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望江驿·遇见丨李嘉军:数字建设工程赋能智慧城市
发布时间:2020-10-21 00:00:00      

以物联网、大数据、人工智能等新技术为代表的数字浪潮席卷全球,物理世界和与之对应的数字世界正形成两大体系平行发展、相互作用,数字孪生技术应运而生,从制造业逐步延伸拓展至城市空间,让城市空间充满人性化。让建筑与人们对话,满足他们的需求,让他们感受到温暖,一直是建筑设计师孜孜以求的目标。今天就让设计师带我们走进浦东一些充满智慧的样板间。


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李嘉军

华建集团数创(上海)科技有限公司副董事长

上海土木工程学会计算机应用专业委员会主任委员


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主持人:您是教授级的高级工程师,我很想知道作为传统的工程师,每天的工作是做什么的?

李嘉军:我大概是28年前大学毕业进设计院,我是一名设计师。我那个时候进设计院,设计师主要的工作是画图,就是画草图,最早的时候我们是用丁字尺针管笔去画图纸。当然设计师除了画图之外,其实我们还会承担很多其它的一些工作,要把我们设计的一些思路和工程队进行技术的交底,到现场的一些指导,乃至于跟我们的供应商进行沟通交流,包括我们政府相关的一些管理部门来进行沟通。当然设计师还有一个非常重要的职责,就把一些新的技术运用到我们的工程项目里面去。应该说设计师还是一个非常有意义,而且是非常有趣的一项工作。

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上世纪50年代,华建集团前辈设计师正在进行中苏友好大厦

(现上海展览中心)设计绘图


主持人:我们是怎么把数字和建设工程联系在一起的,它的经历了哪些阶段?

李嘉军:我所在的建筑工程行业,又叫土木工程行业,我们经常自嘲是一个相对比较传统的,又土又木的一个行业,也是大家认为是一个信息化数字化程度相对比较落后的行业。但是我是长期从事这个行业的数字化技术的研发包括推广,其实这个行业数字化在十几年里面已经发生了天翻地覆地的发展。如果去总结它的整个发展阶段,我把它分为4个阶段。

第一个阶段是我刚进设计院的时候,刚开始还是手工绘图,但那个时候我们已经开始尝试用计算机进行辅助绘图。

第二个阶段是进入21世纪的时候,我们开始尝试团队协同设计。举个例子,我们一般设计建筑的话,其实有几大工种,简单称为叫五大最基本的工种,建筑、结构、水、暖、电等,它们各行其职。画图的时候,大家可以理解都在画一个建筑,只不过他负责里面不同的系统。我们的建筑工种是负责整个建筑的一些空间布局,然后结构要把建筑师的一些创意,让它树立起来,也就保证这个楼能够造出来,然后不能倒。水、暖、电负责里面的电器、上水、给水,还有空调、暖通、动力等等。大家把各个专业的图纸,我们采取的是一种拼装的方式,每个专业负责自己负责的内容。如果要引用其它专业的图纸,通过我们的计算机后台去进行拼装,我们称为叫协同设计。

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▲1988年建起了CAD工作站 设计师们进入电脑绘图时代


李嘉军:第三阶段,在2010年左右,我们称为叫进入到一个全新的三维设计时代,差不多世博会的时候。我们有一个专业的名词,那个年代开始在我们这个行业兴起,称为BIM,全称是Building information Modeling,建筑信息模型,第一个理解它是一个三维的设计,过去我们是画图纸,进入到三维以后,就像搭积木一样去把一个建筑搭出来,里面一个个构建,比如说我里面是柱、梁,还有门、窗,我在构建库里面把这个楼先搭出来,是这样来进行设计的。

现在我们行业已经慢慢进入到第四个阶段,我们称为智慧建筑阶段,智慧这个阶段其实我们更关注有几大特点,第一个其实我们不光是关注整个建筑的建设的过程,我们大量在关注建成以后的整个运营的维护阶段,一般我们设计建筑的生命周期可能是50-70年,我建造的周期可能就是5-7年,所以它只占到了10%左右,还有大概90%的时间就是我们运营维护的阶段。过去我们这个行业比较重建设,轻管理,这是一个很大的问题,所以现在我们提倡智慧建筑,它可能更关注的是后期的运营。如何为我们的用户,为我们的市民提供一个更好的体验。

所以从几个阶段的发展来讲,它最早是从解放提高个体的生产效率,到提高一个团队的效率,到实现一个团队的协同,包括到最后的全寿命周期的价值的应用,它有点像从点到线,到面,现在到体。

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▲如今MR技术开始应用在建筑设计领域


主持人:在浦东开发开放的建设当中,有哪些案例是通过数字化技术来设计的?

