2013年在汉诺威工业博览会上，德国联邦教研部和联邦经济部提出“工业4.0”概念，描绘制造业未来的前景:人们将迎来以信息物理融合系统为基础，以生产高度数字化、网络化、机器自组织为标志的第4次工业革命。其中机器自组织代表机器不仅拥有智能，还能进行沟通、协调，意味着可做到无人制造^[1]。借鉴德国“工业4.0”，我国政府于2014年提出“中国制造2025”的行动纲领，提出创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本的基本方针，也明确了“到2035年中国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平”的目标，针对的也是制造业^[2]，则工程建设行业将走向高度智慧建造。

高度智慧建造的基础是智慧建造。若干学者2018年以来开始阐述智慧建造，成立智慧建造的组织，包括地方协会成立的分会、全国性协会下属的专业委员会等;关于智慧建造的会议从2017年开始出现并逐渐增多;而关于智慧建造的著作也已出现，但数量不多，虽然实践性很强，但学术性并不系统^[3,4,5]。在德国，部分大企业提出智慧建筑的概念，但目前我国仍对智慧建造存在模糊认识。

为更好地理解智慧建造，首先需辨析智慧一词。百度百科中智慧是生物基于神经器官所具有的一种高级综合能力，包含感知、知识、记忆、理解、联想、情感、逻辑、辨别、计算、分析、判断、文化、中庸、包容、决定等多种能力。人是有智慧的，智慧让人拥有理解、思考、分析、探求真理的能力。

智慧建造是智慧城市、智能建筑的延伸，即智慧、智能延伸到工程项目的建造过程中，就产生智慧建造的概念。意味着建造过程中充分利用智能及相关技术，通过建立和应用智能化系统，提高建造过程智能化水平，减少对人的依赖，实现安全建造，并实现性价比更好、质量更优的建筑。智慧建造的目的意味着智慧建造将带来少人 (体现工程建设行业和制造业的不同，由于工程建设行业的复杂性，很难做到无人建造) 、经济、安全及优质的建造过程;智慧建造的手段即充分利用智能技术及相关技术;智慧建造的表现形式即应用智能化系统。

智慧建造同样以智能技术及相关技术的综合应用为前提，其中涉及感知，包括物联网、定位等技术;涉及传输，包括互联网、云计算等技术;涉及分析，包括移动终端、触摸终端等技术;涉及记忆，包括BIM, GIS等技术;涉及分析，包括大数据、人工智能等技术;此外还包括三维激光扫描、三维打印、机器人等技术。通过应用这些技术，智能化系统将具有灵敏感知、高速传输、精准识别、快速分析、优化决策、自动控制、替代作业等特征。

智慧建造和企业信息化、数字化、智能化间的关系及高度智慧建造间的关系如下:企业信息化主要是实现工作自动化，数字化使工作间的共享数据成为可能，而智能化则利用数据使智能化决策成为可能^[6]。建造过程中若达到智能化水平，可称为实现了智慧建造。值得注意的是，智慧建造有程度之分，如1.0, 2.0, 3.0, 4.0，高度智慧建造代表在智慧建造的深度、广度和集成度上达到相当高的水平，整个建造过程的智能化达到很高程度。另外，建造过程中使用的智能化系统分2类:管理系统，如ERP系统、项目综合管理系统等;技术系统，如BIM平台软件、BIM工具软件等。

智慧建造的典型应用场景可分为4方面:智慧组织、智慧设计、智慧制造和智慧施工。

1) 智慧组织针对建筑企业，包括设计企业和施工企业，智慧组织意味着实现以下主要目标:企业能把握正确的发展方向、实现资源优化配置、使风险得到有效管控。如利用大数据确定企业的发展方向、智能化企业资源优化配置、智能化企业风险预警。如福建省工业设备公司是我国首个实施并应用国外著名品牌ERP系统的施工企业，该公司利用大数据确定企业的发展方向，在应用ERP系统的过程中，该公司积累大量项目数据并进行分析，表面上小项目利润率高，实际上因转场频繁且费用高，所以实际收益并不能与大项目相比。于是，该公司决定把业务重点放在承接大项目中。

2) 智慧设计针对设计阶段，智慧设计意味着实现以下主要目标:实现创新设计、优化设计和高效设计。如基于BIM的可视化设计、BIM的全生命周期性能化设计、进行正向BIM设计，自动生成图纸。以基于BIM的可视化设计为例，传统设计单位常用平面图和立面图表达设计方案，或附加1～2张效果图，便与建设单位进行讨论，征询建设单位的意见。由于建设单位识图能力有限，若遇上复杂设计，往往不能理解或花费很大力气才能确定设计方案，因此无法或较难提出意见。施工过程中，当建设单位发现建 (构) 筑物不符合预期设计时，会提出设计变更要求。若设计单位采用BIM技术进行方案设计，并将设计方案直观展示给建设单位，就能避免该问题。

