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(gè)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(shí)刻。

與人類(lèi)此前經(jīng)歷的蒸汽機時(shí)代、電氣化時(shí)代、信息化時(shí)代三次工業(yè)革命相比，正在進(jìn)行中的第四次工業(yè)革命，則是由人工智能、生命科學(xué)、物聯(lián)網(wǎng)、機器人等技術(shù)革新組成，這些創(chuàng )新會(huì )帶來(lái)物理空間、網(wǎng)絡(luò )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?！肮I(yè)4.0”“中國制造2025”等國內外戰略紛紛明確了智能制造的發(fā)展目標，傳統建造業(yè)也將迎來(lái)深刻變革。為此，面向技術(shù)現狀及未來(lái)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、智能管養等方面，全面開(kāi)展橋梁智能建造技術(shù)研發(fā)與實(shí)踐，進(jìn)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(fǎng)了多位專(zhuān)家，帶您探究橋梁智能建造背后的“智慧”。

傳統的橋梁建造屬于勞動(dòng)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(wú)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(zhù)我國對橋梁工程高品質(zhì)的日益追求、人口紅利的消失及國家環(huán)保的嚴格要求，傳統橋梁建造方式所面臨的資源、環(huán)境、人力等制約問(wèn)題將愈發(fā)凸顯，難以滿(mǎn)足新時(shí)代橋梁建造的發(fā)展，迫切需要轉變建造方式，改變過(guò)去勞動(dòng)密集型且粗放型發(fā)展方式。當前正在加速推進(jìn)的第四次工業(yè)革命和信息、數字化技術(shù)發(fā)展，將推動(dòng)橋梁建造朝著(zhù)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(lái)，傳統的橋梁建造方式存在諸多弊端或不足。首先，這種以勞動(dòng)密集型為特征的橋梁建造方式，在生產(chǎn)過(guò)程中，人的因素仍然占據主導，工程的質(zhì)量、安全及進(jìn)度與一線(xiàn)施工作業(yè)工人隊伍的素質(zhì)息息相關(guān)。隨著(zhù)中國社會(huì )老齡化的到來(lái)，施工作業(yè)工人隊伍在迅速萎縮；特別是有經(jīng)驗、有素質(zhì)、有責任的工人越來(lái)越稀缺。人工作業(yè)成本高、作業(yè)效率低、安全管控風(fēng)險高等傳統的人工作業(yè)弊端仍未得到根本改變。

近年來(lái)，橋梁生產(chǎn)正朝著(zhù)構件制作工廠(chǎng)化、機械化、預制化生產(chǎn)的方向發(fā)展，但與先進(jìn)的制造業(yè)對標，在自動(dòng)化、流水化、信息化等方面，仍有較大差距；橋梁構件安裝現場(chǎng)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。

傳統的建造方式也給現場(chǎng)管理帶來(lái)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(jìn)，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(guò)高、生產(chǎn)效能低及投入產(chǎn)出比低的困境。

在傳統模式下，工程管理決策效率低且科學(xué)性差，受制于工程信息的及時(shí)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。一方面存在海量數據、數據過(guò)載的普遍現象；另一方面又存在信息孤島、數據斷鏈乃至數據真實(shí)性等諸多問(wèn)題，工程質(zhì)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(dòng)狀態(tài)。

中交第二航務(wù)工程局有限公司副總工程師、常泰長(cháng)江大橋指揮長(cháng)徐剛認為，要打破傳統建造業(yè)的瓶頸，應考慮如何最大程度減少勞動(dòng)力投入，提高橋梁建造品質(zhì)及效率，降低施工成本和安全風(fēng)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、數字化建造變革，未來(lái)還將融入先進(jìn)的智能制造技術(shù)，向智能建造方向發(fā)展。盡管工業(yè)化、數字化建造技術(shù)取得了初步發(fā)展，但技術(shù)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(zhuān)用設備、體外預應力造價(jià)偏高等原因，總體經(jīng)濟效益還難以體現。隨著(zhù)新型工業(yè)化、數字化轉型等國家戰略的實(shí)施，橋梁工業(yè)化需求和項目建設規模逐步提升，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)由傳統的建造方式向工業(yè)化、數字化建造變革仍然面臨著(zhù)不少的挑戰。首先是來(lái)自理念方面的挑戰。一橋四方(業(yè)主、設計、施工、監理)已經(jīng)習慣了傳統建造方式，對于推行工業(yè)化建造、數字化建造的必要性、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(shù)的挑戰。無(wú)論是混凝土的智能澆筑、自動(dòng)振搗，鋼筋的自動(dòng)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，設備及系統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。大型橋梁工程生產(chǎn)體系高度復雜，點(diǎn)多面廣，且公路橋梁結構非標設計居多，給全面全過(guò)程實(shí)現數字化轉型帶來(lái)了很大挑戰。

