發(fā)周期短,，而橋梁建造新技術培育周期長,。這兩大方面均存在較大矛盾，如何有效處理這些矛盾,，將決定信息化,、數(shù)字化技術能否賦能橋梁建造的成敗。同時,，橋梁建造將土木工程技術,、工業(yè)制造技術、數(shù)字技術等跨界融合,，橋梁建造者的知識體系需要適時更新和重構,，其技能和水平將面臨新的考驗?？梢灶A見,，現(xiàn)有橋梁裝備的數(shù)字化改造和升級、智能化新裝備的研發(fā),、橋梁產(chǎn)業(yè)數(shù)字化及橋梁數(shù)字產(chǎn)業(yè)化等各個環(huán)節(jié),，都將面臨諸多新機遇。

總而言之,，轉變建造方式必然使橋梁建造的上下游相關單位面臨轉變固有思想觀念和管理模式,，短期內增加資金投入的挑戰(zhàn),，但同時也給相關單位提供了通過管理創(chuàng)新、技術創(chuàng)新,，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質,，成為行業(yè)領先者的機遇。

對于我國公路橋梁工程項目而言,，當前智慧工地及智慧工廠中的“智慧”還只是概念階段,，現(xiàn)階段的智慧還停留于信息化層面。橋梁建造從信息化到數(shù)字化,、智能化,，再到智慧化，是未來發(fā)展的大方向,，還有較長的路要走,。

近年來，在各項大型橋梁工程中,，我國的橋梁建設者作了諸多探索,。據(jù)徐剛介紹，正在施工中的常泰長江大橋,，研發(fā)并應用了一批具有工業(yè)化,、數(shù)字化、智能化特征的建造技術,，如大型沉井鋼結構的數(shù)字化加工,，沉井數(shù)字化、智能化施工技術與系列核心裝備,，基于“鋼筋部品”和“造塔機”的超高索塔工業(yè)化建造技術,，以及基于AI識別的鋼筋加工廠、水上電子圍欄,、人員定位等智慧工地的建設,，基于BIM的項目信息化管理系統(tǒng)的應用，在提升效率,、提高工程質量,、實現(xiàn)機械化換人和自動化減人來確保安全等方面均發(fā)揮了巨大作用，也取得了較好的效果,。

方明山介紹,，在建的杭紹甬智慧高速（杭紹段）項目，于2021年開展了智慧建設頂層設計方案征集活動,，獲得了業(yè)界的積極支持和響應,。在此基礎上，構建了“智慧黨建,、智慧管理,、智慧建造及智慧安監(jiān)”四位一體的智慧建設體系,。經(jīng)過近一年時間的研發(fā)，體系構建已經(jīng)完成,，并開始投入工程運行,，系統(tǒng)賦能工程建設的效能得以初步呈現(xiàn)。由于經(jīng)費和時間所限,，目前的體系還處于初級階段,，尚有很多提升空間，在后續(xù)的項目中,，還將繼續(xù)改進和完善,，最終實現(xiàn)智慧建設。

集“橋-島-隧-水下樞紐互通”于一體的世界級超大型跨海交通集群工程深中通道,，在項目建設之初,，就以項目需求為導向，以“兩化融合”（工業(yè)化,、信息化）為基礎,，以《中國制造2025》為契機，以提質增效為中心,，充分應用大數(shù)據(jù),、云計算,、物聯(lián)網(wǎng),、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術,，策劃和推行了跨海集群工程智能建造體系,。“包括鋼殼及鋼箱梁智能制造,、鋼殼混凝土智能澆筑,、鋼筋部品化及超高索塔垂直工廠化建造、智慧梁場,、智慧安裝,、智慧工地等六大方面，全面提升項目建設的自動化,、數(shù)字化,、網(wǎng)絡化、智能化建造水平,，推進我國橋梁制造向信息化,、智能化發(fā)展，全面促進橋梁建造產(chǎn)業(yè)的轉型升級,?！彼紊裼呀榻B道,。

橋梁工業(yè)化建造是智能建造的基礎。盡管珠玉在前,，但客觀來說,，我國橋梁工程工業(yè)化水平仍處于探索階段，工業(yè)化整體效益遠未發(fā)揮出來,。普遍還存在一次性投入大,、產(chǎn)出效益低等困境，短時期在全國推廣還有困難,，特別是在經(jīng)濟相對落后的地區(qū)及偏遠山區(qū),，橋梁工業(yè)化推廣有待時日。比較可行的方式是先從項目構件預制工業(yè)化,、施工現(xiàn)場工點的局部工業(yè)化做起,，再到橋梁產(chǎn)業(yè)的全面工業(yè)化。近年來,，我國橋梁構件預制工業(yè)化正如火如荼,，而工點工廠化在一些大型橋梁工程中也已取得突破，如寧波舟山港主通道工程推行工點工廠,、深中通道工程研發(fā)了空中造塔機等都較好體現(xiàn)了工點工廠化新理念,。

智能建造是橋梁行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級的發(fā)展方向，身處其中的任何一方都無法改變這種趨勢,，只有順勢而為才能有所作為,，不被時代淘汰。但這個轉變不會是一蹴而就的,，地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展程度不同,，企業(yè)對轉變的需求程度不一，需要根據(jù)自身條件制定相應的政策,，找到適合自己的轉型之路,。