3) 智慧制造针对制造阶段，目前主要体现在钢结构建筑、装配式混凝土建筑等工程建造中。智慧制造意味着实现优化制造、高质量制造和高效制造。如基于互联网+的构件生产优化管理、数字图像技术的钢筋骨架质量管理、自动化和机器人技术应用。以基于互联网+的构件生产优化管理为例，简要介绍笔者所在研究室开展的一项工作^[7,8,9]。作为国家863计划项目的一部分，目前已完成系统的研究和开发，并进行试用。该系统基于因特网，即软件安装在服务器上，预制构件厂的管理人员和工人通过互联网使用该系统提供相应功能。如系统为工人在工作站的计算机上显示分派任务及查询信息功能;为调度员提供输入订单信息并进行优化和调整排程功能;为质量管理人员提供显示检查表格、录入数据并提交数据功能;为车间主任、库管员、配送人员等分别提供所需功能。该系统的特征是综合利用智能技术及相关技术，包括BIM、移动终端、物联网 (RFID) 、智能化等技术，支持预制构件工厂规模化、自动化、柔性生产及优化管理，特别是支持作业计划的优化制定、优化调整及物料优化重新调配规划的生成等，在支持优化管理方面，可保证作业计划的制定和调整考虑多目标的优化，其效果不依赖用户经验。

4) 智慧施工针对施工阶段，智慧施工意味着实现高质量施工、安全施工及高效施工。如基于BIM虚拟施工、BIM和室内定位技术的质量管理、互联网+的工地管理。以基于BIM的建筑工程施工质量管理为例，简要介绍笔者所在研究室开展的一项工作。目前施工质量管理存在的问题包括:有关方需在现场手工填写纸质表格，然后办公室汇总、转录至计算机中输出，再由相关方在表格中签认，工作效率低。因检查条目繁多、管理人员专业水准参差不齐，易引起验收工作遗漏和疏忽，且易弄虚作假，造成施工质量失控。虽然目前BIM技术应用在施工质量管理中，但一般都由管理人员在现场先进行检查，发现问题后，在移动终端上利用相应的商业系统，打开BIM模型，找到对应部位后，检查附件信息，提醒相关方进行整改。整改后，相关方录入回应信息。该方法相比传统方法更直观，但不支持解决上述问题。为此，依据标准和规范在BIM模型中生成验收计划，结合移动终端、定位等技术，支持在计算机上提前生成，现场采用移动终端查看检查点、录入检查数据，自动生成检查资料。其中，定位功能的作用是打开BIM模型时，能迅速找到实际检查部位在BIM模型中的对应位置，并将检查数据录入系统中，同时上传至服务器中。笔者所在研究室研发了相应的智能化系统，该系统基于互联网，支持施工方、监理方及建设方等在系统上进行协同质量管理。通过在实际工程中对该系统进行试用，取得预期效果。

首先应明确高度智慧建造对智慧建造的含义。高度智慧建造是智慧建造的高级阶段，其中“高度”代表智能化系统的深度、集成度及应用广度具有较高水平，且强调高度智慧建造以经济上可行为前提，智能化系统的深度意味着在系统开发中，应用智能技术及相关技术的深入程度。目前支持质量检查、基于BIM的商业系统相比研究室开发的智能化系统在深度上有欠缺，因为提供功能相对不够深入，不能用于解决现存主要问题。智能化系统的集成度反映各类系统实现集成的比例大小。系统集成方式可分为2种，即基于应用的集成和基于数据的集成。其中，前者对应多个应用软件的一体化，如把一个客户关系管理系统集成到企业信息化管理系统中，而后者对应通过中性数据文件，在多个应用软件间进行数据共享，如通过IFC格式的数据文件，在多个应用软件间共享BIM模型数据。集成度不论集成方式，只关注实现集成的软件数占总数的比例。智能化系统应用广度对应智能化系统在企业中应用的范围大小，可用主营业务的覆盖程度、在所有项目中的普及程度、在项目各阶段的普及程度及在项目各参与方间的普及程度等参数表示。

企业高效地走向高度智慧建造需重视以下几点:不断学习新技术、新系统;重视新技术系统研究开发、抓住应用新技术的机会、持续改进和集成已有系统 (分别对应深度、广度和集成度) 。

1) 不断学习由于新技术、新系统层出不穷，应敢于并善于学习。

2) 新技术系统研究开发建筑企业应主动开发新技术、新系统，形成企业核心竞争力，确立企业在行业中的领导地位。建筑企业应努力成为高科技企业。

3) 抓住应用新技术的机会由于重点、大型复杂工程不仅能更好地检验新技术，且宣传效果好，建筑企业即使需要付出代价，也应开展新技术的应用，做新技术应用的首个尝试者，还应有意识地扩大应用范围，如将新技术应用到更多的项目中。

4) 持续改进和集成已有系统已有智能化系统是财富，但需随新的系统平台出现，且需持续改进。持续改进的系统一定会胜过从零出发新开发的同类系统，因为其中已积累流程、分析处理算法等经验。另外，应重视已有系统的集成，实现系统的一体化或数据共享，铲除信息孤岛。在此过程中，需企业标准及行业标准的支持。建筑企业应开创相关标准，实现提高智能化系统集成度的目的。

智慧建造是近几年提出的概念，在部分项目中已有成功实践。面向德国“工业4.0”和“中国制造2025”，我国工程建设行业必将走向高度智慧建造，应抓住机遇，在时代大潮中接受洗礼，迎接挑战。