最關(guān)鍵的一點(diǎn)，來(lái)自“成本”層面的挑戰。工程建造涉及大量的固定資產(chǎn)投資，是一個(gè)對成本高度敏感的產(chǎn)業(yè)。數字化轉型意味著(zhù)投入的增加，生產(chǎn)線(xiàn)升級改造和信息化建設需要投入大量資金，顯著(zhù)增加企業(yè)的經(jīng)濟負擔。特別是如果某些領(lǐng)域的數字化不能帶來(lái)直接的價(jià)值增值，沒(méi)有相應的利益合理分配機制，就難以形成市場(chǎng)內在動(dòng)力。因此，由傳統的建造方式向工業(yè)化、數字化建造變革還需要國家政策扶持。

挑戰與機遇總是并存。我國橋梁建設處于高速發(fā)展階段，市場(chǎng)發(fā)展潛力巨大。在整個(gè)制造業(yè)大力推行智能制造的大背景下，橋梁制造相關(guān)產(chǎn)業(yè)均在大力促進(jìn)轉型升級，各行業(yè)相互促進(jìn)，有利于實(shí)現全面智能制造。

方明山認為，工業(yè)化、數字化建造將促進(jìn)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，并將改變傳統建造管理由管人向管物、由分散管理向集成管理、由被動(dòng)管理向主動(dòng)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(lái)，以人工智能為代表的一批新的信息、數字化技術(shù)的工程研發(fā)應用將面臨諸多新機遇。

同時(shí)，跨界技術(shù)的有機融合，也將給橋梁行業(yè)注入新的動(dòng)力。當今信息與數字技術(shù)發(fā)展日新月異，信息與數字化技術(shù)自身迭代更新周期短、速度快，而橋梁建造周期長(cháng)、技術(shù)更新慢；數字化技術(shù)研發(fā)周期短，而橋梁建造新技術(shù)培育周期長(cháng)。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、數字化技術(shù)能否賦能橋梁建造的成敗。同時(shí)，橋梁建造將土木工程技術(shù)、工業(yè)制造技術(shù)、數字技術(shù)等跨界融合，橋梁建造者的知識體系需要適時(shí)更新和重構，其技能和水平將面臨新的考驗?？梢灶A見(jiàn)，現有橋梁裝備的數字化改造和升級、智能化新裝備的研發(fā)、橋梁產(chǎn)業(yè)數字化及橋梁數字產(chǎn)業(yè)化等各個(gè)環(huán)節，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(guān)單位面臨轉變固有思想觀(guān)念和管理模式，短期內增加資金投入的挑戰，但同時(shí)也給相關(guān)單位提供了通過(guò)管理創(chuàng )新、技術(shù)創(chuàng )新，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)，成為行業(yè)領(lǐng)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(chǎng)中的“智慧”還只是概念階段，現階段的智慧還停留于信息化層面。橋梁建造從信息化到數字化、智能化，再到智慧化，是未來(lái)發(fā)展的大方向，還有較長(cháng)的路要走。

近年來(lái)，在各項大型橋梁工程中，我國的橋梁建設者作了諸多探索。據徐剛介紹，正在施工中的常泰長(cháng)江大橋，研發(fā)并應用了一批具有工業(yè)化、數字化、智能化特征的建造技術(shù)，如大型沉井鋼結構的數字化加工，沉井數字化、智能化施工技術(shù)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(shù)，以及基于A(yíng)I識別的鋼筋加工廠(chǎng)、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的應用，在提升效率、提高工程質(zhì)量、實(shí)現機械化換人和自動(dòng)化減人來(lái)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(kāi)展了智慧建設頂層設計方案征集活動(dòng)，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”四位一體的智慧建設體系。經(jīng)過(guò)近一年時(shí)間的研發(fā)，體系構建已經(jīng)完成，并開(kāi)始投入工程運行，系統賦能工程建設的效能得以初步呈現。由于經(jīng)費和時(shí)間所限，目前的體系還處于初級階段，尚有很多提升空間，在后續的項目中，還將繼續改進(jìn)和完善，最終實(shí)現智慧建設。