智能建造的最終目的，是“提質,、增效,、降本、減碳,、可追溯”,，通過應用智能化裝備及系統(tǒng)，提高建造過程的智能化水平,，減少對人的依賴,，達到提高安全性、品質和工效的目的，提高建筑的性價比和可靠性,，從而提高社會生產(chǎn)力,。

目前，我國橋梁行業(yè)正處于工業(yè)化建造尚未完全鋪開,、數(shù)字化建造剛剛起步的階段,，離真正實現(xiàn)智能建造還有較大距離。

橋梁要實現(xiàn)智能建造,，標準化非常重要,。盡管在20世紀六七十年代，我國就開始了預制裝配等工業(yè)建造技術的嘗試,，也編制了相關標準,。然而新時期的全預制化裝配理念，從根本上發(fā)生了變革,，需要新的標準來支撐,。

方明山認為，隨著橋梁工業(yè)化,、數(shù)字化建造的變革,，傳統(tǒng)橋梁建造體系已無法適應工業(yè)化、數(shù)字化建造變革新要求,，亟待構建一套更高效,、更節(jié)能、更綠色,、更低碳,、更環(huán)保的橋梁建造體系，以充分發(fā)揮工業(yè)化,、數(shù)字化賦能傳統(tǒng)橋梁建造作用,。為此,，亟待構建橋梁工業(yè)化,、數(shù)字化技術標準體系，以指導,、規(guī)范橋梁建造的設計,、施工及管理，提升設計水平和施工效能和工程質量,?！叭ツ晡覀儬款^高校、施工及軟件開發(fā)商等單位,，聯(lián)合申請了中國工程建設標準化協(xié)會有關《高速公路智慧建設團體標準》的編制,，目前，標準大綱初稿已基本形成,。在此期間,，深切感受到業(yè)內對高速公路智慧建設的高度關注和極大熱情,，但也深感智慧建設的認知極為不均衡、不統(tǒng)一,?？傮w感覺業(yè)內對于智慧建設的認識還處于萌芽狀態(tài)，認知上還存在諸多誤區(qū)和困惑,。諸如,，對于智慧與智能的定義和界定似乎還存在很大歧義，對于智慧化程度的定義也沒有合適的標準可循,，對于智慧建設標準的框架,、廣度和深度也很難準確把握……諸多困惑有待業(yè)內共同攜手推進解決?！?/p>

在橋梁行業(yè),，“怎樣才算是智能制造”這個問題的衡量標準，目前還沒有形成共識,，但業(yè)內人士已關注到標準的缺失和滯后所帶來的掣肘,。宋神友表示，沒有技術標準可循的情況都是暫時的,，部分技術標準有時會落后于經(jīng)濟和技術的發(fā)展也是正常的,。“智能建造涉及的范圍很廣,，目前還處于發(fā)展階段,，需要不斷的摸索和探求，現(xiàn)階段還無法用單獨的一兩個指標來衡量某項工程是否實現(xiàn)智能建造的標準,。目前,，依托深中通道項目，我們和相關部門正在就橋梁建造行業(yè)的智能制造相關標準展開研究,。我們在實踐中不一定只依據(jù)國家標準或行業(yè)標準,，也可以將團體標準和企業(yè)標準作為補充?！?/p>

橋梁智能建造的發(fā)展方向是加大智能制造投入,，通過自動化減人、機械化換人,，逐步把人從繁重的體力勞動和腦力勞動中解放出來,，充分利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng),、智能傳感,、人工智能等新技術，實現(xiàn)橋梁全生命周期的智能化，包括橋梁的智能設計,、智能建造,、智能運維，從而實現(xiàn)橋梁行業(yè)低碳可持續(xù)發(fā)展,。

針對未來我國橋梁智能建造的發(fā)展,，徐剛建議，要構建架構完善的技術體系,，打造從基礎層面,、支撐平臺、關鍵技術,、產(chǎn)品及應用的5個層次的技術體系,；要加強核心領域的技術攻關，對涉及智能建造的橋梁設計,、裝配式結構,、高性能材料、施工與裝備,、傳感與監(jiān)控,、運營管理等開展深入研究，推進全產(chǎn)業(yè)鏈的智能化發(fā)展,；要提升核心技術的統(tǒng)籌能力,，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等都是以計算機專業(yè)為主導的新興技術,，如何統(tǒng)籌這些技術在橋梁建造中的應用成為關鍵,；要打造專業(yè)齊全的研發(fā)團隊，目前我國智能建造相關領域人才仍嚴重缺乏,，亟需建立智能建造技術研發(fā)團隊和人才梯隊,，培養(yǎng)一定數(shù)量既懂工程技術，又具有數(shù)字化思維的復合型人才,。

橋梁智能建造本身就是一個多學科融合的研究方向,，前沿領域的技術創(chuàng)新是智能建造的發(fā)展基礎。BIM技術,、物聯(lián)網(wǎng)技術,、3D打印技術,、人工智能技術,、云計算技術和大數(shù)據(jù)技術等不同技術之間相互獨立又相互聯(lián)系。未來,，這些新科技,、新成果等前沿技術的突破，必將加速橋梁智能建造系統(tǒng)相應核心技術的迭代升級，推動橋梁產(chǎn)業(yè)踏上新臺階,。