全国工程勘察设计大师李霆：数字建造重塑建筑业新生态

当前，建筑业正面临重大转型期，一座座建筑拔地而起，离不开一张张设计图纸。眼下，国内建筑设计行业正在探索数字化转型，打破千年来的“惯例”，让设计、建造彻底告别传统的二维工程图纸，实现“无图数字建造”。

人民网邀请到了全国工程勘察设计大师、全国劳动模范，中南建筑设计院党委书记、董事长李霆，聚焦数字建造重塑建筑业新生态，与大家一同探索建筑业转型新路。

李霆：随着以数字化、网络化、智能化为特征的工业4.0，也就是第四次工业革命时代的到来，建造业与制造业的传统边界将被打破。工业4.0的本质，就是通过数据流动自动化技术，从规模经济转向范围经济，以同质化规模化的成本，构建出异质化定制化的产业。

也就是说，工业4.0时代制造业将通过高速网络、大数据、物联网和人工智能等技术手段，让制造业的各个环节更加紧密联系、高效协作，使得个性化产品能够以高效率的批量化方式生产，实现所谓的“大规模定制”。而建筑业的产品往往都是定制化的产品，那么在工业4.0时代，制造业将与建造业充分融合，建造业将彻底转型为“大规模个性化定制”的制造业。

要实现这一转型，首先要实现建筑业与高端制造业的深度融合。为此，中南建筑设计院引进高端制造业的产品全生命周期管理（PLM）理念和基于模型的产品定义技术（MBD），在全球率先建立建筑全生命周期管理平台。这个平台以“一模到底，无图建造”为目标，建立三维数字MBD模型，打通设计、交付、审查、招标、施工、结算、运维等全生命周期，打破数据孤岛，服务于包括建设方、设计方、施工总包方、分包方、招标代理方等在内的工程项目全过程参与方。

这个平台集三维设计、仿真、加工及项目管理于一体，具备云端三维协同设计和交付，三维模型标注、校审和审查，虚拟设计建造，数字模型驱动智能设备，三维模型算量计价，多物理场仿真，低碳智慧运维等功能，实现建筑工程全专业、全流程、全要素的统一协调工作及管理，让建筑“产品设计”和“工艺设计”融为一体，实现“一个模型干到底，一个模型管到底”。打造贯通项目全流程的建筑产业互联网平台，彻底解决建筑行业“碎片化”的痛点问题，从而推动建筑行业数字化革命。

无图建造项目——湖北省疾控中心。受访者供图

李霆：  中南建筑设计院作为建筑行业的老牌“国家队”，作为国有企业，要勇于承担起引领建筑行业数字化转型的使命。我们在全国率先提出“一模到底、无图建造、免费设计”。

那么，为什么要“一模到底”呢？

建筑业产业链很长，而且由于当年学习前苏联的计划经济，整个产业链呈碎片化状态，如可研、设计、招标、建造、运维等，产业链中的各方数据不流通，所用的数字模型不接轨，产品设计，也就是建筑设计与工艺设计，也就是建造设计相互分离，呈现出一个个“数据孤岛”，严重影响了行业的工程质量和效率。而制造业尤其是高端制造业，产品设计与工艺设计是一体化的，设计制造安装是一体化的，数字模型全程流通。制造业采用的“产品全生命周期管理（PLM）平台”，将三维数字建模、数字仿真验证、数字制造、数字管理集中为一个平台，实现全专业、全流程、全要素的数字化统一协调管理。如波音公司在三十年前研发设计制造波音777的时候，就采用PLM平台和MBD技术，实现了全程无二维图纸，完全靠三维数字模型，也就是数字样机驱动全产业链。

在中国也是如此，上海江南造船厂引入PLM平台，实现了全程无图建造海巡160轮；西飞集团在设计制造运-20大型军用运输机（胖妞）时，也实现了全程无图纸设计制造和安装。

所以，建筑业数字化转型成功之路在于加快向一体化的制造业转型。

中南建筑设计院与全球工业软件顶级供应商达索系统深度合作，成立了联合创新中心，将来自高端制造业的PLM平台和MBD技术引入建筑业。中南建筑设计院对制造业的系统进行深度二次开发，并在试点工程中推广应用。建筑工程全生命周期管理PLM平台，是面向建筑工程的跨专业、跨企业、跨地域的全专业、全流程、全要素的数字化协同工作平台。这个平台支持所有用户基于同一个三维数字模型开展协同工作。平台基于同一数据源，打通专业间、企业间的数据通道，实现“三维交付、无图建造、造价精准、缩短工期、提升质量”的效果，最终实现“无图设计、无图审批、无图招标、无图建造、无图结算、无图运维”。引入PLM平台，还将彻底改变碎片化的工程管理模式、组织架构、业务流程和工作方式，倒逼碎片化的建筑业转型升级，符合行业发展方向，具有“建立标准、打造标杆、重塑行业、发展产业”的潜力。这就是“一模到底”的意义。