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(zhì)增效為中心，充分應用大數據、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術(shù)，策劃和推行了跨海集群工程智能建造體系?！鞍ㄤ摎ぜ颁撓淞褐悄苤圃?、鋼殼混凝土智能澆筑、鋼筋部品化及超高索塔垂直工廠(chǎng)化建造、智慧梁場(chǎng)、智慧安裝、智慧工地等六大方面，全面提升項目建設的自動(dòng)化、數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化建造水平，推進(jìn)我國橋梁制造向信息化、智能化發(fā)展，全面促進(jìn)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(guān)來(lái)說(shuō)，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(lái)。普遍還存在一次性投入大、產(chǎn)出效益低等困境，短時(shí)期在全國推廣還有困難，特別是在經(jīng)濟相對落后的地區及偏遠山區，橋梁工業(yè)化推廣有待時(shí)日。比較可行的方式是先從項目構件預制工業(yè)化、施工現場(chǎng)工點(diǎn)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(lái)，我國橋梁構件預制工業(yè)化正如火如荼，而工點(diǎn)工廠(chǎng)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(diǎn)工廠(chǎng)、深中通道工程研發(fā)了空中造塔機等都較好體現了工點(diǎn)工廠(chǎng)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(wú)法改變這種趨勢，只有順勢而為才能有所作為，不被時(shí)代淘汰。但這個(gè)轉變不會(huì )是一蹴而就的，地區經(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(zhì)、增效、降本、減碳、可追溯”，通過(guò)應用智能化裝備及系統，提高建造過(guò)程的智能化水平，減少對人的依賴(lài)，達到提高安全性、品質(zhì)和工效的目的，提高建筑的性?xún)r(jià)比和可靠性，從而提高社會(huì )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(kāi)、數字化建造剛剛起步的階段，離真正實(shí)現智能建造還有較大距離。

橋梁要實(shí)現智能建造，標準化非常重要。盡管在20世紀六七十年代，我國就開(kāi)始了預制裝配等工業(yè)建造技術(shù)的嘗試，也編制了相關(guān)標準。然而新時(shí)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(lái)支撐。

方明山認為，隨著(zhù)橋梁工業(yè)化、數字化建造的變革，傳統橋梁建造體系已無(wú)法適應工業(yè)化、數字化建造變革新要求，亟待構建一套更高效、更節能、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、數字化賦能傳統橋梁建造作用。為此，亟待構建橋梁工業(yè)化、數字化技術(shù)標準體系，以指導、規范橋梁建造的設計、施工及管理，提升設計水平和施工效能和工程質(zhì)量?！叭ツ晡覀儬款^高校、施工及軟件開(kāi)發(fā)商等單位，聯(lián)合申請了中國工程建設標準化協(xié)會(huì )有關(guān)《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(guān)注和極大熱情，但也深感智慧建設的認知極為不均衡、不統一?？傮w感覺(jué)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(méi)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(jìn)解決?！?/p>

在橋梁行業(yè)，“怎樣才算是智能制造”這個(gè)問(wèn)題的衡量標準，目前還沒(méi)有形成共識，但業(yè)內人士已關(guān)注到標準的缺失和滯后所帶來(lái)的掣肘。宋神友表示，沒(méi)有技術(shù)標準可循的情況都是暫時(shí)的，部分技術(shù)標準有時(shí)會(huì )落后于經(jīng)濟和技術(shù)的發(fā)展也是正常的?！爸悄芙ㄔ焐婕暗姆秶軓V，目前還處于發(fā)展階段，需要不斷的摸索和探求，現階段還無(wú)法用單獨的一兩個(gè)指標來(lái)衡量某項工程是否實(shí)現智能建造的標準。目前，依托深中通道項目，我們和相關(guān)部門(mén)正在就橋梁建造行業(yè)的智能制造相關(guān)標準展開(kāi)研究。我們在實(shí)踐中不一定只依據國家標準或行業(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(guò)自動(dòng)化減人、機械化換人，逐步把人從繁重的體力勞動(dòng)和腦力勞動(dòng)中解放出來(lái)，充分利用大數據、物聯(lián)網(wǎng)、智能傳感、人工智能等新技術(shù)，實(shí)現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(shí)現橋梁行業(yè)低碳可持續發(fā)展。

針對未來(lái)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(shù)體系，打造從基礎層面、支撐平臺、關(guān)鍵技術(shù)、產(chǎn)品及應用的5個(gè)層次的技術(shù)體系；要加強核心領(lǐng)域的技術(shù)攻關(guān)，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、傳感與監控、運營(yíng)管理等開(kāi)展深入研究，推進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈的智能化發(fā)展；要提升核心技術(shù)的統籌能力，大數據、物聯(lián)網(wǎng)等都是以計算機專(zhuān)業(yè)為主導的新興技術(shù)，如何統籌這些技術(shù)在橋梁建造中的應用成為關(guān)鍵；要打造專(zhuān)業(yè)齊全的研發(fā)團隊，目前我國智能建造相關(guān)領(lǐng)域人才仍嚴重缺乏，亟需建立智能建造技術(shù)研發(fā)團隊和人才梯隊，培養一定數量既懂工程技術(shù)，又具有數字化思維的復合型人才。

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