李嘉军:最早在践行我们整个工程行业,特别是现在这种三维的BIM的设计,包括智慧建筑,有这样几个案例,我觉得对这个行业的发展还是有很标志性的意义。最早的时候我们集团介入的是在浦东的喜马拉雅中心,它非常独特的是一种仿生式的结构,形体就像树林一样,这是日本大师矶崎新的作品。当时我们看了这个方案以后,施工队非常抓瞎,因为它仿生状的结构形体,是用钢筋混凝土的。大家知道混凝土是要用模板一个个压制出来的,而它是一个不规则的形体,根本就不知道定位。后来我们在设计的时候开始引入三维的技术,我们做了整个喜马拉雅的三维模型,像做CT一样,每隔15公分做一个切面,然后把它15公分切面上的结构形体的坐标点做出来,然后这样一层一层给我们的施工企业制作,这是我们最早开始尝试的。

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▲喜马拉雅中心仿生外表皮制作过程颇费功夫


李嘉军:在上海大规模推试点应用BIM技术还是在世博会期间,这些场馆都是临时场馆,而且是展览性场馆,所以它的造型就特别奇特,这对传统的建筑设计带来极大的挑战,所以那个时候我们就开始批量应用三维技术,对世博会的建设发展起到了极大的推动意义。我可以举个例子,当时我还在集团的信息中心,我们有一个部门专门从事三维数字化技术的研究,有一个项目的项目经理来找我,他是上汽通用馆的一个项目经理,他说他碰到了一个难题。上汽通用馆造型是螺旋式的,像海螺一样竖在那边,最后收头是一堵墙,这堵墙虽然是一个平面的墙,但是它不是落在一个垂直线里面的。那时候他一开始还是用传统的二维技术,就没办法跟施工单位交流清楚这堵墙怎么来砌,大概前前后后磨了一个多月,后来他没办法就找到集团,找到我,说李总你看看有什么办法。我一听,我说很简单,我就派了一个BIM的工程师,帮他把三维的模建出来,然后把施工单位的施工员叫过来,告诉他,你看我这个建筑是这样的,这堵墙花了最多半天的时间就搞定了,效率提高了很多。 

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▲世博场馆给BIM技术的应用提供了机遇


李嘉军:对我们这个行业推动意义巨大的还有迪士尼乐园,迪士尼美方是要求所有的参与方都要用三维技术,他要求是非常高的,它的核心乐园区规定任何一个供应商只能承担一个标段的合同,像华建集团这么大的一个集团,也只能承担其中的一小部分。它从另外一个方面对我们整个行业的数字化能力进行了极大的推动。当时行业内从事三维数字化的不多,基本上被迪士尼的项目一网打尽了。 

另外还有一个制高点,也就是上海中心,它从设计施工乃至于在运维全过程都用了BIM,上海中心和迪士尼分别获得了我们这个行业,有一个叫创新杯的BIM应用大赛,这个是我们行业最高水平的一个大赛,两个项目都获得了特等奖。应该说浦东开发开放30周年,给我们这个行业大量的实践机会,也推动了整个行业的技术进步。

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▲陆家嘴的摩天楼都凝聚着华建集团的付出


主持人:在您看来赋予一个建筑生命力或者智慧究竟是什么含义和概念?