无图建造项目——武汉新一代天气雷达气象塔。受访者供图

为什么要“无图建造”？

无图建造相当于手机导航，现在靠图纸建造相当于拿着纸质地图开车，“无图建造”相当于“有人驾驶、手机导航”，下一步“智能建造”相当于“无人驾驶、电子导航”。所以“无图建造”是“智能建造”的基础，图纸是给人看的，不是给机器看的，机器只认识数字0和1，靠图纸建造永远实现不了真正意义上的“智能建造”，也就是“少人或无人建造”。

为什么要“免费设计”？

数字时代最重要的资产是数据资产，一旦实现了“一模到底、无图建造”，谁控制了三维数字模型，谁就控制了数据全产业链。如果收设计费，数字模型的所有权就是建设方（甲方）的了，设计院将永远摆脱不了“卖苦力赚血汗钱”的命运；如果免费设计，设计院有了数字模型的所有权，就取得了全产业链的数据控制权，那么就可以向所有下游企业收取数字服务费；这些服务费远远多于设计费，那么就有可能成为工程界的苹果公司，就可以成为Web.3.0时代的数字产业互联网平台公司，这才是大型设计院、大型科技企业最好的出路。

主持人： 建筑全生命周期管理PLM平台是高效率、大规模背后的重要抓手。这种技术上的革新，会不会对整个产业带来“蝴蝶效应”？

李霆： “建筑工程全生命周期管理产业互联网平台”能够彻底解决建筑行业的痛点问题，形成新的商业模式，具有广阔的发展前景。

首先是解决建筑行业的痛点问题。

一是解决建筑业数字化转型数据孤岛问题。目前，建筑业主要采用BIM技术创建三维模型。但是产业链上下游设计、施工等企业的BIM标准各异，数据难以传递，造成了数据孤岛，最终形成了无人愿意为BIM模型买单的局面。“建筑工程全生命周期管理（PLM）产业互联网平台”作为全产业链、全生命周期唯一数据源，可以彻底解决这一难题。

二是解决建筑业数字化、智能化水平不高的问题。目前BIM系统主要关注三维模型的可视化，现有BIM模型精度达不到高精度制造的要求，还只是设计模型而不是建造模型；也缺少数值仿真和科学计算的应用；而项目管理系统的功能主要集中在项目信息和流程的管理及协调上，缺少三维模型管理的能力。“建筑工程全生命周期管理产业互联网平台”采用的是高精度制造模型，另外还支持同一模型的仿真分析（CAE）和加工制造（CAM）等功能，实现设计、制造、施工、运维全程仿真化、智能化，节省项目投资，缩短项目建设周期，提高工程质量。

其次，建筑工程全生命周期管理产业互联网平台可以带来商业模式的改变。

“建筑工程全生命周期管理产业互联网平台”的服务对象是建设方、总包方、审查方、招标方、分包方、供应商、运维方等产业链上下游相关方，通过提供定制的数字化服务帮助各方降本增效，营业收入来源包括向服务对象收取数字服务费。

这个平台为行业主体带来的效益主要有以下方面：对于建设方，通过数字孪生模型，实现对建筑工程的全程透明造价控制，提高项目管理效率；对于设计方，准确获取设计条件、设计资料和施工反馈，通过数字孪生模型建立数字样房，减少错漏碰缺，提升设计质量；对于施工方，直接获取三维数字设计成果，预演施工方案，减少差错率和返工率，降低施工成本，缩短施工工期；对于制造方，通过仿真模型预演安装流程，减少安装偏差，提高加工精度和加工效率。

不仅如此，建筑工程全生命周期管理产业互联网平台也会带来全新的发展前景。

一是打造行业级互联网平台型头部企业。“建筑工程全生命周期管理产业互联网平台”提供的数字化、智能化服务将全方位赋能建设方、总包方、分包方、供应商等产业链上下游相关方，将建筑技术服务业这个千亿级行业“打包”成“横向跨专业、纵向全流程”的服务平台。依托这个平台，有望打造建筑业平台型头部数字化产业互联网企业，实现建筑产业互联网平台经济发展的重要突破。

二是为智能建造提供全新支撑。数字建造就是依靠数字完成的建造，而智能建造就是依靠由数字模型驱动的智能机器完成的建造。以“无图建造”为特征的数字建造，是实现真正意义上的智能建造的基础和必经之路，该平台的建设应用将为智能建造提供全新支撑。

三是降低工程领域腐败风险，优化营商环境。“一模到底”不仅具有技术创新意义，还具有管理创新意义和社会意义。“一模到底”中的无图纸审批审查、无图纸招标和结算，将大幅减小政府行政审批的自由裁量权，从而大幅降低工程领域的腐败风险，同时可大幅提高政府行政审批效率和质量，用数字化技术手段优化营商环境，助力提高国家治理现代化水平。

李霆： 中南建筑设计院已被湖北省政府列入“创建世界一流企业培育库”名单中。我们认为，要创建世界一流企业，最好的办法是，要么与世界一流企业合作，要么向企业一流企业挑战。我们的做法是：与最优者为伍，向最强者挑战。

厦门北站。受访者供图

那么，在三维数字软件方面，哪些是全球最优者、最强者呢？

按照马克思主义的观点，物质决定意识，生产力决定生产关系。最优的三维数字软件一定出自数字化水平最高的行业——高端制造业。目前，垄断全球高端三维软件市场的前三名是：法国的达索系统、德国的西门子和美国的PTC，来自航空、造船等高端制造业。所以，我们就选择了与全球排名第一的达索系统合作。

中南建筑设计院已基于达索系统的3DE平台，在武汉市“新一代天气雷达”和湖北省“疾病预防控制中心”两个项目中成功实践了以“一模到底、无图建造”为特征的全生命周期管理，这是全球首批建筑工程领域的PLM项目，实现了“降低造价、缩短工期、提升质量”的效果。随着建筑PLM平台的推广应用，以无图纸建造为特征的数字建造、智能建造日趋普及，必将大幅提高湖北乃至全国的建筑业水平，这是典型的“数字经济跃升工程”。

主持人： 与一流的企业合作可以探索取经。我们一直在强调要加快科技自立自强步伐，解决外国“卡脖子”问题。在这个过程中，引进技术与自主创新、自主可控之间存在矛盾。请问我们应当如何看待和解决这一矛盾？

中南建筑设计院与法国达索在马克龙访华期间签约现场。受访者供图

李霆： 与芯片等硬件相比，我国在软件方面与发达国家的差距更大。软件自主可控包括基础软件自主可控和应用软件自主可控。基础软件包括操作系统、数据库系统和编译器，这些基本上都被国外软件商控制着。应用软件必须靠基础软件才能运行，而操作系统、数据库系统控制着一切数据，在美国Windows操作系统上开发、运行所谓“自主可控”的国产软件，保证不了数据安全，也做不到真正的自主可控。

另外，国产可替代有“真替代”和“伪替代”之分。真替代是“飞机替代飞机，航母替代航母”；而伪替代是“大刀替代步枪，坦克替代飞机”，没有意义。

所以，如同大飞机一样，自主创新、国产替代是一个量变到质变的过程，做不到断崖式的质变，切实可行的办法是分三步走：

第一步，先引进高端制造业的先进工业软件，如达索系统，吸收、消化、改造，同时引领和倒逼国产建筑业软件进步；

第二步，用最先进的数字系统，培育“一模到底、无图建造”的数字智能建造市场；

第三步，逐步实现PLM平台国产可替代。

在研发过程中要坚持自主创新和开放创新的辩证统一。我们强调自主创新，不是关起门来搞研发，一定要坚持开放创新，只有跟高手过招才知道差距，不能夜郎自大。

我们自主创新的一个成功范例就是高铁，从无到有，从引进、消化、吸收再创新到自主创新，现在已经领跑世界，要总结经验，继续努力，争取在“十四五”期间有更大发展。

我们正在做的事情，就是复制中国高铁的发展之路。

杭州亚运会电竞馆。受访者供图

李霆： 对于数字化转型为什么转？怎么转？转什么？行业有不同的认识。

我们认为，数字化绝不是一次行业改良，而是一场真正的行业革命。数字化转型，首先是生产力的转型，企业首先要有自己的数字产品；对设计院而言，图纸不是数字产品，三维数字模型才是数字产品。其次，是生产关系的转型，企业要有数字资产和数字资本；当BIM模型进入区块链并确权后，就成了数字资产；靠三维数值模型收取全过程数字服务费后，三维数字模型就成了数字资本。所以设计院数字化转型要分三步走：数字产品、数字资产、数字资本。目前，大多数企业还处于第一阶段。