李嘉军:智慧建筑其实是要让建筑变成一个有温度,可感知的生命体。作为一个技术人员,我们在实现的过程中,通过信息技术把建筑的各类数据把它集成出来,包括为我用户提供的服务,也把它进行集成。通过这种集成能够为用户提供一种更好的,更具体验的服务。我们可以把建筑比喻一个人体,过去的建筑是缺乏大脑的,所以它是没有温度的,是冷冰冰的。未来的智慧建筑它会有一个大脑,首先它会把建筑的所有的信息采集以后,输送到大脑里面,然后去分析,去运算,去决策,再通过机电系统去控制整个建筑的这些设施,来为用户提供更好的一种体验服务。

智慧建筑之所以称为智慧建筑,第一个是认识你的,它知道我来了;第二个是它会给你你所需要的,完全是一个交互式,互动的,所以这里面它会有很多的智慧的应用场景。这些应用场景大量通过我们的IT技术,信息技术,包括我们对建筑运营的一些最佳实践来创造出来的,像智慧安防、便捷通行、智慧停车、智慧商务、智慧办公,智慧会议室、智慧梯控等等,而且应用场景会不断地去丰富,只要你有需求,它就有可能去丰富。包括像未来可能在智慧建筑里,我们可以实行一脸通,就用人脸识别去解决在建筑物内的,无论是你的门禁,甚至于你里面的消费,企业的考勤,设备的租赁,我们都可以通过这种技术来进行实现。对用户来讲,它完全是一种无感的,但是你就会觉得建筑特别舒服,你想要的它就会给你,完全是一种定制化的服务。

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主持人:打造智慧城市的意义在哪里呢?

李嘉军:智慧建筑刚才介绍的很多的应用,是未来我们智慧城市建设一个非常重要的有机的组成部分或者是一个基础。其实智慧城市的逻辑也是要有温度,就像上海发布的2035整个城市的发展的纲要里面,也明确提出叫城市有温度,建筑可阅读。其实这个理念跟我刚才讲的,是一脉相承的。

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▲浦东新区潍坊园微更新改造 

微更新就是一种有温度的城市改造模式


主持人:在打造智慧城市的过程当中,上海现在在哪个阶段?

李嘉军:上海其实很早就开始推行智慧城市的建设,我国第一批智慧城市的试点项目是在2013年左右,我印象中上海就是第一批智慧城市的试点城市。在“十三五”期间,上海也专门发布了上海推进“十三五”智慧城市的指导意见。现在上海的智慧城市建设,主要还是关注在如何对城市精细化运营管理,能够提升管理效率的问题。特别这两年其实上海市政府在整个智慧城市的推进,也相继出台了很多政策,特别是对新的技术,今年上海出台了推进在线新经济行动方案,这里面非常明确提出如何把5G、人工智能、大数据、物联网等技术跟城市基础设施能进行融合。上海这一轮精细化的管理,有非常重要的抓手是两张网,分别是“一网通办”和“一网统管”。市民耳熟能详的“一网通办”提出的口号是让数据多跑路,让群众少跑腿,希望通过信息技术把各个委办的数据流程能够集成起来,消灭过去普遍存在的信息孤岛的问题。我们还有“一网统管”,它的目标是一屏观天下,一网管全城,它通过一个大屏能够把整个上海管起来,而且“一网统管”的基础是要建设打造在一个国际规模影响力的数字城市的底座上面。

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▲随着“一网通办”深入推进 

浦东已经实现涉企审批事项100%全程网上办理


主持人:建设智慧城市会面临哪些挑战和困难?

李嘉军:第一个是整个数字城市底座它的数据量,数据的种类特别繁杂。上海6340平方公里里面的建筑特别多,这些建筑而且是既有的。如何把它三维数字化,对行业来讲是一大挑战。当然还有大量的数据集成以后,整个平台运营的性能,运转的速度,分析的能力,传输的能力,会对未来整个科技也是一个非常大的挑战。

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▲建设数字孪生城市是一项浩大的工程


主持人:在您看来未来的智慧城市会是什么样子的?

李嘉军:智慧城市的评价维度有很多,有一些是客观的评价维度,包括惠民程度,如何精确治理,还有一些安全的维度,但是它有一个非常重要的主观维度,那就是市民的体验,所以我们更关注的是市民的体验。所以对智慧城市评价很重要的一点是生活在这个城市里面的市民,他是不是能够感受到一个温暖的城市,而并不是说一个更现代化,钢筋水泥的这样一个城市,所以它应该是一个更加绿色,更加可持续发展,更加宜居的城市。

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