目前，对于如何实现建筑工业化和智能建造还存在争议，争议的焦点是工业化、数字化、智能化三者的关系。

我们认为，工业化一定要求大规模协同和大规模定制，这就一定要求数据的高效无缝流转，而共用同一套数据的“一模到底”显然是最高效的数据无缝流转方式。

另外，在工业化、自动化、智能化的关系方面也存在争议。

传统工业化的技术特征是“机械化、电气化、自动化” ，属于“物理系统”，以解决取代人的体力劳动的问题。而智能化的技术特征是“数字化、网络化、智慧化”，属于“数字系统”，以解决取代人的脑力劳动的问题。

尤其需要注意的是“智能化”与“自动化”的区别。自动化是机器设备、系统在没有人或较少人的直接参与下，按照人的要求，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标的过程。智能化是事物在高速网络、大数据、物联网和人工智能等技术的支持下，所具有的能动地满足人的各种需求的属性。通俗地说，自动化是“人设的意志”，智能化是“机器的意志”。

在智能建造方面，一些企业只是引入了点状的智能机器，如整平抹平机器人、喷涂机器人、钢筋绑扎机器人等，这实际上只是局部的自动化而非真正意义上的智能化，没有智能化的理念、系统、模式。要实现智能建造，必须通过包含结构化数据的三维数字模型，智能优化建造工艺和流程，并且能动地直接驱动智能设备，这有赖于高精度的MBD模型。

目前，对于“无图建造”争议最大。

传统建造处于数字化和生产力的低级水平，工业建造也就是建筑工业化，处于数字化和生产力的中等水平，智能建造处于数字化和生产力的最高水平。

实际上，智能建造比智能制造更复杂、对数字化水平要求更高，试图将数字化水平最低的传统建筑业越过“无图数字建造”阶段，直接进化到对数字化水平要求最高的“智能建造”，难度风险最大、最超前 。

从传统的建筑业到工业化建造（制造业）、再到“智能建造”，是从数字化水平从最低到中等、再到高等的过程，是量变到质变的过程，也是从肯定到否定，再到否定之否定的过程，符合事物发展规律，最为稳妥、难度风险最小。

因此，为推动智能建造与建筑工业化协同发展，我们提出分两步走：

第一步，引进高端制造业的理念、体系和平台。如产品全生命周期管理PLM，基于模型的产品定义MBD技术，以及全过程的虚拟设计和建造VDC等，先实现数字建造，即一模到底（PLM）和无图建造（MBD），为真正意义上的智能建造打下不可或缺的基础。

第二步，引入物联网、人工智能、智能终端，实现真正意义上的少人或无人智能建造。

武汉天河机场T3航站楼。受访者供图

主持人： 数字建造要以供给更多高品质的好房子为使命，传统建筑业现在面临的问题是什么？解决这些问题需要什么样的举措？未来的发力点是什么？还需要政府部门提供哪些支持？

李霆： 当前“建筑工程全生命周期管理产业互联网平台”面临的最突出问题，是项目审批招标结算等环节，还没有接受三维数字模型的法律法规。项目审查、审批、招标和结算仍以二维纸质图纸为唯一依据（涉及发改、住建、审计、公共资源交易监督管理等部门）。因此，首个使用建筑全生命周期管理的项目（例如武汉新一代天气雷达项目），目前采取三维数字模型和二维纸质图纸“双轨制”，即运用三维数字模型完成项目设计、施工、管理，同时“降维”制作二维纸质图纸，以满足项目审查、审批、招标、结算、审计等各环节要求，增加了成本，延长了周期，也难以将人工智能引入审查、审批、招标等环节，制约了“建筑工程全生命周期管理产业互联网平台”推广和发展。

所以，我们建议加快数据资产立法，建立健全数据资产确权、交易、共享等制度。目前，三维数字模型等数据资产还没有确权的法律依据，严重制约了建筑业数字化转型。

主持人： 能不能用一两句话畅想一下基建行业数字化发展的前景？

李霆： 我们正在从事我们的前人从来没有做过的极其光荣而伟大的事业，我们必将成“一模到底、无图建造”这一颠覆性创新，引领建筑行业数字化智能化变革。